Neurotransmissor

De Viquipèdia
Dreceres ràpides: navegació, cerca

Un neurotransmissor és una molècula que utilitzen els animals per transmetre, amplificar i modular senyals elèctrics entre una neurona i una altra cèl·lula. Habitualment es distingeixen els neurotransmissors clàssics dels que no ho són, atenent a unes característiques comunes dels primers neurotransmissors que es van descriure.

En general els neurotransmissors clàssics se sintetitzen en els axons de les neurones presinàptiques (les que emeten el senyal), on s'acumulen en vesícules que són alliberades cap a l'espai sinàptic i provoquen un canvi en la membrana de la cèl·lula postsinàptica (la que rep el senyal), canvi que acostuma a ser del potencial de membrana. Existeixen, però, moltíssimes transmissions que escapen d'aquestes característiques clàssiques, pel que la classificació està essent sotmesa a revisió.

Descobriment[modifica | modifica el codi]

A principis del segle XX, els científics assumiren que la comunicació sinàptica era elèctrica. Tanmateix, gràcies als exàmens histològics curosos de Ramón y Cajal (1852-1934), es va descobrir un espai entre les neurones, de 20 a 40 nm, conegut avui dia com l’espai sinàptic, i va sembrar el dubte sobre la possibilitat de la transmissió elèctrica. L’any 1921, Otto Loewi (1873-1961) va confirmar que les neurones es comunicaven a través de l’alliberament de biomolècules. Mitjançant una sèrie d’experiments que comprenien nervis de granotes, Loewi va poder controlar manualment la freqüència cardíaca de les granotes controlant la quantitat de solució salina present als nervis. A la fi del seu experiment, Loewi va postular que les neurones no es comuniquen amb senyals elèctrics, però sí amb la variació de la concentració de productes químics. A més, Loewi va descobrir l’acetilcolina, el primer neurotransmissor conegut.[1]

Identificació de neurotransmissors[modifica | modifica el codi]

Algunes de les propietats que defineix una biomolècula com a neurotransmissor són difícils de comprovar experimentalment. Per exemple, és fàcil fer servir un microscopi electrònic per reconèixer vesícules al costat presinàptic de la sinapsi, però no és fàcil determinar directament quin producte hi ha dintre. Les dificultats es remunten a diverses controvèrsies històriques sobre si una biomolècula era o no er clarament identificada com un transmissor. En un intent de donar estructura als arguments, els neuroquímics van elaborar una sèrie de normes experimentals. Segons les creences prevalents de la dècada dels 60, un neurotransmissor pot ser classificat com a tal si compleix les següents condicions:

  1. Hi ha precursors i/o enzims de síntesi localitzats en el costat presinàptic de la sinapsi
  2. La biomolècula hi és present en l’element presinàptic
  3. Hi és en suficient quantitat a la neurona presinàptica com per afectar a la neurona post-sinàptica
  4. Hi ha receptors post-sinàptics i la biomolècula pot lligar-se a ells.
  5. Hi ha un mecanisme bioquímic per inhibir.

Avenços moderns en farmacologia, genètica i neuroanatomia química han reduït bastant la importància d’aquestes normes. Una sèrie d’experiments que podrien haver durat anys a la dècada dels 60, ara es poden fer, amb molta més precisió, en uns pocs mesos. A més, avui dia, és inusual que la identificació d’un neurotransmissor com a tal generi controvèrsia.

Tipus de neurotransmissors[modifica | modifica el codi]

Hi ha diverses maneres de classificar neurotransmissors. Dividir-los entre aminoàcids, pèptids i monoamines és una bona manera de classificar-los. Neurotransmissors principals:

