BIOPOTENCIALES
Potencial de Membrana en reposo Cuando la célula no está estimulada por corrientes despolarizantes supraumbrales, se dice que se encuentra en un potencial de membrana en reposo. La membrana celular está compuesta mayoritariamente por una bicapa de fosfolípidos altamente hidrofóbica, que impide el paso libre de partículas cargadas como los iones. Por lo cual esta bicapa de fosfolípidos se comporta como un capacitor, separando cargas (dadas por los iones en disolución) a una distancia de aproximadamente 4 nm. Esto permite la mantención del potencial de membrana a lo largo del tiempo. La generación de este potencial de membrana está dado por el transporte electrogénico de bombas, como la bomba sodio-potasio y la bomba de calcio. Estas proteínas usan la energía de hidrólisis de ATP para transportar iones en contra de su gradiente electroquímico y así generar las gradientes de concentraciones iónicas que definen el potencial de membrana. Registro del Potencial de Membrana en reposo
El potencial de membrana en reposo se puede medir mediante la utilización de un microelectrodo de vidrio (punta de 1 μm de diámetro ó menor), que se introduce
dentro de una célula, y con la ayuda de un voltímetro puede observarse una diferencia de potencial entre dicho electrodo y otro tomado como referencia que se halla en contacto con el baño extracelular. El valor que puede observarse oscila en el rango de los -50 a -100 milivoltios para los tipos celulares excitables tales como músculo esquelético y nervio, tomando como referencia al electrodo extracelular. Si no se cuenta con microelectrodos, es posible realizar una medida aproximada seccionando (o lesionando), por ejemplo, un músculo entero en forma transversal, y utilizando un par de electrodos del tipo impolarizables impo larizables (Agº/ClAg) y un voltímetro, para medir la diferencia de potencial entre el interior y el exterior del tejido, colocado en un baño de composición adecuada o fisiológica. En este caso, la concentración de los componentes del baño extracelular puede cambiarse a voluntad, a fin de estudiar cual es el aporte a esta variable biológica, (“POTENCIAL DE REPOSO”), de cada uno de los
componentes. Potencial de Difusión Iónico
Un potencial de difusión se genera cuando la membrana presenta una permeabilidad diferente para varios iónes los cuales se encuentran distribuidos en forma asimétrica a los lados de la membrana. Se establecen así a través de la membrana flujos netos para cada ion permeante que tienden a disipar su propio gradiente de concentración. concentración. Por lo cual, no hay equilibrio electroquímico como en el primer caso y por lo tanto un potencial de difusión no se mantiene en el tiempo. Además, su valor depende del grado de permeabilidad permeabilidad de la membrana para cada ión. La ecuación ecuación de GoldmanGoldman-
Hodgkin-Katz (GHK) es la que permite calcular el valor de potencial eléctrico que generaría un potencial de difusión a los lados de la membrana. A continuación se escribe dicha ecuación considerando una membrana permeable al Na + y al K+.
V =
RT zF
+
ln
+
PK [K ]extra + PNa[Na ] extra +
PK [K ]cit
+
+ PNa[Na ]cit
Potencial de Equilibrio Iónico
Un potencial de equilibrio se genera cuando la membrana es impermeable al menos a uno de los iones presentes, y permeable al menos a otro ión, el cual se encuentra distribuido en forma asimétrica a los lados de la membrana. En estas condiciones se genera una situación de equilibrio electroquímico. El flujo neto para ese ion es 0 y la situación se mantiene en el el tiempo. La ecuación de Nernst permite permite calcular el valor de potencial eléctrico que un determinado gradiente de concentración iónica generaría a los lados de una membrana. Es un potencial de equilibrio porque el flujo generado por la diferencia de concentración produce una diferencia de potencial eléctrico que genera un fluj o iónico de igual intensidad y en sentido contrario (flujo neto = 0). Esta situación de equilibrio electroquímico es constante en el tiempo y tal como se desprende de la ecuación es independiente del valor de permeabilidad de la membrana con respecto al ión, a condición de que esta no sea nula. +
R T e x t l n[ ] E = K + z F [ K ] c i t
Factores que generan y mantienen el potencial de membrana en reposo
Permeabilidad selectiva de la membrana: si colocamos entre dos
compartimentos una membrana biológica, la cual sea permeable sólo a los iones K y se agrega una solución de KCl en uno de los compartimentos, los iones K+ comenzarán a moverse siguiendo su gradiente de concentración. Como los iones Cl- no pueden atravesar la membrana, ésta se carga negativamente de ese lado y positivamente del otro. Como los iones potasio al quedar del lado positivo se sienten rechazados por esta carga tender n a regresar al compartimiento inicial, se dice que se mueve en contra de su gradiente eléctrico. Otro factor que participa en el mantenimiento del potencial de membrana en reposo es la presencia de bombas metabólicas. Una de las bombas que mantiene el gradiente es la de Na +/K+. Bombas como éstas mantienen una diferencia de concentraciones de los iones porque son electrógenas, ya que sacan tres iones sodio e introducen al citoplasma dos iones K +. o Transporte activo de iones Na + y K+ a través de la membrana. o Escape del K + y Na+ a través de la membrana del nervio. o Ptencial de difusión del K+. o Difusión del Na+ a través de la membrana del nervio. Él último factor que participa en el potencial de membrana en reposo, pero no por eso el menos importante, es la presencia de proteínas en el citoplasma. Las cuales por ser aniones tan grandes no atraviesan la membrana y contribuyen a mantener la carga negativa del interior.
Potencial de Acción Un potencial de acción o también llamado impulso eléctrico, es una onda de descarga eléctrica que viaja a lo largo de la membrana de la célula. Los potenciales de acción se utilizan en el cuerpo para llevar información entre unos tejidos y otros, lo que hace que sean una característica característica microscópica esencial para la vida de los animales. Pueden generarse por diversos tipos de células corporales, pero las más activas en su uso son las células del sistema nervioso para enviar mensajes entre células nerviosas o desde células nerviosas a otros tejidos corporales, como el músculo o las glándulas. Muchas plantas también generan potenciales de acción que viajan a través del floema para coordinar su actividad. La principal diferencia entre los potenciales de acción de animales y plantas es que las plantas utilizan flujos de potasio y calcio mientras que los animales utilizan potasio y sodio. Los potenciales de acción son la vía fundamental de transmisión de códigos neurales. Sus propiedades pueden frenar el tamaño de cuerpos en desarrollo y permitir el control y coordinación centralizados de órganos y tejidos. Registro de un Potencial de Acción
El potencial de acción se puede medir mediante la utilización de un microelectrodo de vidrio (punta de 1 μm de diámetro ó menor), que se introduce dentro de una célula, y
con la ayuda de un voltímetro puede observarse una diferencia de potencial entre dicho electrodo y otro tomado como referencia que se halla en contacto con el baño extracelular.
