Neuromodulación

Na Galipedia, a Wikipedia en galego.
Saltar ata a navegación Saltar á procura

A neuromodulación é o proceso fisiolóxico polo cal unha determinada neurona utiliza un ou máis compostos químicos, chamados neuromoduladores, para regular diversas poboacións de neuronas. Os neuromoduladores únense a receptores metabotrópicos ou a receptores acoplados á proteína G (GPCRs) para iniciar unha fervenza de sinalización por segundo mensaxeiro que induce un sinal amplo e de longa duración. Esta modulación pode prolongarse por centos de milisegundos ou ata varios minutos. Algúns dos efectos dos neuromoduladores son: alterar a actividade intrínseca de disparo do impulso,[1] incrementar ou reducir as correntes dependentes de voltaxe,[2] alterar a eficacia sináptica, incrementar a actividade explosiva neuronal[2] e reconfigurar a conectividade sináptica.[3]

Entre os principais neuromoduladores do sistema nervioso central están os seguintes: dopamina, serotonina, acetilcolina, histamina, norepinefrina, óxido nítrico e varios neuropéptidos. Os cannabinoides poden tamén ser poderosos neuromoduladores do sistema nervioso central.[4][5][6] Os neuromoduladores poden ser empaquetados dentro de vesículas e liberados polas neuronas, segregados como hormonas e chegan ao seu destino a través do sistema circulatorio.[7] Un neuromodulador pode ser conceptualizado como un neurotransmisor que non é reabsorbido pola neurona presináptica ou degradado a outro metabolito. Algúns neuromoduladores pasan unha significativa cantidade de tempo no líquido cefalorraquídeo, influíndo (ou "modulando") na actividade doutras neuronas no cerebro.[8]

Sistemas neuromoduladores[editar | editar a fonte]

Os principais sistemas neurotransmisores son o sistema da noradrenalina (ou norepinefrina), o da dopamina, o da serotonina e o sistema colinérxico. Os fármacos que teñen como diana os neurotransmisores de ditos sistemas afectan a todo o sistema e isto explica o modo de acción de moitos fármacos.

Por outra parte, a maioría dos outros neurotransmisores, por exemplo o glutamato, o GABA e a glicina, utilízanse de modo moi xeral por todo o sistema nervioso central.

Sistemas neuromoduoladores
Sistema Orixe[9] Dianas[9] Efectos[9]
Sistema da noradrenalina Locus coeruleus Receptores adrenérxicos en:
  • excitación (estado fisiolóxico e psicolóxico de estar esperto ou reactivo aos estímulos)
  • sistema de recompensa
Campo tegmental lateral
Sistema da dopamina Vías da Dopamina: Receptores da dopamina en terminacións da vía.
Sistema da serotonina Núcleo do rafe dorsal caudal Receptores da serotonina en:
Núcleo do rafe dorsal rostral Receptores da serotonina en:
Sistema colinérxico Núcleo peedunculopontino e núcleos tegmentais dorsolaterais (complexo pontomesencefalotegmental) (principalmente) Receptores M1 en:
Núcleo óptico basal de Meynert (principalmente) Receptores M1 en:
Núcleo septal medial (principalmente) Receptores M1 en:

Sistema da noradrenalina[editar | editar a fonte]

O sistema da noradrenalina consta dunhas 15 000 neuronas, principalmente situadas no locus coeruleus.[12] Isto é unha insignificancia comparado coas máis de 100 mil millóns de neuronas que hai no cerebro. Igual que as neuronas dopaminérxicas da substancia negra, as neuronas do locus coeruleus adoitan estar pigmentadas por melanina. As neuronas liberan noradrenalina e esta actúa sobre receptores adrenérxicos. A noradrenalina adoita liberarse a ritmo constante para que poida preparar ás células gliais de apoio para respostas calibradas. Malia que o sistema da noradrenalina contén un número relativamente pequeno de neuronas, cando se activa desempeña importantes funcións no cerebro como a súa implicación na supresión da resposta neuroinflamatoria, a estimulación da plasticidade neuronal a través de potenciación a longo prazo, a regulación da captación de glutamato polos astrocitos e depresión a longo prazo, e a consolidación da memoria.[13]

