Sistema Nervioso Periferico(3)

FISIOLOGÍA Sistema Nervioso Periférico

SISTEMA NERVIOSO PERIFÉRICO

La membrana plasmática tiene múltiples funciones:- Es una estructura dinámica, está permanentemente siendo cambiada y reconstruida- Física: rodea a la célula y fija sus límites- Cumple funciones de filtro.- Su permeabilidad puede ser cambiada.- Mantiene diferencias en las concentraciones de los iones entre el LIC y el LEC.- Participa activamente en el transporte de sustancias entre las células y el LIS- Es un sensor de señales externas, dando respuestas.- Participa en mecanismos de transducción celular.- Adhesión celular para formar epitelios- Mecanismos de reconocimiento celular (Sistema inmune)- Sus componentes más importantes son lípidos, proteínas y glúcidos.- Las moléculas en lípidos y proteínas se mantienen juntas mediante enlaces o interacciones no

covalentes- Son asimétricas, cada bicapa es distinta a la otra.- El espesor es de alrededor de 7,5 nm.- Presenta una diferencia de potencial eléctrico. (Sale K+ hasta que se logra un equilibrio entre el

gradiente químico, que hace que salga, y el eléctrico, que lo retiene).

Potencial de membrana.La distribución iónica de los líquidos corporales se mantiene constante. Cada vez que esto se modifica se debe volver rápidamente a los niveles normales.El potencial de membrana se debe a difusión de iones, por lo que es un potencial de difusión. En estado de reposo se debe principalmente al potasio. Esto se puede verificar aumentando el potasio extracelular, con lo que disminuye la fuerza de gradiente y la diferencia de potencial; lo mismo se puede hacer disminuyendo la concentración de potasio extracelular. La membrana se puede hiperpolarizar aumentando la permeabilidad al potasio y depolarizar disminuyendo la permeabilidad al potasio. La membrana modifica el potencial de membrana cambiando la permeabilidad a los iones. La membrana siempre se va a acercar al Potencial de equilibrio del ion más permeable.Características Potencial de membrana:- Está determinado por múltiples especies iónicas.- Depende de gradientes iónicos, los que siempre se mantienen gracias a la bomba de sodio-

potasio que poseen todas las células.- La permeabilidad selectiva determina el potencial- Presencia de aniones, como las proteínas, que no pueden salir- Es un fenómeno pasivo, porque los iones se mueven a favor de gradientes; sí se requiere energía

para mantenerlo en el tiempo por la bomba sodio-potasio.- Potencial de equilibrio: es el potencial eléctrico de la membrana que se opone al gradiente

químico de modo que no hay flujo neto de los iones a través de la membrana.- El potencial de membrana es directamente proporcional a la separación de cargas a través de la

membrana.- Depolarización puede ser pasiva o activa.- Hiperpolarización: es sólo pasiva- Las lasivas se llaman electrotónicos- Ecuación de Nernst:

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FISIOLOGIA DE LA CELULA NERVIOSA

Dentro de las estructuras de las neuronas destaca el axón de Hilock, zona del soma donde nace el axon.

Tipos de neuronas (morfológica): Unipolares

Seudounipolares (sensoriales)

Bipolar (retina)

Motoneurona del asta anterior

Célula piramidal (hipocampo)

Neuronas de cortezas.

Cumplen funciones diferentes: Sensorial (seudounipolar) Motora (motoneurona asta anterior) Interneuronas, muy abundantes en el SNC Función endocrina, en contacto con capilares sanguíneos; secretan hormonas.

Una neurona tiene áreas funcionales Soma: recibe la información Cono axónico: área de integración, allí se originan los impulsos. Axón: conducción de la actividad propagada. Zona terminal: transmisión de la actividad a otra célula.

Las neuronas también presentan concentraciones iónicas.

Esteban Arriagada

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-80

-60

0

30

E1 E2 E3 E4

E1 E2 E3 E4E1 E2 E3 E4

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

+++++++++++++++++++++++++++

+++++++++++++++++++++++++++


POTENCIALES LOCALES Y POTENCIALES DE ACCIÓN

Con los 2 primeros estímulos los cambios del potencial de membrana dependientes de la intensidad eléctrica se registran muy cerca del lugar donde se aplica el estímulo, pero no se propagan en la distancia, son potenciales locales (los potenciales locales se pueden sumar).

Las últimas 2 respuestas son potenciales de acción, los que se propagan a distancia con las mismas características de amplitud y duración. No son dependientes de la intensidad del estímulo; la depolarización debe alcanzar a -60 mV (ley del todo o nada). Los potenciales de acción no se pueden sumar y se propagan a distancia.Los -60 se llama umbral de descarga, que es característica de la fibra nerviosa.

La TTX bloquea canales de sodio voltaje dependientes; si se bloquea, no se genera el potencial de acción. El tetraetilamonio bloquea canales de potasio, al hacerlo se produce potencial de acción (entrada de sodio) pero la velocidad de repolarización se hace muy lenta.De lo anterior se deduce que las corrientes de sodio determinan la amplitud del cambio; los flujos de potasio van a determinar la duración de este cambio.

