Neuronas

Sistema nervioso. Citología. Mitocondrias. Ribosoma. Retículo endoplásmico. Plasticidad neuronal. Células gliales. Transmisión sináptica

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1 LA NEURONA

Nuestro sistema nervioso esta compuesto por células, las neuronas. Golgi establece las bases del aprendizaje neuronal. El ser humano tiene una corteza cerebral muy desarrollada, a diferencia de otras especies, lo que se refleja en el lenguaje y el pensamiento abstracto.

Características citológicas

La neurona es una célula muy polarizada debido a la función que realiza-transmitir y recibir información- para ello esta dividida en:

DENDRITAS Y SOMA. Recibe información

SOMA. Procesa información

AXÓN. Transmite información

MEMBRANA PLASMÁTICA. La composición química de ésta es la generadora del impulso nervoso.

Además la neurona tiene de especial una estructura mediante la cual se comunica con otras células- sinapsis - en donde se liberan los nts, los portadores de la información. La conciencia, el pensamiento, etc., se deben a esas transmisiones de información de dichas células. Es obvio que para poder tratar una deficiencia se debe de tener un conocimiento pleno del S.N.

NEURONA PROTOTÍPICA

SOMA-Cuerpo neuronal

Provisto de 2 membranas: Membrana interior-nucleolo- contiene ADN y ARN. Este ADN junto a las proteínas del núcleo plasma forman la cromatina y contiene la información para la síntesis de dichas proteínas. Esta cromatina resultante codificada da lugar al cromosoma. También en el nucleolo se encuentra la información para la síntesis de ribosomas.

MITOCONDRIAS

Dos membranas- interna y externa. En su interior posee ácido pirúvico el cual esta compuesto por grasas, azúcares y proteínas. Su función es la respiración celular a través de la rotura de cadenas hidrocarbonadas:

Éste ácido pirúvico entra en la mitocondria y se descompone en forma de cadena. La rotura de estas cadenas dará lugar al dióxido de carbono al NADPH y al APDP.

El ácido pirúvico sintetizado esta compuesto por hidrógeno, carbono y oxígeno. Las moléculas NADPH y APDP transfieren el hidrógeno a unos compuestos de la membrana mitocondrial externa. Dichos compuestos se denominan cadenas transportadoras de electrones y protones del H las cuales con dicho transporte van generando ATP-por cada dos electrones transportados se generan tres moléculas de ATP. L final de la cadena el H se une al oxígeno formando H2O.

Cuanto más activa es una célula, mayor nº de mitocondrias tendrá, acumulándose en las zonas de la célula donde se requiere más energía..

RIBOSOMA

Esta consta por 2 orgánulos, uno grande y otro más pequeño. Compuesto por proteínas y ARN ribosómico. Estas unidades se unen y se separan continuamente. Se encuentran en el citoplasma solo o formando cadenas -poli ribosomas-anclados en el ARN mensajero o adheridos a la cara externa del de la membrana del retículo endoplasma tico rugoso. En los ribosomas se produce la síntesis de proteínas.

RETÍCULO ENDOPLÁSMICO

Sacos localizados en la soma de 3 tipos:

1. -Retículo endoplasmico liso. Se ocupa de la síntesis de lípidos y es un inhibidor de fármacos.

2. -R. E. rugoso o también llamado sustancia de Niss o grumo. Se ocupa de la síntesis de proteínas las cuales las procesa o destruye las que posean algún fallo.

3. -Aparato de Golgi.

CITOESQUELETO

El interior del citoplasma se encuentra atravesado por unos filamentos proteicos llamados cito esqueleto. Existen 3 componentes del cito esqueleto, según grosor y composición química:

-MICROTÚBULOS (+ grueso)

-NEUROFILAMENTOS

-FILAMENTOS DE ACTINA (+ fino)

-Composición química:

a)Tubulina (proteína): y  tubulina, las cuales se unen y se separan continuamente.

b)Variable: Proteína variable

c)Actina (proteína)

Función

1-Interaccionan con unas proteínas transportadoras las cuales, consumiendo ATP, transportan sustancias a través de las neuronas, sobre los microtúbulos.

2-Dan resistencia a la célula. Muy importante para los axones (especialmente los más largos)

3-Permiten que la membrana celular cambie de forma. En las neuronas en desarrollo, gracias a la actina, estas podrán d3splazarse (filo podios), facilitando el crecimiento de las neuritas.

