Seminarios (2016)

Apunte Español
Universidad Universidad Autónoma de Barcelona (UAB)
Grado Biología - 3º curso
Asignatura Ampliación fisiología animal
Año del apunte 2016
Páginas 18
Fecha de subida 07/10/2017
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Usuario: julesdms Júlia de Mas SEMINARIOS DE FISIOLOGIA ANIMAL.
Moléculas mensajeras especiales.
- Neuropéptidos.
ATP y moléculas relacionadas (purinas).
Moléculas que pueden difundir: derivados del ácido araquidónico (como, por ejemplo, las prostaglandinas, los leucotrienos y los endocannabinoides) y el óxido nítrico (NO).
Neuropéptidos.
El término del neuropéptido surgió del campo de la neuroendocrinología, sobre todo por la caracterización de los factores hipotalámicos. David De Wied a los años 70, empezó a estudiar qué pasaba cuando se ponían neuropéptidos en el sistema periférico o en el central, y vio que provocaban cambios de conducta. Se estudiaron hormonas peptídicas relacionadas con ACTH, MSH i vasopresina.
No solo se estudiaron como factores hipotalámicos sino como posibles neurotransmisores. Una vez que se empezaron a estudiar se miró si los neuropéptidos funcionaban igual que las sinapsis químicas.
El problema de estudiar los neuropéptidos es si estamos caracterizando todo el neuropéptido o una parte que se ha roto en el proceso. De neuropéptidos bien caracterizados tenemos del orden de 100 o más de 100, que se expresan en los tejidos periféricos, en las células endocrinas y en las neuronas. Los neuropéptidos no son algo secundario, en los invertebrados tienen un papel preponderante sobre los neurotransmisores clásicos.
Una de las cosas que enseguida se vio de los neuropéptidos es que el tipo de vesícula donde se encuentran es distinto. En un corte de una terminal sináptica clásica vemos unas vesículas transparentes que contienen moléculas pequeñas de neurotransmisores. En cambio, una terminal que contiene neuropéptidos vemos que tiene vesículas más densas y grandes. Algunas vesículas que contienen neurotransmisores clásicos también tienen esta forma como en el caso de las poliamidas.
Diferencias entre neurotransmisores clásicos y neuropéptidos.
Terminal clásica.
En una terminal clásica vemos vesículas, mitocondrias, y si añadimos otros elementos. Todos los neurotransmisores clásicos se forman en la propia terminal, así que en las terminales tenemos que tener precursores, también enzimas, vesículas (para ir rellenándolas). Luego también hay el receptor de membrana que puede volver a meter neurotransmisores, así que las terminales son autosuficientes. Todas las estructuras que se requieren se forman en el soma.
Hay dos tipos de transporte: el lento y el rápido. El rápido es típico de las estructuras (orgánulos).
las moléculas individualizadas como los enzimas de síntesis y las que formaran el citoesqueleto van en transporte lento en sentido anterógrado. La vuelta como va en vacuolas va en transporte rápido. Pero la cuestión es que las cosas tienen que llegar del soma, y la terminal tiene que ser autosuficiente.
Usuario: julesdms Júlia de Mas Luego, decíamos que el neurotransmisor se queda en la hendidura y tiene las siguientes opciones: - Se puede degradar.
- Se puede introducir en la terminal presináptica o en la postsináptica.
- Se puede introducir en la glía.
La única que se degrada en la hendidura sináptica es la acetilcolina.
Terminal neuropéptidos.
El neuropéptido se forma en el soma, salen del aparato de Golgi y ya van incluidos en vesículas des del principio. Dentro de estas vesículas pueden sufrir cortes proteolíticos mientras van viajando hasta la terminal. Durante este viaje van madurando, la lógica nos dice que los enzimas proteolíticos están dentro de la vesícula. Entonces llega a la terminal y ahora hay algún estimulo que lo libera. El neuropéptido normalmente difunde y es degradado por enzimas proteolíticos que hay en el espacio extracelular, pero no hay ningún sistema de (re)captación ni de destrucción rápida en la propia hendidura sináptica.
La vesícula se tiene que separar de la membrana y después se degradará en vacuolas. Las vesículas no tienen receptores para los neurotransmisores clásicos, una neurona puede tener varios neuropéptidos, pero también puede tener neurotransmisores clásicos.
Si la actividad es muy intensa te puedes quedar sin neuropéptidos. Hay una relación entre la síntesis y la liberación de los neuropéptidos, la misma señal que hace que se liberen los neuropéptidos también activa la síntesis, pero si la neurona está muy activa te puedes quedar sin neuropéptidos.
Usuario: julesdms Júlia de Mas Liberación de neurotransmisor clásico o neuropéptido en función del calcio.
Un aspecto que es muy interesante es que para que nosotros liberemos neuropéptidos tenemos que hacer que la neurona emita un potencial de acción de forma especial. Las vesículas están acopladas en la membrana preparadas para liberar y muy cerca de ellas están los canales de calcio. El patrón de la entrada de Ca en las terminales determina la relación entre los neurotransmisores clásicos y los neuropéptidos.
Neurotransmisor clásico.
Cuando enviamos una señal electrofísica entra calcio que activa a las vesículas. Hay una corriente de calcio muy local que activa las vesículas. Pero este sistema del calcio no sirve para los neuropéptidos.
Neuropéptido.
Para que consigamos liberar los neuropéptidos, el calcio tiene que invadir toda la terminal. Esto lo conseguimos cuando la entrada de potenciales de acción en la terminal es a ráfagas. Cuando hay una ráfaga entonces la señal es suficiente para que se inunde la terminal de calcio y se libere el neuropéptido. Por eso las neuronas típicas del hipotálamo presentan una actividad a ráfagas.
Todo esto tiene una implicación, de esta forma podemos conseguir que una neurona emita neurotransmisor clásico, pero no neuropéptido. Si hacemos que libere muchos más potenciales de acción por unidad de tiempo sí que podemos conseguir que se liberen los neuropéptidos, todo depende de la actividad neurofisiológica del neuropéptido.
Los cambios que se producen a nivel del calcio libre intracelular pueden ser medidos mediante el uso de componentes sensibles al calcio como es el caso de Fura – 2. Estos componentes son quelantes en los que su fluorescencia se ve alterada por la unión de Ca.