A més, més de 50 pèptids neuroactius han sigut trobats, i se n’estan descobrint de nous contínuament. Molts d’aquests són “co-alliberats” juntament amb una petita molècula, però en alguns casos el pèptid és el transmissor principal a la sinapsi. Ions singulars, com per exemple el zinc, són considerats també neurotransmissors per alguns, ja que hi ha unes quantes molècules gasoses com l’òxid nítric (NO) i el monòxid de carboni (CO). No són neurotransmissors estrictament, ja que, tot i que s’ha demostrat experimentalment que són alliberats als terminals presinàptics, no estan empaquetats en vesícules. No tots els neurotransmissors són igual d’importants. De lluny, el neurotransmissor més prevalent és el glutamat, que és utilitzat en el 90% de les transmissions al cervell humà. El següent més prevalent és GABA, que és usat a més del 90% de les transmissions que no utilitzen glutamat. Això no obstant, però, els neurotransmissors que s’utilitzen menys freqüentment també tenen una funció important. La gran majoria de medicaments psicoactius provoquen els seus efectes alterant les accions d’alguns neurotransmissors, i la gran majoria d’aquestes ataquen a través de neurotransmissors que no són ni el glutamat ni el GABA. Les drogues addictives com la cocaïna, amfetamina i heroïna, per exemple, ataquen a la dopamina.

Excitadors o inhibidors[modifica | modifica el codi]

Alguns neurotransmissors són normalment descrits com “excitadors” o “inhibidors”. L’únic efecte directe d’un neurotransmissor és activar un o més tipus de receptors. L’efecte en la cèl·lula post-sinàptica depèn exclusivament de les propietats d’aquests receptors. Passa que per alguns neurotransmissors (per exemple, el glutamat), els receptors més importants tenen efectes “excitadors”: o sigui, augmenten la probabilitat que la cèl·lula receptora iniciï un potencial d’acció. Per alguns altres neurotransmissors (com el GABA), els receptors més importants tenen efectes “inhibidors”. Hi ha, tanmateix, altres neurotransmissors, com l’acetilcolina, pel qual existeixen receptors amb resposta excitadora i inhibidora. A més, hi ha altres tipus de receptors que activen vies metabòliques complexes a la cèl·lula post-sinàptica, per produir efectes que no es poden catalogar com a “excitadors” o “inhibidors”. Tot i això, és convenient anomenar el glutamat excitador i el GABA inhibidor, com són descrits normalment.

Accions[modifica | modifica el codi]

L'única acció directa d'un neurotransmissor és activar un receptor. A més a més, els efectes del neurotransmissor depenen de les connexions de les neurones que usen el transmissor, i de les propietats químiques del receptor al qual el neurotransmissor s'acobla. Aquí hi ha alguns exemples d'accions importants d'alguns neurotransmissors:

  • El glutamat és usat com a excitació ràpida de la sinapsi al cervell i la medul·la espinal. També és usat a la majoria de la sinapsi que és “modificable”, o sigui que és capaç d'augmentar o disminuir amb la seva força. Es pensa que les sinapsis modificables són el magatzem principal de memòria que utilitza el cervell.
  • GABA és usat a la gran majoria d'inhibició ràpida de la sinapsi de tot el cervell. Molts sedants o tranquil·litzants actuen augmentant els efectes del GABA. Així com el GABA és l'inhibidor del cervell, la glicina és l'inhibidor de la medul·la espinal.
  • L'acetilcolina és el transmissor de la unió neuromuscular, que connecta nervis amb músculs. El verí curare, llençat amb sarbatanes pels aborígens, actua bloquejant la transmissió en aquestes sinapsis. L'acetilcolina també opera en diverses regions del cervell, però usant diferents tipus de receptors.
  • La dopamina té un nombre important de funcions al cervell. Intervé de manera determinant a les estructures cerebrals que s'encarreguen de regular el comportament, però una disfunció del sistema de la dopamina està implicada també en la malaltia de Parkinson i l'esquizofrènia.
  • La serotonina és un neurotransmissor monoamina. La majoria és produïda i trobada a l'intestí (el 90%), i la restant a les neurones del sistema nerviós central. La seva funció és regular la gana, la son, la memòria i l'aprenentatge, la temperatura, l'estat d'ànim, el comportament, la contracció muscular, i funcions del sistema cardiovascular i endocrí. També es creu que té un paper important en la depressió, ja que alguns pacients depressius s'ha vist que tenen menys concentració de serotonina al teixit cerebral.[2]
  • La substància P, un pèptid responsable de la transmissió del dolor per certes neurones sensorials fins al sistema nerviós central.

