Adentrarse en el estudio de la neuro-química (estudio de los productos químicos que intervienen en el sistema nervioso) es aventurarse a descifrar la multiplicidad de conductas, su génesis, y quizá en medio del análisis académico vincular el caótico entorno con la inherente dirección del mundo actual como mera respuesta bio-química.
Pero mas allá de las desviaciones antropológicas que puedan derivar del estudio de un tema como este, en el cual convergen disciplinas de diferente aplicación, se puede detallar la gran importancia que representa la comprensión de la Química y cómo indirectamente nos involucramos con ella. En síntesis, estas reacciones producidas en el sistema nervioso central definen nuestras conductas, la actitud con que asumimos el mundo (emociones) directamente dependiendo de lo que sucede allí.
Prueba de ello y, para ir adentrándonos en el tema, el vídeo que encabeza este texto hace una breve incursión en la influencia de los procesos neuro-químicos con la conducta.
Ese músculo que llevamos contenido en la cabeza, presenta una diversidad única, las células nerviosas - también conocidas como Neuronas- son la base estructural de toda nuestra comprensión e interacción con el mundo. Con el inexorable avance de la ciencia, se logró establecer la relación entre algunas sustancias químicas y el comportamiento de los individuos. A partir de allí se comienzan a derivar todas las indagaciones que concluyen estableciendo un vinculo,generalmente de algunos fármacos y drogas recreativas con el comportamiento de los usuarios de dichas sustancias.
El cerebro está compuesto de alrededor de 100.000 millones de neuronas, en continuo flujo de neurotransmisores, encargados de completar el proceso de la sinapsis, germen del pensamiento. Se han logrado identificar más de 120 sustancias inmersas en tal proceso.
Es válido afianzar conceptos remitiéndonos a la consideración que se tiene de Neurotransmisor como la sustancia liberada por la célula nerviosa en la sinapsis, que, tiene como propósito afectar a otra célula de cualquier índole.
El profesor Luis Fernando Samper Hincapie del Departamento de Ciencias Básicas de la Facultad de Ciencias para la Salud en la Universidad de Caldas, en su artículo NEUROQUIMICA CEREBRAL
“Las moléculas y la conducta” expone una tabla de clasificación de estas sustancias, la tabulación mas sobria y acertada que he encontrado a lo largo de la indagación del tema.
Tomado de NEUROQUÍMICA: "Las moléculas y la conducta". Profesor L. Samper. U. Caldas.
Primero entendamos bien la función de la célula nerviosa (neurona) principalmente debe permitir la propagación del impulso o señal nerviosa a través del axón y su transmisión a otras neuronas o a células efectoras para inducir una respuesta.
La conducción de un impulso a través del axón es un fenómeno eléctrico causado por el intercambio de iones Na+ y K+ a lo largo de la membrana. Por su parte, la trasmisión del impulso de una neurona a una célula efectora no neuronal depende de la acción de neurotransmisores (NT) específicos sobre receptores de la misma naturaleza.
Una vez se produzca la propagación axonal del impulso nervioso, ciertas drogas o toxinas pueden modificar la cantidad de neurotransmisor liberado por el axón. Por ejemplo, la toxina botulínica contiene la secreción de acetilcolina. Muchas sustancias químicas influyen en la neurotransmisión alterando el receptor; en la miastenia grave los anticuerpos bloquean los receptores nicotínicos de acetilcolina.
La cantidad de neurotransmisores en las terminaciones se podría aseverar de constante e independiente de la actividad nerviosa ya que existe una regulación en su síntesis, la misma cambia de unas neuronas a otras y depende en gran medida de de los cambios en la recepción de sus precursores y de la actividad enzimática encargada de su formación y catabolismo. La estimulación o el bloqueo de los receptores postsinápticos pueden aumentar o disminuir la síntesis del Neurotransmisor.
Estas sustancias químicas se difunden a través de la hendidura sináptica, se unen inmediatamente a sus receptores y los activan para producir una respuesta fisiológica. Dependiendo del receptor, la respuesta puede ser excitatoria (produciendo el inicio de un nuevo PA) o inhibitoria (frenando el desarrollo de un nuevo PA). La interacción debe concluir también de forma inmediata que, repetidamente, el receptor pueda ser activado.
Los cambios dramáticos en la síntesis, el acopio, la degradación o liberación de los neurotransmisores o el cambio en el número o actividad de los receptores, pueden afectar a la neurotransmisión y producir ciertos trastornos clínicos.
Los aminoácidos glutamato y aspartato son los principales neurotransmisores excitatorios del
Sistema Nervioso Central. Están presentes en la corteza cerebral, el cerebelo y la masa encefálica.
