La comunicación neuronal en el sistema nervioso está mediada, en la gran mayoría de animales, por la transmisión sináptica química. Generalmente esta comunicación ocurre mediante la liberación de una sustancia transmisora en el terminal presináptico. Este transmisor sináptico se une a receptores postsinápticos y da lugar a una respuesta postsináptica en la célula blanco. La liberación del transmisor en la región presináptica, al parecer, es desencadenada por un aumento transitorio del calcio intracelular en el sitio de liberación. Este aumento se logra, principalmente, por la activación de canales de calcio dependientes de voltaje (VGCC), lo que da lugar a un ingreso de iones de calcio en el citosol presináptico, que desencadena la fusión de las vesículas sinápticas y la liberación del neurotransmisor.
En la gran mayoría de vertebrados e invertebrados la comunicación neuronal en el sistema nervioso se realiza mediante transmisión química. Generalmente, esta unión química ocurre gracias a la liberación de una sustancia transmisora en el terminal nervioso presináptico. Este transmisor sináptico se une a receptores postsinápticos y da lugar a una respuesta en la célula postsináptica. La liberación de transmisor en el terminal presináptico es iniciada, al parecer en todos los casos, por un aumento transitorio de la concentración intracelular de Ca 2+ , el cual se debe fundamentalmente a la activación de canales de calcio dependientes de voltaje (VGCC), lo que da lugar a un ingreso de Ca 2+ en el citosol presináptico, que desencadena el anclaje y fusión de las vesículas sinápticas con la membrana presináptica, y a la liberación del neurotransmisor (exocitosis). Un aspecto básico de la transmisión de señales en el sistema nervioso central (SNC) es la velocidad con la que ocurre (milésimas de segundo). La mayoría de las neuronas se comunica entre sí de una manera electroquímica, es decir, debe haber movimiento de iones y, por lo tanto, corrientes eléctricas, y una parte química, que es la liberación del neurotransmisor, la sustancia que transmite la señal a la neurona postsináptica. Hay muchos tipos de neurotransmisores, unos producen excitación en la neurona postsináptica y otros, inhibición. Ambos son fundamentales para mantener un funcionamiento apropiado del SNC. Para el procesamiento de señales en el cerebro es importante que unas células estén inactivas, mientras otras están activas, es decir, el silencio eléctrico también es una forma de actividad importante. Por ahora sólo se tratará un aspecto de la transmisión sináptica: la relación de las moléculas que permiten la entrada de calcio al terminal presináptico, el canal de calcio (calcio es el ion que media el acoplamiento electroquímico) y la liberación del neurotransmisor. El interés de esta revisión se debe en parte al gran número de mutaciones en los canales de calcio responsables de diversas enfermedades, tanto neurológicas como de otro tipo, denominadas canalopatías de calcio, por ejemplo: la parálisis periódica hipopotasémica, la hipertermia maligna, la enfermedad de núcleo central y varios tipos de ataxias. Si se quieren entender los aspectos fisiopatológicos de este tipo de enfermedades, es necesario considerar estos temas, que en algún momento pueden parecer distantes al campo médico-práctico. La velocidad del proceso de excitación-secreción (microsegundos) en la porción especializada del terminal nervioso presináptico, conocida como zona activa, implica una vecindad muy estrecha entre los VGCC presinápticos y la maquinaria exocitótica. Ese aspecto se ha sustentado recientemente gracias a experimentos que utilizaron la técnica de tomografía por microscopía electrónica, que suministra imágenes tridimensionales de la unión neuromuscular (UNM) de rana . En estos estudios se encontró que la zona activa de la UNM consta de componentes alargados interconectados y, algunos de ellos, conectados a vesículas sinápticas ancladas. Se propuso que los canales de calcio están incluidos en esta estructura macromolecular, así como lo están las moléculas implicadas en la exocitosis. También se sugirió que la zona activa está implicada directamente en el anclaje vesicular.
Se ha propuesto que la citomatriz presináptica es un elemento clave para definir la organización de este complejo multiproteico, especialmente la restricción espacial de las moléculas, así como la agregación de un subgrupo de vesículas en la proximidad de la zona activa. Por ejemplo, se sabe que una de las proteínas citoesqueléticas presinápticas CASK (proteína CaMK/SH 3 /guanilatocinasa) interactúa con la subunidad formadora del poro de los VGCC, para constituir así un mecanismo molecular que ayudaría a acoplar los canales de calcio con la maquinaria de fusión de las vesículas. Además, los iones de calcio pueden entrar en el compartimiento presináptico no sólo por vía de los canales de calcio, aunque ésa sea posiblemente su ruta principal. De manera alternativa, los iones de calcio pueden fluir a través de canales iónicos no selectivos, de canales de cationes dependientes de ligando y por vía reversa del intercambiador sodio/calcio (3-5). Corrientes de calcio dependientes de voltaje y sus componentes moleculares Clasificación de los canales de calcio Hay un número importante de canales de calcio en el sistema nervioso. Las corrientes 1 de los VGCC se han clasificado basándose en sus propiedades farmacológicas y electrofisiológicas. Según el voltaje necesario para desencadenar el paso de la corriente, se dividen en tres grupos: (a) activados por alto voltaje (tipos L, N, P y Q), (b) activados por voltaje intermedio (tipo R) y (c) activados por bajo voltaje (tipo T). Debe anotarse que algunos de ellos, conectados a vesículas sinápticas ancladas. Se propuso que los canales de calcio están incluidos en esta estructura macromolecular, así como lo están las moléculas implicadas en la exocitosis. También se sugirió que la zona activa está implicada directamente en el anclaje vesicular. Debe anotarse que algunos autores clasifican los canales tipo R, como HVA (activados por alto voltaje). Los VGCC son proteínas heterooligoméricas constituidas por una subunidad formadora de un poro (denominada á1) y un conjunto de subunidades auxiliares o reguladoras, en la cual se observan tres subuni- dades: las â (intracelular), la ã, y la á2-ä (parcialmente extracelular), que son reguladoras. La subunidad á, que tiene cuatro dominios transmembrana (I, II, III y IV), es la formadora del poro. Los segmentos S4 de cada dominio (marcados con el signo +) son los sensores de voltaje.
Conclusiones
En este momento es claro que los canales iónicos no son moléculas aisladas, sino que forman estructuras multimoleculares complejas. El diseño en la neurona presináptica está dispuesto de tal manera que permite su función en términos de microsegundos, lo que determina una falta de homogeneidad de la neurona muy característica, que cambia con el tiempo, es decir, el ‘norte’ de la neurona es muy diferente al ‘sur’, y, aún más, esas diferencias son mayores o menores dependiendo de la actividad de la neurona. A estos canales se les denomina compartimentos dinámicos, pues no son necesariamente físicos. De hecho, en la mayoría de los casos son funcionales (por ejemplo, el microdominio de calcio sólo existe transitoriamente).
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