Sinapsis química: presinapsis
Síntesis de neurotransmisores: Los neurotransmisores (NTs) se producen en la propia neurona, para ello la célula dispone de un conjunto de enzimas y de precursores sobre los que actúan. La biosíntesis se lleva a cabo en el terminal axónico si la molécula es pequeña. Si el neurotransmisor es de gran tamaño, la síntesis se lleva a cabo en el soma (retículo y Golgi). Una vez formado el NT queda englobada dentro de vesículas membranosas esperando para salir al espacio intercelular. Si se han formado en el terminal, las vesículas resultantes son pequeñas y poco densas (claras y de unos 60nm) y si se forman en el soma las vesículas migran al extremo del axón para liberarse. el terminal puede producirse procesamiento adicional. El diámetro de estas últimas es mayor que las de neurotransmisores pequeños, de hasta 250nm.
En las membranas de las vesículas se incorporan proteínas con funciones diversas, como el transporte contra gradiente para su llenado y la fusión con la membrana de la neurona.
Liberación de neurotransmisores: Una vez que las vesículas están llenas de neurotransmisores, hay eventos que llevan a su liberación por exocitosis. La llegada de un potencial de acción a la neurona produce la despolarización de la membrana neuronal, lo cual inicia una apertura masiva de canales de Ca2+ que aumenta los niveles intracelulares unas 100 veces (de 0,1?M a 10-50?M). Este es el factor principal para la liberación de los neurotransmisores.
En el terminal nervioso hay zonas activas con vesículas llenas de neurotransmisores listas para liberarse. Las vesículas están unidas al citoesqueleto en estas zonas activas mediante la fosfoproteína sinapsina, por lo que el primer evento que ocurre es la liberación de las vesículas del citoesqueleto.
Para ello, el Ca2+ que entra se une a calmodulina y activa a quinasas que fosforilan la sinaxina, lo que provoca la liberación de las vesículas. Estas son transportadas hacia el final del terminal, gracias a rab3A y rab3C, que son proteínas G monoméricas que se acoplan a las vesículas y actúan como GTPasas. La energía de la hidrólisis se usa para llevar a gran velocidad las vesículas a la membrana.
Esquema de como se unen las vesículas con los neurotransmisores a la membrana del botón axonal.
En este momento, las vesículas contactan con la membrana neuronal. Para que se produzca la fusión entre la vesícula y la membrana se requiere de las proteínas SNARE, encargadas del tráfico vesicular en la célula. Estas proteínas se dividen en v-SNARE (presentes en vesícula) y t-SNARE (presentes en membrana target). Los dos tipos de SNARE forman un entrelazado, que es seguido de la formación de un poro de fusión. Todo el neurotransmisor se vierte a la hendidura, de forma que cada vaciamiento de la vesícula produce un quantum eléctrico en la neurona postsináptica.
Las proteínas SNARE implicadas concretamente en la transmisión nerviosa son:
• Sinaptobrevina (v-SNARE), en la membrana de la vesícula.
• SNAP25 y sintaxina (t-SNARE), en membrana neuronal.
Entre ellas se produce un entrelazado de proteínas, que acorta la distancia entre vesícula y membrana.
En la vesícula también se halla la sinaptotagmina, que al unirse al Ca2+ cataliza la fusión de membranas. También interviene en procesos de endocitosis, ya que es receptor de AP-2 que favorece la unión a clatrina.
Cada quantum crea un potencial de acción postsináptico cuántico, que se suman y dan un potencial de acción. Hay un fenómeno de ampliación, ya que un pequeño potencial puede desencadenar una despolarización en la membrana postsináptica. Hay que tener en cuenta que cada vesícula tiene al menos 5000 neurotransmisores, y ya con solo dos neurotransmisores se pueden abrir canales iónicos.