Fases del Potencial de Acción
Las variaciones potencial de membrana durante el potencial de acción son resultado de cambios en la permeabilidad de la membrana celular a iones específicos (en concreto, sodio y potasio) y por consiguiente cambios en las concentraciones iónicas
en los compartimientos intracelular y extracelular. Estas relaciones están matemáticamente matemáticamente definidas por la ecuación de Goldman, Hodgkin y Katz (GHK).
Los cambios en la permeabilidad de la membrana y el establecimiento y cese de corrientes iónicas durante el potencial de acción refleja la apertura y cierre de los canales iónicos que forman zonas de paso a través de membrana para los iones. Las proteínas que regulan el paso de iones a través de la membrana responden a los cambios de potencial de membrana. En un modelo simplificado del potencial de acción, el potencial de reposo de una parte de la membrana se mantiene con el canal de potasio. La fase ascendente o de despolarización del potencial de acción se inicia cuando el canal de sodio dependiente de potencial se abre, haciendo que la permeabilidad permeabilidad del sodio supere ampliamente ampliamente a la del potasio. El potencial de membrana va hacia E Na. En algunas células, como las células del marcapasos coronario, la fase ascendente se genera por concentración de calcio más que de potasio. Tras un corto intervalo, el canal de potasio dependiente de voltaje (retardado) se abre, y el canal de sodio se inactiva. Como consecuencia, el potencial de membrana vuelve al estado de reposo, mostrado en el potencial de acción como una fase descendente. Debido a que hay más canales de potasio abiertos que canales de sodio (los canales de potasio de membrana y canales de potasio dependientes de voltaje están abiertos, y el canal de sodio está cerrado), la permeabilidad al potasio es ahora mucho mayor que antes del inicio de la fase ascendente, cuando sólo los canales de potasio de membrana estaban abiertos. El potencial de membrana se acerca a E K más de lo que estaba en reposo, haciendo que el potencial esté en fase refractaria. El canal de potasio retardado dependiente de voltaje se cierra debido a la hiperpolarización, y la célula regresa a su potencial de reposo. Las fases ascendente y descendente del potencial de acción se denominan a veces despolarización e hiperpolarización respectivamente. Técnicamente, la despolarización es cualquier cambio en el potencial de membrana que lleve la diferencia de potencial a cero. Igualmente, la hiperpolarización es cualquier cambio de potencial que se aleje de cero. Durante la fase ascendente, el potencial de membrana primero se aproxima a cero, y luego se hace más positivo; así, la fase ascendente incluye tanto despolarización como hiperpolarización. Aunque es técnicamente incorrecto denominar las fases ascendente y descendente como despolarización e hiperpolarización, es común verlo entre profesores, físicos y libros de neurociencia.
Bases Iónicas del Potencial de Acción
Potenciales electrónicos de suficiente intensidad en la membrana inducen cambios al axón en la actividad de los canales específicos, lo que permite el paso de los iones, fundamentalmente fundamentalmente del Na, Na, a través de la membrana. Se generan generan de este este modo potenciales de acción que suceden suceden a la inversión de la carga carga eléctrica eléctrica entre ambos lados de la membrana, que la sitúan sitúan en los +30mV que corresponde al potencial potencial de equilibrio para el Na. La bomba de Na+/K+ es capaz posteriormente de reequilibrar la concentración iónica transportándolos contra gradiente en un sistema que consume energía. El potencial de acción creado es capaz entonces de inducir en las zonas inmediatamente cercanas al mismo proceso de cambios estructurales en los canales iónicos que dependen del voltaje. Se produce así un nuevo potencial de acción que de esta forma se propaga a lo largo del axón o de la fibra muscular. Eventos y Características del Potencial de Acción
Durante la fase de reposo, antes de que comience el potencial de acción, la conductancia para los iones potasio es de unas 50 a 100 veces veces mayor que para los iones potasio es de unas 50 a 100 veces mayor que para los iones sodio. Esto está causado por un escape mucho mayor de iones de potasio a través través de los canales canales de escape. Sin embargo, al al comienzo del potencial de acción, acción, los canales de escape. escape. Sin embargo, al comienzo al al comienzo del potencial potencial de acción, los los canales de sodio se activan instantáneamente y permiten un aumento de hasta 5000 veces en la conductancia para el sodio. sodio. Después, el proceso proceso de inactivación cierra los los canales de sodio en otra fracción de milisegundo. El comienzo del potencial de acción también actúa sobre las puertas de voltaje de los canales de potasio, haciendo que se abra más lentamente, una fracción de milisegundos después de la apertura de los canales de sodio. Al término del potencial de acción el retorno de potencial de membrana al estado negativo hace que los canales de potasio se cierren y vuelvan a su estado original, pero también después de un retraso de un milisegundo o más.
Durante la parte inicial del potencial de acción, la proporción entre conductancia de sodio y conductancia de potasio, potasio, aumenta más de 1000 veces. Por tanto, ahora fluyen fluyen más iones sodio al interior de la fibra que iones potasio al exterior. Esto es lo que motiva que el potencial de membrana se haga positivo al comienzo del potencial de acción. Después empiezan a cerrarse los canales de sodio y, al mismo tiempo, se abren los canales de potasio de modo que la proporción entre conductancia se desplaza ahora mucho a favor de un elevada conductancia para el potasio y una baja conductancia para el sodio. Esto permite una pérdida extremadamente rápida de iones potasio hasta el exterior, mientras que no existe prácticamente flujo de iones sodio hacia el interior. En consecuencia, el potencial de acción retorna rápidamente a su nivel basal. Umbral de Excitación
El proceso de excitación en sí consiste en alteraciones físico-químicas de ciertas sustancias que hay en los centros receptores. Posteriormente, este estado de excitación es propagado por los nervios conductores como una onda de electronegatividad, que constituye en esencia la corriente nerviosa. Para que un estímulo sea capaz de producir una excitación en un órgano receptor, debe alcanzar determinada intensidad conocida como umbral de excitación. Este umbral varía de unos seres vivos a otros; así, un sonido de determinada intensidad puede ser captado por unos individuos, mientras otros necesitan que ésta sea mayor. Una vez que se alcanza este umbral, la respuesta aumenta cuando lo hace el estímulo, hasta llegar a una excitación máxima, alcanzada la cual, un aumento del estímulo ya no provoca mayor respuesta, e incluso en algunos casos ésta es negativa- una luz demasiado intensa nos ciega y anula la visión. Algunas estructuras excitables se denominan sistemas isobólicos, porque en cuanto el estímulo alcanza su umbral de excitación, la respuesta es máxima. Se dice que estos sistemas responden a la ley del todo o nada, porque en ellos el estímulo o no produce efecto ninguno o, si lo producen, éste es máximo (músculo cardiaco). Otros sistemas son heterobólicos, porque entre el umbral de excitación y el estímulo máximo hay toda una gradación de intensidades en la respuesta. Podría esperarse que un aumento continuo del estímulo provocase también un aumento continuo de la respuesta, pero no es así. Para que podamos apreciar un aumento en una sensación es necesario que el estímulo experimente un incremento determinado. E. H. Weber estudió el fenómeno en 1831 y lo puso de manifiesto con un sencillo experimento. A intervalos de 30 seg. sobre la mano de una persona colocaba diferentes pesos pidiéndole que le indicase cuando notaba una variación en ellos. Vio que si el peso era de 29 gr. era necesario aumentar 1 gr. para que notase diferencia, pero si era de 58 gr. eran precisos 2 gr. para notar un aumento. La proporción se mantiene de tal forma, que se nota aumento de sensación siempre que el incremento del estímulo sea 1/29 1/ 29 del valor anterior.