MEMBRANA PLASMÁTICA

Formada por lípidos-fosfolípidos ( de 2 capas) y colesterol- y que controla el paso de sustancia hacia el interior y el exterior de la neurona. También detectan las señales externas.

Proteínas de la membrana: -Transportadoras

-Canales iónicos

-Bombas

-Receptores

-Proteína G

-Enzima

-Adhesión

AXÓN

Transmisor del impulso nervioso. Esta dividido en 3 partes: Cono axón, axón y botón terminal.

Dentro del axón hay una inmensa red de cito esqueleto cuya función es darle forma resistencia y transportar sustancias. Hay 2 tipos de transporte-rápido y lento.

El transporte rápido lleva vesículas sinápticas y sustancias fagocitadas en el botón terminal.

Movimiento antero grado: soma-botón terminal

Movimiento retrógrado: botón terminal-soma

El transporte lento lleva proteínas del cito esqueleto.

*El citoplasma del axón se llama axoplasma.

En el botón terminal no hay microtúbulos y esta provisto de muchas mitocondrias y vesículas sinápticas. Se caracteriza por su membrana más externa (+ gruesa) la denominada zona activa.

DENDRITAS

Ramificaciones que parten de la soma, mucho más cortas que los axones y sé divididas en ramas desde su origen-árbol dendrítico-, y varían en cada tipo de neurona, lo que le confiere características especiales a dicha neurona para procesar información y en las espinas dendríticas existe un gran entramado de filamentos de actina.

De las dendritas surgen unos bultos semejantes a sacos de arena, las espinas dendríticas, donde la célula recibe la información sináptica siendo lo normal que esta información sea excitadora. Una caract de esta es la capacidad para cambiar de forma e incluso desaparecer según la información que reciba.

En el interior de las dendritas se encuentran todos los orgánulos que también tiene el soma excepto el retículo endoplasmico rugoso; en su lugar hay poli ribosomas

Donde tiene lugar una gran síntesis de proteínas.

CLASIFICACIÓN DE LA NEURONA

No existen dos neuronas iguales, y se clasifican según estos aspectos:

-Número de neuritas: Unipolares (una sola neurita), bipolares (2), multipolar (+ de 2) o apolar (ninguna) *neurita = axón o dendrita

-Según árbol dendrítico: Estrelladas (árbol muy fluido), piramidales, espinosas y aespinosas (sin espinas)

-Según conexiones: Sensoriales (especializadas en r3ecibir estímulos), ínter neuronas (en medio de otras), motoras (mandan información al cerebro a los músculos o a las glándulas)

-Según longitud del axón: Neurona de proyección o de Golgi tipo I ( axón largo); Neurona de axón corto o de golgi tipo II.

PLASTICIDAD NEURONAL

El sistema nervioso se caracteriza por ser un sistema muy plástico; se adapta a todos los cambios internos y externos. Estos cambios pueden ser:

Morfológicos. Según los estímulos pueden cambiar el nº de neuronas en una zona determinada. Sin estímulo las neuronas pueden llegar a atrofiarse y llegar a desaparecer. También pueden llegar a cambiar el nº de conexiones, produciendo el aprendizaje. Aprenden a ignorar los estímulos inútiles o innecesarios o por el contrario sobre valorar los estímulos útiles (sensibilización)

Metabólicas. Son adaptaciones en el funcionamiento de la neurona sin que esta cambien su forma

CÉLULAS GLIALES

La glia es el “pegamento” del sistema nervioso. Hasta hace poco se pensó que esta era su única función, pero sin éstas, las neuronas, que cada una contiene 10 células gliales, no pueden funcionar. Existen diversos tipos:

ASTROCITO O ASTROGLÍA

Esta constituida por células muy ramificadas de gran tamaño que le confieren un aspecto estrellado. Constituyen del 20 % al 50 % de las células de diferentes regiones cerebrales en las cuales adquieren una forma diferente según su ubicación. Los astrositos que acompañan a los axones son los astrositos fibrosos- con pocas ramificaciones- y los que acompañan al cuerpo neuronal son los protoplásmicos.

FUNCIONES:

Los astrositos mandan pies terminales a la pared de los ventrículos y a la pia madre (capa de la meninge) y forman lo que se llama la glía limians. También mandan p. terminales a los vasos sanguíneos, formando parte de la barrera hematoencefálica.

También acompañando a la sinapsis cumplen otras funciones:

Limpian el espacio sináptico de los nts que allí se encuentran haciendo que el mensaje sea eficiente, cortando la transmisión para evitar un exceso de nts. También eliminan un exceso de potasio tras un potencial de acción.