Esteban Arriagada

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-70

-60

0

+35

Tiempo

Período Refractario absoluto

Período Refractario relativo

Posdepolarización

Período de Adhesión latente

Poshiperpolarización


FLUJOS IÓNICOS

Cambio de amplitud de –70 milivoltios a +15 dura 2 milisegundos y está determinada por los flujos iónicos.La salida de potasio es responsable de la repolarización de la membrana.Hay otros potenciales de acción, como el de la fibra muscular cardíaca en que participan otros iones, pero aquí los responsables son el sodio y el potasio.

Canal de sodioEn reposo, las compuertas de activación están cerradas y las de inactivación abiertas; al

depolarizarse la membrana se abren las compuertas de activación hasta una diferencia de +30, momento en el que se cierra la compuerta de inactivación.

Los canales pueden estar cerrados, abiertos o inactivado.Cuando la concentración de calcio (carga positiva) citoplasmático aumenta, éste se une a los

canales de sodio (con carga negativa), disminuyéndose de esta manera la excitabilidad de la célula; lo mismo pasa a la inversa. Los anestésicos locales bloquean los canales de sodio.

Si se alcanza el nivel de descarga, se produce una apertura masiva de los canales de sodio, lo que invierte las cargas de las células. Esto impide que aplicando otro estímulo, por muy grande que sea, se produzca una inversión de cargas mayor. Solo es posible generar otro potencial de acción cuando se ha alcanzado una cierta repolarización (lo que produce en el canal de sodio que la compuerta de activación se cierre y la de inactivación se abra).

POTENCIAL DE ACCIÓN

En el período refractario absoluto la membrana es inexcitable (la duración de este período depende de la fibra nerviosa). En el período refractario relativo el potencial de membrana se recupera y la excitabilidad dependerá de la intensidad del estímulo, ya que sólo algunos canales están activados. Cuando la repolarización pasa muy cerca del umbral, al aplicar un pequeño estímulo se produce un potencial de acción, este período se conoce como postdespolarización. En un período la membrana está hiperpolarizada, por lo que es más difícil producir un potencial de acción, período conocido como posthiperpolarización. La posthiperpolarización se produce porque la bomba sodio potasio se activa apenas entra sodio, lo que hace aumentar la concentración de potasio intracelular, haciendo que el potasio salga de la célula, lo que hiperpolariza a la membrana.

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Espiga

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Los períodos refractarios permiten un período de tiempo que repolariza a la célula. Durante este período de tiempo no se pueden generar potenciales de acción, lo que determina una frecuencia máxima de potenciales de una determinada célula. Estos códigos de frecuencia son importantes para el sistema nervioso (la sensación es mayor mientras mayor es la frecuencia). La fibra muscular cardíaca tiene períodos refractarios que duran 250 milisegundos, lo que evita que el músculo cardíaco se tetanice (contraiga sostenidamente).

PROPAGACIÓN DE LOS POTENCIALES DE ACCIÓN.En el punto donde se aplico el estímulo aparecen cargas de sentido opuesto, lo que genera

corrientes iónicas. Esta zona activa comienza a atraer cargas de sentido contrario de las zonas vecinas (las que son llevadas por flujos iónicos); esto hace disminuir el potencial de membrana en el punto vecino y se genera otro potencial de acción. Por eso se dice que es una respuesta autopropagada; es como si el potencial de acción fuera el estímulo para el lugar vecino. La propagación del impulso se puede dar en cualquier sentido, incluso en ambos sentidos, es bidireccional en la fibra nerviosa.

Membrana amielínica: la depolarización se va produciendo punto a punto; esta conducción se llama conducción continua o punto a punto.

Fibras mielínicas: como la mielina es aislante y mal conductor, un potencial de acción salta al nodo siguiente, donde ejerce la corriente, incluso a veces se salta nodos. Se llama conducción saltatoria.

(ortodrómica: conducción desde somaAntidrómica: conducción hacia el soma)

Las fibras nerviosas se encuentran formando paquetes de nervios. La amplitud del potencial de acción de un nervio crece a medida que aumenta la intensidad del estímulo, distinto a lo observado en la fibra nerviosa. A medida que aumenta la intensidad del estímulo se van excitando las que tienen un umbral más alto. Con esto se verifica que hay fibras nerviosas con distintos umbrales de excitación. Esto se llama potencial de acción compuesto.

Hay distintos tipos de fibras con distintas características, a modo de ejemplo en el cuadro se muestran las características de dos tipos de fibras.

Tipo de fibra

FunciónDiámetro fibra (m)

Velocidad (m/seg)

Duración de la espiga

Período refractario

A Propiocepción (percepción del cuerpo y el espacio)

Motora músculo esquelético

12-20 70-120 0,4 – 0,5 0,4 – 1

C Dolor crónico y lento (A conduce el dolor agudo)

0,3 – 1,3 0,7 – 2,3 2 2

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TRANSMISIÓN SINAPTICA

Es la base de funciones como el aprendizaje y la memoria.