El ácido g-aminobutírico (GABA) es el principal neurotransmisor inhibitorio cerebral. Deriva
del ácido glutámico, mediante la decarboxilación realizada por la glutamatodescarboxilasa. Tras la interacción con los receptores específicos, el GABA es recaptado activamente por la terminación y metabolizado. La glicina tiene una acción similar al GABA pero en las interneuronas de la masa encefálica. Probablemente deriva del metabolismo de la serina.
La serotonina (5-hidroxitriptamina) (5-HT) se origina en el núcleo del rafe y las neuronas de la línea media de la protuberancia y el mesencéfalo. Deriva de la hidroxilación del triptófano mediante la acción de la triptófano-hidroxilasa que produce 5-hidroxitriptófano; éste es descarboxilado, dando lugar a la serotonina.
La acetilcolina es el neurotransmisor fundamental de las neuronas motoras bulbo-espinales, las fibras preganglionares autónomas, las fibras colinérgicas posganglionares parasimpáticas) y muchos grupos neuronales del SNC (p. ej., ganglios basales y corteza motora). Se sintetiza a partir de la colina y la acetil-coenzima A mitocondrial, mediante la colinacetiltransferasa. Al ser liberada, la acetilcolina estimula receptores colinérgicos específicos y su interacción finaliza rápidamente por hidrólisis local a colina y acetato mediante la acción de la acetilcolinesterasa. Los niveles de acetilcolina están regulados por la colinacetiltransferasa y el grado de captación de colina.
La dopamina es el neurotransmisor de algunas fibras nerviosas y periféricas y de muchas neuronas centrales (p.ej., en la sustancia negra, el diencéfalo, el área tegmental ventral y el hipotálamo). El aminoácido tirosina es captado por las neuronas dopaminérgicas y convertido en 3,4-dihidroxifenilalanina (dopa) por medio de la tirosina-hidroxilasa. La dopa se decarboxila hasta dopamina por la acción de la descarboxilasa de l-aminoácidos aromáticos. Tras ser liberada, la dopamina interactúa con los receptores dopaminérgicos y el complejo NT-receptor es captado de forma activa por las neuronas presinápticas. La tirosina-hidroxilasa y la MAO regulan las tasas de dopamina en la terminación nerviosa.
La noradrenalina es el neurotransmisor de la mayor parte de las fibras sinapticas posganglionares y muchas neuronas centrales (p. ej., en el locus ceruleus y el hipotálamo). El precursor es la tirosina, que se convierte en dopamina, ésta es hidroxilada por la dopamina b-hidroxilasa a noradrenalina. Cuando se libera, ésta interactúa con los receptores adrenérgicos, proceso que finaliza con su recaptación por las neuronas presinápticas, y su degradación por la MAO y por la catecol-O-metiltransferasa (COMT), que se localiza sobre todo a nivel extraneuronal. La tirosina-hidroxilasa y la MAO regulan los niveles intraneuronales de noradrenalina.
La b-endorfina es un polipéptido que activa muchas neuronas (p. ej., en el hipotálamo, amígdala, tálamo y locus ceruleus). El cuerpo neuronal contiene un gran polipéptido denominado proopiomelanocortina, el precursor de varios neuropéptidos (p. ej., a, b y g-endorfinas). Este polipéptido es transportado a lo largo del axón y se divide en fragmentos específicos, uno de los cuales es la b-endorfina, que contiene 31 aminoácidos. Tras su liberación e interacción con los receptores opiáceos, se hidroliza por acción de peptidasas en varios péptidos menores y aminoácidos.
La metencefalina y leuencefalina son pequeños péptidos presentes en muchas neuronas centrales (p. ej., en el globo pálido, tálamo, caudado y sustancia gris central). Su precursor es la proencefalina que se sintetiza en el cuerpo neuronal y después se divide en péptidos menores por la acción de peptidasas específicas. Los fragmentos resultantes incluyen dos encefalinas, compuestas por 5aminoácidos cada una, con una metionina o leucina terminal, respectivamente. Tras su liberación e interacción con receptores peptidérgicos, son hidrolizadas hasta formar péptidos inactivos y aminoácidos, como son las dinorfinas y la sustancia P.
Las dinorfinas son un grupo de 7 péptidos con una secuencia de aminoácidos similar, que coexisten geográficamente con las encefalinas. La sustancia P es otro péptido presente en las neuronas centrales (habénula, sustancia negra, ganglios basales, bulbo e hipotálamo) y en alta concentración en los ganglios de las raíces dorsales. Se libera por la acción de estímulos dolorosos aferentes.