Factores a tener en cuenta cuando se estudia un neurotransmisor.
Cuando nos ponemos a estudiar un neurotransmisor tenemos que tener en cuenta una serie de factores. Tener un esquema mental, es como una estantería, uno cuando va leyendo si conoces un tema, sabemos situarlo en la estantería.
Una cuestión fundamental cuando estudias cualquier neurotransmisor es saber cuáles son los enzimas responsables de la síntesis, y cuál es el factor limitante de la síntesis. Luego por supuesto cuáles son los enzimas responsables de la degradación. Qué tipos de receptores hay y siempre se tiene muy en cuenta la presencia de los autorreceptores. Luego los mecanismos de (re)captación. Hasta aquí seria el aspecto bioquímico.
Otro aspecto fundamental es la localización anatómica de las neuronas que forman un neurotransmisor y la localización de sus proyecciones. Además de las principales funciones fisiológicas. La relevancia para la patología y la farmacología (modificamos el neurotransmisor a nivel químico y terapéutico).
Estos son los aspectos con los que podemos “colocar” o clasificar los neurotransmisores.
Usuario: julesdms Júlia de Mas ACETILCOLINA.
La acetilcolina se forma a partir del acetil CoA y de la colina. El acetil CoA es una molécula energética y por lo tanto la síntesis implica un gasto energético. Este proceso es controlado por la colinacetiltransferasa. La cantidad de colinacetiltransferasa no es el factor limitante, debido a que su inhibición no reduce la síntesis de acetilcolina.
Degradación.
La degradación de acetilcolina es muy eficaz, se degrada por la acetilcolinesterasa y da lugar a ácido acético y a colina, esto ocurre en la hendidura sináptica. Para que veamos un poco la lógica, la acetilcolinesterasa es un enzima muy especial con muchas conformaciones y además tiene mucha actividad y se encuentra en el espacio extracelular. Es el enzima que degrada más producto por unidad de tiempo, la acetilcolina se degrada de forma muy rápida.
La colina se recicla y se tiene que captar por un transportador de colina que la vuelve a meter en la propia terminal, normalmente se vuelve a reutilizar continuamente. Si la actividad de la neurona es muy alta no es suficiente esta colina que se recapta, así que se degradan los fosfolípidos de membrana que tienen fosfatidilcolina como reserva. Por lo tanto, el factor limitante es la colina.
El receptor plasmático de colina es diferente al transportador vesicular de acetilcolina (como regla general), esto pasa en todos los casos. Los receptores se diferencian en la estructura y la forma de funcionar. En la vesícula también hay transportador de colina, aunque no se sabe para qué sirve. El transportador plasmático de colina tiene 13 dominios intramembranales, puede fosforilarse y es dependiente de Na y Cl. El transportador vesicular de acetilcolina tiene 12 dominios intramembranales y posee una estructura y un funcionamiento completamente diferente del transportador de colina.
La disponibilidad de colina (que accede con dificultad desde la periferia al SNC) es el factor limitante de la síntesis de acetilcolina, dado que el sistema de transporte de colina de alta afinidad de las neuronas colinérgicas no suele estar saturada.
Receptores de acetilcolina.
En cuanto a los receptores, existen dos grupos de receptores para la acetilcolina: - Ionotrópicos.
Metabotrópicos. Todos los receptores asociados a proteína G tienen las mismas características generales.
Tanto uno como otro podían tener efectos electrofisiológicos y bioquímicos.
El canal de acetilcolina es un canal que deja pasar sodio, por lo tanto, hay despolarización. Para que entendamos un poco la lógica de cómo funciona el proceso, la manera clásica de analizar si una molécula tiene un receptor es marcar con radioactividad la molécula y hacer un test de binding o de bioligando. Tiene que haber una unión específica de alta afinidad y saturable.
Entonces a través de estas técnicas miramos y podemos analizar el grupo aparente y la agilidad, que son dos aspectos fundamentales. Si hacemos esto podemos estudiar distintos tejidos.
No podemos descubrir si hay más de un tipo de un receptor con esta técnica, porque la afinidad por el receptor suele ser poca, y no sabremos si es de un tipo o es de otro. Aquí es donde entra la farmacología, si sospechamos que algún fármaco tiene alguna interacción por algún receptor.
Entonces cogemos una preparación donde está el receptor, demostramos que la acetilcolina se Usuario: julesdms Júlia de Mas une y metemos el fármaco que interacciona con el receptor, tiene que competir con la acetilcolina marcada, entonces acabara desplazando toda la unión marcada.
Así sabemos si un fármaco interacciona con un receptor concreto. Entonces si yo tengo nicotina y muscarina que parece que actúan con la transmisión colinérgica. Si en una preparación de un tejido en concreto ponemos nicotina y nos desplaza el binding, pero si ponemos muscarina en esta misma preparación puede que no ocurra y no lo desplace. Aunque si lo ponemos en otra preparación de otro tejido puede pasar al revés. Lo averiguaremos cuando juguemos con los fármacos.
Este juego es el que hizo que originariamente los receptores de acetilcolina se clasificaran en receptores nicotínicos o muscarínicos (según porque se desplacen). El efecto puede ser agonista o antagonista.
Jugando con esto sabemos que los receptores nicotínicos que hay en el músculo por ejemplo tienen la nicotina como agonista y el curare como antagonista. La nicotina hace lo mismo que la acetilcolina. Si se bloquean los receptores nicotínicos te mueres, porque bloquean los músculos de la respiración.
Luego en los receptores muscarínicos sabemos que la muscarina es agonista de la acetilcolina y que la atropina es antagonista. Con el tiempo se vio que podía haber más de un tipo de receptores nicotínicos y de muscarínicos. Por lo tanto, estos receptores dependen de la subunidad. Con la biología molecular hemos confirmado lo que se sabía con la farmacología.
Principales núcleos y vías colinérgicas en el SNC de rata.
La immunohistoquímica sirve para ver lo que hay en el interior de la célula. En las neuronas colinérgicas buscamos la colinaacetiltransferasa ya que es la única que lo tiene. Lo normal es buscar el enzima de síntesis y si hay más de uno buscar el más importante. Cuando se hizo el estudio se vio que las neuronas colinérgicas estaban concentradas en sitios concretos y en alguna zona del SNC también hay neuronas locales (sus axones se quedan allí), en el estriado y en la isla de Calleja hay estas neuronas colinérgicas locales. Aunque las que tienen más interés son aquellas neuronas que son de proyección y especialmente son importantes si proyectan a muchos sitios.