Existen 2 tipos de transmisión: Eléctrica: músculo cardíaco, músculo liso. Química

En la sinapsis eléctrica el espacio sináptico es muy estrecho; en el sector presináptico no hay vesículas sinápticas; en la química hay vesículas y espacio mayor. En la sinapsis eléctrica hay proteínas que establecen nexos que permiten continuidad citoplasmática entre pre y postsináptica; el potencial de acción llega a la membrana presináptica y pasa la corriente iónica a la postsináptica (no hay resistencia); la transmisión es bidireccional. En la química, como hay neurotransmisor, la membrana postsináptica debe tener receptores capaces de reconocer al neurotransmisor, cuando se forma el complejo se generan flujos iónicos; el proceso siempre se produce en una dirección; aquí se demora más en el tiempo, lo que se llama retardo sináptico.

Propiedades Sinapsis eléctrica Sinapsis químicaDistancia entre la membrana pre y postsináptica

3.5 nm 30-50 nm

Continuidad Si NoComponentes ultraestructurales Gap Juntction (uniones nexo) Vesículas y zonas activasAgente Corrientes iónicas Transmisión químicaRetardo Virtualmente ausente 1-5 milisegundos o másDirección Bidireccional Unidireccional

SINAPSIS QUIMICA

En el soma de una motoneurona del asta anterior se puede encontrar una gran cantidad de fibras nerviosas. Se han descrito 10.000 contactos sinápticos alrededor de una motoneurona, un 60% excitatorio y un 40% inhibitorio. Esto permite clasificarl las sinapsis en axosomática, axoaxónica, axodendítrica, etc. Los cerca de 60 neurotransmisores que se conocen permiten también clasificar las sinapsis.

ETAPAS TRANSMISIÓN SINÁPTICA. Llegada del potencial de acción a la membrana presináptica. Apertura de canales de calcio voltaje-dependientes Entrada de calcio. El calcio hace que las vesículas se movilicen hacia la membrana. Las vesículas se fusionan con le membrana alrededor de las zonas activas. Como consecuencia

de esa fusión, se produce un poro exocitótico, a través del cual el contenido de la vesícula es vaciado al espacio sináptico.

Liberación del neurotransmisor. Formación del complejo neurotransmisor-receptor; como consecuencia de ello se abren canales

iónicos, lo que permite flujos iónicos.

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Todas las sinapsis siguen este esquema. Según el neurotrasmisor que se libere, la sinapsis recibe su nombre; por ejemplo, si es gaba, se hablará de sinapsis gabanérgica.En una motoneurona se pueden establecer muchos contactos sinápticos, algunos excitatorios y otros inhibitorios; la respuesta de la célula va a depender del balance de ambos.

Las etapas de la sinapsis excitatoria e inhibitoria son las mismas, la diferencia es el efecto que en la célula produce el neurotransmisor. En la sinapsis excitatoria la formación del complejo neurotransmisor-receptor abre un canal por

donde entra sodio, entonces el potencial de membrana disminuye transitoriamente; este potencial se llama potencial postsináptico excitatorio.

Si el neurotransmisor abre canales por donde entra cloruro o sale potasio, el potencial de membrana aumenta en forma transitoria; este potencial se llama potencial postsináptico inhibitorio.

Las amplitudes de estos potenciales no van más allá de 1 a 2 milivoltios. Al sumarse todos los potenciales excitatorios, la depolarización que se alcanza es mayor, generando un potencial de acción en el cono axónico. Estos potenciales sinápticos tienen las mismas características de los potenciales locales: se pueden sumar, no se propagan a distancia, etc.

Existen dos tipos de receptores para neurotransmisores: Receptores ionotrópicos: cuando se une un ligando se abren canales a iones. Receptores metabotrópicos: producen segundos mensajeros que pueden abrir canales de iones.

ALGUNOS NEUROTRANSMISORES

SINAPSIS NORADRENÉRGICALa noradrenalina comienza a ser sintetizada por la tirosina, que es transformada en dopa,

(por tirosina hidroxilasa), luego pasa a dopamina (por acción de una descarboxilasa) esta es incorporada a la vesícula, donde la dopamina beta hidroxilasa la transforma en noradrenalina. Existen 2 familias de receptores: los alfa y beta adrenérgicos (1, )

Los receptores de noradrenalina son metabotrópicos. Es un neurotransmisor del Sistema Nerviso simpático, actuando en todas las vísceras.

El efecto de la noradrenalina va a depender del tipo de receptor que se encuentre en la membrana postsináptica. Se habla de las acciones alfa y beta de las catecolaminas. En el corazón, por ejemplo, se une a un receptor 2 y produce aumento de frecuencia cardíaca.

Al difundir al espacio intercelular la noradrenalina puede ser inactivada enzimáticamente por la COMT, que degrada a la noradrenalina. Este mecanismo no es muy rápido. La mayor parte de la noradrenalina es recaptada por unos carrier de la presináptica, pudiendo reincorporarla a las vesículas y ser secretada nuevamente. Esto implica que la acción de la noradrenalina es prolongada en el tiempo. Para cuando la secreción de noradrenalina es muy alta existen autoreceptores de tipo 2, que regulan su secreción. Dentro de la célula, la MAO puede degradar la noradrenalina si es que la encuentra en el citoplasma, pero esta enzima no es muy rápida. Cuando se produce mucha noradrenalina, la tirosina hidroxilasa puede detener la producción.