Neurones que expressen certs tipus de neurotransmissors, sovint formen sistemes diferents, on l'activació del sistema afecta a àmplies zones del cervell, anomenades zones de transmissió. La majoria de sistemes de neurotransmissió inclouen el sistema de la noradrenalina (norepinefrina), el sistema de la dopamina, el de la serotonina i el del colinèrgic.

Medicaments que actuen sobre algun neurotransmissió d'aquests sistemes afecten el sistema complet. Aquest fet explica la complexitat de l'acció d'alguns medicaments i drogues. La cocaïna, per exemple, bloqueja el receptor de la dopamina a la neurona presinàptica, abandonant així els neurotransmissors a l'espai sinàptic durant més temps. Si això passa, el neurotransmissor continua acoblant-se als receptors de la neurona post-sinàptica, conduint a una possible resposta emocional. L'addició física a la cocaïna pot ser resultat d'una exposició prolongada a un excés de dopamina a l'espai sinàptic, causant una regulació dels receptors post-sinàptics. Després que els efectes de la droga desapareguin, es pot sentir depressió perquè disminueix la probabilitat que un neurotransmissor s'acobli a un receptor. El prozac, és un inhibidor selectiu de l'emissió de serotonina (SSRI), que bloqueja l'enviament d'aquesta molècula. Això fa augmentar la quantitat de serotonina present a la sinapsi i fa que s'estigui allà més temps, potenciant l'efecte de la serotonina que s'allibera normalment.[3] AMPT prevé la conversió de tirosina a L-DOPA, el precursor de la dopamina; la reserpina prevé l'emmagatzematge de dopamina a les vesícules; i el deprenil inhibeix la monoamina oxidasan (MAO-B) i això augmenta els nivells de dopamina.

Hi ha malalties que poden afectar sistemes específics de neurotransmissió. Per exemple, la malaltia de Parkinson està com a mínim relacionada en la funció defectuosa de les cèl·lules dopaminèrgiques del nucli intern del cervell, per exemple la matèria negra. El tractament es basa a potenciar l'efecte dels precursors de la dopamina, encara que té un èxit relatiu.

Sistemes de neurotransmissió[modifica | modifica el codi]

Seguidament, una petita taula dels sistemes de neurotransmissió més importants:

Sistemes de neurotransmissió
Sistema Origen [4] Efectes
Sistema de la noradrenalina3 locus coeruleus
  • excitació
Tegmentum
Sistema de la dopamina vies de ladopamina :
  • via mesocortical
  • via mesolímbica
  • via nigrostacial
  • via tuberoinfundibular
Sistema motor,endocrí i el coneixement
Sistema de la serotonina nucli dorsal de rafe cabdal estat d’ànim, sacietat, temperatura de la sang i el son.
nucli dorsal de rafe rostral
Sistema colinèrgic complex pontomesencefalotegmental
Nucli basal òptic de Meynert
nucli septal mitjà

Tipus de neurotransmissors[modifica | modifica el codi]