Sistema da dopamina[editar | editar a fonte]

O sistema da dopamina ou dopaminérxico consta de varias vías, por exemplo as que se orixinan no tegmento ventral ou na substancia negra. Actúa sobre os receptores de dopamina.[14]

A enfermidade de Parkinson está polo menos en parte relacionada coa perda de actividade de células dopaminérxicas nos núcleos cerebrais profundos, principalmente as neuronas pigmentadas de melanina da substancia negra, pero secundariamente das neuronas noradrenérxicas do locus coeruleus. Propuxéronse tratamentos que potencian o efecto dos precursores da dopamina, mais cando foron aplicados tiveron un éxito moderado.

Farmacoloxía da dopamina[editar | editar a fonte]

Sistema da serotonina[editar | editar a fonte]

A serotonina xerada no cerebro comprende arredor do 10% da serotonina corporal total. A maioría (80-90%) atópase no tracto gastrointestinal (GI).[15][16] Viaxa polo cerebro a través do feixe prosencefálico medial e actúa sobre receptores de serotonina. No sistema nervioso periférico (como na parede gastrointestinal) a serotonina regula o ton vascular.

Farmacoloxía da serotoinina[editar | editar a fonte]

Aínda que se observan cambios na neuroquímica inmediatamente despois de tomar estes antidepresivos, os síntomas pode que non empecen a mellorar ata varias semanas despois da administración. O aumento dos niveis de transmisor nas sinapses non poden por si sós aliviar a depresión ou a ansiedade.[17][19][22]

Sistema colinérxico[editar | editar a fonte]

O sistema colinérxico consta de neuronas que se proxectan desde o núcleo pedunculopontino, o núcleo tegmental laterodorsal e o prosencéfalo basal e interneuronas procedentes do striatum e o núcleo acumbente. Non está claro aínda se a acetilcolina como neuromodulador actúa por medio de volume de transmisión ou por transmisión clásica sináptica, xa que hai evidencias que apoia ambas as teorías. A acetilcolina únese tanto a receptores muscarínicos metabotrópicos (mAChR) coma a receptores nicotínicos ionotrópicos (nAChR). O sistema colinérxico está implicado na resposta a sinais relacionados coa vía da recompensa, potenciando a detección de sinais e a atención sensorial, regulando a homeostase, mediando na resposta ao estrés e codificando a formación de recordos.[23][24]

GABA[editar | editar a fonte]

O ácido gamma-aminobutírico (GABA) ten un efecto inhibidor sobre a actividade do cerebro e a medula espiñal.[17]

Neuropéptidos[editar | editar a fonte]

Os neuropéptidos son pequenas proteínas utilizadas para a comunicación no sistema nervioso. Os neuropéptidos representan a clase máis diversa de moléculas de sinalización. Coñécense 90 xenes que codifican precursores de neuropéptidos humanos e en invertebrados coñécense uns 50.[25] A maioría dos neuropéptidos únense a receptores acoplados á proteína G, porén, algúns neuropéptidos abren directamente canles iónicas ou actúan a través de receptores de quinase.

  • Péptidos opioides. Constitúen unha gran familia de neuropéptidos endóxenos que están amplamente distribuídos polos sistemas nerviosos central e periférico. As drogas opiáceas como a heroína e a morfina actúan nos receptores destes neurotransmisores.[26][27]
  1. Endorfinas
  2. Encefalinas
  3. Dinorfinas

Sistemas neuromusculares[editar | editar a fonte]

Os neuromoduladores poden alterar o rendemento dun sistema fisiolóxico ao actuaren sobre os inputs asociados (por exemplo, xeradores de padróns centrais). Porén, os traballos de modelización suxiren que isto por si só é insuficiente,[28] porque a transformación neuromuscular dun input neural a un input muscular pode ser afinado para rangos determinados de input. Stern et al. (2007) suxiren que os neuromoduladores deben actuar non só sobre o sistema de input, senón tamén deben cambiar a propia transformación para producir a contración axeitada dos músculos como resultado.[28]