La serotonina tiene un mecanismo parecido a la noradrenalina. Se dice que la depresión está asociada a bajos niveles cerebrales de serotonina. Para ayudar a estos pacientes existen fármacos que bloquean el mecanismo de recaptación de la serotonina.

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DOPAMINAEl sistema de formación de dopamina es igual al de la noradrenalina, solo que estas neuronas

no tienen dopamina beta hidroxilasa, por lo que la dopamina pasa a las vesículas. Hay 5 receptores de dopamina, van de D1 a D5. También puede difundir y una parte ser degradada por COMT; pero la mayor parte puede ser reincorporada. También hay receptores que frenan la producción de dopamina y cuando hay mucha también la TH puede frenar su producción. La MAO también la puede degradar si la encuentra en el citoplasma.

La dopamina se encuentra asociada al control del movimiento voluntario; la falta de dopamina o de receptores para ella genera el mal de parkinson.

ACETILCOLINASu síntesis se inicia a partir de la colina y acetilcoenzima A, que en presencia de colina

acetiltransferasa produce acetilcolina, la que es incorporada a las vesículas sinápticas. Existen 2 tipos de receptores: Receptores nicotínicos: la nicotina inhibe las acciones de …………………………………….; se

encuentran en ganglios simpáticos y placas motoras. muscarínicos: la muscarina cuando se une ……………………………..; en el corazón produce

bradicardia, se encuentra en el músculo liso y tejido glandular.Las acciones de la acetilcolina van a depender del tipo de receptor al que se una.La acetilcolina es degradada por la enzima acetilcolinaesterasa, la que actúa muy

rápidamente, por lo que la acción de la acetilcolina es breve y corta. La acetilcolina se transforma en colina y en acetato. El acetato difunde y la colina es recaptada por una proteína carrier e incorporada al interior de la terminal nerviosa y reutilizada para sintetizar más acetilcolina.

Farmacológicamente se puede bloquear la proteína carrier que reincorpora colina, lo que va a disminuir la producción de acetilcolina. Si se bloquea la acetilcolinoesterasa se prolonga la acción de la acetilcolina.

La capacidad de síntesis de un neurotransmisor es limitada; por eso cuando la frecuencia de la actividad es muy alta, se puede superar la velocidad de producción del neurotransmisor, el que finalmente se agota.

FENÓMENOS QUE MODIFICAN LA TRANSMISIÓN SINÁPTICA.

SUMACIONES Una motoneurona recibe contactos de tipo excitatorio y de tipo inhibitorio. Recordemos que la actividad eléctrica se inicia en el cono axónico y que la neurona nunca deja de descargar, aunque su actividad puede aumentar o disminuir. Cada botón sináptico no es capaz de generar un potencial de acción, pero los potenciales sinápticos se pueden sumar, lo que hace aumentar la depolarización; esta actividad sumada puede aumentar la actividad eléctrica: Si se suman los efectos excitatorios de distintos botones sinápticos se habla de sumación

espacial. En los lugares donde no se da esta gran convergencia y donde hay un solo terminal que hace

sinápsis no se puede dar una sumatoria espacial. Un potencial de acción llega seguido de otros los que se pueden sumar siempre y cuando la separación de tiempo sea breve de tal forma que todavía dure el efecto del potencial anterior, esta es la sumación temporal.

La actividad generada en un cono axónico puede distribuirse en muchas neuronas postsinápticas, caso en que se habla de divergencia.

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INIBICIONES Y FACILITACIONES PRESINÁPTICAS E INHIBICIONES POSTSINÁPTICAS.

La inhibición presináptica lleva a disminuir la cantidad del neurotransmisor liberado; la facilitación presináptica tiene por propósito aumentar la cantidad de neurotransmisor liberado.

INHIBICIÓN PRESINÁPTICA: una neurona hace sinapsis con la presináptica liberando gaba: Si se une a su receptor del tipo A (ionotrópico) se produce un aumento de la conductancia al

cloruro y, como consecuencia de ello, disminuye la amplitud del potencial de acción que viene por la presináptica; el efecto de este potencial será menor y hará disminuir el número de canales de calcio voltaje dependiente abiertos, con ello disminuye el número de vesículas que se fusionan, la cantidad de neurotransmisor liberado y, finalmente, disminuye la amplitud de los potenciales postsinápticos.

Si se une a su receptor B (metabotrópico), activa a una proteína G, y a través de un segundo mensajero produce una disminución de la duración del potencial de acción, con lo que el tiempo de apertura de los canales de calcio disminuye, entra menos calcio y disminuye el número de vesículas que se fusionan, etc. Lo que hace este receptor es aumentar la velocidad de repolarización (flujo de potasio).

INHIBICIÓN POSTSINÁPTICA: se libera glicina, la que aumenta la permeabilidad al cloruro, caso en que se produce una hiperpolarización de la postsináptica, con lo que disminuye la excitación.

