Definición: es un reactor delgado y alargado de dimensiones muy pequeñas (20 nanometros en su menor dimensión, el espesor), y configura el sitio de contacto entre dos neuronas, con dos paredes principales que participan en la mayoría de las reacciones heterogéneas típicas de la brecha o hendidura sináptica entre dos neuronas. Las dos paredes o membranas limitantes del biorreactor son la presináptica y la postsináptica, dependiendo del sentido del flujo eléctrico, que es unidireccional. Las reacciones bioquímicas abarcan fenómenos de sorción y quimisorción (adsorción y desorción de neurotransmisores) en sitios especiales. Los canales que liberan neurotransmisores al biorreactor sináptico son sensibles al voltaje. La transmisión del neurotransmisor a través del reactor sináptico involucra, en general, un retardo de un nanosegundo, pero se complica cuando aparece hiperpolarización. El resultado de las reacciones electrobioquímicas es
la modulación de la señal electroquímica y
la incidencia final que tienen los neurohumores, que a veces pueden cambiar y otras pueden inhibir o excitar, segun el caso, el flujo de señales. El biorreactor sináptico es modificado por los estímulos aferentes. Entre una serie de estímulos que se transmiten a través de las sinapsis se arma el análogo de una matriz sináptica que es la que ayuda a la resonancia o reverberación de un conjunto de neuronas encargadas de reconocer alarmas o seudo-alarmas (memoria pasiva que se vuelve activa). Hay matrices sinápticas adecuadas y otras inadecuadas para reconocer una señal.
Neurotransmisores
Acetilcolina
Catecolaminas
Dopamina
Norepinefrina
Epinefrina
Serotonina
Histamina
GABA (inhibitorio en el SNC, sistema nervioso central)
Glicina (inhibitorio en SCN)
Glutamato (excitatorio en SNC)
Aspartato (excitatorio en SNC)
Eventos en Liberación de Neurotransmisores
Despolarización
Potencial de acción en neurona
Receptor de acetilcolina en célula cromafina
Ingreso de Ca2+
requisitos en Ca2+ descubiertos por W.W. Douglas, en adrenales de gato
Acoples en la secreción de neuroestímulos, en analogía a el típico acople estímulo-contracción en músculo
Ingreso a través de canales de Ca2+ o ingreso desde el retículo endoplasmático por la vía IP3
Exocitosis
Células premeabilizadas indican requisitos en ATP y en proteína soluble
ATP ceba a la exocitosis
Ca2+ gatilla a la liberación rápida en ausencia de ATP
En presencia de ATP, Ca2+ gatilla una liberación rápida seguida por una fase más lenta.
Hipótesis SNARE
Reciclado de membranas de vesículas
Media vida para la endocitosis es del orden de 60 s
Reentrada en el pool liberable demora 30 s adicionales.
Tiempos en la liberación de neurotransmisores
Potencial de acción: 20 m/s ó 1 ns para moverse 20 nm (que es el ancho de la brecha sináptica)
Liberación: 0.5 - 3.5 ms
Difusión: ~50 µs
Activación del receptor: 150 µs (Receptor nicotínico)
R. Jahn and T.C. Sudhof (1994) Synaptic vesicles and exocytosis, Ann. Rev. Neurosci. 17, 219-246.
biorreactor y