NEUROTRANSMISORES
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UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA FACULTAD DE CIENCIAS MÉDICAS FASE I, Unidad Didáctica: BIOQUÍMICA MÉDICA 2º AÑO NEUROTRANSMISORES Primeros y Segundos Mensajeros Dr. Mynor A. Leiva Enríquez 1 Neurotransmisores Los neurotransmisores son las sustancias químicas que se encargan de la transmisión de las señales desde una neurona hasta la siguiente a través de las sinapsis. También se encuentran en la terminal axónica de las neuronas motoras, donde estimulan las fibras musculares para contraerlas. USAC Bioquí Bioquímica Dr. Mynor Leiva 2 USAC Bioquí Bioquímica Dr. Mynor Leiva 3 USAC Bioquí Bioquímica Dr. Mynor Leiva 4 Sinapsis “eléctricas” USAC Bioquí Bioquímica forma menos compleja de unión llamada sinapsis eléctrica, en la que las neuronas se acoplan eléctricamente entre sí a través de complejos proteicos denominados uniones gap. 5 USAC Bioquí Bioquímica Dr. Mynor Leiva 6 Precursores Tirosina: • Dopamina • Adrenalina • Noradrenalina Acetil CoA + Colina: • Acetilcolina Glutamato • Glutamato • GABA Glicina Histidina: • Histamina Triptófano: • Serotonina 7 Clasificación Activadores: • Acetilcolina • Adrenalina • Dopamina • Glutamato • Histamina Inhibidores • Gaba • Serotonina PRIMEROS MENSAJEROS Los primeros mensajeros hidrofílicos (acetilcolina nicotínica, glutamato, GABA, glicina y 5-HT3), se combinan con receptores de membrana plasmática que incluyen canales iónicos controlados por ligando USAC Bioquí Bioquímica Dr. Mynor Leiva 9 Receptores rodeados por Ligandos Su estimulación activa un canal en el receptor y la entrada de iones cloruro y potasio a la célula. Las cargas positiva o negativa que ingresan excitan o inhiben la neurona. Los ligandos de estos receptores comprenden neurotransmisores excitadores, como glutamato y, en menor grado, aspartato. La unión de estos ligandos al receptor produce un potencial postsináptico excitador (PPSE). USAC Bioquí Bioquímica Dr. Mynor Leiva 10 Receptores rodeados por Ligandos Alternativamente, la unión de ligandos inhibidores de los neurotransmisores, como GABA y glicina, produce un potencial postsináptico inhibidor (PPSI). Estos receptores activados por ligandos también se denominan receptores inotrópicos o veloces. USAC Bioquí Bioquímica Dr. Mynor Leiva 11 Receptores unidos a Proteína G Los receptores unidos a la proteína G están asociados indirectamente con los canales iónicos por medio de un sistema de segundo mensajero que implica proteínas G y la adenilatociclasa. Estos receptores no son precisamente excitadores ni inhibidores, y modulan las acciones de los neurotransmisores excitadores e inhibidores clásicos, como el glutamato y la glicina. USAC Bioquí Bioquímica Dr. Mynor Leiva 12 Receptores unidos a Proteína G Estos receptores tienden a tener un efecto inhibidor si se unen a la proteína Gi de la membrana celular, y un efecto más excitador si se unen a la proteína Gs. Los receptores unidos a la proteína G se denominan receptores metabotrópicos o lentos, por ejemplo, GABA-B, glutamato, dopamina (D1 y D2), 5-HT1A, 5-HT1B, 5-HT1D, 5-HT2A, receptores 5-HT2C. USAC Bioquí Bioquímica Dr. Mynor Leiva 13 USAC Bioquí Bioquímica Dr. Mynor Leiva 14 Receptores unidos a Proteína G Receptores asociados a proteína G (acetilcolina muscarínica, α / β adrenérgicos, dopamina, serotonina) y receptores opioides, que pueden activar o inhibir a la adenililciclasa o activar a la fosfolipasa C. USAC Bioquí Bioquímica Dr. Mynor Leiva 15 Receptores unidos a Proteína G La proteincinasa C es la enzima que es activada por el diglicérido. Tanto la proteincinasa C como la proteincinasa dependiente de Calmodulina necesitan calcio para la expresión de su actividad. USAC Bioquí Bioquímica Dr. Mynor Leiva 16 Segundos mensajeros: moléculas pequeñas que acarrean la información codificada por los mensajeros extracelulares hacia blancos intracelulares responsables de la respuesta biológica. • AMP cíclico • GMP cíclico • Calcio • Trifosfato de inositol • Diacil glicerol El