FACILITACIÓN PRESINÁPTICA: interneuronas que hacen sinapsis con la presinapsis liberan serotonina; la serotonina tiene 5 receptores distintos; hay 2 mecanismos que producen facilitación: La serotonina se une a un receptor que activa a una proteína G, este activa a la adenilciclasa para

que transforme ATP en AMPc, el que activa a una proteína quinasa A AMPc cíclico dependiente, la que cierra canales de potasio; con esto aumenta la duración del potencial de acción y los canales de calcio voltaje dependiente permanecen abiertos más tiempo, por lo que entra más calcio, etc. Independiente de lo anterior, la proteína quinasa puede movilizar vesículas.

Receptor asociado a una proteína G que activa a una fosfolipasa C, que forma IP3 y DAG; el DAG es liposoluble y se queda en la membrana activando a una proteína quinasa C, la que aumenta la movilización de vesículas y, con ello, del neurotransmisor.

Uno de los mecanismos que participan en la memoria se llama potenciación de largo plazo, donde participa el neurotransmisor glutamato. El glutamato puede unirse a 3 tipos distintos de receptores moleculares ionotrópicos: quiscualato/kainato: tienen asociados canales para sodio o potasio (entra sodio o sale potasio). NMDA (N-metil D-aspartato): tienen un canal de sodio o potasio, pero también entra

preferentemente calcio; este canal está normalmente bloqueado por magnesio y para que pueda desbloquearse la depolarización de la membrana debe ser alta; entonces entra calcio, el que colabora a una mayor depolarización. Al aumentar la concentración del calcio intracelular, puede unirse a una proteína (calmodulina) formando un complejo calcio-calmodulina, el que puede activar a una quinasa, lo que termina en la liberación de acido araquidónico u óxido nítrico, los que llegan a la presinapsis y aumentan la producción de glutamato, facilitando la sinapsis.

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SINAPSIS NEUROMUSCULAR ESQUELÉTICA.

La fibra muscular esquelética posee una serie de pliegues o invaginaciones donde hace contacto con la fibra nerviosa, esto constituye la placa motora. La célula muscular posee además túbulos en T, que junto con dos retículos sarcoplásmico forman las tríadas. En la placa motora la célula no tiene mielina.

La consecuencia de la sinapsis es aquí desencadenar la contracción muscular. El neurotransmisor en este caso es la acetilcolina (colinérgica). El neurotransmisor es reconocido por receptores de tipo nicotínico, que son ionotrópicos, entrando sodio (canales de sodio ligando dependientes), con lo que la membrana se depolariza. Estos potenciales tienen las mismas características que los potenciales locales (dependen de la intensidad del estímulo, se pueden sumar, etc). Este potencial se llama potencial de la placa motora. La amplitud de este potencial depende finalmente del potencial de la presináptica; como aquí no hay facilitaciones, se producen sumaciones temporales, las que hacen aumentar la cantidad de neurotransmisor liberado. La amplitud del potencial de la placa motora es de alrededor de 20 milivoltios. El potencial de acción se produce en la membrana que rodea la placa motora, llamada membrana de conducción.

Una fibra nerviosa puede inervar varias fibras musculares, lo que se conoce como unidad motora; pero una fibra muscular solo se contrae si hay sinapsis en la fibra que lo inerva.

En reposo se registran micropotenciales de placa, producidas por liberación espontánea de neurotransmisor.

La fusión de las vesículas con neurotransmisor se realiza alrededor de una zona llamadas zonas más electrodensas de la membrana presináptica, que son las zonas activas. Esto porque aquí existen proteínas capaces de reconocer proteínas de la membrana de la vesícula sináptica, lo que ancla la vesícula. La liberación del neurotransmisor está dirigida hacia las crestas (donde se encuentra la mayor densidad de receptores) y no hacia las invaginaciones, donde hay una enzima que degrada a la acetilcolina (acetilcolinesterasa; la colina es recaptada y reutilizada), degradación que es muy rápida.

En este tipo de sinapsis se habla de cuantam, que equivale al contenido de una vesícula, que posee 10.000 moléculas de acetilcolina. En una sinapsis se liberan miles de vesículas.

El receptor nicotínico está formado por 5 subunidades; la acetilcolina se une a las subunidades alfas, por lo que se necesitan 2 moléculas de acetilcolina por receptor.

La miastemia gravis es una enfermedad autoinmune donde el organismo genera anticuerpos en contra de los receptores nicotínicos y comienza a degradarlos. Esto es gradual. Los pacientes sufren debilidad muscular, afectándose finalmente las placas motoras de los músculos respiratorios, por lo que el paciente muere por asfixia. Una manera de aliviar a estos pacientes es administrarles anticolinoesterasa, de tal manera de prolongar el tiempo de acción de la acetilcolina en la placa motora.

Los receptores nicotínicos se pueden bloquear con el curare. En clínica se curariza al paciente para que se relaje y no se mueva, pero después hay que descurarizarlo inyectando acetilcolina para que por competencia desplace al curare. El curare no es absorbido por el sistema digestivo.

Los potenciales de acción que se desplazan por la fibra muscular se propagan con las mismas características de los potenciales de la fibra nerviosa, introduciéndose en los túbulos en “T” de la fibra muscular.