En el esquema vemos dos grandes agrupaciones de neuronas colinérgicas de proyección, una está en la zona más anterior del puente, tienen el tegmento laterodorsal (LDT) y tegmento Usuario: julesdms Júlia de Mas pedúnculo-pontino (PPT). El LDT i el PPT forman parte de un núcleo que tienen un efecto de base general, no va a una zona en particular.
Luego hay otro núcleo que recibe proyecciones de LDT i PPT, este núcleo contiene el septum medial y la banda diagonal de Broca. Este núcleo proyecta a casi todo el telencéfalo.
Cuando activamos estos sistemas, se activa todo el SNC incluido la corteza. Esta organización anatómica donde los somas están concentrados en unos sitios, vemos que es un sistema muy especial, porque cuando tú lo activas lo estás activando todo. El sistema colinérgico es aquel que se activa cuando estamos muy atentos y muy despiertos. La dopamina y la serotonina son los grandes directores de orquestra de la psiquiatría y del estado de ánimo.
Si buscáramos donde están las neuronas de GABA y de glutamato veríamos que están por todas partes, habrá núcleos con más de una cosa que de otra, pero están en todas partes. Estas concentraciones de neuronas colinérgicos son sistemas que controlan en general las reacciones.
El sistema colinérgico también influye sobre la memoria. Cuando se estudió el Alzheimer uno de los cambios más grandes que hay y que se dan de forma más temprana, es que las proyecciones del núcleo basal magnocelular (o basal de Meynert) que es el que proyecta masivamente a la corteza. También sabemos que la acetilcolina está relacionada con la memoria, parece cuadrar que sea un aspecto importante en el Alzheimer. Clínicamente si administramos un inhibidor de la acetilcolina esterasa (enzima que rompe la acetilcolina) se compensa el tener menos acetilcolina.
Usuario: julesdms Júlia de Mas CATECOLAMINAS.
Se llaman así porque tienen un grupo catecol.
Las catecolaminas se forman a partir del aminoácido L – tyrosina que tiene que acceder al SNC mediante un transportador, así que la L – tyrosina es captada por las células. El primer paso de la síntesis es aquel en el que mediante la tirosina hidroxilasa la L – tyrosina pasa a L – DOPA. Luego actúa otro enzima que se llama DOPA descarboxilasa (elimina el grupo COOH) y resulta en dopamina Tanto la tirosina como la L – DOPA se encuentran en el citosol y la dopamina (DA) se forma allí.
El L-DOPA no actúa como neurotransmisor, aunque la dopamina ya puede actuar como tal para las neuronas dopaminérgicas.
En el caso de las neuronas noradrenérgicas es necesario que la dopamina pase a norepinefrina mediante la dopamina βhidroxilasa (DaβOH). Hay algunas que tienen un enzima que se llama phenylethanolamina N-metiltransferasa y se forma la epinefrina.
El factor limitante es la actividad de la tirosina hidroxilasa. Si la neurona está activada durante mucho tiempo puede ser que falte este enzima.
Hay un hecho curioso y es que todo se hace en el citosol, excepto el paso de dopamina a norepinefrina que se hace en el interior de la vesícula. Si es una neurona dopaminérgica todo se dará en el citosol. Mientras que si es una neurona noradrenérgica se tiene que introducir en el transportador y allí se dará el cambio, esto es debido a que el DAβOH se encuentra en el interior de las vesículas. Este enzima puede estar soluble o asociado a la membrana interna de la vesícula. Cuando se libere la vesícula de la noradrenalina también liberará el enzima βhidroxilasa dopamina. Eso explica porque en el plasma encontremos este enzima. Luego si se tiene que formar la adrenalina sale fuera de la vesícula y se continua en el citoplasma, debido a que el enzima PNMT se encuentra en el citosol.
En el SNC hay muy pocas neuronas adrenérgicas, la mayoría forman dopamina y norepinefrina.
En el interior de las vesículas se acumula el NT, el ATP, el DAβOH y las proteínas (cromogranina) que le dan una apariencia densa a los electrones.
Factores que controlan la síntesis de catecolaminas.
El primer paso en la síntesis de catecolaminas es la hidroxilación del aminoácido L-tyrosina por la tyrosin hidroxilasa. La L-tyrosina entra en el sistema nervioso por uno de los subtipos de transportadores de aminoácidos. Este transportador es compartido con el L-triptófano, el precursor de la serotonina.
Existe una competición por el transportador de los dos aminoácidos, que viene determinada por la concentración de cada uno de ellos en sangre. Cuando entra menos triptófano afecta a la síntesis de serotonina, esto depende del alimento.
Usuario: julesdms Júlia de Mas El paso limitante de la síntesis de catecolaminas en condiciones normales es la tyrosin hidroxilasa y no la entrada de tirosina.
Cuando hablábamos de la sinapsis veíamos que la concentración de los neurotransmisores no cambiaba salvo que la situación sea muy potente, que entonces si puede haber un descenso, sino está muy bien acoplada la síntesis y la emisión. Así que la concentración de catecolaminas en las terminales es muy constante a pesar de un incremento en la actividad de las neuronas, lo que indica mecanismos potentes de regulación a corto plazo. El enzima al que afecta fundamentalmente esta regulación es la tyrosin hidroxilasa.
Existe una regulación por el producto final por interacción de las catecolaminas libres en el citosol con el lugar de unión del cofactor biopterina.
Si se incrementa la síntesis de tyrosin hidroxilasa, incrementa la síntesis de noradrenalina, en una situación normal, aumentan las moléculas. Una cosa es el número de moléculas de tyrosin hidroxilasa y la otra es la actividad. Cuando el organismo se prepara para una situación de estrés emite muchas tyrosin hidroxilasas, aunque estas pueden estar inactivadas, cuando llega una señal debido al estrés lo activará. En una situación control, tenemos 100 moléculas de tyrosin hidroxilasa, pero con un estrés crónico llegamos a 1000 moléculas. Aunque si miramos cuantas están activas en cada caso veremos que hay las mismas en una situación control y en una situación de estrés crónico, pongamos que hay unas 50 moléculas activas. Si llega una nueva situación de estrés, tenemos una capacidad mayor de incrementar la actividad con aquella situación de estrés crónico.