Estímulo Umbral
Es el nivel de intensidad, tanto mínimo como máximo, que necesita una percepción para estimular un órgano sensorial (vista, oído, tacto, etc.). Por debajo del umbral mínimo no se percibe sensación. Por encima del umbral máximo, aunque aumente la intensidad del estímulo la percepción permanece sin aumento y llega incluso a ser dolorosa. Un ejemplo muy claro lo tenemos en el sonido. Si el sonido está a un nivel de intensidad muy bajo, no podemos oírlo, y si está demasiado fuerte producirá sensaciones dolorosas en el sistema auditivo, pero aunque se aumente más su intensidad, no lo oiremos más fuerte si ha llegado al umbral máximo Ley del Todo o Nada
Una vez desencadenado un potencial de acción en cualquier punto de la membrana de una fibra normal, el proceso de despolarización viaja por toda la membrana si las condiciones son adecuadas, o no viaja en absoluto si no lo son. Este principio se denomina principio de todo o nada, y se aplica a todos los tejidos excitables normales. En ocasiones, el potencial de acción alcanza un punto de la membrana en el que no genera voltaje suficiente para estimular la siguiente área de la membrana. Cuando esto ocurre, cesa la propagación de la despolarización. Por tanto, para que se produzca la propagación continuada de un impulso, la proporción entre el potencial de acción y el umbral de excitación debe ser en todo momento superior a 1. Este requisito “mayor de 1” recibe el nombre de factor de seguridad para la propagación.
Periodo Refractario
Se define como el momento en el que la célula excitable no responde ante un estímulo y por lo tanto no genera un nuevo Potencial de Acción. Se divide en dos: Periodo Refractario Absoluto (o Efectivo) y Periodo Refractario Relativo. El Periodo Refractario Absoluto es aquel en el que los Canales de Na sensibles a voltaje se encuentran "inactivados", por lo que se deja el transporte de Sodio. En cambio el Periodo Refractario Relativo se da en alguna parte de la Fase de Repolarización, en donde los Canales de Na paulatinamente comienzan a cerrarse para así comenzar a abrirse y transportar nuevamente Sodio, por lo que al agregar un estímulo excitatorio muy intenso se puede provocar que los canales que se encuentran cerrados en ese momento se abran y generen un nuevo Potencial de Acción. El Periodo Refractario Relativo termina después de la fase de Hiperpolarización (o Postpotencial) en donde todos los Canales de Na sensibles a Voltaje están cerrados y disponibles para un nuevo estímulo. El Periodo Refractario varía de célula a célula, y es una de las carácterísticas que permiten decir si una célula es más o menos excitable que otra. En otros casos como el músculo cardiaco, su amplio Periodo Refractario le permite la increíble capacidad de no tetanizarse.
Propagación del Potencial de Acción
En los axones amielínicos, los potenciales de acción se propagan como una interacción pasiva entre la despolarización que se desplaza por la membrana y los canales de so dio regulados por voltaje. Cuando una parte de la membrana celular se despolariza lo suficiente como para que se abran los canales de sodio dependientes de voltaje, los iones de sodio entran en la célula por difusión facilitada. Una vez dentro, los iones positivos de sodio impulsan los iones próximos a lo largo del axón por repulsión electrostática, y atraen los iones negativos desde la membrana adyacente. Como resultado, una corriente positiva se desplaza a lo largo del axón, sin que ningún ion se esté desplazando muy rápido. Una vez que la membrana adyacente está sufiencientemente despolarizada, sus canales de sodio dependientes de voltaje se abren, realimentando el ciclo. El proceso se repite a lo largo del axón, generándose un nuevo potencial de acción en cada segmento de la membrana. Teoría del Circuito Local de Corriente
A. Un circuito básico RC (resistencia/condensador) superpuesto sobre una membrana bicapa, muestra la relación entre ambos. B. Se pueden utilizar circuitos más elaborados para representar modelos modelos de membranas membranas con canales iónicos, iónicos, como este ejemplo con canales de sodio (azul) y potasio (verde).
Los potenciales de acción de membrana pueden representarse representarse uniendo varios circuitos RC, cada uno representando un trozo de membrana.
Propagación en Fibras Mielínicas y Amielíni Amielínicas cas
La conducción del potencial de acción puede ser continua (fibras amielínicas) o saltatoria (fibras mielínicas). En el caso de la continua, las fibras nerviosas carecen de vaina de mielina. De este modo el potencial de acción ha de regenerarse micra a micra de la membrana, pues las corrientes de escape (Ie) son altas y la corriente interna (Ir) es pequeña, de modo que el potencial eléctrico cae rápidamente de punto a punto. En la conducción saltatoria, que tiene lugar en las fibras nerviosas con vaina de mielina, el potencial se regenera de nodo de Ranvier en nodo de Ranvier (1 mm), lo que incrementa la velocidad de conducción considerablemente. Se puede afirmar que, al disminuirse las corrientes de escape (por el aislante mielina, que actúa como una resistencia), la corriente interna es mayor, el potencial cae a –50mV a una distancia de 1 mm, y en ese punto se genera otro potencial de acción (valor umbral suficiente para producir otro disparo). Relación entre la velocidad de propagación, el diámetro de la fibra y el grado de mielinización
La velocidad de conducción del potencial de acción depende de cuatro factores:
Diámetro de la fibra: cuanto mayor es el diámetro, mayor es la velocidad de conducción. Temperatura del nervio, mayor temperatura incrementa la velocidad de conducción. pH del medio, el medio más ácido incrementa la velocidad. Presencia o no de vaina de mielina en el nervio, pues la mielina actúa como aislante eléctrico y aumenta la velocidad de conducción.
