No te has preguntado alguna vez como hace nuestro cuerpo para realizar las tareas de nuestro día a día, como hace para que sintamos cosas o incluso como hace para controlar las necesidades fisiológicas más básicas. Esto es en gran parte gracias a los neurotransmisores. En este video descubrirás como funcionan estos neurotransmisores en nuestro cuerpo, como gracias a sus señales se puede desde activar nuestro sistema de recompensa hasta regular el latido de nuestro corazón.

Las neuronas del encéfalo se comunican entre sí, en su mayor parte, liberando mensajeros químicos denominados “neurotransmisores”. Actualmente se conocen una gran cantidad de neurotransmisores, pero aún quedan más por descubrir. El principal neurotransmisor excitador del encéfalo es el aminoácido glutamato, mientras que el principal neurotransmisor inhibidor es el ácido γ -aminobutírico (también conocido como GABA). Para entender como funcionan los neurotransmisores tenemos que entender primero lo que es una sinapsis. El proceso por el cual una neurona transmite a otra neurona una señal es la denominada sinapsis. A la primera neurona (la que transmite) se le llamará presináptica y a la segunda (la que recibe la señal) postsináptica. Entre ambas habrá una separación física que será la hendidura sináptica. Los neurotransmisores provocan respuestas eléctricas en las neuronas postsinápticas al unirse a los receptores de estas y activarlos. La mayoría de los neurotransmisores son capaces de activar varios receptores diferentes y de generar muchos modos posibles de señalizaciones sinápticas. Es decir, dependiendo de a que receptor se una un neurotransmisor se generarán efectos distintos en nuestro cuerpo. Después de activar sus receptores postsinápticos, los neurotransmisores serán eliminados de la hendidura sináptica por los transportadores de los neurotransmisores o por las enzimas degradadoras. Las anomalías en la función de los sistemas de neurotransmisores contribuyen a una amplia gama de trastornos neurológicos y psiquiátricos; por lo tanto, muchas terapias neurofarmacológicas se basan en fármacos que afectan a los neurotransmisores, a sus receptores o a los transportadores responsables de eliminarlos de la hendidura sináptica.

Categorías de neurotransmisores

Como hemos dicho, no todos los neurotransmisores son iguales, de hecho, se conocen más de 100 diferentes, lo cual permite una gran diversidad en la señalización química entre dos neuronas. Es útil separar esta variedad de transmisores en dos amplias categorías que se basarán simplemente en el tamaño. Por un lado, tendremos los neuropéptidos, moléculas transmisoras relativamente grandes compuestas por 3 a 36 aminoácidos. La otra categoría serán los neurotransmisores de molécula pequeña, denominados así por ser aminoácidos individuales y, por lo tanto, más pequeños que los neuropéptidos. En este último grupo será donde encontremos neurotransmisores como el glutamato, el GABA, la acetilcolina o las aminas biógenas.

Acetilcolina

La acetilcolina (ACh) fue la primera sustancia identificada como neurotransmisora. Destaca la función de la ACh como neurotransmisor en las uniones neuromusculares esqueléticas, es decir, como componente excitador enviando la señal que permite la contracción voluntaria de un músculo esquelético con el fin de realizar cualquier actividad como caminar, escribir, levantarse, etc. Es relevante, por otro lado, en la sinapsis neuromuscular entre el nervio vago y las fibras del músculo cardíaco, actuando como inhibidor del latido cardiaco haciendo este más lento. La ACh sirve como transmisor en las sinapsis en los ganglios del sistema motor visceral, encargado de, por ejemplo, la digestión de la comida. Esto funciona de la siguiente manera: una neurona que viene del sistema nervioso central será la neurona preganglionar que llegará al ganglio donde se liberará la acetilcolina a la neurona postganglionar que será la que finalmente lleve la información al órgano diana. El ganglio es por tanto una especie de estación de relevo. Aunque se sabe mucho sobre la función de la transmisión colinérgica en las uniones neuromusculares y en las sinapsis ganglionares, no se conocen tan bien las acciones de la ACh en el sistema nervioso central.

