Neurotransmisores

N. vago

Bradicardia Bradicardia

El efecto bradicardizante se debía a una sustancia química liberada como consecuencia de la estimulación del N. Vago

NEUROTRANSMISOR

Otto Loewi 1921

Sustancias que se cree actúan como neurotransmisores en el SNC

Acetilcolina

Acetilcolina (AcCH)-Primera sustancia catalogada como NEUROTRANSMSOR (Otto Loewi 1921)

- Acetilcolina cumple funciones como neurotransmisor en el SNC y en el SNP (autonómico y en la unión neuromuscular)

-Las neuronas colinérgicas del SNC forman circuitos locales (interneuronas estriatales) y circuitos de proyección (tronco cerebral y corteza cerebral)

-La AcCh, tanto en el SNC como en el SNP, actúa a través de dos clases

de receptores: RECEPTORES NICOTÍNICOS (ionotrópicos) y

MUSCARÍNICOS (metabotrópicos acoplados a proteína G)

- El sistema colinérgico participa en funciones como memoria, aprendizaje, control del movimiento y de los estados de ánimo.

La pérdida de la memoria que ocurre en la enfermedad de Alzheimer se asocia con la degeneración del sistema Colinérgico

Metabolismo de la AcCHColina-Acetil Transferasa (ChAT)

Sustratos Enzima

1.- Acetil-CoA proveniente de Glucosa y/o Citrato

Glucosa Piruvato Acetil-CoACitrato

Oxalacetao Ciclo de Krebs

Citrato Acetil-CoACitrato Liasa

Colina: El sistema nervioso es incapaz de sintetizarla

Sintetizada en el hígado a partir de fosfatidilcolina, Glicerofosforilcolina, etc.

Captada por las células gracias a un sistema de transporte específico

La colina captada tiene dos destinos: Síntesis de Neurotrnasmisor AcCh y síntesis de compuestos diversos (clicerofosfolípidos)

2.- Colina

Metabolismo de la AcCH

Colina Acetato

AcCh

Colina Acetil-Coa

ChAT

Colinesterasa

Origen de la colina

¿La diferencia AV de Colina es positiva o negativa?

Negativa: Produce Colina libre, mas no la sintetiza de novo

Los números dentro de los recuadros: concentración disponible nM/ml

50%

50%

Colina destinada a la síntesis del AcCh

50%: Colina circulante (sanguínea)

50%: Catabolismo de la AcCh

Control de la Síntesis de

AcCh

Km: 1μM

[Colina]: 10μM

El transportador está saturado

Km: 1μM

Km: 1mM

La ChAT nunca se satura

Km: 1mM

10 μM

[Colina]1 μM

100%

50%

Act

ivid

ad

Actividad del transportador de Colina de alta afinidad

[Colina]1 mM

100%

50%

Act

ivid

adActividad de la ChAT

A la concentración citosólica máxima de Colina la enzima no está saturada

La AcCT nunca expresa su actividad máxima in vivo

A la concentración extracelular normal de Colina el transportador si está saturado

El sistema trabaja al máximo de su capacidad

Pero, la Síntesis de Acetilcolina no se ve afectada por los inhibidores de la AChT.

Debe existir otro mecanismo

Los inhibidores del transportador de Colina de alta afinidad SI disminuyen la síntesis de

AcCh

El hemicoliniun, un inhibidor del transportador de colina de alta afinidad efectivo a dosis submicromolares,

Disminuye la síntesis del neurotransmisor ACCh in vivo

Alta afinidad:

Km: 1-5μM

Transportador de colina de alta afinidad

El transporte de Colina de alta afinidad emplea el gradiente electroquímico del Sodio (Mete Sodio y Colina) y se detiene cuando las concentraciones de Colina llegan a ser entre 100- y 1000 veces mayores en el axoplasma.

Debido a que la ChAT (colina acetil-transferasa) está en equilibrio de sustratos y productos, la liberación de AcCh estimula la utilización de colina: disminuye la concentración citosólica de colina.