Transportadores vesiculares de monoaminas.
Monoaminas porque son comunes a dopamina, serotonina…etc. Existen dos transportadores comunes a todas las monoaminas: - VAMT1 está en las células cromafines de la médula adrenal.
- VAMT2 está en el SNC.
Los transportadores vesiculares son interesantes debido a que hay fármacos que tienen consecuencias sobre estos. La reserpina es un fármaco que bloquea el transporte vesicular interaccionando con VAMT2, causando al final el vaciamiento de las vesículas.
Entonces si tenemos un sistema en el que el neurotransmisor no entre en la vesícula este se degrada, así que cuando llegue la señal electrofisiológica no se va a liberar nada.
La reserpina se utilizaba como sedante general, ya no se utiliza.
La anfetamina es un fármaco que incrementa la liberación de monoaminas interfiriendo con el transporte vesicular y favoreciendo la liberación no vesicular de las monoaminas. Como afecta en sentido inverso esa monoamina que está en el citoplasma la va vertiendo hacia el espacio sináptico entonces tendremos más cantidad de monoamina en la hendidura sináptica.
La reserpina y la anfetamina (psicoestimulante) tienen actividades contrarias. La anfetamina tiene un problema, llega un momento en el que no se da abasto a la síntesis y entonces después de una etapa te encuentras con la terminal vacía y se da “el bajón”. La cocaína inhibe el transportador plasmático que aumenta la sinapsis.
Usuario: julesdms Júlia de Mas Vías de metabolización de la noradrenalina.
Para la metabolización de la noradrenalina participan dos enzimas que son la monamina oxidasa (MAO) y la catecol-O-metil-transferasa (COMT). Entonces estas dos actúan, primero actúa MAO y luego COMT, pero también puede ser al revés.
Lo importante ahora es que veamos que al final se van formando unos metabolitos, MHPG (3metoxi-4-hidroxifenilglicol) y VMA (ácido vanilimandelico), todos los procesos de metabolización acaban siendo más hidrosolubles que los anteriores. Si no es hidrosoluble, en el riñón volverá a recircular y no se va a excretar. Así que el sistema universal para que algo que entra en el cuerpo se elimine es que sea hidrosoluble. Los mecanismos de metabolización siempre tienen unos aspectos en común, uno de ellos es hacer los metabolitos más hidrosolubles.
Hay un aspecto muy interesante es que MHPG es el que se genera en las neuronas de noradrenalina en el SNC y el VMA está en las zonas periféricas.
Todas las neuronas postganglionares del simpático liberan noradrenalina, estas son las que se encuentran en las zonas periféricas. Hay mucha actividad noradrenérgica periférica y también hay central, el hecho de que tengamos un metabolito diferente nos ayuda a diferenciar si es fruto de la actividad periférica o de la central.
Los metabolitos nos indican actividad, la noradrenalina que hay circulante que hay en el plasma proviene de las sinapsis y una parte de la medula renal, en cambio la adrenalina de la medula adrenal.
En condiciones normales cuanto más metabolitos más noradrenalina se ha liberado, es incluso mejor indicador que la noradrenalina. Lo podemos mirar en la sangre, en el líquido cefalorraquídeo y en la orina. De la orina hacia atrás, recoger la orina es muy fácil y podemos acotar las horas en la que se recoge, si vamos a la sangre está muy bien, pero implica pinchar, pero lo tenemos directamente. El líquido cefalorraquídeo tiene su riesgo debido a que se tiene que pinchar en la lumbar. Si queremos mirar la actividad central lo mejor sería coger líquido cefalorraquídeo.
Detección de catecolaminas. Técnica de Falck-Hillarp.
Cuando tenemos el corte de algunos tejidos y lo mezclamos con formaldehido, estos reaccionan y aparece la fluorescencia que es típica de las monoaminas. Eso es debido a que cuando reacciona con el formaldehido da lugar a un componente fluorescente.
Después de ver la reacción que se daba con el formaldehido se hicieron más estudios y al final se demostró que las monoaminas tenían esta reacción fluorescente, así que por primera vez que se podía localizar las neuronas que tenían un neurotransmisor en particular. La reacción de las monoaminas con el formaldehido da lugar a compuestos fluorescentes.
Esta técnica a veces sale o a veces no, es lo que se llama una “técnica misteriosa”.
Tipos y localización de receptores de dopamina.
Se sabía que había dos tipos de receptores de dopamina: D1 y D2. Había una diferencia fundamental que los receptores D1 podían estimular el adenilato ciclasa y los de D 2 lo inhibían.
Pero eso no quiere decir que no hicieran más cosas, tienen que provocar cambios en los potenciales de acción y de en los canales iónicos. Así que D1 es estimulador.
Usuario: julesdms Júlia de Mas En ese momento no se sabía cómo era la estructura molecular, entonces cuando fueron investigando y tuvieron más más fármacos se descubrieron más receptores. Ahora se conoce D1, D2, D3, D4 i D5. Los que estimulan la adenilato ciclasa son D1 i D5 que son los D1-like, y los otros la inhiben y se llaman D2-like. Este número que aparece son el número de descubrimiento.
Existe alguna variante por ejemplo el D2 tiene dos isoformas por splicing diferencial: larga y corto.
Los D2 y los D3 son autorreceptores tanto del soma como de las terminales sinápticas, también se encuentran a nivel postsináptico, según su situación las implicaciones son muy distintas.
Los receptores D2 sabemos que lo más frecuente, aunque no tiene porqué ser siempre así es que sean inhibidores. Por lo tanto, si está en las terminales inhibe la síntesis y la liberación debido a que están muy acopladas.
Por lo tanto, la dopamina no actúa sobre los niveles postsinápticos, sino que también en los presinápticos. Aunque también hay receptores de dopamina en el soma, entonces aquí lo que nos indica es que tenemos dopamina en el soma. Esta dopamina en el soma puede ser debida a ramificaciones laterales, pero principalmente hay liberación somato dendrítica. Por lo tanto, cuando se estimula la neurona también se libera dopamina alrededor del soma que actúa sobre los autorreceptores y frena la actividad electrofisiológica de las neuronas. La dopamina se escapa de la hendidura sináptica.