Glutamato

El glutamato es el transmisor más importante para la función encefálica normal. Casi todas las neuronas excitadoras del sistema nervioso central son glutamatérgicas y se estima que más del 50% de todas las sinapsis encefálicas libera este neurotransmisor. El glutamato es el principal excitador del sistema nervioso y, como hemos dicho antes, dependiendo de a que receptor se una el neurotransmisor se darán diversas consecuencias. Al unirse a receptores NMDA y AMPA participará en la potenciación a largo plazo, que es la base celular de la memoria y el aprendizaje. El glutamato estará ahí para cuando estés estudiando para un examen, consolidando esos recuerdos que necesitas para aprobar. También estará presente cuando escuchas algo, por ejemplo, pues excita neuronas en la corteza auditiva.

El GABA y la glicina

En contraste a la excitación que produce el glutamato, encontramos en nuestro cuerpo los neurotransmisores GABA y glicina encargados de la inhibición. La mayoría de las sinapsis inhibidoras en el encéfalo o en la médula espinal emplea el ácido – γ aminobutírico (GABA) o la glicina como neurotransmisores. Se sabe que hasta un tercio de las sinapsis del encéfalo utiliza el GABA como neurotransmisor inhibidor. La mayoría de las neuronas que usan GABA actúan localmente, modulando la actividad de las neuronas cercanas. Pero hay excepciones: por ejemplo, las células de Purkinje en el cerebelo proyectan señales inhibitorias a otras áreas, ayudando a controlar el movimiento de manera precisa. El GABA ayuda a calmar la actividad cerebral promoviendo el sueño y reduciendo la ansiedad. La acción de la glicina se centrará más en la médula espinal y el tronco encefálico. Inhibe interneuronas y motoneuronas en la médula, lo que evita movimientos indeseados y facilita el control motor fino.

Aminas biógenas

Los transmisores aminas biógenas regulan muchas funciones encefálicas y también se encuentran en estado activo en el sistema nervioso periférico. Como las aminas biógenas están implicadas en una gama tan amplia de comportamientos (que varían desde funciones homeostáticas centrales hasta fenómenos cognitivos como la atención), no es sorprendente que los defectos en la función de las aminas biógenas estén implicados en la mayoría de los trastornos psiquiátricos. Muchas drogas de abuso también actúan sobre las vías de las aminas biógenas.

Existen cinco aminas biógenas neurotransmisoras bien definidas: las tres catecolaminas –dopamina, noradrenalina (norepinefrina) adrenalina y (epinefrina)–, histamina y serotonina.

• La dopamina está presente en varias regiones encefálicas, aunque la principal área del encéfalo que contiene dopamina es el cuerpo estriado, que recibe señales de la sustancia negra y desempeña un papel esencial en la coordinación de los movimientos corporales. Cuando estas neuronas dopaminérgicas se degeneran, como ocurre en la enfermedad de Parkinson, aparecen temblores y la rigidez, puesto que conduce a una disfunción motora característica. También se cree que la dopamina está involucrada en la motivación, la recompensa y el refuerzo: es la que se activará cuando logramos una meta, comemos o vemos algo que nos gusta, etc. Muchas drogas de abuso interfieren precisamente en estas sinapsis dopaminérgicas, potenciando esa sensación de refuerzo. Además de estas funciones en el SNC, la dopamina también desempeña otras poco conocidas en algunos ganglios simpáticos

• La noradrenalina (también llamada “norepinefrina”) es utilizada como neurotransmisora en el locus cerúleo, un núcleo del tronco del encéfalo que envía señales a distintas áreas del cerebro e influye en el sueño y la vigilia, en la atención y en la conducta alimentaria. La noradrenalina estará presente cuando necesites mantenerte despierto o alerta. Las células ganglionares simpáticas emplean noradrenalina como principal transmisor periférico en el sistema motor visceral.

• La adrenalina (también denominada “epinefrina”) se halla en el encéfalo en niveles mucho menores que cualquier otra catecolamina y también se presenta en menos neuronas encefálicas. Las neuronas del sistema nervioso central que contienen adrenalina están principalmente en el sistema tegmental lateral y en el bulbo raquídeo, y proyectan hacia el hipotálamo y el tálamo. Estas neuronas que secretan epinefrina regulan la función respiratoria y cardíaca, participando en la respuesta al estrés.