Otros neurotransmisores cuyo papel ha sido establecido menos claramente son la histamina, la vasopresina, la somatostatina, el péptido intestinal vasoactivo, la carnosina, la bradicinina, la colecistocinina, la bombesina, el factor liberador de corticotropina, la neurotensina y, posiblemente, la adenosina.*
*Definiciones tomadas a partir del artículo "NEURONAS Y NEUROTRANSMISORES", Javier Gonzalez Cruz.
Los receptores son complejos proteicos presentes en la membrana celular. Los receptores unidos a un segundo mensajero suelen ser monoméricos articulados con una parte extracelular donde se da la glucosilación, una intramembranosa y una parte intracitoplasmática donde se produce la unión de la proteína G o la regulación mediante fosforilación del receptor. Los receptores con canales iónicos son poliméricos. En algunos casos, la activación del receptor induce una modificación de la permeabilidad del canal. En otros, la activación de un segundo mensajero da lugar a un cambio en la conductividad del canal iónico.
Los receptores colinérgicos se clasifican en nicotínicos N1 (en la médula adrenal y los ganglios autónomos) o N2 (en el músculo esquelético) y muscarínicos m1 (en el sistema nervioso autónomo, estriado, corteza e hipocampo) o m2 (en el sistema nervioso autónomo, corazón, músculo liso, cerebro posterior y cerebelo).
Los receptores adrenérgicos se clasifican en A1 (postsinápticos en el sistema simpático), A2 (presinápticos en el sistema simpático y postsinápticos en el cerebro), B1(en el corazón) y B2 (en otras estructuras inervadas por el simpático).
Los receptores dopaminérgicos se dividen en D1, D2, D3, D4 y D5. D3 y D4 desempeñan un papel importante en el control mental (limitan los síntomas negativos en los procesos psicóticos) mientras que la activación de los receptores D2 controla el sistema extrapiramidal.
Los receptores de GABA se clasifican en GABAA (activan los canales del cloro) y GABAB (activan la formación del AMP cíclico). El receptor GABAA consta de varios polipéptidos distintos y es el lugar de acción de varios fármacos neuroactivos, incluyendo las benzodiacepinas, los nuevos antiepilépticos (p. ej., lamotrigina), los barbitúricos, la picrotoxina y el muscimol.
Los receptores serotoninérgicos (5-HT) constituyen al menos 15 subtipos, clasificados en 5-HT1 (con cuatro subtipos), 5-HT2 y 5-HT3. Los receptores 5-HT1A, localizados presinápticamente en el núcleo del rafe (inhibiendo la recaptación presináptica de 5-HT) y postsinápticamente en el hipocampo, modulan la adenilato-ciclasa. Los receptores 5-HT2, localizados en la cuarta capa de la
corteza cerebral, intervienen en la hidrólisis del fosfoinosítido (v. tabla 166-2). Los receptores 5-HT3 se localizan presinápticamente en el núcleo del tracto solitario.
Los receptores de glutamato se dividen en receptores ionotropos de N-metil-daspartato (NMDA), que se unen a NMDA, glicina, zinc, Mg++ y fenciclidina (PCP, también conocido como polvo de ángel) y producen la entrada de Na+, K+ y Ca++; y receptores no-NMDA que se unen al quiscualato y kainato. Los canales no-NMDA son permeables al Na+ y K+ pero no al Ca++. Estos receptores excitadores median en la producción de importantes efectos tóxicos por el incremento de calcio,
radicales libres y proteinasas. En las neuronas, la síntesis del óxido nítrico (NO), que regula la NO-sintetasa, aumenta en respuesta al glutamato.
Los receptores opiáceos (de endorfina-encefalina) se dividen en m1 y m2 (que intervienen en la integración sensitivo-motora y la analgesia), D1 y D2 (que afectan a la integración motora, la función cognitiva y la analgesia) y k1, k2 y k3 (que influyen en la regulación del balance hídrico, la analgesia y la alimentación). Los receptores, actualmente clasificados como no-opiáceos se unen a la PCP y se localizan fundamentalmente en el hipotálamo.
*Definiciones tomadas a partir del artículo "NEURONAS Y NEUROTRANSMISORES", J.G. Cruz. T, S. Brown, P. M. Wallece Psicologia Fisiologica Editorial Mc Graw Hill Mexico 1989 Robert J. Brady Sistema nervioso Editorial Limusa quinta edicion Mexico 1991 http://escuela.med.puc.cl/paginas/cursos/segundo/histologia/