En todas las monoaminas existe esta actividad de freno, este freno puede ser transitorio o constante. Pero en el caso de las neuronas dopaminérgicas es constante o continuo, esto lo sabemos que si ponemos un antagonista del autorreceptor D 2 vemos como incrementa la actividad electrofisiológica de la neurona. En conclusión, cuando administramos un fármaco antagonista de los D2, vemos como se incrementa mucho las neuronas dopaminérgicas.
Parece existir una interacción sinérgica positiva entre los receptores D1 y D2.
Cuando hacemos oligomeros de distintos receptores acoplados a proteínas G la señal cambia.
Receptores D1 Estimulación del adenilato ciclasa Estimulación de la rotación del fosfoinositido.
Receptores D2 Inhibición del adenilato ciclasa Inhibición de la entrada de Ca2+ a través de los canales de Ca2+ dependientes de voltaje.
Aumento de la conductancia de K+ implicados en la acción de los autorreceptores Modulación del metabolismo del fosfoinositido.
Proyecciones dopaminérgicas.
Las neuronas dopaminérgicas proyectan a lugares más específicos que las neuronas noradrenérgicas y las de serotonina. En aquellas zonas donde proyectan las neuronas dopaminérgicas existe una amplia ramificación de las neuronas.
Las neuronas dopaminérgicas son mucho más selectivas en el sentido en el que las pocas ramificaciones que tienen, cuando llegan a la diana se ramifican extraordinariamente.
Usuario: julesdms Júlia de Mas Las neuronas noradrenérgicas tienen muchas ramificaciones des del principio. Las cantidades de noradrenalina son iguales en casi todas las partes del cuerpo, en cambio si miramos las cantidades de dopamina como en la corteza frontal tendrá altas cantidades de dopamina mientras que en otras partes puede que no haya.
Principales zonas dopaminérgicas y proyecciones en el SNC.
Cuando los investigadores que descubrieron la fluorescencia empezaron a estudiar las neuronas de monoaminas vieron que cuando iban a un núcleo anatómico clásico (por ejemplo, la sustancia nigra). Pero también se dieron cuenta que las neuronas de dopamina no se agrupaban como los núcleos clásicos, aunque también se agrupaban. Una cosa no encajaba con la otra. Entonces si queremos tener una localización más específica tenemos que delimitarlas de una forma distinta a los núcleos clásicos. Entonces se denominaron agrupaciones distintas, uno poco distantes, con un número y con una letra, por una cuestión de precisión.
La A10 es el área tegmental ventral y proyecta a la parte más baja ventral y además proyecta a la corteza y a núcleos límbicos, cuando son muy importantes para la conducta y para el sistema motor. Para el Parkinson es muy importante la A8 y la A9 que inervan al estriado. A parte de esto hay otras agrupaciones menos interesantes que tienen funciones mucho más concretas, de estas hay una que veremos que actúa con la prolactina. El área tegmental ventral, A10, proyecta a bastantes sitios, no solo al estriado dorsal (cumbe, zonas donde están los axones).
Principales funciones de las neuronas dopaminérgicas.
Las principales funciones de la dopamina son a nivel central, aunque a nivel periférico tiene una actividad secundaria.
Actividad motora.
Una de las primeras cosas que sabemos por los estudios del Parkinson es que están implicadas en el control motor, va a las fibras del estriado, aunque el control motor es relativamente complejo. Una prueba más de que están implicadas en el control motor es que si bloqueamos con fármacos los receptores de dopamina entramos en catalepsia. Este estado de catalepsia, no implica sedación motora pues puede responder a estímulos aversivos.
Procesos motivacionales y mecanismos de recompensa.
A parte de la implicación motora en sí misma, también están implicadas en procesos motivacionales. La dopamina actúa ante aquellos mecanismos de recompensa o castigo que implican que hagamos o dejemos de hacer algo (aunque en catalepsia reduce los estímulos normales, pero no en situaciones de peligro).
Una de las claves de la dopamina es que está implicada en los mecanismos de adicción, lo que implica también a las drogas.
El sistema dopaminérgico puede ser considerado como un sistema de alerta frente a estímulos relevantes (positivos o negativos): la liberación de dopamina en el núcleo accumbens ocurre frente a estímulos reforzadores positivos frente a situaciones aversivas (estrés), pero la liberación por estímulos aversivos es mayor en la corteza prefrontal. El sistema dopaminérgico se pone en marcha cuando sucede algo relevante con el organismo.
Usuario: julesdms Júlia de Mas La droga lo que hace es activar aquellos aspectos positivos, la droga lo activa de manera mucho más potente que los impactos naturales. Al final las personas adictas solo piensan en conseguir la droga, porque esta ha usurpado estos mecanismos, los ha hecho tan potentes que todo lo demás ya no interesa.
Des de los últimos años cada vez es más obvio que cuando hay un peligro también se activa el sistema dopaminérgico, no solo con aspectos positivos, así que también alerta que algo relevante, positivo o negativo, está ocurriendo.
La dopamina tiene una posible participación en los efectos anhédonicos creados por la abstinencia a las frogas y la depresión. La anhedonia es una característica de la depresión y otras patologías psiquiátricas, entonces pensamos que la dopamina tiene que estar implicada, aunque aún no se ha encontrado esta relación teórica con la depresión y la dopamina. Si conseguimos algo sin esfuerzo ninguno, puede que la dopamina no sea relevante. Pero si tenemos que conseguir algo con esfuerzo el sistema dopaminérgico sí que actúa.
Relación con la esquizofrenia: los antagonistas D 2 son los clásicos antipsicóticos.
Hay teorías que indican que la dopamina tiene un papel fundamental con la esquizofrenia, los fármacos contra la esquizofrenia son antagonistas sobre los receptores D2, algunos fármacos actúan sobre la dopamina y la serotonina. Hay dos estímulos: - Positivos. Aquellos síntomas que se notan mucho. Estos son reducidos muy bien por los fármacos que actúan sobre los receptores D2.
- Negativos. Están por debajo del nivel normal, como analizar información.
Podemos curar una patología con otro sistema que no es el que lo causó. La introducción de los antipsicóticos fue la que vació los manicomios, porque vieron que estos permitían a los pacientes tener una vida normal.