Por lo tanto noradrenalina y adrenalina preparan al cuerpo para la acción; sin embargo, debemos tener en cuenta que la noradrenalina estará más presente en el cerebro que la adrenalina, la cual, además, tendrá funciones autonómicas como el control de la respiración y el ritmo cardíaco.

• La histamina se encuentra en las neuronas del hipotálamo, una región del cerebro que envía señales a casi todas las demás áreas del encéfalo y de la médula espinal. Las proyecciones histamínicas centrales median el despertar y la atención, de modo similar a las señales mediadas por la acetilcolina y la noradrenalina. La histamina participa también en el control del equilibrio y la postura a través del sistema vestibular (encargado de procesar la información sobre la posición y movimiento de la cabeza).

• La serotonina, o 5-hidroxitriptamina (5-HT), fue inicialmente considerada una sustancia que aumentaba el tono vascular en virtud de su presencia en el suero (poner lo que es el suero: “parte liquida de al sangre que contiene…”) (de ahí el nombre de “serotonina”). La serotonina se encuentra fundamentalmente en grupos de neuronas en la región del rafe y del tronco del encéfalo superior, desde donde envían proyecciones a gran parte del encéfalo y regulan el sueño y la vigilia, así como el estado de ánimo o el apetito. Niveles bajos de serotonina se han asociado a problemas con la percepción del dolor y del sueño, y también a estados agresivos, depresión y ansiedad. Por eso ocupa un lugar central en la neurofarmacología: los fármacos más usados contra la depresión y la ansiedad actúan precisamente modulando estas vías serotoninérgicas.

El ATP y otras purinas

El ATP, además de ser la molécula encargada de aportar energía a las células, también actúa como neurotransmisor. Todas las vesículas sinápticas (donde se almacenan los neurotransmisores antes de ser liberados a otra neurona en el proceso de la sinapsis) contienen ATP, que suele liberarse junto con otros neurotransmisores “clásicos”, funcionando como un cotransmisor. Desde hace décadas se sabe que tanto el ATP como sus derivados pueden generar respuestas eléctricas en las neuronas. En el sistema nervioso, el ATP cumple sobre todo un papel excitador, participando en neuronas motoras de la médula espinal, en ganglios sensitivos y autónomos, y también en algunas áreas del encéfalo como el hipocampo.

Neurotransmisores peptídicos

Muchos péptidos, que originalmente se conocieron como hormonas, también cumplen funciones como neurotransmisores. Algunos de ellos están implicados en la modulación de las emociones, mientras que otros, como la sustancia P y los péptidos opioides, participan en la percepción y regulación del dolor. Existen también péptidos como la hormona adrenocorticotrópica (ACTH), la melanocitoestimulante y la β-endorfina, que intervienen en respuestas complejas al estrés y en la regulación de la conducta.

Una categoría especialmente importante de neurotransmisores peptídicos es la familia de los opioides. Se llaman así porque se unen a los mismos receptores postsinápticos que activa el opio, una sustancia extraída de la amapola y utilizada por la humanidad desde hace miles de años como analgésico. El principal componente del opio es la morfina, llamada así en honor a Morfeo, dios griego de los sueños, que todavía hoy se considera uno de los analgésicos más potentes. Sin embargo, la morfina y otros opioides son potencialmente adictivos porque, además de calmar el dolor, estimulan intensamente el sistema de recompensa del cerebro al liberar grandes cantidades de dopamina, generando sensaciones de placer y bienestar que llevan a su consumo repetido. Con el tiempo, el cerebro se acostumbra a estas descargas artificiales y aparece la tolerancia y la dependencia. Además de los derivados naturales, existen opioides sintéticos como la meperidina y la metadona, y otros de altísima potencia como el fentanilo, que es unas 80 veces más fuerte que la morfina y se utiliza de forma controlada en anestesiología.