Esteban Arriagada

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Para que se genere la contracción de un músculo se necesita calcio en el citoplasma. El retículo sarcoplásmico es un gran almacenador de calcio (tiene una calcio ATPasa que guarda calcio por transporte activo). En el caso del músculo esquelético no hay ingreso de calcio del LEC a la célula.

Existe una relación entre el túbulo en “T” y el retículo sarcoplásmico. La membrana del retículo tiene un receptor de rianodina, que es un canal de calcio. En la membrana de los túbulos en T hay proteínas que son canales para calcio voltajes dependientes. Cuando se abren estos canales, al cambiar su configuración por voltaje activan a una fosfolipasa C (transforma el PIP 2 en IP3 y DAG), produce IP3 el que se une a un receptor del retículo sarcoplásmico con lo que sale calcio, aumentando la concentración de calcio de 10-7 a 10-5 m. La dihidropiridina bloquea a la proteína del túbulo T impidiendo que el potencial de acción produzca contracción. Este mecanismo se llama acoplamiento excitación contracción (triada).

CONTRACCIÓN MUSCULAR.

Una vez que aumenta el calcio, se contrae el músculo.El músculo esquelético es estriado porque presenta bandas claras y oscuras. Entre líneas Z

hay sarcómeros, que es la unidad contractil. La zona más clara son filamentos delgados (actina); en la parte central además de filamentos delgados existen filamentos gruesas (miocina). Los sarcómeros forman miofibrillas.

Al contraerse el músculo se deslizan los filamentos delgados entre los filamentos gruesos, acercándose las lineas Z. Para volver a su posición, el calcio debe ser guardado nuevamente, por lo que la bomba de calcio del retículo sarcoplásmico juega un papel importante y se consume energía.

Los filamentos gruesos están formados por moléculas de miocina (500 moléculas) que tienen una cabeza y un largo tallo; en las cabezas existen sitios que hidrolizan ATP, pero para ello necesariamente tiene que unirse con la actina G, que tiene sitios de unión para actina.

Los filamentos delgados están formados por 3 filamentos: actina G, proteínas globulares que se ordenan formando una doble banda en cadena y en forma

espiralada. A lo largo del surco que queda entre las 2 bandas se ubica la tropomiosina (filamentosa). Cada cierto trecho se encuentra troponina, proteína formada por 3 subunidades:

La subunidad c une calcio. La t se une a la trombomiosina. La i se une a la actina.

El calcio se une a la troponina c, con lo que la troponina cambia su configuración, desplazando a la tropomiosina, con lo que los sitios de unión de la actina quedan libres y se une a la cabeza de la miosina, formándose el complejo actomiosínico. Este complejo tiene actividad ATPasica; al hidrolizarse la miosina se fosforila, con lo que gira, desplazando a los filamentos delgados; al girar, se defosforila y se vuelve a formar el complejo, etc. Esto hasta que bajen las concentraciones de calcio.

En los músculos rápidos la formación del complejo es rápida, hasta 5 complejos por milisegundos.

Esteban Arriagada

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FISIOLOGIA MUSCULAR

Los músculos insertados están estirados; si se desinsertan se contraen y alcanzan una longitud de equilibrio. Si a este músculo desinsertado se le aplica un estímulo, el músculo se contrae, pero no genera tensión.

En cambio, si estiramos el músculo de su longitud de equilibrio y lo estimulamos, aumenta la tensión. Esto es así hasta una cierta longitud, a la cual desarrolla la máxima tensión, de tal manera que si se sigue estirando, la capacidad para producir tensión vuelve a disminuir. El músculo es capaz de desarrollar máxima tensión cuando está a una longitud llamada de reposo, que corresponde a la longitud del músculo insertado.

A la longitud de reposo la posición del sarcómero permite que se realice el mayor número de interacciones actomiosínicas posibles. Si se acorta el músculo o se estira demasiado, las interacciones actomiosínicas disminuyen.

Al aumentar la frecuencia de un estímulo se produce una sumación de sacudidas musculares (con o sin relajación) y aumenta la tensión. Al aumentar más la frecuencia, se produce una contracción sostenida y sin períodos de relajación, lo que se conoce como tétanos. El tétanos completo no tiene períodos de relajación, el incompleto, sí. El tétanos genera gran tensión.

TAREA para seminario.Contracción isotónica:Contracción isométrica:

RECEPTORES Y REFLEJOS

Una sensación es la manifestación objetiva de la transmisión de una señal. Tiene las siguientes características: Modalidad o cualidad, lo que nos permite nombrarlas. Existen submodalidades, como salado y

dulce. Esto depende de los receptores estimulados y el lugar del sistema nervioso donde esta información es analizada.

Las sensaciones son altamente localizadas; se forman en el centro reflejo (cerebro), pero la sensación se proyecta al lugar donde está siendo estimulado el receptor.

Intensidad: dada por la frecuencia de los potenciales de acción que llegan al centro reflejo, esto depende de la intensidad del estímulo y número de receptores activados (reclutamiento).

Duración: es la relación entre intensidad del estímulo y la intensidad percibida. Hay sensaciones que se sienten al principio y luego se dejan de sentir (reloj, ropa), otras se mantienen permanentemente, como el dolor.