Mientras que los antagonistas D4 (por ejemplo, clozapina) se consideran como antipsicóticos atípicos y son eficaces en pacientes o en síntomas (los síntomas negativos) en los que no lo son típicos.
Memoria y aprendizaje.
Se cree que la dopamina también es interesante para la memoria de trabajo (inmediata), y para muchos tipos de aprendizajes probablemente también. Normalmente aprendemos lo que nos motiva.
También tiene una implicación en el aprendizaje del miedo condicionado.
Receptores adrenérgicos: todos son metabotrópicos.
Tenemos receptores α y β.
Los receptores α1A (Gq/11) están acoplados a la fosfolipasa C, fosfolipasa D, adenilato ciclasa y MAPK.
Los receptores α2 (Gi) están negativamente acoplados a la adenilato ciclasa (Gi).
Los receptores β (Gs) están positivamente acoplados a la adenilato-ciclasa (Gs).
Usuario: julesdms Júlia de Mas Hay α1A, α1B y α1D, por orden de descubrimiento, el C no porque lo diagnosticaron mal. De todos estos receptores, a nivel periférico son muy importantes. Se presta atención a los autorreceptores que son los α2, pero sobretodo los α2A. De nuevo se pueden situar en el soma y en las terminales. Por lo que también inhiben tónicamente las neuronas adrenérgicas, pasa lo mismo con los receptores dopaminérgicos.
Los receptores presinápticos son los α2, muy especialmente los α2A. Los α2 pre-sinápticos también tienen localización post-sináptica.
Principales áreas y proyecciones noradrenérgicas.
Las áreas noradrenérgicas corresponden de A1 a A7. Las neuronas están agrupadas en unas zonas concretas, proyectan a todas partes, pero si hay un núcleo fundamentalmente importante es locus coeruleus (LC) aunque no en todos los aspectos. LC corresponde a la zona A6, que está en el puente, empieza cerca del mesencéfalo. Es tan importante porque todo el telencéfalo esta inervado por LC, así que se activa todo el SN y la corteza (activación generalizada).
Las zonas A1 y A2, están relacionadas con las funciones vegetativas, que también inervan al hipotálamo (también relacionado con las funciones vegetativas). La A1 corresponde al bulbo ventral-lateral mientras que el A2 al núcleo del haz solitario.
Dorsal noradrenérgico bundle es como el asa dorsal o ventral de estas proyecciones, y las del LC siguen más la ruta ventral.
El sistema noradrenérgico está claramente implicado en la respuesta a situaciones de estrés y en el control de la conducta emocional. El sistema noradrenérgico, se estudia mucho más en relación con la parte periférica.
El A1 i el A2 están muy implicados con la regulación cardiovascular. Las neuronas C1 son las que contienen adrenalina (A1/C1). Son muy pocas neuronas que tienen adrenalina en el área A2, que se las conoce con las C (A2/C2).
SEROTONINA.
La serotonina se forma en las plaquetas, del SNC y en el intestino. Las plaquetas tienen recaptadores de serotonina, las captan de la sangre. La serotonina tiene funciones periféricas, el comportamiento cíclico está relacionado con el proceso cíclico, bienestar (estado ánimo), y provoca la pérdida de apetito sexual.
Se sintetiza a partir del triptófano que se tenía que transportar des de la periferia al SNC y se usan los mismos receptores que la tirosina. Se sintetiza a partir del triptófano con la triptófano hidrolasa que añade un OH en el grupo indol. Después se produce una descarboxilación y da a la monoamina (parecido a lo que ocurría con la L-DOPA descarboxilasa).
El enzima más importante es la triptófano hidroxilasa. Pero el factor limitante es la disponibilidad de triptófano por las neuronas.
Una de las cosas típicas cuando estamos deprimidos es comer cosas dulces, básicamente sabemos que las sustancias dulces incrementan la liberación de insulina que disminuye la liberación de L-tirosina lo que hace que entre más triptófano a las neuronas.
Usuario: julesdms Júlia de Mas Para sorpresa de muchos, se demostró que existían dos enzimas de triptófano hidroxilasa, tenemos la TPH1 (periférica) y TPH2 (SNC). Las propiedades generales se parecen bastante. Por lo tanto, si quisiéramos hacer immunohistoquímica tendríamos que tener en cuenta estas dos enzimas.
Se degrada por la monoaminoxidasa (MAO), cuando nosotros degradamos la serotonina obtenemos el ácido hidroxindolacético. También hay serotonina periférica, por lo tanto, también se degrada, así que, si miramos en plasma u orina, no solo nos daría información de lo que pasa en el sistema central. Entonces si nosotros queremos saber la actividad del SNC en estos casos es adecuada la punción lumbar.
En la glándula pineal a partir de la serotonina se forma la melatonina.
Los receptores de la serotonina se han clasificado en 15 subtipos, los primeros receptores fueron 5-HT1 y 5-HT2. Que tenían un acoplamiento distinto, algunos eran inhibidores de la adenilato ciclasa y otros activadores de la fosfolipasa C. Entonces encontramos A, B, D, E y F…etc. Todos están acoplados a proteínas G, menos 5-HT3 que es ionotrópico. Estos receptores nunca son específicos, cuando queremos deducir qué receptor está implicado con una función tenemos que hacer juegos con algunos fármacos para saber cuál es. Eso hace que la farmacología de la serotonina sea muy complicada.
Las neuronas serotoninérgicas, están situadas en las zonas B, la letra A se utilizó para la noradrenalina y la dopamina, la C para la adrenalina.
A  noradrenalina y dopamina B  serotonina C  adrenalina Las neuronas serotoninérgicas siempre se agrupan en una zona concreta que es desde el mesencéfalo, puente y bulbo. Proyectan sobre todo a algunos de ellos, pero prácticamente a todas partes, como la noradrenalina.
De las numeraciones que reciben las áreas serotoninérgicas hay algunas que más o menos coinciden con los núcleos anatómicos clásicos que se conocen como núcleos del Raphe porque están en la parte interior del encéfalo. B7 y B6, corresponden al núcleo dorsal del Raphe, i el B8 y B5, corresponden al núcleo medial del Raphe. Estos son los que proyectan masivamente al telencéfalo y tienen funciones importantes para la conducta y la psiquiatría (dorsal y medial, y el dorsal es más importante que el ventral).
Farmacologia de la serotonina.