Las fibras nerviosas se clasifican en tres grandes familias, A, B y C. Las dos primeras poseen mielina y las tipo C no. Tipo
Subtipo
Función
Diámetro Diámetro (micras)
Velocidad (m/seg)
A
Alfa
Propiocepción, cinestesia Tacto, presión Motora del huso Dolor, temperatura, tacto Vegetativas Dolor, vegetativas
12-20
70-120
5-12 3-6 2-5
30-70 15-30 12-30
<5 0.3-1.3
3-15 0.5-2
Beta Gamma Delta
B C
Receptores Los receptores son los componentes de una célula que tienen la capacidad de identificar una sustancia, hormona o neurotransmisor. neurotransmisor. Los receptores son estructuras que permiten analizar todo lo que hay en el entorno y todo lo hay dentro. Cada receptor tiene una forma particular de energía. El receptor lleva a cabo la transducción (transformación de una forma de energía que constituye el estímulo en impulsos nerviosos). Clasificación de receptores sensitivos I.
Mecanorreceptores
a. Sensibilidades táctiles de la piel (epidermis y dermis). i. Terminaciones nerviosas libres ii. Bulbos Terminales 1. Discos de Merkel 2. Otras variedades iii. Terminaciones en ramillete 1. Terminaciones de Ruffini iv. Terminaciones encapsuladas 1. Corpúsculos de Meissner 2. Corpúsculos de Krause v. Terminaciones nerviosas del pelo b. Sensibilidad de los tejidos profundos i. Terminaciones nerviosas libres ii. Terminaciones en ramillete 1. Terminaciones de Ruffini iii. Terminaciones encapsuladas 1. Corpúsculos de Pachi 2. Otras variedades iv. Terminaciones en los músculos 1. Husos musculares 2. Receptores de Golgi de los tendones c. Audición i. Receptores cocleares del sonido d. Equilibrio i. Receptores vestibulares e. Presión arterial i. Barorreceptores de los senos carotídeos y la aorta II.
Termorreceptores
a. Del frío i. Receptores del frío (Krause) b. Del calor i. Receptores del calor (Ruffini) III.
Nociceptores
a. Del dolor i. Terminaciones nerviosas libres
IV.
Receptores electromagnéticos
a. De la visión i. Bastones ii. Conos V.
Quimiorreceptores
a. Del gusto i. Receptores de las papilas gustativas b. Olfatorios i. Receptores del epitelio olfatorio c. Del oxígeno en sangre arterial i. Receptores de la aorta y los cuerpos carotídeos d. Osmolalidad i. Probables neuronas en los núcleos supraópticos o en su proximidad e. CO2 en sangre i. Receptores del bulbo raquídeo o de su superficie y de la aorta y los cuerpos carotídeos f. Glucosa, aminoácidos y ácidos grasos en sangre i. Receptores del hipotálamo Propiedades de los receptores
a) Adaptación inducida. A semejanza de la unión sustrato-enzima, la fijación de la hormona al receptor implica una adaptación estructural recíproca de ambas moléculas. b) Saturabilidad. El número de receptores existentes en una célula es limitado; si se representa en un sistema de coordenadas la cantidad de hormona fijada a receptores en una porción determinada de tejido en función de la concentración de hormona, se obtiene una curva hiperbólica. c) Reversibilidad. La unión hormona-receptor es reversible. d) Afinidad. La capacidad de fijación del receptor a un ligando está dada por la afinidad, que es determinada por las propiedades moleculares del receptor. Transducción en los Receptores Nerviosos
La transducción sensorial es el proceso mediante el cual los diferentes tipos de energía que pueden alcanzar a los receptores son transformados en variaciones del potencial de membrana. La transducción de la información sensorial a potenciales receptores y posteriormente a cambios en la descarga neural, implica una forma de codificación. Codificación sensorial quiere decir que la información se transforma (transduce) de un conjunto de símbolos (organización de la energía llegada) en otro (potenciales de acción). En el sistema nervioso, la información sensorial se codifica de dos maneras básicas: a) Codificación espacial : diferentes estímulos alteran la actividad de diferentes neuronas.
b) Codificación temporal : la intensidad de un estímulo se codifica mediante la tasa de descarga neural. La transducción de señales en receptores nerviosos se da por el sistema de segundos mensajeros. Las células tienen receptores. Gran parte de éstos se localizan en la membrana plasmática, pero pueden encontrarse también en otras partes de la célula. Los receptores son moléculas complejas que interaccionan de manera específica consustancias del medio. Una vez que interaccionan con estas sustancias (p. ej. hormonas), los receptores sufren una alteración en su estructura tridimensional que ocasiona cambios en la concentración de ciertas moléculas en el interior de las células (segundos mensajeros) que median la respuesta final a las modificaciones en el medio ambiente detectadas a través de los receptores. En ciertas ocasiones, los propios receptores tienen capacidad para sintetizar los segundos mensajeros, pero más frecuentemente hacen falta otras moléculas complejas para llevar a cabo esta síntesis (previa interacción con los receptores).
Potencial del Receptor y Potencial Generador Bases Iónicas
La transducción sensorial comienza con unos procesos físico-químicos a partir de la acción del estímulo sobre la membrana del receptor, que tienen como resultado el cierre o la apertura de canales iónicos en la zona estimulada, lo cual da lugar a una transferencia de cargas a través de la membrana, lo que se denomina “corriente generadora”. Si el receptor es una neurona modificada en su extremo (receptor
primario), esta variación del potencial de membrana es siempre una despolarización. Esta despolarización local se denomina potencial de receptor en tanto en cuanto tienen su origen en el receptor. Esta despolarización se propaga electrónicamente a las regiones próximas. Si supera el umbral de excitación del receptor, determina la producción de potenciales de acción en el primer nodo de Ranvier, que se propagarán sin decremento a lo largo del axón. Por eso se le denomina también potencial generador. Cuando el receptor no es una neurona (receptor secundario), el estímulo puede provocar en dicha célula especializada una hiperpolarización (fotorreceptores) o una despolarización (células (células gustativas). gustativas). A esta despolarización despolarización o hiperpolarización se le denomina, en este caso, potencial de receptor, que en esta célula nunca nunca será el potencial generador. Este estímulo se transmite a las neuronas sensoriales que contactan con ella directamente o a través de una interneurona. En la neurona, será donde se produzca el potencial generador, que se traducirá en una descarga de potenciales de acción propagados. Los receptores sensoriales transforman, por lo tanto, un código de amplitud de frecuencia (potencial generador) en un código de modulación de dicha frecuencia (frecuencia modulada). Sea cual sea la sensación que genera una respuesta, siempre se produce una transducción energética, que implica en muchos casos una amplificación de la señal, ya que a veces el estímulo exterior puede ser un único fotón, como ocurre en la visión.