AMP’c, el GMP’c y el diacil glicerol activan a sus proteincinasas respectivas 17 Pequeños neurotransmisores moleculares Clase Aminoácidos Aminas biogénicas USAC Bioquí Bioquímica Neurotransmisor Efecto postsináptico Acetilcolina Excitador Ácido gammaaminobutírico GABA Inhibidor Glicina Inhibidor Glutamato Aspartato Dopamina Noradrenalina Serotonina Histamina Excitador Excitador Excitador Excitador Excitador Excitador Dr. Mynor Leiva 18 DOPAMINA Neuronas dopaminérgicas se concentra en grupos específicos que, en conjunto, se denominan ganglios basales La deficiencia en el tracto nigroestriado causa parkinsonismo. La acción excesiva en la corteza prefrontal (límbica) produce esquizofrenia. USAC Bioquí Bioquímica Dr. Mynor Leiva 19 EPINEFRINA Neuronas adrenérgicas Participa en la regulación de la presión arterial USAC Bioquí Bioquímica Dr. Mynor Leiva 20 NOREPINEFRINA USAC Neuronas noradrenérgicas se encuentran en el locus cerúleo, la protuberancia y la formación reticular del cerebro. Estas neuronas tienen proyecciones hacia la corteza, el hipocampo , el tálamo y el mesencéfalo. Neurotransmisor del sistema nervioso simpático postganglionar. La deficiencia en el cerebro produce depresión mental. Bioquí Bioquímica Dr. Mynor Leiva 21 NOREPINEFRINA La liberación de noradrenalina tiende a aumentar el nivel de la actividad excitadora dentro del cerebro y se piensa que las vías noradrenérgicas están especialmente implicadas en el control de funciones como la atención y la excitación. USAC Bioquí Bioquímica Dr. Mynor Leiva 22 Las catecolaminas son compuestos formados por un núcleo catecol (un anillo de benceno con dos hidroxilos) y una cadena de etilamina o alguno de sus derivados. Catecolaminas Dr. Mynor Leiva 23 Resumen de la SÍNTESIS DE CATECOLAMINAS 1) Hidroxilasa de Tirosina 2) Aminoácido aromático descarboxilasa 3) Dopamina Betahidroxilasa 4) Feniletanolamina Nmetil-transferasa 5) Dihidrobiopterina reductasa 6) Ascorbato reductasa La hidroxilasa de tirosina, que cataliza la primera reacción y el paso limitante de la velocidad en la vía de la biosíntesis de las catecolaminas, es la principal enzima reguladora. Las catecolaminas se unen a los receptores adrenérgicos Las proteínas G son proteínas heterotriméricas que se asocian a varios efectores, incluyendo a la adenilciclasa y a la fosfolipasa C. USAC Bioquí Bioquímica Dr. Mynor Leiva 25 Efectos relacionados al receptor RECEPTOR ALFA Vasoconstricción Dilatación del iris Relajación intestinal Contracción de esfínteres intestinal y vesical Piloerección RECEPTOR BETA Vasodilatación Taquicardia Mayor contracción miocárdica Relajación intestinal Relajación uterina Brondilatación Termogénesis Glucogenólisis Lipólisis Relajación de pared vesical ACETILCOLINA Neuronas colinérgicas Neurotransmisor en la unión neuromuscular y en las uniones pregangionares del sistema nervioso simpático, y preganglionares del sistema nervioso parasimpático USAC Bioquí Bioquímica Dr. Mynor Leiva 27 Respuesta a Acetilcolina Respuesta a Acetilcolina Respuesta a Acetilcolina USAC Bioquí Bioquímica Dr. Mynor Leiva 31 Acetilcolina Los receptores muscarínicos son metabolotrópicos y los receptores nicotínicos son canales iónicos controlados por ligando. 32 ACETILCOLINA La acetilcolina ‘actúa’ o ‘se transmite’ dentro de las vías colinérgicas que se concentran principalmente en regiones específicas del tronco encefálico y se piensa que están implicadas en funciones cognitivas, especialmente la memoria. Las lesiones graves de estas vías son la causa probable de la enfermedad de Alzheimer. USAC Bioquí Bioquímica Dr. Mynor Leiva 33 La acetilcolina se forma en un paso a partir de Acetil-CoA (acetato activo) y colina en una reacción catalizada por la colina acetiltransferasa. La enzima acetilcolinesterasa contiene un residuo de serina en el sitio activo y se encarga de la inactivación de la acetilcolina. USAC Bioquí Bioquímica Dr. Mynor Leiva 34 GABA Neuronas gabaérgicas Acido g-aminobutírico; principal neurotransmisor inhibitorio en el encéfalo. USAC Bioquí Bioquímica