A menudo veo en los libros de texto de neurociencia cómo el cerebro controla todo en el cuerpo con diferentes tractos, etc., y parece que la información siempre se transmite, como si no hubiera un lugar fijo en el que se almacenan. Entonces, después de la despolarización y la repolarización, ¿qué le sucede a la neurona en sí? ¿Depende de qué neurotransmisor lo estimuló? Y ampliando un poco la pregunta, ¿cuál es exactamente la diferencia entre ser estimulado por dos neurotransmisores diferentes? (suponiendo que la neurona tiene receptores para ambos y los neurotransmisores son del tipo excitatorio).
TL; DR: Hay muchas formas en que una neurona puede cambiar después de que ocurre un impulso neural, incluida la entrada de calcio, la potenciación y depresión a largo plazo y los receptores acoplados a proteína G. Si bien no es una lista exhaustiva de ninguna manera, daré un breve resumen de algunos mecanismos que conozco mejor.
Entrada de calcio
Existen canales de calcio que se abren en respuesta a una variedad de señales, ya sea despolarización de voltaje ( canales de calcio dependientes de voltaje ), acetilcolina del neurotransmisor ( receptor nicotínico ) o despolarización y unión del neurotransmisor ( receptor NMDA ). Hay mucho más calcio fuera de la célula que dentro de la célula. Una vez dentro de la célula, el calcio se une a las manos EF en varias enzimas que se unen al calcio, como la calmodulina.. Cuando el calcio se une a las manos EF de la proteína calmolulin, se activa y desde allí puede interactuar con las otras enzimas responsables de la señalización celular y los efectos pueden ser bastante diversos dependiendo de lo que la neurona es responsable de hacer y la cascada de señalización específica que establece. apagado.
LTP/LTD Me centraré en el receptor NMDA (receptor excitatorio de glutamato/glicina) en la región CA1 del hipocampo. La LTP (o potenciación a largo plazo) ocurre cuando una sinapsis (conexión entre neuronas) se vuelve más fuerte, lo que significa que la respuesta de las neuronas postsinápticas al mismo estímulo de la neurona presináptica es más fuerte después de que se ha producido la LTP. LTD (o depresión a largo plazo) es el efecto opuesto donde la respuesta de una neurona al mismo estímulo es más débil después de LTD.
Todo el proceso de LTP depende de la entrada de calcio a través del canal del receptor NMDA. Cuando tanto el glutamato como la glicina se liberan presinápticamente, abren el canal y permiten que los iones de calcio fluyan hacia la célula. Sin embargo, si el voltaje en la membrana postsináptica es demasiado bajo, el magnesio se atascará en el canal bloqueando el calcio (¡y los otros iones también!). Si la neurona ha sido previamente estimulada y despolarizada, por otro sistema de neurotransmisor/receptor como AMPA, el voltaje será lo suficientemente positivo como para sacar el magnesio de su lugar y permitir que el calcio entre en la célula.
Una vez que el calcio está en la célula, se une a la calmodulina, que luego se une a CaMKII (una enzima activada por el complejo calcio/calmodulina). Esto provocará una cascada de señalización larga y complicada que da como resultado que AMPA (el otro receptor de glutamato excitatorio en la región postsináptica) sea fosforilado, lo que hace que sea más activo. Además, la cascada de señalización puede provocar un aumento en la creación del receptor AMPA y su posterior inserción en la membrana postsináptica. Esto, por supuesto, da como resultado LTP.
Muchas reglas en biología se encuentran rápidamente excepciones y advertencias a las buenas reglas generales (¡de hecho, aprendí algunas solo al preparar esta respuesta!) La LTD (depresión a largo plazo) también puede ocurrir en el hipocampo y depende de la afluencia de calcio! Por paradójico que parezca, existe un circuito de retroalimentación negativa que depende de los niveles de iones de calcio dentro de la neurona, de modo que los estímulos presinápticos fuertes crean LTP (potenciación) y los estímulos más débiles (frecuencia más baja) causan LTD (depresión) y rara vez. o los estímulos intermitentes no provocan respuesta. (ver esto y esto como referencia).
Receptores acoplados a proteína G
Los receptores acoplados a proteína G son más una familia general de proteínas que un ejemplo específico. Son receptores metabotrópicos (lo que significa que no permiten que los iones fluyan a través de ellos). Más bien, cuando se unen, liberan una proteína G que, al igual que la calmodulina, se une a otras enzimas y las activa, lo que les permite hacer su trabajo. Pueden responder a muchos neurotransmisores diferentes (o, más generalmente, a ligandos) y pueden realizar muchas tareas diferentes según el tipo de proteína G que liberen.
Daré el receptor muscarínico (M2) para la acetilcolina como ejemplo. Este receptor se encuentra en el corazón y responde a la liberación de acetilcolina del nervio vago. Cuando el GCPR se une a la acetilcolina, libera su G unidad y se une a los canales de iones de potasio en el corazón. Esto provoca el flujo hacia el exterior de los iones de potasio, lo que reduce el voltaje (hiperpolarización de las células del corazón).
Además, las proteínas acopladas a G pueden incluso inducir cambios en la cantidad de ellas presentes en la membrana (es decir, se autorregulan). Estos son producidos por cascadas de señalización internas y se cree que son la razón de la tolerancia a las drogas. Tomemos por ejemplo el -receptor opioide (activado por morfina, heroína y otros compuestos similares). Estos medicamentos inducirán cambios en la respuesta de la proteína a la morfina y, si la exposición es suficiente, la célula llevará el receptor de vuelta al cuerpo celular y, por lo tanto, lo sacará de la membrana en un proceso llamado endocitosis . (fuente aquí )
Las revisiones de literatura que vale la pena leer incluyen (todas de acceso abierto):
daniel mariano