Adaptación: Receptores Fásicos y Tónicos
Cuando se aplica un estímulo sostenido o una fuerza constante a un receptor, la frecuencia de los potenciales de acción en el nervio sensorial disminuye con el tiempo. Este fenómeno se conoce como adaptación o desensibilización. El grado en el cual ocurre la adaptación varía de un tipo de sentido a otro. Durante muchos años se ha reconocido la existencia de la adaptación. Tal vez sea un fenómeno del receptor, aunque (con la posible excepción del corpúsculo de Pacini) no se ha comprobado. Sin embargo, en las publicaciones se habla de receptores de adaptación rápida (fásicos) y receptore de adaptación lenta (tónicos). Al parecer, el tacto ligero tiene receptores fásicos, mientras que la señal del huso y los nociceptores son tónicos; esto puede tener cierto valor para el individuo. De esta manera, el contacto ligero causaría distracción si persistiera y, por el contrario, la adaptación lenta de un huso es necesaria para mantener la postura del cuerpo. De igual forma, la información de los nociceptores proporciona una señal que perdería su valor si se adaptara y desapareciera. Codificación de la información a nivel de los receptores nerviosos
Existen variaciones en la velocidad de conducción y otras características de las fibras nerviosas sensoriales, aunque los potenciales de acción son similares en todos los nervios. Los potenciales de acción nerviosos provenientes de un receptor de tacto son idénticos a los de un nervio que proviene de un receptor de calor. La transducción de la información sensorial a potenciales receptores y posteriormente a cambios en la descarga neural, implica una forma de codificación. Codificación sensorial quiere decir que la información se transforma (transduce) de un conjunto de símbolos (organización de la energía llegada) en otro (potenciales de acción). En el sistema nervioso, la información sensorial se codifica de dos maneras básicas: a) Codificación espacial : diferentes estímulos alteran la actividad de diferentes neuronas. b) Codificación temporal : la intensidad de un estímulo se codifica mediante la tasa de descarga neural.
Sinapsis La sinapsis es el proceso de comunicación entre neuronas. Se inicia con una descarga químico-eléctrica en la membrana de la célula emisora o presináptica; una vez que este impulso nervioso alcanza el extremo del axón, la propia neurona segrega una sustancia o neurotransmisor que se deposita en un espacio intermedio o espacio sináptico entre esta neurona transmisora y la neurona receptora o postsináptica. Este neurotransmisor es el que excita o inhibe a la otra neurona. Estructura anatómica y funcional
Desde el punto de vista anatómico y funcional, una neurona tiene tres zonas principales: el cuerpo o soma, las dendritas y el axón. Estos dos últimos elementos son los encargados de establecer las relaciones sinápticas: las dendritas son como antenas o tentáculos que reciben la mayoría de la información que proviene de otras células; el axón, por su parte, es el cable con el que una neurona se conecta a otras. Las conexiones pueden establecerse a muy corto alcance, a unos cientos de micrómetros a la redonda, o a distancias mucho mayores. La motoneuronas de la espina dorsal, por ejemplo, se comunican directamente con órganos como los músculos para dar lugar al movimiento (sinapsis neuromuscular). neuromuscular). Una sinapsis prototípica, como las que aparecen en los botones dendríticos, consiste en unas proyecciones citoplasmáticas con forma de hongo desde cada célula que, al juntarse, los extremos de ambas se aplastan uno contra otro. En esta zona, las membranas celulares de ambas células se juntan en una unión estrecha que permite a las moléculas de señal llamados neurotransmisores pasar rápidamente de una a otra célula por difusión. El canal de unión de la neurona postsináptica es de aproximadamente 20 nm de ancho, y se conoce como hendidura sináptica. Estas sinapsis son asimétricas tanto en su estructura como en su funcionamiento. Sólo la neurona presináptica segrega los neurotransmisores, que se unen a los receptores transmembrana que la célula postsináptica tiene en la hendidura. El terminal nervioso presináptico (también llamado botón sináptico o botón) normalmente emerge del extremo de un axón, mientras que la zona postsináptica normalmente corresponde a una dendrita, al cuerpo celular o a otras zonas celulares. La zona de la sinapsis donde se libera el neurotransmisor se denomina zona activa. En las zonas activas, las membranas de las dos células adyacentes están unidas estrechamente mediante proteínas de adhesión celular. Justo tras la membrana de la célula postsináptica aparece un complejo de proteínas entrelazadas denominado densidad postsináptica. Las proteínas de la densidad postsináptica cumplen numerosas funciones, que van desde el anclaje y movimiento de receptores de neurotransmisores de la membrana plasmática, hasta el anclaje de varias proteínas reguladoras de la actividad de estos receptores.
Clasificación de la Sinapsis
Existen dos tipos de sinapsis, eléctricas y químicas que difieren en su estructura y en la forma en que transmiten el impulso nervioso. Sinapsis eléctricas
Una sinapsis eléctrica es una sinapsis en la que la transmisión entre la primera neurona y la segunda no se produce por la secreción de un neurotransmisor, como en las sinapsis químicas, sino por el paso de iones de una célula a otra a través de uniones gap, pequeños canales formados por el acoplamiento de complejos proteicos, proteicos, basados en conexinas, en células estrechamente estrechamente adheridas. Las sinapsis eléctricas son más rápidas que las sinapsis químicas pero menos plásticas; por lo demás, son menos propensas a alteraciones o modulación porque facilitan el intercambio entre los citoplasmas de iones y otras sustancias químicas. En los vertebrados son comunes en el corazón y el hígado. Sinapsis química
La sinapsis química se establece entre células que están separadas entre sí por un espacio de unos 20 nanómetros, la llamada hendidura sináptica. La liberación de neurotransmisores es iniciada por la llegada de un impulso nervioso (o potencial de acción), y se produce mediante un proceso muy rápido de secreción celular: en el terminal nervioso presináptico, las vesículas que contienen los neurotransmisores permanecen permanecen ancladas y preparadas junto a la membrana sináptica. Cuando llega un potencial de acción se produce una entrada de iones calcio a través de los canales de calcio dependientes de voltaje. Los iones de calcio inician una cascada de reacciones que terminan haciendo que las membranas vesiculares se fusionen con la membrana presináptica y liberando su contenido a la hendidura sináptica. Los receptores del lado opuesto de la hendidura se unen a los neurotransmisores y fuerzan la apertura de los canales iónicos cercanos de la membrana postsináptica, haciendo
que los iones fluyan hacia o desde el interior, cambiando el potencial de membrana local. El resultado es excitatorio en caso de flujos de despolarización, o inhibitorio en caso de flujos de hiperpolarización. El que una sinapsis sea excitatoria o inhibitoria depende del tipo o tipos de iones que se canalizan en los flujos f lujos postsinápticos, que a su vez es función del tipo de receptores y neurotransmisores que intervienen en la sinapsis. La suma de los impulsos excitatorios e inhibitorios que llegan por todas las sinapsis que se relacionan con a cada neurona (1000 a 200.000) determina si se produce o no la descarga del potencial de acción por el axón de esa neurona. Transmisión química en las sinapsis neuronales