Categoria Nom Abreviació Metabotròpic Ionotròpic
Petits: aminoàcids petits Aspartat - -
Neuropèptids N-Acetilaspartilglutamat NAAG Receptor metabotròpic del glutamats; agonista selectiu del mGluR3 -
Petits: Aminoàcids glutamat (àcid glutàmic) Glu Receptor metabotròpic del glutamat receptor del NMDA, Receptor de Cainat, receptor de AMPA
Petits: aminoàcids àcid gamma-aminobutíric GABA receptor de GABAB GABAA, receptor de GABAA
Petits: Aminoàcidsg Glicina Gly - receptor de la Glicina
Petits: Acetilcolina Acetilcolina Ach receptor muscarínic de l’acetilcolina receptor de l’acetilcolina nicotínica
Petits: Monoamina (Phe/Tyr) Dopamina DA Receptor de la dopamina -
Petits: Monoamina (Phe/Tyr) Norepinefrina (noradrenalina) NE receptor adrenèrgic -
Petits: Monoamina (Phe/Tyr) Epinefrina (adrenalina) Epi Receptor adrenèrgic -
Petits: Monoamina (Phe/Tyr) Octopamina - -
Petits: Monoamina (Phe/Tyr) Tiramina -
Petits: Monoamina (Trp) Serotonina (5-hidroxitriptamina) 5-HT Receptor de la serotonina, tots menys 5-HT3 5-HT3
Petits: Monoamina (Trp) Melatonina Mel Receptor de la Melatonina -
Petits: Monoamina (His) Histamina H Receptor de la Histamina -
PP: Gastrines Gastrina - -
PP: Gastrines Colecistoquinina CCK receptor de la Colecistoquinina -
PP: “Neurohypophyseals” Vasopressina AVP receptor de la Vasopressina -
PP: “Neurohypophyseals” Oxitocina receptor de la Oxitocina -
PP: “Neurohypophyseals” Neurofisina I - -
PP: “Neurohypophyseals” Neurofisina II - -
PP: Neuropèptid Y Neuropèptid Y NY receptor del Neuropèptid Y -
PP: Neuropèptid Y polipèptid Pancreàtic PP - -
PP: Neuropèptid Y Pèptid YY PYY - -
PP: Opiacis Corticotropina (hormona adrenocorticotròpica ) ACTH receptor de la Corticotropina -
PP: Opiacis Dinorfina - -
PP: Opiacis Endorfina - -
PP: Opiacis Enkefalina - -
PP: Secretines Secretina receptor de la Secretina -
PP: Secretines Motilina receptor de la Motilina -
PP: Secretines Glucagó receptor del Glucagó -
PP: Secretines pèptid intestinal vasoactiu VIP receptor del pèptid intestinal vasoactiu -
PP: Secretines Factor alliberador de l’hormona del creixement GRF - -
PP: Somtostatines Somatostatina receptor de la Somatostatina -
SS: Taquiquinines Neuroquinina A - -
SS: Taquiquinines Neuroquinina B - -
SS: Taquiquinines Substància P - -
PP: Altres Bombesina - -
PP: Altres pèptid alliberador de la gastrina GRP - -
Gas òxid nítric NO Soluble guanilil ciclase -
Gas monòxid de carboni CO - Lligat a canals de potassi
Altres Anandamida AEA Receptor de Cannabinoides -
Altres Adenosin trifosfat ATP P2Y12 receptor del P2X

Precursors dels neurotransmissors[modifica | modifica el codi]

Mentre que l’arribada de precursors dels neurotransmissors fa augmentar la síntesi de neurotransmissors, hi ha controvèrsia sobre si això afecta a la quantitat de neurotransmissor alliberat. Fins i tot amb un augment d’alliberament de neurotransmissor, no està clar si això resultarà en un increment de la força del senyal a llarg termini, ja que el sistema nerviós es pot adaptar a canvis com per exemple a un increment de la síntesi de neurotransmissor, i pot, per exemple, mantenir un alliberament d’aquests constant.[5] Alguns neurotransmissors tenen un paper en la depressió, i hi ha proves que suggereixen que un augment de precursors d’aquests neurotransmissors pot ser útil al tractament per moderar la depressió.,[5][6]

Precursors de la norepinefrina[modifica | modifica el codi]

Per pacients depressius amb una poca activitat de la norepinefrina, hi ha només poca evidència que l’administració del precursor d’aquest neurotransmissor tingui algun efecte beneficiós. L-fenilalanina i L-tirosina són ambdós precursors de la dopamina, la norepinefrina i l’epinefrina. Aquestes conversions requereixen vitamina B6, vitamina C i S-adenosilmetionina. Alguns estudis suggereixen que la L-fenilalanina i la L-tirosina tenen potents efectes antidepressius, però hi ha molt camí per recórrer encara en aquesta recerca.[5]

Precursors de la serotonina[modifica | modifica el codi]