Los astrositos tienen en su interior reservas energéticas de glucógenos y además se encargan de abastecer a la neurona de ácido láctico-en el interior de los astrositos la glucosa se rompe formando el ácido pirúvico el cual transforma en ácido láctico- entrando a la neurona, en donde vuelve a convertirse en pirúvico para entrar en las mitocondrias, de este modo y a través de unos nts que informan del estado de la neurona al astrosito, estos son la fuente de energía de las neuronas.

Los astrositos están interconectados a través de una estructura llamada unión estrecha, unos canales de proteínas que van de unos astrositos a otros y que llevan compuestos pequeños e iones. También son una fuente de proteínas extracelulares esenciales para mantener a las neuronas en su sitio regular el crecimiento neuronal y los contactos sinápticos.

Otro tipo de astrosito es la glía radial(etapa embrionaria), que apoya un brazo en el interior y otro en el exterior del tubo neural, haciendo que las neuronas trepen por ellos hasta su destino.

Otras células de la glia radial son los ependocitos, células que forman las paredes de los ventrículos, con forma de cubo y muchas de ellas tienen un cilio que proyecta dentro del ventrículo y detecta los movimientos del líquido cefalorraquídeo.

Por último son los tanicitos otro tipo de glia de las paredes del III ventrículo, en el hipotálamo, cuya función es el transporte hormonal hacia células lejanas.

OLIGODENDROGLIA

Los oligodendrocitos tienen un origen ectodérmico. Son células grandes con pocas ramificaciones y una soma. Éstas ramificaciones rodean los axones y los mantienen en su sitio, además pueden enrollarse sobre si mismas formando las vainas de mielina que actúan como aislantes eléctrico siendo esta un compuesto de la membrana de los oligodendrocitos constituida por lípidos y unas proteínas especiales que sostienen las ramificaciones. Estas están provistas de un cito esqueleto compuesto por microtúbulos.

En el sistema nervioso periférico, las vainas las forman las células de Schwan, diferenciados con los oligodendrocitos porque sólo pueden formar una vaina en un axón.

MICROGLÍA

Tiene un origen embrionario diferente a las otras células del SN. Su origen es mesodérmico, al igual que las células sanguíneas, de hecho, tienen relación, derivan de los monocitos, cuya función es la respuesta inmune al organismo. De hecho la función de la mg. En el SN es inmunológica. La mg es pequeña, con unas ramificaciones de las cuales salen ramas secundarias en forma de espinas.

La mg se halla dispersa por todo el tejido nervioso y hace con otras células de la glia con neuronas.

TIPOS: a)Reposo

b)Ameboide o reactiva

FUNCIONES DE LAS CÉLULAS GLIALES

1)Barrera hematoencefálica

Los vasos sanguíneos tienen sus paredes formadas por células que en vez de dejar hueco por medio, como en el resto del cuerpo, están fusionadas. Los astrositos mandan pies a la pared con lo cual, para que una sustancia pase de la sangre al tejido nervioso, debe atravesar la célula del vaso y el pie del astrosito, utilizándose transportadores específicos para cada sustancia e impidiendo el paso de otras.

2)Regulación extracelular

Los astrositos regulan el nivel iónico extracelular.

3)Suministro de energía a la neurona

Además de proveer a la neurona de ácido láctico, los astrositos aportan los precursores necesarios para a síntesis de 2 de los nts más abundantes del cerebro:

-Ácido glutámico (excitador)

-Gaba (inhibidor)

Estos nts se utilizan grandes cantidades en el cerebro. Los astrositos los devoran y aportan a la neurona los precursores para que la neurona los sintetice.

4)Respuesta inmunológica del sistema nervioso

Se pensaba que debido a la existencia de la barrera hematoencefálica se pensó que en el cerebro no podían entrar anticuerpos. Las células de la microglía y los astrositos, ante una infección, liberan cito kinas para contrarrestarla, aunque esta citokina en grandes cantidades puede ser dañino.

PLASTICIDAD NERVIOSA DE LAS CÉLULAS GLIALES

Las células mielinizantes comienzan a ser verdaderamente activas a partir del nacimiento y siguen funcionando a lo largo de toda la vida.