La llegada del potencial de acción presináptico a los terminales sinápticos provoca no sólo la despolarización de la membrana a nivel de los terminales, sino también la apertura de canales para los iones calcio dependientes de voltaje situados a nivel de dichos terminales. La entrada de iones calcio provoca el aumento de los niveles de concentración calcio libre en los terminales sinápticos, y esto, a su vez, provoca que las vesículas que contienen la substancia transmisora se unan primero a la membrana plasmática y posteriormente liberen su contenido, por exocitosis, a la hendidura sináptica. La liberación de sustancia transmisora al medio extracelular se realiza en forma de cuantos o número de moléculas de substancia transmisora contenidas en una vesícula sináptica que se liberan al mismo tiempo; no obstante en el sistema nervioso central la idea de cuantos liberadas corresponde no al número de vesículas que liberan su contenido sino al de terminales presinápticos de una misma neurona que sinaptan con la neurona postsináptica. La sustancia transmisora liberada difunde en la hendidura sináptica y se une a proteínas específicas de membrana, los receptores sinápticos de la membrana postsináptica. La unión entre el transmisor y el receptor conlleva la aparición de cambios conformacionales en las proteínas de membrana que producen como efecto final cambios de permeabilidad en la membrana postsináptica. Estos cambios de permeabilidad pueden ser directos o indirectos. En los primeros la unión entre el transmisor y el receptor da lugar a la apertura directa de ciertos canales iónicos, mientras que en los segundos la unión entre el transmisor y el receptor desencadena una serie de reacciones, entre distintos compuestos celulares que, posteriormente, provocarían la apertura de algunos canales iónicos. ión icos. Rol del Calcio en la transmisi transmisión ón sináptica
Cuando llega un impulso nervioso a la neurona presináptica, ésta abre los canales de calcio, entrando el ion en la neurona y liberándose el neurotransmisor en el espacio sináptico. El calcio además de iniciar la exocitosis, activa el traslado de las vesículas a los lugares de su liberación con la ayuda de proteínas de membrana plasmática y de la membrana vesicular. Cuando entra el calcio en la neurona se activa una enzima
llamada calmodulina que es una proteinquinasa, encargada de fosforilar a la sinapsina I situada en la membrana de las vesículas y que las une a los filamentos de actina. Cuando la sinapsina I es fosforilada las vesículas sinápticas se despegan de la actina y se movilizan hacia los sitios donde deban vaciarse. La fusión de la membrana vesicular con la membrana plasmática es un proceso complejo en el que intervienen varias proteínas como la sinaptobrevina, sinaptotagmina, rab-3 (de la membrana vesicular) sintaxina, SNAP-25, n-sec 1 (de la membrana plasmática) y factor sensile a netilmaleimida (NSF) con actividad ATP-asa. Este conjunto de proteínas forman el complejo SNARE que forma un poro en la membrana plasmática que permite la fusión de ambas membranas y la salida del d el contenido vesicular al espacio sináptico. Fatiga de la Transmisión
Cuando las terminales presinápticas son estimuladas constante y continuamente continuamente a alta frecuencia, la respuesta es elevada, pero cada vez es menor. A esta respuesta menor se la llama fatiga. Puede llegar a ser una respuesta de protección, previniendo un posible feedback positivo. La fatiga puede ser debida a un agotamiento de los neurotransmisores, en cuyo caso se conoce como fatiga química, o bien ser debida a una inactivación progresiva de la membrana postsináptica.
Potenciales Postsinápticos Potencial Postsináptico Excitador
EL transmisor aumenta la permeabilidad par el Na – K – Ca. La entrada de Na determina un aumento del potencial de reposo. Cuando este potencial llegue a un cierto nivel se desencadenará un potencial de acción que excitará a la membrana. La membrana postsináptica podrá, por lo tanto transmitir excitaciones, por ello también puede sufrir procesos de sumación. Existen 2 tipos diferentes de sumación postsináptica. Sumación espacial. La activación simultánea de varias sinápsis cercanas en el espacio aumenta la polarización. El resultado de lugar a un potencial postsináptico. Sumación temporal. A la sinapsis excitadora le llegan varios estímulos sucesivos y rápidos, de manera que se añaden uno a otro, por lo que si superan el umbral tendremos un potencial postsináptico. Potencial Postsináptico Inhibitorio
El transmisor actúa sobre un receptor inhibidor, aumentando así la permeabilidad del K, con lo que se produce una mayor hiperpolarización de la membrana de la membrana postsináptica. Durante uno de estos períodos de inhibición es mucho más difícil provocar un potencial de acción, ya que el umbral aumenta, por lo que la neurona necesitará mucha más estimulación. Bases Iónicas de los Potenciales Postsinápticos
Existen dos tipos básicos de potenciales postsinápticos: los potenciales postsinápticos excitatorios (PPSE) y los potenciales postsinápticos inhibitorios (PPSI), y la producción de un tipo u oro depende básicamente del tipo o los tipos de canales iónicos de membrana que se activen como respuesta a la unión entre el transmisor presináptico y el receptor postsináptico. Una posibilidad es que la unión transmisor-receptor induzca a la apertura de canales de Na +. Los iones Na + difunden tanto a favor de gradiente de concentración como eléctrico hacia el interior celular, con lo que generan un aumento de cargas positivas que como consecuencia produce la despolarización de la membrana y la hace más excitable. Así, la apertura de canales de Na, da lugar a la producción de potenciales postsinápticos excitadores; otra posibilidad es que la unión transmisor-receptor transmisor-receptor induzca a la apertura no de los canales de sodio, sino a los canales dependientes de cloro. Los iones cloro pasan, en este caso, al interior celular siguiendo su gradiente de concentración, lo que da lugar a que se incremente el número de cargas negativas intracelulares y la polaridad de la membrana. La hiperpolarización hace que el potencial de membrana se encuentre más lejos del nivel umbral para la producción del potencial de acción. Es por ello, por lo que la apertura inicial de los canales de cloro da lugar a la producción de potenciales
postsinápticos inhibitorios. En algunas neuronas la apertura de canales de potasio también puede producir PPSI por salida de iones potasio hacia el medio extracelular. Inhibición Presináptica
Además de la inhibición originada por las sinapsis inhibidoras que operan en la membrana neuronal, lo que se denomina inhibición postsináptica , muchas veces se produce otro tipo de inhibición en los terminales presinápticos antes de que la señal llegue a alcanzar la sinapsis. Esta clase, llamada inhibición presináptica sucede del siguiente modo. La inhibición presináptica está ocasionada por la liberación de una sustancia inhibidora en las inmediaciones de las fibrillas nerviosas presinápticas antes de que sus propias terminaciones acaben sobre la neurona postsináptica. En la mayoría de los casos, la sustancia transmisora inhibidora es GABA. Este producto ejerce una acción específica de apertura sobre los canales aniónicos, lo que permite la difusión de una gran cantidad de iones cloruro hacia la fibrilla terminal. Las cargas negativas de estos iones inhiben la transmisión sináptica debido a que anulan gran parte del efecto excitador producido por los iones sodio con carga positiva que también penetran en las fibrillas terminales cuando llega un potencial de acción. La inhibición presináptica ocurre en muchas de las vías sensitivas del sistema nervioso. En realidad, las fibras nerviosas sensitivas adyacentes entre sí suelen inhibirse mutuamente, lo que atenúa la propagación lateral y la mezcla de señales en los fascículos sensitivos.
