8. neurofisiología y neuroquímica

Neurofisiología y neuroquímica

Introducción La complejidad del pensamiento humano, del

actuar y del sentir, son un reflejo de la complejidad de nuestro cerebro.

Neurona + neurona

Estimulo químico actividad eléctrica

Neuroquímica

Historia Siglo XIX Wilhem His, Santiago Ramón y Cajal

Experimento con tejido suprarrenal en el SN vegetativo

Karl Lashley describió el aparato básico de neurotransmisión: neurotransmisores y receptores específicos

Siglo XX se acompaño del descubrimiento de nuevos transmisores y receptores, además de las técnicas de PCR para clonación de receptores

Electrofisiología básica Membrana neuronal

oMembrana selectivamente permeableoReceptores de neurotransmisoresoBombas iónicas (ATPasa Na/K)•Se encargan de mantener el gradiente iónico y por lo tanto el potencial de membrana

oCanales iónicos Na, K, Ca, Cl•Na principal catión extracelular•K principal catión intracelular

Canales iónicos

Canales iónicosCanales iónicos

Controlados por voltaje

Controlados por voltaje

Controlados por ligandoControlados por ligando

Abren canales

cationicos

Abren canales

cationicos

Inhibidores

Inhibidores

ExcitadoresExcitadores

Promueven el

potencial de acción

Promueven el

potencial de acción

Abren canales

anionicos

Abren canales

anionicos

Inhiben el potencial de acción

Inhiben el potencial de acción

Potenciales de acción Las señales nerviosas se trasmiten mediante

potenciales de acción que son cambios rápidos en el potencial de membrana que se extienden a lo largo de la fibra nerviosa

Los potenciales de acción están basados en la “ley del todo o nada” una vez propagado, se trasmite a través de la fibra sin perder potencia

Fases del potencial de acción

Fase de reposoCompartimiento intracelular es estado de reposo es de -70mV a -80mV se dice que la membrana esta polarizada

Fase de despolarizaciónSe abren los canales de Na y se invierte el potencial de membrana (despolarización)

Fase de repolarizaciónLos canales de Na se empiezan a cerrar y los de K se empiezan a abrir entrando en una fase de repolarización

Traducción del potencial de acción a neurotransmisión química

En la terminación sináptica el potencial de acción induce la liberación de neurotransmisores, mediante canales de calcio activados por voltaje

SinapsisPunto de comunicación entre dos célulasNeurona presinápticaHendidura sinápticaNeurona postsináptica

Tipos de sinapsis

Neurotransmisores Sustancia químicas que trasmiten información

de una neurona a otra. Amplio grupo de sustancias

Criterios para un neurotransmisor1.La molécula es sintetizada por la neurona

2.Se halla en la neurona presináptica y se libera sobre la despolarizacion en cantidades fisiológicamente significativas

3.Cuando se administra por vía exógena como fármaco, la molécula mimetiza los efectos del neurotransmisor endógeno

4.Un mecanismo de las neuronas o de la hendidura sináptica actúa para eliminar o desactivar el neurotransmisor

Clasificación de neurotransmisores Aminas biogénicas• Mas estudiadas• Se encuentra en un bajo % de neuronas

Aminoácidos• En cerca del 70% de las neuronas

Péptidos• % intermedio de los anteriores de neuronas• 200 a 300 neurotransmisores identificados a la

fecha

Nucleótidos

Gases

Eicosanoides

Anandamidas

Neurotransmisores recientemente descubiertos

Tipos de neurotransmisores

De los neurotransmisores estudiaremos…

1. Anatomía de distribución2. Ciclo vital ( síntesis, secreción, receptación,

y degradación)3. Receptores 4. Fármacos que modifican su actividad

Aminas biógenas Dopamina Noradrenalina Adrenalina

Serotonina Triptofano

Acetilcolina

Histamina Histidina

catecolaminas

Acetilcoenzima A+

Colina

neurotransmisores monoaminicos: visión general

Dopamina Tractos dopaminérgicos1.Nigroestriatal• Regula actividad motora• Control del edo. De animo

2.Mesolímbico-mesocortical• Envía fibras a el área tegmentaría ventral,

corteza y sistema límbico• Blanco para el tratamiento de síntomas

psicóticos

3.Tuberoinfudibular• Inhibe la secreción de prolactina

Activación excesiva tics motores

Activación disminuida bradicinecia (enf. Parkinson)