MIELINIZACIÓN:

1º Médula espinal

2º Cerebro posterior

3º Cerebro medio

4º Cerebro anterior

DEFICIENCIAS

Esclerosis múltiple: Problemas al andar, finalizando en la dificultad para respirar. Degenerativa. Afectada la mielina, la cual se destruye y en su lugar quedan placas escleróticas. Con una progresión ascendente, hasta llegar al cerebro y finalmente provocar la muerte; debido a su recorrido degenerativo el enfermo conservará sus capacidades psíquicas hasta el final.

Encefalopatía hepática: Aparece en individuos con el hígado dañado, causado por el exceso de amoniaco en la sangre debido al mal funcionamiento del hígado, que una vez en el cerebro atacará a los astrositos.

Causas: Alcohol o infecciones víricas

Daños que ocasiona: Trastornos en la conducta, Cambio de personalidad, confusión, síntomas similares al alhzeimer, delirios convulsiones y finalmente el coma y la muerte (ya en casos de encefalopatía fulminante)

*La microglía y los astrositos actúan durante daños como traumatismos o pérdidas de riego: La microglía viaja a la zona dañada y devoran sustanxiias de descho y tejidos muertos ayudada por la citokina, dejando un hueco que ocuparan los astrositos tras dividirse, formando una cicatriz llamada gliosis, pero debido al exceso de citokina se distinguen 2 zonas: a)Zona de daño. 2)Zona de penumbra

PROPIEDADES ELECTRICAS DE LA MEMBRANA

POTENCIAL DE MEMBRANA

La bicapa lipídica, que es virtualmente impermeable a los iones, es un aislante que separa a dos soluciones: El citoplasma y el liquido extracelular. Los iones pueden atravesar la membrana lipídica únicamente al difundir por los canales iónicos. Cuando la célula se halla en reposo los flujos iónicos pasivos hacia el interior y hacia el exterior celular se halla en equilibrio por lo que la separación de carga a ambos lados de la membrana permanece constante, manteniendo el potencial de membrana en su valor de reposo.

Todas las señales eléctricas -los potenciales receptores, sinápticos y de acción- se producen por cambios transitorios en el flujo de corriente hacia o desde el interior celular, que alejan al potencial eléctrico a través de la membrana celular de sus valores en reposo.

El potencial de membrana en reposo se debe a la separación de carga eléctricas a ambos lados de la membrana. El flujo de corriente hacia en interior o hacia el exterior celular se controla por los canales iónicos que están insertados en la membrana celular. Existen dos tipos de canales: Pasivos o activos en reposo y canales activables. Los canales pasivos permanecen abiertos y no se ven influidos por factores extrínsecos y su función es el mantenimiento del potencial de membrana en reposo. Los canales activables por el contrario, se abren y se cierran en respuesta a varias señales.

Los canales iónicos pasivos de las células glíales son selectivas únicamente para el potasio; los de las neuronas para varias especies iónicas.

En las neuronas este valor se determina principalmente por los canales pasivos selectivos para los iones K+, CK-,y Na+. Por norma gral, el potencial de membrana se acercará al valor del potencial de Nernst para el ión, o iones, que tengan una mayor permeabilidad de membrana. La permeabilidad para una especie iónica es proporcional al número de canales permeables a dicho ión que estén abiertos.

En reposo, el potencial de nernst para el K+ , el ión el cual es más permeable la membrana celular . Sin embargo, la membrana es también ligeramente permeable al Na+, por lo que la entrada de este ión lleva al potencial de membrana a valores ligeramente más positivos que el del potencial de Nernst para el K+. A este potencial las fuerzas impulsoras eléctricas y química que actúan sobre el K+ no está en equilibrio, por lo que el K+ difunde fuera de la célula. Ambos flujos pasivos se equilibran por los flujos generados por la bomba sodio potasio.

POTENCIAL DE ACCIÓN

El potencial de acción se produce por el movimiento de iones a través de canales activables por voltaje. Este movimiento, que ocurre después de la apertura de los canales, cambia la distribución de cargas a cada lado de la membrana. La entrada de Na+ y en algunos casos de Ca 2+, despolariza la membrana. La salida de K+ la repolariza, restaurando la distribución de cargas. Un subconjunto de canales iónicos activables por voltaje se abren primariamente cuando el potencial de membrana esta cercano al umbral de inicio del potencial de acción, y por ello estos canales tienen una influencia poderosa sobre el patrón de disparo de potenciales de acción generado por la neurona.