De antidepresivos tenemos diferentes tipos, pero hay unos inhibidores de la MAO, que van a incrementar la disponibilidad de serotonina y de las catecolaminas en general.
La cuestión es que los primeros antidepresivos que se dieron fueron los receptores de la MAO, se descubrió porque se le administro en los monos, y se vio que la conducta era más abierta y espontánea. Son históricamente los primeros antidepresivos.
Usuario: julesdms Júlia de Mas Los otros antidepresivos son los que inhiben la recaptación plasmática de la serotonina y la noradrenalina, son los tricíclicos. Los tricíclicos son más eficaces que los de la MAO. De estos con el tiempo intentando ser más selectivos la mayoría de laboratorios farmacéuticos fueron muy selectivos con la inhibición selectiva de la recaptación de la serotonina como el prozac.
Aquellos que tienen unos efectos agonistas con la serotonina son el sumatriptan, los ansiolíticos, el LSD. Aquellos que tienen un efecto antagonista son la clomipramina, la fenfluramina, TCA i antidepresivos SSRI i los antidepresivos MAOI.
Hay fármacos que sirven para la recaptación de la serotonina (antidepresivos, TCA y SRB) a veces se utilizan los antígenos.
Otra relación importante son los antipsicóticos que son antagonistas de dos receptores, que son de serotonina. Esto es interesante porque el LSD (sustancia alucinógena), provoca la distorsión de la realidad.
Los antidepresivos tricíclicos se utilizan hoy día para los desórdenes obsesivos compulsivos. Se sabe que la impulsividad está relacionada con la serotonina y el riesgo de suicidio también está relacionado con bajos niveles de serotonina.
Síntesis de GABA a partir de glutamato.
El problema que tienen es que aparecen relacionados con las rutas metabólicas y con el ciclo de Krebs.
Hasta hace poco no hemos descubierto las neuronas que sintetizan GABA y glutamato. Ahora sabemos que hay dos enzimas responsables de la carboxilación del glutamato, podemos localizar estos enzimas mediante inmunohistoquimica, pero esto fue a partir de los años 80. La revolución más grande respecto al GABA vino a partir de los receptores, se encuentran en neuronas y en la glía.
El estudio de la síntesis y metabolismo de GABA como neurotransmisor viene dificultado por la existencia de un pool puramente metabólico junto al pool, mucho menos abundante, que actúa como neurotransmisor. La glutamic-acid descarboxilasa (GAD) es el enzima responsable de la síntesis de GABA que requiere pirodoxal-fosfato como cofactor. Existen dos genes que codifican para GAD: GAD-65 y GAD-67. Ambas tienen un 90% de homología.
Receptores GABA.
Tenemos 3 subtipos de receptores GABA: GABA-A, GABA-B y GABA-C.
El A y el C son canales iónicos dependientes de ligando, abren canales de Cl -, entonces provocan una hiperpolarización. El B es un receptor metabotrópico que están acoplados a proteína G, además abre canales de potasio y entonces provoca hiperpolarización.
Se sabía que había varios tipos de receptores de GABA, la cuestión fue que de golpe hubo un interés extraordinario con GABA A.
GABA – A  El muscimol es agonista y bicuculina antagonista.
GABA – B  El baclofeno es agonista y faclofeno como antagonista.
GABA – C  Tiene propiedades especiales como insensibles a bicuculina.
Usuario: julesdms Júlia de Mas Los receptores GABA – A median la inhibición post-sináptica, mientras que los GABA – B median inhibición pre y post-sináptica. Los receptores GABA – A son los que median una gran parte de las sinapsis inhibidoras en el SNC.
Los receptores GABA – A: el descubrimiento de la regulación alostérica de un canal iónico dependiente de ligando.
Este interés repentino fue porque en algún momento alguien descubrió que era el lugar de acción de los ansiolíticos clásicos. El clordiacepoxido (librium), eran los ansiolíticos más utilizados universalmente pero no se sabía cómo actuaban. Había muchas teorías, las cuales actualmente no tienen sentido.
El descubrimiento clave fue que los benzodiacepinas actuaban sobre los receptores GABA A, tienen unión al GABA, recuerda al receptor nicotínico de la acetilcolina. Pero en los ansiolíticos clásicos se unían al GABA A pero en un lugar distinto al GABA. Había interacciones alostericas que se explica en los enzimas, hasta ese momento nadie pensaba que fuera así porque el receptor no era una enzima. La primera BZ prescrita fue el clordiacepóxido (Librium) en los 60.
A éste le siguieron otros muchos.
El mecanismo de acción era muy confuso hasta que se aisló la primera subunidad GABA-A en 1987.
Cuando las BZ se unen a un lugar distinto, favorece la acción del GABA, si ponemos BZ no hacen nada si no hay GABA. Si pones GABA se favorece la apertura de los canales de cloro. Eso ocurre porque aumenta la probabilidad de la que se abra el canal.
Pero claro, cuando se vio que las BZ, si se administran en dosis bajas tienen efecto ansiolítico, a más grande sedante y a más alta hipnótico. Cuando se vio eso, pensaron en otras moléculas, como el alcohol.
Si te pasas con el alcohol ya empiezas a no tener ganas de hacer nada, se sabe que el alcohol actúa con el receptor GABA A.
Hay otros fármacos que se dan para inducir sueño, que son los barbitúricos, la gente que se suicida con fármacos lo hace con este tipo. Tienen un cierto efecto insolitico, sedante e hipnótico. No se sabía cómo actuaban y alguien pensó que podría interactuar con este receptor, aunque no en el mismo sitio que las BZ. El barbitúrico por si solo a dosis elevadas abre los canales de cloro, y eso no lo hacen las BZ, entonces se inhibe el centro respiratorio. De golpe se descubrió que a los barbitúricos fueron añadiendo otros, el barbitúrico se utiliza como coctel anestésico e hipnótico. Los esteroides también actúan con menor o mayor precisión en el receptor GABA.
¿Una de las preguntas es si nosotros tenemos receptores endógenos que se unen donde se unen estos ansiolíticos? Entonces se descubrió un fármaco que tenía efecto ansogienico contrario, se llama DMCM. Esta sustancia, entre alguna otra, lo que hace es que provoca síntomas de ansiedad. Esto planteo efectos como si existían sustancias exógenas que provocaran este efecto.