Se favorece la captación de Colina mediada por el transportador

Pero, la Síntesis de Acetilcolina no se ve afectada por los inhibidores de la

AChT

El modelo anterior implica la activación de la enzima ChAT para compensar el déficit de AcCh

Debe existir otro mecanismo

10 μM[Colina]

1 μM

100%

50%

Act

ivid

ad

Actividad del transportador de Colina de alta afinidad

¿ Modificando la afinidad del transportador?

NO¿ Modificando la Vmax del transportador?

SI

Aumentando el número de transportadores

1.- El transportador de alta afinidad está

presente en las vesículas sinápticas

2.- Al aumentar la actividad sináptica se aumenta paralelamente el número de transportadores en la membrana

Así se garantiza la síntesis de AcCh en situaciones de gran demanda

Modelo más aceptado

Vesamicol (no comp)

V-ATPasa

El almacenamiento en las vesículas sinápticas de AcCh se efectúa por un transportador vesicular

Utiliza un la fuerza de un gradiente de pH establecido por la V-ATPasa

La liberación de acetilcolina se efectúa mediante la fusión de las membranas vesiculares y pre-sináptica en las zonas activas

Mecanismo dependiente de la formación del complejo de fusión

Una vez en el espacio sináptico la AcCh es degradada rápidamente por la enzima COLINESTERASA

Degradación de Acetilcolina

Cada molécula de enzima Puede hidrolizar 1000 moléculas de AcCh por segundo

COLINESTERASA

Ubicada en el espacio sináptico, anclada a la membrana (cara externa) o en la lámina basal y en el citoplasma

Disminuye la concentración sináptica de Acetilcolina

Proteína Globular

Ancladas a la membrana por una molécula de fosfatidilinositol esterificada

Ancladas a la lámina basal

Colinesterasas

Colinesterasas verdaras

Colinesterasas falsas

Alta afinidad por AcCh

Presenta inhibición por sustrato

Más sensible a inhibición por órgano-fosforados

Ubicada en tejido neuronal

Alta afinidad por Butiilcolina (éster de colina)

No presenta inhibición por sustrato

Ubicación e tejido no neuronal

Unión AcCh a la colineteasa y ataque nucleofílico por la serina

Acilación de la enzima

(Producto intermedirio)

Reactivación enzima por hidrólisis

Colina

Inhibidores de la Colinesterasa

Edrofonio

Galamina

Fisostigmina y Neostigmina

Organofoforados

Inhibnidor Reversible: Compite con la acetilcolina por el sitio activo de la enzima

Inhibnidor Reversible: No compite con la acetilcolina por el sitio activo de la enzima. Se une a un sitio periférico y disminuye la afinidad de la enzima por AcCh

Inhibidores reversibles: Se unen al sitio activo y originan la CARBAMILACIÓN de la enzima (más estable que la Acilación de la enzima pero es reversble). La reactivación toma minutos

Inhibidor Irreversible: Forma un Éster fosfórico (enlace covalente) con la enzima: muy estable.

Organofosforados-El enlace covalente es muy estable.

-El tiempo requerido para reactivar la enzima (hidrólisis) es mayor que el tiempo necesario para sintetizar nueva enzima

-La Pralidoxina (agente altamente nucleofílico, puede reactivar la enzima al inducir la ruptura del Ésterfosfórico

INHIBICIÓN IRREVERSIBLE

¿ Cual es la consecuencia directa de la inhibición de la Colinesterasa ?

AUMENTO DE LA CONCENTRACIÓN SINÁPTICA DE ACETILCOLINA

Algunos productos de uso común contienen inhibidores de la Colinesterasa

Organofosforado Carbamato

Uso médicos de los inhibidores de la colinesterasa

Casos de disminución de la transmisión colinérgica:

Enfermedad de Alzheimer

Degeneración de las neuronas Colinérgicas del SNC

Miastenia Gravis

Parálisis flácida autoinmune

Ataque con gas Sarín en Tokio (1995)

Mal uso de los inhibidores de la colinesterasa

Uso militar: neurotoxinas

Receptores para Acetilcolina

Nicotínicos

Muscarínicos

Canales iónicos activados por ligando

Ubicados en el SNC, SNP (neuronas post-ganglionares autonómicas simpáticas y parasimpáticas), médula adrenal y la sinapsis neuromuscular (músculo esquelético)

Agonista: Nicotina

Antagonista: tubocurarina (Curare: veneno natural)

