El acoplamiento de las vesículas sinápticas con la membrana presináptica se encuentra bajo el control de dos proteínas adicionales: sinoptotagmina y sinaptofisina. Cuando el potencial de acción llega a la membrana presináptica, inicia la apertura de canales de Ca2+ de compuerta de voltaje, lo que permite que entren estos iones. Esta entrada de Ca2+ hace que las vesículas sinápticas se fusionen con la membrana presináptica y vacíen su neurotransmisor en la hendidura sináptica por medio de exocitosis. El exceso de membrana se recaptura por medio de endocitosis mediada por clatrina. La vesícula formada se fusiona con el REL, sitio en el que se recicla de manera continua la nueva membrana.

La membrana postsináptica, parte engrosada de la membrana plasmática de la célula postsináptica, contiene receptores para los neurotransmisores, y la región citoplásmica contiene cierto material denso. El acoplamiento del neurotransmisor con los receptores en el plasmalema inicia un potencial de acción (reacción excitatoria) o de hiperpolarización (reacción inhibitoria) de la membrana postsináptica.

Es de interés observar que el espesor y las densidades relativas de las membranas presináptica y postsináptica acopladas con la amplitud de la hendidura sináptica se correlacionan con la naturaleza de la reacción. Una densidad posganglionar gruesa y una hendidura sináptica de 30 nm se denominan en conjunto sinapsis asimétrica, que suele ser el sitio de reacciones excitatorias. La densidad postsináptica delgada con una hendidura sináptica de 20nm constituyen una sinápsis simétrica, que suele ser el sitio de las reacciones inhibitorias.

Neurotransmisores

Las células del sistema nervioso se comunican principalmente mediante descargas de moléculas de señalamiento. Las moléculas descargadas hacen contacto con moléculas receptoras que hacen protrusión desde el plasmalema de la célula blanco y producen una reacción de esta última. Estas moléculas de señalamiento se denominaron neurotransmisores. Sin embargo, las moléculas mencionadas pueden actuar sobre dos tipos de receptores: 1) los relacionados directamente con los canales iónicos, y 2) los relacionados con las proteínas G o las cinasas de los receptores, que activan a un segundo mensajero.

Las moléculas de señalamiento que invocan a un sistema de segundo mensajero se conocen como neuromoduladores o neurohormonas. Como los neurotransmisores actúan de manera directa, todo el proceso es rápido y suele durar menos de un milisegundo. Los acontecimientos en los que atúan neuromoduladores son mucho mas lentos, y pueden durar hasta unos cuantos minutos.

Hay por lo menos 100 neurotransmisores (y neuromoduladores) conocidos, representados por los tres grupos que siguen: pequeñas moléculas transmisoras, neuropéptidos y gases.

Las moléculas transmisoras pequeñas son de tres tipos principales: acetilcolina (única en este grupo que no es un derivado de aminoácidos), los aminoácidos glutamato, aspartado, glicina y gammma aminobutirato (GABA), y las aminas biógenas (monoaminas) serotonina y las tres catecolamimas: dopamina, noradrenalina y adrenalina.

Los neuropéptidos, muchos de los cuales son neuromoduladores, constituyen un grupo. Incluyen a los péptidos opioides encefalinas y endorfinas, a los péptidos gastrointestinales producidos por las células del sistema neuroendocrino difuso (sustancia P, neurotensina y péptido intestinal vasoactivo) y las hormonas hipotalámicas de descarga, como hormona liberadora de tirotropina y somatostatina; por último, a las hormonas almacenadas en la neurohipófisis y descargadas desde ella (hormona antidiurética y oxitocina).

Hace poco se demostró que ciertos gases actúan como neuromodulares. Estos son NO (oxigeno nítrico) y CO (monóxido de carbono). En el cuadro 9-1c se señalan los neurotransmisores mas frecuentes.

Correlaciones clinicas

La corea de Huntington (CH) es un transtorno hereditario que se inicia en el tercero o el cuarto decenios de la vida, y que principia como aleteo de las articulaciones que progresa hasta distorsiones graves, demencia y disfunción motora. El trastorno se considera relacionado con pérdida de las células que producen GABA, neurotransmisor inhibidor. Sin éste las crisis quedan sin control. La demencia que acompaña a la CH se considera relacionada con la perdida subsecuente de células secretoras de acétilcolina.

La enfermedad de Parkinson, trastorno invalidante relacionado con ausencia de dopamina en ciertas regiones del cerebro, se caracteriza por rigidez muscular, temblor constante, bradicinesia (movimientos lentos) y, por último, fascies de máscara con movimientos voluntarios difíciles. Como la dopamina no puede cruzar la barrera hematoencefálica, el tratamiento se administra en forma de L-dopa, que alivia el problema, aunque siguen muriendo las neuronas de la región afectada. Los esfuerzos recientes por trasplantar tejido de la glándula suprarrenal fetal han brindado sólo alivio transitorio.

Son varios los principios que parecen describir el funcionamiento de los neurotransmisores. En primer lugar, un neurotransmisor específico pude descencadenar acciones diferentes bajo circunstancias variadas. En segundo lugar, de la naturaleza de los receptores postsinápticos depende el efecto de un neurotransmisor sobre las células postsinápticas. La comunicación sináptica abarca a menudo múltiples neurotransmisores. Por añadidura, hay cada vez más pruebas de que la transmisión de volumen es un modo de comunicación entre las células cerebrales. Según este concepto, los "neurotransmisores" químicos y eléctricos, que se cree existen en los espacios llenos de líquido intercelular entre las células cerebrales activan a grupos de células que contienen receptores apropiados, en vez de a células individuales. Aunque la comunicación sináptica es de acción rapida, la transmisión de volumen parece ser lenta y puede relacionarse con aspectos como función autónoma, estado de alerta, estado de percepción, cambios en los patrones cerebrales durante el sueño, sensibilidad al dolor y estado del humor.