Los péptidos opioides endógenos (aquellos péptidos opioides que produce nuestro propio cuerpo de forma natural) fueron descubiertos en la década de 1970, durante la búsqueda de compuestos naturales que pudieran explicar por qué sustancias como la morfina ejercen potentes efectos analgésicos y producen adicción. Estos péptidos imitan las acciones de los opioides exógenos al unirse a los mismos receptores en el sistema nervioso. En un inicio, se esperaba que su estudio no solo permitiera el desarrollo de nuevos analgésicos, sino también una mejor comprensión de los mecanismos de la adicción, demostrando que esta surge por la activación de circuitos cerebrales de recompensa y la liberación de dopamina. En la actualidad, se han identificado más de veinte péptidos opioides endógenos, agrupados en tres grandes familias: endorfinas, encefalinas y dinorfinas.

En general, estos péptidos tienden a ser depresores, también participan en comportamientos complejos como la atracción sexual y en las conductas agresivas o sumisas. Asimismo tendrían un papel en algunos trastornos psiquiátricos como la esquizofrenia y el autismo, aunque las pruebas de ello son tema de debate. Lamentablemente, la administración repetida de opioides conduce a la tolerancia, puesto que el cerebro se adapta a esta dosis, y a la adicción.

Neurotransmisores no convencionales

Además de los neurotransmisores convencionales que ya vimos, existen algunas moléculas menos comunes que también permiten la comunicación entre neuronas y sus células diana. Estas señales químicas se consideran neurotransmisores porque participan en la transmisión de información entre neuronas y su liberación depende del calcio (Ca²⁺). Sin embargo, se diferencian de los neurotransmisores clásicos en que no se almacenan en vesículas sinápticas ni se liberan del modo habitual. De hecho, muchos de estos neurotransmisores “no convencionales” pueden actuar de manera retrógrada, es decir, enviando señales desde la célula postsináptica de vuelta a la neurona presináptica; hacia atrás, por así decirlo.

Endocannabinoides
Los endocannabinoides son moléculas que produce nuestro propio cuerpo y que están relacionadas con los compuestos activos de la marihuana. Funcionan como señales químicas especiales que permiten a las neuronas regular la comunicación entre ellas. A diferencia de los neurotransmisores clásicos, los endocannabinoides se liberan desde la neurona receptora (postsináptica) y viajan “hacia atrás” para influir en la neurona que envió la señal (presináptica).

Su acción más conocida es la regulación de la liberación de neurotransmisores como el GABA y el glutamato, ayudando a ajustar el equilibrio entre excitación e inhibición en el cerebro. Además, participan en funciones importantes como el control del dolor, la memoria, el apetito y la respuesta al estrés. En regiones como el hipocampo y el cerebelo, esta señalización retrógrada permite que ciertas neuronas inhibidoras modulen con precisión su actividad, afinando la comunicación neuronal.

Óxido nítrico (NO)
El óxido nítrico es un neurotransmisor poco común y muy especial porque es un gas. A diferencia de otros neurotransmisores que se almacenan en vesículas, el NO se produce dentro de la célula y puede atravesar su membrana para actuar directamente en células cercanas. Esto le permite influir en varias neuronas de una región pequeña al mismo tiempo, coordinando su actividad.

El NO participa en la plasticidad sináptica, que son cambios en las conexiones entre neuronas fundamentales para el aprendizaje y la memoria. Sus efectos son rápidos y duran solo unos segundos. Debido a que actúa dentro de las células diana y no se almacena en vesículas, a menudo se considera más un “segundo mensajero” que un neurotransmisor clásico. Se ha sugerido que un desequilibrio en la producción de NO puede contribuir a algunas enfermedades neurodegenerativas.

Bibliografía:

Purves, D., Augustine, G. J., Fitzpatrick, D., Hall, W. C., LaMantia, A.-S., & White, L. E. (2012). Neurociencia (5ª ed.). Editorial Médica Panamericana.

Purves, D., Augustine, G. J., Fitzpatrick, D., Hall, W. C., LaMantia, A.-S., & White, L. E. (2018). Neuroscience (6ª ed.). Sinauer Associates