Receptores metabotrópicos acoplados a proteínas G

Ubicados en el SNC, SNP (células diana del sistema parasimpático) y la sinapsis neromuscular

Agonista: Muscarina

Antagonista: Atropina

Formado por 5 subunidades: α, β, γ, ε, δ

Compuerta compuesta por aminoácidos polares con carga negativa (Asp, Glu)

Permeable a cationes (Sodio, Potasio)

Sitio de unión a la AcCh en la subunidad α

Rápida dessensibilización

Receptores Nicotínicos

La secuencia de aminoácidos negativos del segmento TM2 de las 5 subunidades condiciona un flujo de cationes (Na y K)

Anillos con carga negativa

Potencial de acción Post-sináptico en la unión Neuromuscular

La activación de los receptores para acetilcolina producen una rápida y corta despolarización del sarcolema

Receptores Nicotínicos

Canales para calcio dependientes de voltaje

Sub-Clasiicación de los receptores Nicotínicos

Receptor N1

Receptor N2

Localizado en la Unión Neuromuscular

Bloqueo irreversible: α-Toxinas de serpiente

Localizado en las neuronas Post-ganglionares de los Ganglios simpáticos y parasimpáticos y la Médula supra-renal (ganglio simpático especializado)

No sufren Bloqueo irreversible por α-Toxinas de serpiente

Neurona Parasimpática Pre-ganglionar: Colinérgica

AcCh

AcCh

Neurona Simpática Pre-ganglionar: Colinérgica

Neurona Para-Simpática Post-ganglionar: Colinérgica

AcCh

Catecolamina

Neurona Simpática Post-ganglionar: Catecolaminérgica

R-N2

R-N2

DIANA PARA-SIMPÁTICA

DIANA SIMPÁTICA

R-muscarínico

R-Adrenérgico

Distribución de los Receptores colinérgicos en el Sistema nervioso autonómico

Neurona Parasimpática Pre-ganglionar: Colinérgica

AcCh

AcCh

Neurona Simpática Pre-ganglionar: Colinérgica

Neurona Para-Simpática Post-ganglionar: Colinérgica

AcCh

AcCh

Neurona Simpática Post-ganglionar: Colinérgica

R-N2

R-N2

DIANA PARA-SIMPÁTICA

DIANA SIMPÁTICA

R-muscarínico

R-muscarínico M3

Distribución de los Receptores colinérgicos en el Sistema nervioso autonómico

Sub-Clasiicación de los receptores Muscarínicos

Receptor M1 Localizado en el SNC (corteza, hipocampo, Estriado)

Receptor M2Localizado en el corazón y musculatura lisa visceral y vasos sanguíneos (excepto cuello y cara)

Receptor M3

Localizado en las glándulas, vasos sanguíneos del cuello y la cara y las glándulas sudoríparas (post-ganglionar simpáticas colinérgica)

Receptor M4 Localizado en el músculo liso del ileon, corazón (en menor proporción)

AcCh

Neurona Para-Simpática Post-ganglionar: Colinérgica

R-N2

R-M3

Distribución de los Receptores colinérgicos MUSCARÍNICOS en el Sistema nervioso autonómico Para-Simpático

DIANA PARA-SIMPÁTICA

R-M2-M3

R-M2 CORAZÓN: M2

GLÁNDULAS: M3

MÚSCULO LISO: M2 y M3

AcCh

Neurona Para-Simpática Post-ganglionar: Colinérgica

R-N2

R-M3

Distribución de los Receptores colinérgicos MUSCARÍNICOS en el Sistema nervioso autonómico

DIANA SIMPÁTICA (COLINÉRGICA)

R-M3

GLÁNDULAS SUDORÍPARAS: M3

VASOS SANGUÍNEOS DE CARA Y CUELLO: M3

Cascadas de señalización mediadas por receptores colinérgicos MUSCARÍNICOS

M 1-3-5:

M 2-4:

M 2:

PLC……..Gq

AMPc……..Gi

K……..Go

¿ Cual es la función y el mecanismo de acción de los autorreceptores de acetilcolina tipo M2?

Los receptores M2 también se ubican en la terminal sináptica de la placa motora: Receptores pre-sinápticos o autoreceptores