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Neurociencia
en flashes
Junio 2012
Ya se trate de aprender
algo nuevo o decidir en
qué dirección movernos,
las tareas que nuestro
cerebro realiza dependen
de que los
neurotransmisores, las
sustancias químicas que
transmiten los mensajes
entre las neuronas, se
liberen de manera correcta
y eficaz. Las
investigaciones han
desvelado los misterios
moleculares y celulares de
este complejo proceso,
descubrimientos que algún
día quizá puedan ayudar a
curar algunas de las
enfermedades más graves
y letales del sistema
nervioso.
Neurotransmisores: el lenguaje químico de las neuronas
Cada milisegundo de todos y cada uno de
los días, el cerebro es testigo de una extraordinaria serie de acontecimientos: miles de
millones de células cerebrales o neuronas se
transmiten señales entre sí. Y lo hacen a
través de unas uniones, denominadas
sinapsis, que se cuentan por billones. Se
trata de un proceso increíblemente rápido y
eficaz, que es primordial para todo lo que el
cerebro hace, ya sea aprender, memorizar,
planificar, razonar o hacer posible el
movimiento.
Si se malogra aunque solo sea una parte
de este proceso, los resultados pueden ser
devastadores. Muchas enfermedades mentales y neurológicas como el autismo, la
esquizofrenia, la enfermedad de Alzheimer,
la epilepsia e incluso el botulismo, se relacionan con problemas de la sinapsis.
Los avances en el campo de la Biología
Molecular de las células han permitido a los
neurocientíficos reconstruir los detalles de lo
que ocurre en las sinapsis. Se han descubierto diversas moléculas con funciones especiales para asegurar que tenga lugar la liberación de los neurotransmisores, las sustancias químicas que llevan los mensajes de una
neurona a otra. La apasionante investigación
en este campo nos está permitiendo:
Entender mejor cuáles son los procesos
celulares implicados en la comunicación
interneuronal.
Conocer qué fallos de la liberación de los
neurotransmisores podrían contribuir a las
enfermedades y trastornos neurológicos.
Cada sinapsis está formada por los extremos finales de dos neuronas separados por
una pequeñísima hendidura (tan pequeña
que se mide en nanómetros, o milmillonésimas de metro). Cuando la primera neurona
recibe nueva información, genera un impulso eléctrico que desencadena la liberación
de neurotransmisores. Los neurotransmisores atraviesan entonces el espacio de
separación hasta alcanzar la segunda neurona, donde se unen a unas moléculas especiales denominadas receptores, uno para cada
tipo de neurotransmisor. Todo esto sucede
con una precisión increíble, y el proceso se
repite una y otra vez a medida que la señal
se transmite de neurona a neurona a una
velocidad de vértigo.
El modo en que las neuronas liberan
neurotransmisores ha sido objeto de numerosas investigaciones. Los científicos descubrieron que los neurotransmisores se almacenan en unos pequeños compartimentos o
vesículas parecidas a burbujas. Por lo general, cada vesícula contiene un único tipo de
neurotransmisor, como por ejemplo dopamina, un neurotransmisor relacionado con la
memoria y otras capacidades cognitivas, o
serotonina, que contribuye a regular el estado de ánimo.
Las vesículas se desplazan como si fueran
pequeños transbordadores hasta el extremo
de la neurona, donde atracan a la espera de
ser liberadas. Llegado el momento en que la
neurona tiene que liberar los neurotransmisores, las vesículas se fusionan con la membrana y descargan su contenido en la hendidura sináptica.
Este delicado proceso de fusión, similar a
la unión de dos pompas de jabón para
formar una sola, es extraordinariamente
complejo y requiere el concurso de numerosas moléculas especializadas y distintas del
interior de la neurona. Tras liberar el neurotransmisor, la neurona recicla las vesículas
vacías y las reutiliza varias veces más antes
de tener que reemplazarlas.
Si alguna parte de este proceso fracasa,
por ejemplo, una molécula no desempeña
correctamente su función o las vesículas
liberan los neurotransmisores a una velocidad errónea, pueden surgir graves problemas. Así por ejemplo, se ha descubierto que
las toxinas botulínicas, un grupo de toxinas
bacterianas responsables de la intoxicación
alimentaria, a menudo mortal, conocida como botulismo, atacan a proteínas importantes para la liberación de los neurotransmisores. La toxina botulínica corta estas proteínas en dos e impide que participen en la
liberación de los neurotransmisores de las
vesículas, lo que produce una parálisis. Pese
PARA SABER MÁS:
Hu C, Ahmed M, Melia TJ, Sollner TH,
Mayer T, Rothman JE. (2003) Fusion of
cells by flipped SNAREs. Science.
300:1745-1749.
Reinhard J, Scheller RH. (2006) SNAREs
— engines for membrane fusion.
Nature Reviews Molecular and
Cellular Biology. 7:631-643.
Südhof TC. (2004) The synaptic vesicle
cycle. Annual Review of
Neuroscience. 27:509-547.
Südhof TC, Rothman JE. (2009)
Membrane fusion: grappling with
Pie de imagen o gráfico.
SNARE
and SM proteins. Science.
323:474-477.
a ello, hoy en día los médicos emplean la
toxina botulínica para paralizar músculos
intencionadamente con el fin de aliviar los
espasmos musculares dolorosos producidos
por un trastorno neurológico llamado
distonía.
Los problemas de liberación de neurotransmisores también pueden ser parcialmente responsables de ciertos trastornos
psiquiátricos. Se ha descubierto, por ejemplo, que en los ratones modificados genéticamente para que carezcan de una determinada proteína sináptica –una pro-teína
que también escasea en el cerebro de las
personas que padecen esquizofrenia– los
neurotransmisores tardan más tiempo en
liberarse. Al identificar estos fallos de la libe-
ración de neurotransmisores, los científicos
esperan desarrollar tratamientos que quizá
algún día consigan revertir los síntomas de
estos y otros demoledores trastornos
neurológicos.
Por sus implicaciones para comprender
el funcionamiento y la salud del cerebro, el
funcionamiento de la sinapsis es un área de
investigación muy intensa y activa. Las
nuevas herramientas y avances técnicos en
el campo de la Física, la Bioquímica y la
Biología Celular y Molecular han permitido
analizar por primera vez está actividad.
Mientras tanto, el estudio de la liberación
de neurotransmisores continúa desvelando
los misterios de la salud y la enfermedad en
lo que al cerebro se refiere.
© Sociedad Española de Neurociencia
Traducido del original al español por el Dr
Imanol Martínez-Padrón para la Sociedad
Española de Neurociencia. El traductor asume
la responsabilidad por la exactitud de la
traducción. La Society for Neuroscience no se
hace responsable de errores de traducción. Se
recomienda a los lectores acceder a la
publicación original en http://www.sfn.org.
Las sustancias químicas del cerebro, denominadas neurotransmisores, se empaquetan en unos
compartimentos a modo de diminutas burbujas conocidos como vesículas. Las imágenes microscópicas
muestran a las vesículas dispuestas en el extremo de una neurona listas para cruzar el pequeño espacio o
hendidura que las separa de otra neurona.
Por cortesía y con el permiso de Ferenc Deák, et al., The Journal of Neuroscience 2009, 29(27): 8639-8648.
© Society for Neuroscience. Translated from the original into Spanish by Dr. Imanol Martínez-Padrón on behalf of Spanish Society for Neuroscience. The
translator assumes responsibility for the accuracy of the translation. The Society for Neuroscience is not responsible for translation errors. Readers are encouraged to
access the original publication at http://www.sfn.org.