Transmisión de volume[editar | editar a fonte]

Os sistemas neurotransmisores son sistemas de neuronas do cerebro que expresan certo tipo de neurotransmisores, os cales dan lugar a distintos sistemas. A activación do sistema causa efectos en grandes volumes do cerebro, o que se chama transmisión de volume.[29] A transmisión de volume é a difusión de neurotransmisores a través do líquido extracelular cerebral liberados en puntos que poden estar bastante afastados das células diana coa activación resultante de receptores extrasinápticos, e cun curso de tempo máis longo que para a transmisión nunha soa sinapse.[30] Dita acción prolongada do transmisor chámase transmisión tónica, en contraste coa transmisión fásica que ocorre rapidamente en sinapses únicas.[31][32]

Outros usos do termo[editar | editar a fonte]

O termo neuromodulación tamén se pode referir a unha clase emerxente de terapias médicas que actúan sobre o sistema nervioso para restaurar algunha función (como nos implantes cocleares), aliviar a dor ou controlar síntomas, como os tremores en trastornos do movemento como o párkinson. As terapias consisten principalmente en estimulación eléctrica dirixida a unha diana do sistema nervioso ou a infusión de medicamentos no líquido cefalorraquídeo usando unha entrega de fármacos intratecal, como baclofen para a espasticidade. Entre os aparellos de estimulación eléctrica están os sistemas de estimulación cerebral profunda (DBS), coloquialmente denominados "marcapasos do cerebro", estimuladores da medula espiñal (SCS) e estimuladores do nervio vago (VNS), que se implantan utilizando procedementos minimamente invasivos ou aparellos de estimulación nerviosa eléctrica transcutánea, que son completamente externos, entre outros.[33]

Notas[editar | editar a fonte]