Dr. Mynor Leiva 35 El principal neurotransmisor inhibidor del cerebro es el GABA Es sintetizado a partir de glutamato en una reacción catalizada por la glutamato descarboxilasa. El receptor GABAa es un canal iónico controlado por ligando que conduce cloruro y lleva a la hiperpolarización de la célula postsináptica. El glutamato es el principal transmisor de excitación del cerebro. USAC Bioquí Bioquímica Dr. Mynor Leiva 37 GLUTAMATO Neuronas glutaminérgicas Principal neurotransmisor excitador en el sistema nervioso central USAC Bioquí Bioquímica Dr. Mynor Leiva 38 Receptores de Glutamato NMDA: (Glutamato + Glicina) abre canales de Ca y Na AMPA: transmisión sináptica rápida en el cerebro y médula Kainato: en estudio. Metabolotrópico: Interactúa con proteína G GLICINA Neuronas glicinérgicas Principal neurotransmisor inhibitorio en la médula espinal USAC Bioquí Bioquímica Dr. Mynor Leiva 40 HISTAMINA Neuronas histaminérgicas. Posible función en los ciclos de sueño-vigilia USAC Bioquí Bioquímica Dr. Mynor Leiva 41 Histamina RECEPTORES H1: Activación fosfolipasa C H2: Activación de adenilciclasa H3: Canales de Ca y K 42 SEROTONINA Neuronas serotoninérgicas La deficiencia en el encéfalo produce depresión mental. Implicada en el sueño y el despertar. Se sintetiza a partir del aminoácido triftófano. Dentro del cerebro , la serotonina se localiza principalmente en el mesencéfalo , la protuberancia y la médula. Estas vías serotoninérgicas se expanden ampliamente a través del tronco encefálico , la corteza cerebral y la médula espinal . USAC Bioquí Bioquímica Dr. Mynor Leiva 43 USAC Bioquí Bioquímica Dr. Mynor Leiva 44 Acción de la Serotonina en función del receptor estimulado 5-HT 5-HT 5-HT 5-HT 5-HT 1A: Inihibe adenilciclasa, abre canales K 1B: inhibe adenilciclasa 1C: Activa fosfolipasa C 1D: Inhibe adenilciclasa 2: Activa fosfolipasa C, cierra canales de K 5-HT 3: Abre canales 5-HT 4: activa adenilciclasa, cierra canales de potasio SEROTONINA Además de controlar el estado anímico, la serotonina se ha asociado con una amplia variedad de funciones, incluidas la regulación del sueño, la percepción del dolor, la temperatura corporal, la tensión arterial y la actividad hormonal. Fuera del cerebro, la serotonina ejerce un número importante de efectos que comprenden especialmente los sistemas gastrointestinal y cardiovascular. 46 Serotonina USAC Bioquí Bioquímica Dr. Mynor Leiva 47 USAC Bioquí Bioquímica Dr. Mynor Leiva 49 Inactivación de neurotransmisores Los dos mecanismos fundamentales para terminar la acción de los neurotransmisores son el metabolismo y la absorción. La acetilcolina y los neuropéptidos son inactivados por hidrólisis, y la histamina es activada por metilación. Los otros neurotransmisores, incluyendo dopamina, norepinefrina, serotonina, glutamato, GABA y glicina, son inactivados por transporte a las células neuronales (o glía en el caso del GABA y del glutamato). USAC Bioquí Bioquímica Dr. Mynor Leiva 50 Inactivación de neurotransmisores Dopamina, norepinefrina, epinefrina y serotonina son sustratos para la monoaminooxidasa. La catecol-O-metiltransferasa cataliza una reacción de varios catecoles con la Sadenosilmetionina para formar el derivado metilado. El metabolito principal de la dopamina es el homovanilato (HVA) y el metabolito principal de la norepinefrina y de la epinefrina es el vanililmandelato (VMA) USAC Bioquí Bioquímica Dr. Mynor Leiva 51 Óxido Nítrico El uso del óxido nítrico como primer mensajero en el cerebro y en cualquier otro lado tiene varios aspectos poco comunes. Primero, el compuesto es un gas. Segundo, el óxido nítrico se difunde libremente y no está empacado en Vesículas secretorias. Tiene la posibilidad de difundirse del sitio de su síntesis e influir en las células que lo rodean (efecto paracrino). El óxido nítrico es muy inestable y se descompone espontáneamente en unos pocos segundos. Su efecto en la función endotelial ha tomado Relevancia. BIENVENIDOS a su cuarta rotación de docentes. Deseo que logren rebasar la FRONTERA FINAL… Dr. LEIVA. 53