RECEPTORES SENSORIALES

Son estructuras nerviosas asociadas o no a estructuras no neuronales. Traducen un cambio de energía ambiental (estímulo) en potenciales bioeléctricos, por lo que son transductores.

Hay muchos tipos de clasificación: según capta información del medio interno o externo, según la calidad del estímulo, etc. (ver hojas profe). Si los clasificamos por tipos anatómicos de receptores, encontramos no encapsulados y encapsulados. Al hacerlos por tipos funcionales, tenemos: mecanoreceptores, termoreceptores, nocireceptores, receptores electromagnéticos y quimioreceptores.

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Intensidad Estímulo

Potencial G

enerador

Potencial Generador

Frecuencia P

ot. acción

Intensidad Estímulo

Frecuencia P

ot. acción


Los receptores sensoriales se caracterizan por ser específicos, esto es, responden con muy bajo umbral al estímulo adecuado. Sin embargo, pueden responder a otros estímulos, siempre y cuando este sea de muy alta intensidad o alto umbral (ej: al refregarse el ojo se ven luces).

FUNCIONAMIENTO (Corpúsculo de Paccini)Es un receptor de tacto y presión, es un mecanoreceptor. La terminación nerviosa ha perdido

su mielina y como toda fibra está polarizada; rodeando la terminación hay una capa de tejido conjuntivo distribuido en laminillas concéntricas. Al aplicar un estímulo se deforma la cápsula, lo que hace que la permeabilidad de la membrana al ion sodio cambie y entra sodio, con lo que se depolariza la membrana, lo que se llama potencial de receptor o potencial generador (El potasio puede salir y repolarizar); estos potenciales son similares a los potenciales locales, con sus mismas características. Los potenciales de acción se originan en el primer nodo de Renvier, por lo que deben ocurrir corrientes iónicas hasta el primer nodo.

Existen, entonces, 3 variables: intensidad del estímulo, amplitud del potencial de receptor o potencial generador y frecuencia del potencial de acción.

Existe una relación directamente proporcional entre la intensidad del estímulo y la amplitud del potencial de receptor; este último debe tener una amplitud mínima que le permita alcanzar el umbral de descarga del primer nodo de Renviere; entonces se comienzan a generar potenciales de acción, hasta una frecuencia máxima, dada por los períodos refractarios de la célula.

La relación entre la intensidad del estímulo y la frecuencia del potencial de acción se relaciona con la intensidad de la sensación. Los receptores pueden generar varios potenciales de acción, dependiendo de la amplitud del potencial de receptor. Con un estímulo, se pueden generar varios potenciales de acción.

Existen receptores de adaptación lenta y otros de rápida. Al aplicar el estímulo, inicialmente se presenta una alta frecuencia de potenciales de acción, la que con el tiempo comienza a disminuir, a pesar de que el estímulo está presente. En los receptores de adaptación lenta la frecuencia disminuye, pero el receptor se mantiene descargando por largo tiempo.

Los receptores de adaptación rápida le permite al sistema nervioso filtrar cierto tipo de información que no tiene significación relevante para el organismo. La adaptación se define entonces como una disminución de la frecuencia de descarga ante un estímulo constante y sostenido.

Esteban Arriagada

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HUSO MUSCULARFormado por una capa de tejido conjuntivo que tiene forma de huso y en su interior tiene

unas fibras intrahusales, son fibras musculares esqueléticas modificadas, con sus núcleos al centro (fibras con saco nuclear o con cadena nuclear); alrededor de los núcleos se encuentra la terminación anulo espiral, que es la terminación nerviosa. Se ubican en la fibra muscular y en forma paralela a ellas.

En los tendones hay receptores que responden a la tensión (órganos tendinosos de Golgi) generada en ellos.

El uso muscular responde al estiramiento del músculo; cuando el músculo se acorta deja de descargar; el organo de Golgi descarga en ambos casos.

REFLEJOS

Es la actividad básica integrativa y funcional del sistema nervioso; son respuestas automáticas, involuntarias y estereotipadas.

En el organismo hay distintos tipos de reflejos. De acuerdo al receptor existen reflejos somáticos cuando el efector es el músculo esquelético; y reflejos autonómicos cuando el efector es el músculo liso, cardíaco y tejido glandular.De acuerdo al número de sinapsis entre la neurona sensorial y la motora existen reflejos monosinápticos, bisináptico y polisináptico (ver hojas y dibujos profe).

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El funcionalmente el Sistema Nervioso puede dividirse en Somático y Autónomo o vegetativo o visceral.

SOMÁTICO AUTÓNOMO1. Receptores sensoriales Tacto-presión husos musculares organo de Golgi Nocireceptores

Osmoreceptores Volorreceptores Quimiorreceptores. Presorreceptores

2. Vía AferenteAmbos sistemas son iguales: fibras A3. Arcos reflejos Corteza motora Cerebelo Ganglios basales Medula espinal.

Hipotálamo: principal centro nervioso que tiene que ver con el control visceral, cerebro visceral.

Sistema límbico, que tiene que ver con las emociones y el comportamiento. La salida del limbo es a través del hipotálamo.

Bulbo raquídeo: tiene centros cardiovasculares, respiratorios.