  1. DeRiemer, S. A.; Strong, J. A.; Albert, K. A.; Greengard, P.; Kaczmarek, L. K. (24–30 de xaneiro de 1985). "Enhancement of calcium current in Aplysia neurones by phorbol ester and protein kinase C". Nature 313 (6000): 313–316. Bibcode:1985Natur.313..313D. ISSN 0028-0836. PMID 2578617. doi:10.1038/313313a0. 
  2. 2,0 2,1 Harris-Warrick, R. M.; Flamm, R. E. (xullo de 1987). "Multiple mechanisms of bursting in a conditional bursting neuron". The Journal of Neuroscience 7 (7): 2113–2128. ISSN 0270-6474. PMC 6568948. PMID 3112322. doi:10.1523/JNEUROSCI.07-07-02113.1987. 
  3. Klein, M; Kandel, E R (novembro de 1980). "Mechanism of calcium current modulation underlying presynaptic facilitation and behavioral sensitization in Aplysia.". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 77 (11): 6912–6916. Bibcode:1980PNAS...77.6912K. ISSN 0027-8424. PMC 350401. PMID 6256770. doi:10.1073/pnas.77.11.6912. 
  4. Fortin DA, Levine ES (2007). "Differential effects of endocannabinoids on glutamatergic and GABAergic inputs to layer 5 pyramidal neurons". Cerebral Cortex 17 (1): 163–74. PMID 16467564. doi:10.1093/cercor/bhj133. 
  5. Good CH (2007). "Endocannabinoid-dependent regulation of feedforward inhibition in cerebellar Purkinje cells". Journal of Neuroscience 27 (1): 1–3. PMC 6672293. PMID 17205618. doi:10.1523/JNEUROSCI.4842-06.2007. 
  6. Hashimotodani Y, Ohno-Shosaku T, Kano M (2007). "Presynaptic monoacylglycerol lipase activity determines basal endocannabinoid tone and terminates retrograde endocannabinoid signaling in the hippocampus". Journal of Neuroscience 27 (5): 1211–9. PMC 6673197. PMID 17267577. doi:10.1523/JNEUROSCI.4159-06.2007. 
  7. Marder, Eve (2012-10-04). "Neuromodulation of Neuronal Circuits: Back to the Future". Neuron (en inglés) 76 (1): 1–11. ISSN 0896-6273. PMC 3482119. PMID 23040802. doi:10.1016/j.neuron.2012.09.010. 
  8. Conlay, L. A.; Sabounjian, L. A.; Wurtman, R. J. (1992). "Exercise and neuromodulators: Choline and acetylcholine in marathon runners". International Journal of Sports Medicine. 13 Suppl 1: S141–2. PMID 1483754. doi:10.1055/s-2007-1024619. 
  9. 9,0 9,1 9,2 A non ser que se especifique nos cadros a referencia é: Rang, H. P. (2003). Pharmacology. Edinburgh: Churchill Livingstone. pp. 474 for noradrenaline system, page 476 for dopamine system, page 480 for serotonin system and page 483 for cholinergic system. ISBN 978-0-443-07145-4. 
  10. 10,0 10,1 10,2 10,3 10,4 10,5 10,6 Woolf NJ, Butcher LL (1989). "Cholinergic systems in the rat brain: IV. Descending projections of the pontomesencephalic tegmentum". Brain Res. Bull. 23 (6): 519–40. PMID 2611694. doi:10.1016/0361-9230(89)90197-4. 
  11. 11,0 11,1 11,2 11,3 Woolf NJ, Butcher LL (1986). "Cholinergic systems in the rat brain: III. Projections from the pontomesencephalic tegmentum to the thalamus, tectum, basal ganglia, and basal forebrain". Brain Res. Bull. 16 (5): 603–37. PMID 3742247. doi:10.1016/0361-9230(86)90134-6. 
  12. Sara SJ, Bouret S (2012). "Orienting and reorienting: the locus coeruleus mediates cognition through arousal". Neuron 76 (1): 130–41. PMID 23040811. doi:10.1016/j.neuron.2012.09.011. 
  13. O'Donnell J, Zeppenfeld D, McConnell E, Pena S, Nedergaard M (novembro de 2012). "Norepinephrine: a neuromodulator that boosts the function of multiple cell types to optimize CNS performance". Neurochem. Res. 37 (11): 2496–512. PMC 3548657. PMID 22717696. doi:10.1007/s11064-012-0818-x. 
  14. Scheler, G. (2004). "Regulation of neuromodulator receptor efficacy--implications for whole-neuron and synaptic plasticity.". Prog. Neurobiol. 72 (6): 399–415. Bibcode:2004q.bio.....1039S. PMID 15177784. arXiv:q-bio/0401039. doi:10.1016/j.pneurobio.2004.03.008. 
  15. McIntosh, James. "What is serotonin? What does serotonin do?". Medical News Today. Medical News Today. Consultado o 12 de abril de 2015. 