FASES DEL POTENCIAL DE ACCIÓN

1)Polarización.La membrana abandona su estado de reposo (-60) activándose (+45) al entrar cargas de Na+ en los canales de sodio pendientes de voltaje. Alcanzado el umbral los canales pasan a un estado cerrado inactivo

2)Repolarización. Dentro de esta fase encontramos el periodo retractario absoluto en el cual, tras producirse un potencial de acción, la neurona no puede responder aunque sea estimulada ya que los canales de Na+ se encuentran inactivos,

3 Hiperpolarización .Periodo retractario relativo. Intervalo de tiempo en el cual para que se pueda producir un potencial de acción el estímulo este debe de ser supraumbral (+ de 45).

LEY DEL TODO O NADA

Para que se produzca un potencial de acción se debe de alcanzar un valor positivo determinado-valor umbral-. Estímulos mayores al valor umbral también producen un p. A. Aunque no sean necesarios-. Si se produce el p.a. este se contagia por todo el exán hasta llegar al botón terminal. Estos estímulos que llegan a las dendritas, si su suma alcanza un valor umbral genera un p.a. que genera un impulso nervioso que recorre el axón hasta el botón terminal donde son liberados los nts. El p. A. es unidireccional, del cono axónico al botón terminal. Esta caract se debe a los periodos retractarios. Las cargas de Na+ se desplazan atraídas por las cargas -. No pueden desplazarse hacia atrás debido a que ya la zona anterior se encontrará en el periodo retractario absoluto.

TIPOS DE CONDUCCIÓN

El tipo de conducción depende de la mielina. Si el axón no contiene mielina la conducción será continua pero más lenta, punto por punto. Por el contrario, habiendo mielina, la conducción será saltatoria, ya que la mielina aísla ciertas zonas del axón acelerando la conducción. Otro factor también será el diámetro del axón a más diámetro más velocidad.

TRANSMISIÓN SINÁPTICA

Las neuronas están especializadas en recibir, procesar y transmitir información. El lugar por el cual se comunica con otras células se llama sinapsis, una zona especializada en transmisión de información. Distinguimos 3 elementos:

1) Elemento presináptico, envia la señal

2) Elemento postsináptico, recibe la señal

3) Señal. Según el tipo de señal tenemos 2 tipos de sinápsis;

Sinapsis eléctrica. Son primitivas, típicas de invertebrados, aunque el ser humano tambien posee. Son rígidas, poco plásticas, y ocurren porque la neurona posee el elemento presináptico pegado al elemento postsináptico y ambos se comunican mediante canales de proteínas llamados uniones estrechas. Por estas, el p. a. puede viajar de una neurona a otra en ambos sentidos. Con este tipo de sinápsis se controlan conductas estereotipadas (primitivas), automáticas, no regulables. Esta, en los vertebrados, sincroniza neuronas hermanas (grupos unidos por uniones estrechas, sincronizadas para enviar todas un p. a. hacía otro núcleo, haciendo este más efectivo.

No obstante la mayoría de las sinápsis son que químicas debido a que utilizan, para transmitir la información sustancias químicas llamadas neurotransmisores.

-Las sustancias que actúan a mayor distancia incluso de un individuo a otro se llaman feromonas.

Las sinapsis químicas se clasifican según:

1)Lugar donde se produzca: Axoaxónica (entre axones); Axosomatica (axon-soma); Axodendrítica(axón-dendritas)

2)Estructura: Simétricas-inhibitorias (varias iguales); Asimétricas-excitatorias(diferentes entre sí)

3)Tamaño: Pequeños-acetilcolina, catecolamina ( dopamina y adrenalina), indolamina (serotonina), Aminoácidos excitadores (ácido glutámico) e inhibidores (gaba). Grandes- péptido y opiáceos.

COMPONENTES DE UNA SINÁPSIS QUÍMICA

ELEMENTO PRESINÁPTICO

Suele ser el botón terminal del axón. Dentro de éste no hay microtúbulos, sí microfilamentos y filamentos de actina. También esta repleto de mitocondrias y muchas vesículas sinápticas.

También posee una zona de membranas llamada zona densa, donde serán liberados los nts. También poseen receptores para su propio nts-auto receptores.

HENDIDURA PRESINÁPTICA

Es el pequeño espacio entre el espacio presináptico y el postsináptico controlado por los astrositos.

ELEMENTO POSTSINÁPTICO

Es la membrana que recibe la información esta dotada de una zona densa provista de proteínas que son receptores postsinápticos, a los cuales se acopla el nts para hacer su efecto. El mismo nts puede unirse a varios tipos de receptores por lo tanto el efecto del nts va a depender del tipo de receptor.

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