Neurotransmisores Los neurotransmisores se pueden definir como una sustancia producida por una célula nerviosa capaz de alterar el funcionamiento de otra célula de manera breve o durable, por medio de la ocupación de receptores específicos y por la activación de mecanismos iónicos y/o metabólicos. Clasificación
Monoaminas o aminas biógenas: o o
o o o o
Ésteres: o
o o o o o o o o
Ácido gamma-aminobutírico (GABA) Glicina (Gly) Taurina Ácido glutámico (Glu) Ácido aspártico Purinas Adenosina ATP GTP
Prostaglandinas: o o
Acetilcolina (Ach)
Aminoácidos: o
Catecolaminas: dopamina (DA), noradrenalina (NE) y adrenalina (Epi) Indolaminas: triptamina, serotonina (5-HT), melatonina (Mel) y bufotenina Tironaminas: 3-iodotironamina Tiramina ß-feniletilamina Octopamina Histamina (H)
Protaglandina E (PGE) Prostaglandina F (PGF)
Neuropéptidos: o o o o o
Angiotensina II Bombesina Neurotensina Neuromedina B Galanina
o o o o o
o
o
o
o
o o o
Carnosina Calcitonina Péptido relacionado con el gen de la calcitonina (CGRP) FMRFamida Péptidos relacionados con la gastrina: colecistoquinina (CCK), gastrina,péptido gastrina,péptido liberador de gastrina (GRP) Péptidos de la familia de la secretina: péptido intestinal vasoactivo (VIP), secretina, motilina y glucagón Péptidos relacionados con el polipéptido pancreático: neuropéptido Y (NPY), péptido YY (PYY) y polipéptido pancreático (PP) Péptidos hipotalámicos: vasopresina (ADH), oxitocina, neurofisinas, orexinas, hormona liberadora de hormona del crecimiento (GHRH), somatostatina, hormona liberadora de gonadotropinas (GnRH), hormona liberadora de tirotropina (TRH) y hormona liberadora de corticotropina (CRH). Péptidos derivados de la POMC: corticotropina (ACTH), hormona estimulante de melanocitos (MSH) y lipotropina (LPH) Opiáceos endógenos: dinorfinas, encefalinas y endorfinas Bradiquinina Taquiquininas: sustancia P, kassinina, neuroquinina A y neuroquinina B
Gases: o o
Óxido nítrico Monóxido de carbono
Características
Son sintetizados en la neurona. Se almacenan en vesículas presentes presentes en el terminal presináptico. Se liberan tras despolarización de la neurona en cantidades fisiológicas. Cuando son administrados exógenamente tienen idénticos efectos que el NT endógeno. Existen mecanismos de inactivación del NT (neurona / sinapsis). La sustancia debe estar presente en el interior de la neurona presináptica. Debe ser liberada en respuesta a la despolarización presináptica, la cual es dependiente del Ca 2+ En la neurona postsináptica deben existir receptores específicos para esa sustancia.
Efecto de fármacos sobre la transmisión neuronal Tipo de fárm aco
Fármaco
Antidepresivos tricíclicos (disipramina, imipramina, notriptilina entre otros) Antidepresivos no tricíclicos (venlafaxina, trazodona entre otros)
Anti depr esiv os
BET A BLO QUE ADO RES
Actúa sobre:
Efecto
Noradrenalina (NA)
Inhiben la recaptación de NA por la terminación presináptica con el consecuente aumento de NA en la sinapsis.
IMAO (Anfetaminas, elorgilina, mocloblemide, fenelzine, tranilcipormina) tranilcipormina)
Monoamino oxidasa (MAO)
IRSS (Fluoxetina, sertralina)
Serotonina
Efedrina, tiramina, anfetamina
Noradrenalina (NA)
Reserpina
Noradrenalina (NA)
Guanetidina
Noradrenalina (NA)
Fenoxibenzamina y fentolamina
Receptores sinápticos alfa
Propranolol, metaprolol
Receptores sinápticos beta
Hexametonio
Ganglios autónomos
Neostigmina, piridostigmina, ambenomio ambenomio
Acetilcolinesterasa
Inhiben la MAO impidiendo la descomposición de NA y por lo tanto que los niveles de NA aumenten en la sinapsis. Aumentan la liberación del neurotransmisor serotonina. Provocan la liberación de NA de sus vesículas de almacenamiento en las terminaciones sinápticas. Evita la síntesis de NA en las terminaciones nerviosas sinápticas. Bloquea la liberación de NA de las terminaciones sinápticas. Bloquea los receptores sinápticos alfa, bloqueando la actividad de NA. Bloquea los receptoras sinápticos beta, bloqueando la actividad de NA. Bloquea la actividad simpática impidiendo la transmisión de impulsos nerviosos a través de los ganglios autónomos. Evitan la destrucción rápida de la acetilcolina liberada por las
FÁR MAC OS NIC OTI NIC OS
Ion traetilamonio, ion hexametonio, hexametonio, pentolineo
Acetilcolina
Nicotine, metacolina
Neuronas posganglionares
Antihistaminicos H1 y H2 (Azelastina, bromferinamina, ciproheptadina)
ANTI HIST AMI NIC OS
ANTI ESP ASM ODI COS ANE STES ICOS
Histamina
Dervados de la etanolamina y etilediamina
Acetilcolina
Derivados de la fenotiacina
Receptores alfa
Difenhidramina y prometacina
Canales de sodio
ciproheptidina
Receptores de serotonina
Antiespasmódicos colinérgicos (abalgin, bramedil, dolospam, tintura de belladona, viadil)
Anestésicos locales (cocaína, cloroformo, eter) Anestésicos generales
Acetilcolina
Canales de sodio Receptores da la piel y los órganos profundos
terminaciones sinápticas al inhibir la acetilcolinesterasa. acetilcolinesterasa. De esta forma la cantidad de y el grado de acción acetilcolina que actúa sobre los órganos efectores aumenta progresivamente con los estímulos sucesivos. Impiden la estimulación de de las neuronas por la acetilcolina, bloqueando la sinapsis.