Vías dopaminérgicas

Ciclo vital de la dopamina Sintetizada en la terminación axónica A partir del aminoácido tirosina La enzima limitante del proceso es la tirosina

hidroxilasaTirosina DOPA

Tirosina hidroxilasa

Tirosina hidroxilasa

•Por eso en el parkinsonismo se da dopa y nos brincamos la etapa limitante

Eliminación de la dopamina de la hendidura sináptica

Terminación del efecto de la dopamina

MAO-B(selectiva de dopamina)

Degradación

Mecanismo de receptación

•Citoplasma de célula

postsinaptica•Células gliales•Extracelularmen

te

Memb. Externa mitocondrial presinpticaCOTM

Receptores de dopamina D1, D2, D3, D4, D5

D1 y D5 activan proteína G estimuladora que aumenta la contracciones de AMPc

D2, D3, D4 activan proteína G inhibidora que disminuyen la concentración de AMPc

D2 núcleo estriado D3 núcleo accumbens D4 corteza prefrontal

Dopamina y fármacos Receptor de dopamina D2 blanco de fármacos

antipsicoticos• Disminuye la psicosis, agitación alucinaciones

Anfetaminas producen liberación de anfetamina

Cocaína disminuye la receptación de dopamina• Los sistemas dopaminérgicos se relaciona con el sistema

de recompensa del cerebro

Nicotina promueve liberación de nicotina y glutamato• Estudios epidemiológicos indican menos incidencia de

Parkison y Alzheimer en fumadores

Relación con la psicopatología Las alteraciones en el sistema dopaminergico

se asocian al desarrollo de esquizofrenia, actualmente es la teoría mas aceptada.

También se le relaciona con trastornos del estado de animo

Noradrenalina y adrenalina Noradrenalina mas abundante en el cerebro Adrenalina mas abundante en el plasma A los receptores de ambos se les llama

simplemente adrenérgicosTractos noradrenérgicos

Sistema límbico

corteza

hipotálamo

tálamoLocus caeruleus

Vías noradrenérgicas

Ciclo vital de la noradrenalina y adrenalina

Tirosina hidroxila

sa

DOPA carboxila

sa

Dopamina β OH

PNMT

PNMT: Feniletanolamina N metiltransferasa

Se elimina por la COMT y la MAO- A (selectividad por noradrenalina, adrenalina y serotonina)

Receptores adrenérgicos y noradrenérgico

ReceptoresβReceptoresβ

Receptoresβ3Receptoresβ3

Receptoresβ2Receptoresβ2

Receptoresβ1Receptoresβ1

Receptoresα1Receptoresα1

Receptoresα2Receptoresα2

Receptoresα1DReceptoresα1D

Receptoresα1BReceptoresα1B

Receptoresα1AReceptoresα1A

Receptoresα2CReceptoresα2C

Receptoresα2BReceptoresα2B

Receptoresα2AReceptoresα2A

Sistema de fosfatidil inositol

Sistema de fosfatidil inositol

↓AMPc↓AMPc

↑AMPC↑AMPC

Noradrenalina y fármacos Antidepresivos triciclicos: bloquean la

receptación de noradrenalina

Inhibidores de la MAO: inhiben en catabolimso de la noradrenalina

Β-adrenergicos usados para tratar • Fobia• Acatisis• Temblores inducidos por litio

Relación con la psicopatología Hipótesis aminica biogena de los trastornos

del estado de animo, relaciona las alteraciones del sistema noradrenérgico con los estas alteraciones, pero aun no están del todo claro las interacciones entre este sistema y el serotoninergico, en el desarrollo de la enfermedad

Serotonina (5- hidroxitriptamina) Tractos serotoninergicos

Protuberancia

•Locus caeruleus (Menor grado)•Área postrema•Área interpeduncular

Núcleos medianos y dorsales

Se proyectan

•Ganglios basales•Sistema límbico•Corteza cerebral

Vías serotoninérgicas

Ciclo vital Síntesis en la terminación axónica

Proviene del precursor triptófano

La disponibilidad del triptófano es el paso limitante y no la triptófano hidroxilasa

La terminación de la actividad de la serotonina es por la recaptación de serotonina