L’administració de L-triptòfan, un precursor de la serotonina, pot arribar a duplicar la producció de serotonina del cervell. És significativament més efectiu que un placebo en el tractament de la depressió moderada.[5] Aquesta conversió necessita vitamina C.[2] 5-hidroxitriptòfan (5-HTP) també és un precursor de la serotonina, i és també més efectiu que un placebo i gairebé tant efectiu com alguns antidepressius. Curiosament, es necessiten 2 setmanes perquè es doni una resposta antidepressiva, mentre que els medicaments antidepressius tarden de 2 a 4 setmanes. 5-HTP no té efectes secundaris significatius.[5] L’administració de 5-HTP fa que es sobrepassi la quantitat de serotonina produïda a partir de triptòfan. A més, l’5-HTP traspassa la barrera cerebral sanguínia i entra al sistema nerviós central sense necessitat de cap molècula transportadora.[5] Tanmateix, hi ha proves que suggereixen que un defecte post-sinàptic en la utilització de la serotonina pot ser un important factor que condueix a la depressió, no només el fet d'insuficiència de serotonina.[7] És important tenir en compte que no tots els casos de depressió estan causats per un defecte de serotonina. Tanmateix, en el subgrup de pacients que tenen aquests defecte, hi ha forta evidència per suggerir que el 5-HTP és molt útil terapèuticament parlant per tractar la depressió, i més efectiu que l’L-triptòfan.[6] La depressió no té només una causa; no totes les causes de depressió són degudes a nivells baixos de serotonina o norepinefrina. Tests sanguinis que mostren la raó de triptòfan i altres amino àcids, com també amb hematies i transportadors de membrana d’aquests aminoàcids, poden ser usats per predir si la serotonina o la norepinefrina poden ser bons instruments terapèutics. A més, hi ha proves que suggereixen que els precursors de neurotransmissors poden ser útils per tractar la depressió.[5]

Degradació i eliminació[modifica | modifica el codi]

Els neurotransmissors han de ser hidrolitzats quan arriben a l’espai post-sinàptic per prevenir excitacions o inhibicions posteriors no desitjades. Per exemple, l’acetilcolina, un neurotransmissor excitador, és hidrolitzat per l’acetilcolinesterasa. La colina és reutilitzada per la neurona presinàptica per sintetitzar més acetilcolina. Altres neurotransmissors, com la dopamina, són capaços de sortir de l’espai sinàptic per difusió i són eliminats pel cosa a través dels ronyons, o acaben sent destruïts al fetge. Cada neurotransmissor té vies de degradació específiques i punts que regulen la seva expressió, que poden ser atacats pel sistema regulador del nostre propi cos, o per drogues.

Referències[modifica | modifica el codi]

  1. Saladin, Kenneth S. Anatomy & Physiology Fifth Edition. McGraw Hill. 2010.
  2. 2,0 2,1 University of Bristol. «Introduction to Serotonin».
  3. Yadav, V. et al. «[www.cell.com/fulltext/S0092-8674(08)01255-5 Lrp5 Controls Bone Formation by Inhibiting Serotonin Synthesis in the Duodenum]». Cell, 135, 5, 2008, pàg. 825-837. DOI: 10.1016/j.cell.2008.09.059.
  4. Rang, H. P.. Pharmacology. Edinburgh: Churchill Livingstone, 2003, p. 474 for noradrenaline system, page 476 for dopamine system, page 480 for serotonin system and page 483 for cholinergic system.. ISBN 0-443-07145-4. 
  5. 5,0 5,1 5,2 5,3 5,4 5,5 5,6 Meyers, Stephen. «Use of Neurotransmitter Precursors for Treatment of Depression». Alternative Medicine Review, 5, 1, 2000, pàg. 64-71.
  6. 6,0 6,1 «Management of depression with serotonin precursors». Biol Psychiatry, 16, 3, 1981, pàg. 291-310. PMID: 6164407.
  7. Young, S., Smith, S., Pihl, R., Ervin, F.. «Tryptophan depletion causes a rapid lowering of mood in normal males». Psychopharmacology, 87, 2, 1985, pàg. 173-177. DOI: 10.1007/BF00431803. ISSN: (Print) 1432-2072 (Online) 0033-3158 (Print) 1432-2072 (Online).
A Wikimedia Commons hi ha contingut multimèdia relatiu a: Neurotransmitter