  16. Berger M, Gray JA, Roth BL (2009). "The expanded biology of serotonin". Annu. Rev. Med. 60: 355–66. PMC 5864293. PMID 19630576. doi:10.1146/annurev.med.60.042307.110802. 
  17. 17,0 17,1 17,2 17,3 17,4 Kandel, Eric R (1991). Principles of Neural Science. East Norwalk, Connecticut: Appleton & Lang. pp. 872–873. ISBN 978-0-8385-8034-9. 
  18. "Depression Medication: Antidepressants, SSRIs, Antidepressants, SNRIs, Antidepressants, TCAs, Antidepressants, MAO Inhibitors, Augmenting Agents, Serotonin-Dopamine Activity Modulators, Antidepressants, Other, Stimulants, Thyroid Products, Neurology & Psychiatry, Herbals". emedicine.medscape.com. Consultado o 7 de novembro de 2016. 
  19. 19,0 19,1 19,2 19,3 Coryell, William (2016). "Drug Treatment of Depression". En Porter, Robert S. The Merck Manual (en inglés) (19 ed.). Whitehouse Station, N.J.: Merck. ISBN 978-0-911910-19-3. 
  20. "Drug Treatment of Depression". Merck Manuals Professional Edition. Consultado o 7 de novembro de 2016. 
  21. Bender, KJ; Walker, SE (8 de outubro de 2012). "Irreversible Monoamine Oxidase Inhibitors Revisited". Psychiatric Times. Consultado o 7 de novembro de 2016. 
  22. 22,0 22,1 Wimbiscus, Molly; Kostenko, Olga; Malone, Donald (1 de decembro de 2010). "MAO inhibitors: risks, benefits, and lore". Cleveland Clinic Journal of Medicine 77 (12): 859–882. ISSN 1939-2869. PMID 21147941. doi:10.3949/ccjm.77a.09103. 
  23. Picciotto MR, Higley MJ, Mineur YS (outubro de 2012). "Acetylcholine as a neuromodulator: cholinergic signaling shapes nervous system function and behavior". Neuron 76 (1): 116–29. PMC 3466476. PMID 23040810. doi:10.1016/j.neuron.2012.08.036. 
  24. Hasselmo ME, Sarter M (xaneiro de 2011). "Modes and models of forebrain cholinergic neuromodulation of cognition". Neuropsychopharmacology 36 (1): 52–73. PMC 2992803. PMID 20668433. doi:10.1038/npp.2010.104. 
  25. Nässel, Dick R.; Zandawala, Meet (2019-08-01). "Recent advances in neuropeptide signaling in Drosophila, from genes to physiology and behavior". Progress in Neurobiology 179: 101607. ISSN 0301-0082. PMID 30905728. doi:10.1016/j.pneurobio.2019.02.003. 
  26. Kandel, Eric R (1991). Principles of Neural Science. East Norwalk, Connecticut: Appleton & Lang. pp. 872–873. ISBN 978-0-8385-8034-9. 
  27. Froehlich, J. C. (1 de xaneiro de 1997). "Opioid peptides" (PDF). Alcohol Health and Research World 21 (2): 132–136. ISSN 0090-838X. PMC 6826828. PMID 15704349. 
  28. 28,0 28,1 Stern, E; Fort TJ; Millier MW; Peskin CS; Brezina V (2007). "Decoding modulation of the neuromuscular transform". Neurocomputing 70 (6954): 1753–1758. PMC 2745187. PMID 19763188. doi:10.1016/j.neucom.2006.10.117. 
  29. Taber, Katherine H.; Hurley, Robin A. (xaneiro de 2014). "Volume Transmission in the Brain: Beyond the Synapse". The Journal of Neuropsychiatry and Clinical Neurosciences (en inglés) 26 (1): iv–4. ISSN 0895-0172. doi:10.1176/appi.neuropsych.13110351. 
  30. Castañeda-Hernández GC, Bach-y-Rita P (agosto de 2003). "Volume transmission and pain perception". ScientificWorldJournal 3: 677–83. PMC 5974734. PMID 12920309. doi:10.1100/tsw.2003.53. 
  31. Dreyer JK, Herrik KF, Berg RW, Hounsgaard JD (outubro de 2010). "Influence of phasic and tonic dopamine release on receptor activation". J. Neurosci. 30 (42): 14273–83. PMC 6634758. PMID 20962248. doi:10.1523/JNEUROSCI.1894-10.2010. 
  32. Goto Y, Otani S, Grace AA (xullo de 2007). "The Yin and Yang of dopamine release: a new perspective.". Neuropharmacology 53 (5): 583–587. PMC 2078202. PMID 17709119. doi:10.1016/j.neuropharm.2007.07.007. 
  33. Krames, Elliot S.; Peckham, P. Hunter; Rezai, Ali R., eds. (2009). Neuromodulation, Vol. 1-2. Academic Press. pp. 1–1200. ISBN 978-0-12-374248-3. Consultado o 6 de setembro de 2012. 

Véxase tamén[editar | editar a fonte]

Outros artigos[editar | editar a fonte]

Ligazóns externas[editar | editar a fonte]