Reemplaza a la acetilcolina en la estimulación de las neuronas posganglionares
Actúan como antagonistas de los receptores de histamina, inhibiendo los efectos de la histamina Antagonizan la acetilcolina liberada en los nervios periféricos Tienen un ligero efecto de bloqueo de los receptores alfa adrenérgicos Bloquean los canales de sodio produciendo anestesia local Bloquean los receptores para la serotonina Antagonizan la acetilcolina en los receptores muscarínicos Bloquean la conducción del impulso nervioso, por interacción directa con canales de sodio Inhiben la excitación de los receptores de la piel y
SED ANT ES DRO GAS ESTI MUL ANT ES HIP NÓT ICOS
Bromuros, belladona, opio, policarpina
Umbral de excitación
Cafeína, teína, nicotina
Umbral de excitación
Veronal, luminol, morfina, LSD
Receptores
los órganos profundos (corazón, huesos), impidiendo la transmisión del impulso nervioso a través de la medula espinal y por lo tanto al sensación de dolor. Aumenta el umbral de excitación disminuyendo la respuesta de la neurona frente a un estímulo. Provocan una irritabilidad en la neurona mayor de lo normal, por lo tanto ante la menor intensidad de un estimulo la neurona responde. Enervan los receptores nerviosos.
Unión Neuromuscular La unión neuromuscular es la unión entre el axón de una neurona (de un nervio motor) y un efector, que en este caso es una fibra muscular. En la unión neuromuscular intervienen:
Una neurona presináptica (boton Presinaptico o boton terminal) Un espacio sináptico (hendidura sinaptica) y Una o más células musculares.(celula diana)
Esta unión funcional es posible debido a que el músculo es un tejido excitable eléctricamente. Estructura de la unión neuromuscular
La fibra nerviosa mielínica se ramifica en su extremo para formar una serie de terminales nerviosas llamadas placas terminales. Las placas terminales se introducen en la fibra muscular sin que sus membranas hagan contacto. La unión está protegida y aislada por células de Schwann. El espacio entre la placa terminal de la neurona y la membrana de la fibra muscular se denomina hendidura sináptica primaria. La hendidura sináptica tiene de 200 a 300 angstrom de ancho y presenta pliegues que forman hendiduras sinápticas secundarias, las cuales contribuyen a aumentar los lugares de acción de los neurotransmisores. Transmisión Sináptica
A nivel celular, el proceso comienza con la llegada de un potencial de acción hasta la hendidura sináptica. Esto genera la síntesis y liberación del neurotransmisor acetilcolina, que estimula la contracción de las células musculares. La energía requerida para la producción del neurotransmisor es aportada por un gran número de mitocondrias presentes en el extremo terminal del axón. A través de esta organización este produce la unión neuromuscular que nos permite el movimiento: caminar, correr y saltar. En los pliegues de la membrana muscular se encuentra una enzima llamada acetilcolinesterasa, acetilcolinesterasa, capaz de descomponer la acetilcolina en sus componentes: colina y acetato. La colina es endocitada de regreso al botón presináptico. Parte de la acetilcolina eliminada a la hendidura sináptica se difunde fuera del espacio sináptico y se pierde; la otra parte demora de dos a tres milésimas de segundo en alcanzar la membrana muscular. Una vez que ella, la acetilcolinesterasa rompe la molécula en sus dos componentes, de manera que el tiempo que el neurotransmisor está en contacto con los receptores de la membrana muscular es mínimo. Esto permite desencadenar un potencial de acción sin causar sobreestimulación y daño a la fibra muscular
La acetilcolina liberada establece contacto con receptores proteicos en la membrana de la fibra muscular, llamados receptores de acetilcolina. Estos cambian su conformación y permiten el ingreso de sodio a la fibra muscular, causando una despolarización de la membrana y desencadenando el llamado potencial de acción de placa terminal. Comúnmente cada potencial de acción que alcanza la unión neuromuscular es lo suficientemente intenso como para estimular la fibra muscular. Por esta razón se dice que la unión neuromuscular tiene un alto factor de seguridad ya que no se pierden los impulsos nerviosos que llegan a ella. Cuando la frecuencia de estimulación es de 150 veces por minuto y se mantiene así por unos minutos se produce una disminución de la cantidad de neurotransmisores liberado al espacio sináptico. En casos drásticos, la acetilcolina impide la generación de un potencial de placa terminal en la fibra muscular. Este fenómeno se denomina fatiga de la unión neuromuscular. neuromuscular. En condiciones normales casi nunca se produce fatiga de la unión neuromuscular, porque los nervios nunca estimulan la fibra muscular con tan alta frecuencia ni por un período de tiempo tan prolongado. Potencial de Placa Motora Características y Bases Iónicas
La unión de la acetilcolina a sus receptores arranca la respuesta eléctrica de la membrana celular muscular. La apertura de los canales sólo depende de la presencia del neurotransmisor y no del potencial de membrana existente en la fibra muscular. Cuando se activa el número suficiente de receptores receptores colinérgicos se produce la entrada + + de Na y la salida de K , ya que ambos iones comparten el mismo canal, predominando la corriente de entrada del Na + debido a la fuerza de conducción para el Na + es mucho mayor que para el K +. Como resultado de estos cambios de permeabilidades se produce un flujo neto de corriente hacia adentro que produce una despolarización local de la placa motora denominado potencial de placa motora , que es equiparable al potencial postsináptico excitatorio.
La amplitud del potencial de placa motora es graduada y depende del número de receptores colinérgicos activados, generalmente generalmente su amplitud es mayor que los PPSE. La corriente se transmite a las regiones adyacentes de membrana mediante un flujo como el descrito para la conducción de los potenciales locales en la membrana neuronal, provocando la despolarización de ésta y la apertura de los canales de Na + dependientes de voltaje. En condiciones condiciones normales, se alcanza siempre el umbral y hay un amplio margen de seguridad que garantiza la generación de un potencial de acción muscular.
La liberación de acetilcolina también puede ocurrir sin la llegada del potencial de acción de la fibra nerviosa. Existe una liberación espontánea, lo que podría considerarse un pequeño escape, de vesículas sinápticas individuales, originando la exocitosis de un cuanto de neurotransmisor. Se producen así pequeñas despolarizaciones espontáneas conocidas como potenciales de placa motora en miniatura. Aparecen aleatoriamente, sin frecuencia fija, y aproximadamente uno por segundo. Su amplitud es muy pequeña, tan sólo de 0.4 mV, sin ninguna posibilidad de desencadenar un potencial de acción. Su desarrollo temporal es similar al potencial de placa motora, y tanto uno como otro, resultan prolongados por la acción de productos que inhiben la acetilcolinesterasa.
Efecto de fármacos sobre la transmisión neuromuscular
Fármacos que inhiben la Colinesterasa Colinesterasa
Edrofonio: anticolinesterásico anticolinesterásico de acción corta. Neostigmina, Piridostigmina: anticolinesterásico de acción intermedia. Órgano fosforados, gases tóxicos: anticolinesterásicos en el SNC (Galantamina).
REFERENCIASS BIBLIOGRÁFICAS REFERENCIA
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