4. Vía motoraEl contacto nace en el asta anterior y llega al efector, es una sola neurona. En la placa motora se libera acetilcolina, con receptores nicotínicos; por eso aquí la acetilcolina solamente tiene acciones excitatorias.

La neurona que está en contacto con el efector no nace en el SNC, sino que la conecta otra neurona, la que nace en las astas intermedios laterales de la médula, sale por las raíces anteriores y hace contacto en un ganglio periférico. Esta vía está formada entonces por 2 neuronas: la neurona que conecta se llama preganglionar y la que nace en el ganglio se llama ganglionar o postgangliolar.En el ganglio, las neuronas pregangliolares secretan acetilcolina; las postgangliolares pueden secretar acetilcolina o noradrenalina. La aectilcolina puede tener acciones excitatorias o inhibitorias, igualmente la noradrenalina.En el efector la acetilcolina se une a receptores muscarínicos (M1 a M5), por lo que su acción va a depender del tipo de receptor al que se una (contracción en músculo liso del tubo digestivo; en el corazón se une a M2 y produce inhibición, disminuyendo la frecuencia cardíaca).La noradrenalina se puede unir a los receptores alfa (alfa1,2) o a los beta (beta1,2,3); la respuesta dependerá del mecanismo de transducción de señales que tiene asociado el receptor.

5. Efectores Músculo esquelético Músculo liso

Músculo cardíaco (incluyendo marcapasos cardíaco) Tejido glandular.

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6. En una desnervación de la vía motora (corte de axón)Degenera cabo distal, por lo que el efector pierde su capacidad funcional y se atrofia el músculo esquelético.

No produce ni atrofia ni discapacidad funcional, porque la inervación regula el funcionamiento, pero el funcionamiento no depende de la inervación.

7. TonoMantiene un tono muscular o semicontracción, lo que le permite realizar contracciones musculares rápidas.

Mantiene un tono autonómico; es importante porque permite, por ej, producir vasocontricción y vasodilatación.

8. SinápsisUna neurona para varias fibras musculares y placa motora; el efecto del neurotransmisor se produce en puntos específicos

Las terminaciones nerviosas penetran a las fibras con varicocidades, donde se libera neurotransmisor; el efecto se produce en cualquier punto del efector. Se llaman sinapsis en ruta. Existen uniones nexo, lo que permite transmitir la actividad por sinapsis eléctricas; por eso estos tejidos funcionan como un todo, lo que permite, por ej, al corazón contraerse.

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El sistema nervioso autónomo posee una porción simpática y una parasimpática

SIMPÁTICO PARASIMPÁTICO1. OrigenLas neuronas pregangliolares nacen en las astas intermedias torácicas D1-L2; salen por las raíces anteriores al ganglio periférico. Los ganglios están organizados formando cadenas gangliolares: cadena paravertebral, una a cada lado de la médula, y una cadena prevertebral o colateral.La neurona pregangliolar es corta, la postgangliolar es larga. Esto permite enviar neuronas a ganglios vecinos, distribuyéndose y afectando el funcionamiento de muchos órganos; esto se conoce como divergencia, lo que le permite al simpático dar respuestas masivas y amplificadas.

Las neuronas pregangliolares tienen 2 orígenes:- Núcleos motores neurales en la porción craneal

de la médula: el ganglio está muy cerca del órgano. Se incorporan a los nervios craneales.

- Astas intermedios laterales de segmentos sacros de la médula espinal: se incorporan a los nervios pélvicos o sacros y se dirigen a la víscera; el ganglio está muy cerca de la víscera

No hay cadenas de ganglios.La neurona pregangliolar larga y la postgangliolar corta, por lo que aquí prácticamente no hay divergencia, por lo que las respuestas son localizadas.

2. NeurotransmisoresLas pregangliolares liberan acetilcolina y son todas excitatoriasLas postgangliolares secretan en su mayoría noradrenalina, excepto las que inervan vasos sanguíneos de musculatura esquelética y de glándulas sudoríparas, donde liberan acetilcolina.

Las postgangliolares secretan todas acetilcolina, es exclusivamente colinérgico

Las neuronas pregangliolares simpáticas inervan a la médula adrenal ubicada en la glándula suprarrenal, para secretar adrenalina (80%) y noradrenalina (20%). Esto hace que los órganos receptores simpáticos reciban 2 acciones: directa por la vía nerviosa y otra indirecta que va a llegar por la sangre; lo que hace que la acción del simpático sea además prolongada en el tiempo.El hecho de que la noradrenalina sea recaptada y vuelta a usar, explica porque la acción del simpático también es más prolongada.

El hecho de que la acetilcolina sea degradada explica porque la acción del parasimpático es más corta.

Mecanismo de transducción de señales.Todos los receptores beta producen AMPc; la fosfodiesterasa la degrada (FDE).Los receptores alfa2 activan una proteína G inhibitoria, disminuyendo la actividad de adenilciclasa, y disminuyendo la producción de AMPc.Los receptores alfa1 o muscarínicos1 activan una proteína G, la que activa a una fosfolipasa, que transforma el PIP2 en DAG y IP3.

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Sistema Nervioso Periferico(3)

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