Todas estas preguntas, muchas han quedado, en interrogantes, porque no se ha descubierto ninguna molécula endógena que interaccione con estas sustancias de acción.
Usuario: julesdms Júlia de Mas Tenemos un fármaco que hace lo contrario que el ansiolítico, el ansogenico reduce la actividad del GABA de abrir el canal de cloro. Se unen más o menos en el mismo sitio. Surgió un nuevo concepto que son los agonistas inversos.
En la farmacología clásica tenemos un agonista y un antagonista, la agonista se une al lugar de acción de un receptor y hace lo mismo que la molécula, la antagonista es la que no hace nada, se une al receptor, pero la sustancia endógena no puede interactuar. El antagonista solo bloquea la acción de lo que se libera endógenamente. De golpe se descubre una molécula que hace justo lo contrario, y no había ningún concepto para definir esto en farmacología y por eso apareció el termino de agonista inverso. El agonista inverso es lo que hace lo contrario, si un agonista hace una cosa un agonista inverso hace lo contrario por ejemplo en el sistema de la proteína G.
Lo que hizo el investigador fue estudiar la conducta de los animales, la neofobia, en un recinto abierto, y pones un alimento en el medio del recinto, como los animales tienen miedo de los sitios desprotegidos y poco a poco van perdiendo este miedo. En animales que no se les daba comida, hacia este experimento y al final mira el tiempo (latencia) que tarda en acercarse a la comida, y esto lo hace en varios días, la latencia va disminuyendo.
Entonces su pregunta es ¿por qué el animal ha reducido la latencia? Es porque si está relacionado con el GABA, la primera vez que te pones en un sitio tu liberas una sustancia ansiogénica y ¿a medida que pasa el tiempo ya no se libera ansiogénico o es porque liberamos una sustancia ansiolítica que nos hace que perdamos el miedo? Entonces lo que hizo es que el día 7 administro un antagonista (bloquea), entonces la latencia subía, este resultado coincide con la segunda hipótesis. Este experimento demuestra que hay una sustancia endógena que es un ansiolítico.
Aminoácidos excitadores El glutamato no se estudiaba apenas, porque presentaba más problemas porque no tiene un enzima de síntesis especifico como el GABA. Por otro lado, no teníamos ni idea de cuáles eran los receptores de glutamato. No podíamos tampoco localizar las neuronas de glutamato.
De golpe hubo algo que cambio totalmente este esquema. Este algo fue el descubrir que había una sustancia que es un derivado del aspartato. Resulta que se unía a unos receptores concretos del glutamato. Entonces en ese momento solo se sabía eso, durante unos años cuando hablábamos de receptores era de tipo NMDA o no MDA.
Cuando se empezó a caracterizar el receptor MDA que era el único que se conocía se descubrió que tenía cosas raras, se comportaba de una forma extraña que recordaba al GABA A, había interacciones alostericas. Se descubrió que el MDA es un receptor que para que el glutamato actúe necesita que haya unión de glicina, es un canal de sodio poco selectivo, es decir que puede entrar calcio también. La glicina es imprescindible para modificar la estructura y se una el glutamato, se descubrió que el Zinc es inhibidor, y que la DCK es una droga que provoca una evasión de la realidad e interacciona con este receptor. Esto fue a principios de los 90 y en pocos años se habían caracterizado muchas interacciones porque lo comparaban con el GABA, el etanol y esteroides también interactúan con el receptor NMDA. El hecho de que entre calcio a través del receptor se sabe que es muy importante para la plasticidad sináptica, la plasticidad simpática está relacionado con el aprendizaje.
Usuario: julesdms Júlia de Mas Los metabotrópicos son los inhibidores y los ionotrópicos son estimuladores en el caso de los receptores del glutamato. Sabemos que de los ionotrópicos hay tres grandes familias: NMDA, AMPA y kainate.
El AMPA, es el más abundante en cuanto a excitador, el kainate también pero menos. Cuando hablamos de plasticidad pensamos en NMDA y en activación AMPA y kainate. Tenemos distintas subunidades que se tienen que combinar entre sí, se asume que son tetrámeros y no pentámeros, luego cada gen codifica para un receptor acoplado a proteína G especifico .
Ahora los receptores NMDA se llaman gluN, los del AMPA gluA y los del kainate GluK, pero todavía vemos muchos esquemas con los antiguas.
Una cosa interesante es que en el caso del glutamato son los transportadores vesiculares y los de membrana. Los primeros nos permiten localizar las neuronas de glutamato, no tienen enzimas de síntesis que no tengan otra célula, entonces se localizan haciendo una hibridación in situ o una inmunohistoquimica de unos transportadores específicos que son dos VGLUT1 y VGLUT2, algunas neuronas expresan uno y otras otro. Por lo tanto, lo que hacemos es representar el VGLUT1 y el VGLUT2.
Transportadores de membrana de glutamato, algunos están en la glía, el glutamato es un neurotransmisor que si aumenta en el espacio celular es toxico y por lo tanto es crítico. Saber su concentración es bueno. Cuando actúan los dos tipos de células es muy importante.
Cannabinoides endógenos.
Los cannabinoides endógenos son las moléculas endógenas que se unen al tetrahidrocannabinol. Se conocieron en el 1992. El primer ligando endógeno fue la amandina que tiene mucha relación con el CB1 (Receptor) y también con el CB2. Todos los ligandos eran péptidos, cuando estamos buscando esto, los procedimientos bioquímicos, que estaban pensados para proteínas y no para lípidos. La sorpresa es que es un derivado de ácido araquidónico. Las moléculas lipídicas pueden travesar las membranas y por lo tanto pueden intervenir a nivel presináptico.
El glutamato abre el receptor NMDA que se ponen en marcha cambios, y estos dan lugar a la producción de óxido nítrico y también va a la membrana presináptica, ya no tenemos una idea de que la sinapsis sea direccional, hablamos de mensajeros retrógrados. Tanto los gases como las sustancias de naturaleza muy lipídica tienen esta relación.
Los receptores de los NMDA tienen una característica muy especial, si el glutamato se abre al canal y la neurona no está despolarizada el canal no se abre, no es que no se abra, por dentro hay un tapón de magnesio. Lo que lo destapona es que haya una despolarización parcial, puede ser por una sinapsis anterior u otras cosas, y el magnesio salta del canal.
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