MAOA degrada 5-HT

Acido 5-hidroxiindolacetico

Metabolismo de la serotonina

Receptores serotoninergicos Se ha identificado siete receptores

serotoninergicos 5-HT1 objetivo de fármacos contra la ansiedad y

depresión 5-HT2 diana de fármacos contra l

esquizofrenia 5-HT3 posible fármacos antipsicoticos 5-HT4 5-HT5 5-HT6 5-HT7

Serotonina y fármacos IMAO inhiben el metabolismo de la serotonina Fármacos triciclicos inhiben la recaptación de

la serotonina Inhibidores selectivos de la serotonina (ISRS)• Fluoxetina• Paroxetina• Sertralina

Trazadona• Bloquean la recaptación de serotonina• Bloquean receptores de 5-HT3

Serotonina y psicopatologia Las alteraciones en el sistema serotoninergico

dan como resultado alteraciones del estado de animo.• Concentraciones bajas de serotonina dan lugar a

trastornos depresivos• Concentraciones altas de serotonina originan

cuadros de manía

Histamina

Hipotálamo

Las neuronas que secretan histamina se encuentran en el hipotálamo

Tractos histaminergicos

Receptores histaminergicos H1 Aumentan la producción de IP3 DAG• Utilizados en alergias• Efectos secundarios sedación

H2 Incrementa la producción de AMPc

H3 Regulan el tono muscular

Acetilcolina

Núcleo basal de meynert

Tálamo

Neuronas colinergiacas del sistema reticular

Sistema límbico

Corteza

Hipotálamo

Tractos colinergicos

Sistema límbico

Corteza

Ciclo vital de la acetilcolina

Terminación axónica colinérgica

La acetilcolina es degrada a colina por la enzima acetilcoleinesterasa en la hendidura sináptica la colina es recaptada en la membrana presinaptica para ser reciclada

Receptores colinérgicos

Para ambos existen varios subtipos Canales iónicos Proteínas G Metabolismo de fosfatidilinositol

Receptores colinérgicos

Muscarinicos

Nicotínicos

Acetilcolina y fármacos Fármacos anticolinergicos se usan para las

anomalías motoras causadas por la administración de antipsicoticos clásicos Efectos adversos

Boca seca Visión borrosa Dificultad para iniciar la micción En SNC confusión y delirium

Inhibidores de la acetilcolinesterasa se han utilizado en el tratamiento para el Alzheimer

Psicopatología El sistema colinérgico se encuentra alterado

en los pacientes con Alzheimer y otras demencias

Se ha visto que con anticolinergicos se puede ver afectada lo procesos de memoria y aprendizaje en personas normales.

Neurotransmisores peptidicos Se dice que puede haber hasta 300 tipos de

NT peptidicos. Un péptido es una proteína que consta de mas

de 100 aminoácidos Se sintetizan en el cuerpo neuronal se

almacenan en vesículas en las terminaciones axónica

•Opiáceos endógenos Intervienen en la regulación del estrés y el estado de animo•Sustancia P Participa en la percepción del dolor•Neurotensina Se relaciona con la génesis dela esquizofrenia•Colecistocinina también se considera en el origen de la esquizofrenia•Somatostatina Se a asociado a Alzheimer y Huntington•Vasopresina y Oxitocina Se relaciona con el estado de animo•Neuropeptido Y Estimula el apetito

Transmisores neuropeptidicos

Neuropeptidos seleccionados

Neurotransmisores aminoácidos Acido γ-aminobutirico Neurotransmisor inhibidor hiperpolariza

membrana Se encuentra de manera exclusiva en el SNC

Mayores concentraciones•Mesencéfalo•Diencéfalo

Menores concentraciones•Hemisferios cerebrales•Protuberancia•Bulbo raquídeo

GlutamatoGlutamato

GABAGABAAcido glutamico descarboxilasa

Efectos farmacológicos del GABA Suprime:

Ansiedad

Actividad convulsiva

Manía

Benzodiazepinas Barbituricos Acido valproico Carbamazepina

Glutamato Neurotransmisor excitador

Sintetizado en el cuerpo neuronal y liberado en la terminación axónica

Distribución Cerebelo Núcleo estriado Hipocampo Corteza entorrinal

Cinco tipos de receptores glutamicos El mas estudiado el tipo NMDA

Se relaciona con la exitotoxicida y la ezquizofrenia

BIBLIOGRAFIA Kaplan, Harold, I; Sadock Benjamin J.; Sinopsis

De Psiquiatría 8ª Edición