Dada la gran aceptación del primer post he decidido continuar la investigación de los neurotransmisores y traeros al blog más información sobre algunas moléculas que no dio tiempo a tocar en el anterior post.
¿Qué es la ACETILCOLINA (ACH)?
La acetilcolina fue descubierta por el fisiólogo Otto Loewi en 1921 lo que le hizo ser ganador del premio Nobel en el año 1936.
La ACH es un neurotransmisor excitador y se encuentra en las neuronas sensoriales y sistema nervioso autónomo.
Dentro de las principales funciones encontramos la estimulación de los músculos (gastrointestinales) y la participación en la programación del sueño REM.
Muchos estudios concuerdan en que existe un vínculo directo entre la acetilcolina y la enfermedad de Alzheimer. En esta enfermedad hay una pérdida cercana al 90% de la acetilcolina en los cerebros de las personas que la padecen.
Por lo tanto, niveles bajos de acetilcolina están relacionados con la pérdida de la memoria, concentración, velocidad de procesamiento y aprendizaje.
Precisamente, el tratamiento farmacológico para esta enfermedad consiste en incrementar los efectos de este neurotransmisor.
La acetilcolina y la función de memoria asociativa.
Se han realizado experimentos fisiológicos sobre la corteza olfativa que sugieren que los efectos de la acetilcolina pueden desempeñar un papel vital en la prevención del problema de la interferencia entre recuerdos en la memoria asociativa.
Los elementos básicos de la función de memoria asociativa se ilustran en la representación simplificada de una red de tres neuronas.
Presentación del primer patrón
En la parte superior izquierda, se muestra un patrón de entrada que activa directamente dos neuronas (el sombreado representa la activación o despolarización).
Durante el aprendizaje se refuerzan las conexiones entre estas unidades (conexiones más gruesas).
Durante el recuerdo, la presentación de una versión degradada del patrón, activa directamente una de las neuronas de la red. La actividad se extiende a lo largo de la conexión previamente reforzada, activando la otra neurona originalmente activada por el patrón de entrada aprendido.
Así, las conexiones reforzadas durante el aprendizaje ayudan a completar la respuesta a los patrones de entrada degradados.
Esta propiedad de finalización sería útil en el reconocimiento de versiones distorsionadas o incompletas de olores previamente aprendidos, y constituye la base de nuestra memoria asociativa.
La representación puede utilizarse para ilustrar la interferencia entre entre patrones de entrada superpuestos durante el aprendizaje.
Presentación del segundo patrón (en ausencia de ACH)
La columna central de la figura muestra que sin modulación colinérgica (sin ACh), el aprendizaje de un segundo olor que se solapa con el primero y sufre una interferencia debida al recuerdo de la primera durante el aprendizaje.
Cuando se presenta el segundo patrón, la neurona del medio activa inmediatamente la neurona de la izquierda a través de la conexión reforzada por el primer recuerdo, lo que refuerza todas las conexiones de la red.
Durante el recuerdo, la presentación de una versión degradada del segundo patrón activa todas las unidades de la red. Así, la red recuerda elementos de ambos patrones almacenados generando confusión en el recuerdo.
Presentación del segundo patrón (en presencia de ACH)
A la derecha, se muestra el aprendizaje de un segundo patrón con ACH durante el mismo. En la parte superior, todas las conexiones intrínsecas de la red se suprimen durante el aprendizaje, impidiendo la activación de la neurona de la izquierda por la conexión previamente reforzada.
Esto impide el fortalecimiento de las conexiones entre la neurona de la izquierda y la de la derecha.
Por lo tanto, durante el recuerdo, la presentación de una entrada parcial activa sólo las neuronas directamente activadas por el segundo patrón de entrada.
La investigación sugiere que la acetilcolina afecta a la adquisición de nuevos recuerdos en mayor medida que en el recuerdo de los previamente aprendidos.
El papel de la acetilcolina en el aprendizaje y la memoria
Los niveles de acetilcolina cambian durante la vigilia y el sueño. Los niveles colinérgicos elevados durante la vigilia favorecen la consolidación de la memoria.
Por el contrario, los niveles más bajos de acetilcolina durante el sueño de onda lenta eliminan la inhibición presináptica, esto predice que la consolidación de la memoria debería verse perjudicada por el aumento de niveles de acetilcolina.
¿Qué es el GLUTAMATO?
En 1908, el profesor de química de la Universidad de Tokio Kikunae Ikeda aisló el aminoácido glutamato. Se trata de un neurotransmisor excitador y es el más común en el SNC. Dentro de las funciones que cumple encontramos una participación activa en el aprendizaje y la memoria.
El glutamato es el responsable del gusto que el propio Ikeda denominó umami que proviene de umai y cuyo significado es gustoso o sabroso.
El profesor quería de esta forma caracterizar el gusto distintivo de alimentos como los espárragos, tomates, queso o las carnes que se distinguía de los gustos básicos cómo dulce, amargo, ácido y salado.
Por otra parte, es importante mencionar que el glutamato en cantidades excesivas resulta tóxico para las neuronas. Es decir, que cuando hay un golpe o un daño cerebral se incrementa notablemente su concentración.
Algunos estudios sostienen que el incremento de la actividad de receptores de glutamato puede producir muertes neuronales. En consecuencia, el glutamato guarda relación con algunas enfermedades neurodegenerativas. Por ejemplo, la enfermedad de Alzheimer, la enfermedad de Huntington y la demencia asociada con el virus de inmunodeficiencia humana (VIH).
Existe una importante relación entre la activación del receptor de Glu y los procesos metabólicos que promueven el estrés oxidativo a nivel neuronal.
Comprender la relación entre el Glu y el estrés oxidativo es importante, porque ofrece una estrategia farmacológica para bloquear una vía significativamente implicada en la neurodegeneración.
El estrés oxidativo está involucrado en diversas enfermedades como por ejemplo la artritis reumatoidea, el Parkinson, el Alzheimer, la arterioesclerosis, la diabetes, la periodontitis, las enfermedades cardiovasculares y neurodegenerativas, entre otras.
En términos generales, el estrés oxidativo condiciona el metabolismo celular al oxidar los lípidos, las proteínas, los azúcares y los ácidos nucleicos que regulan su funcionamiento normal, causando la rotura o la mutación del ADN.
La única manera de contrarrestar la acción de los radicales libres es tomando la cantidad necesaria de antioxidantes: vitaminas, minerales y enzimas que se sintetizan en el organismo a partir de determinados alimentos y cuya función es la de evitar que se produzca el daño celular.
La fosforilación oxidativa es un proceso metabólico que utiliza energía liberada por la oxidación de nutrientes para producir adenosina trifosfato (ATP).
También conocida como respiración celular, la fosforilación oxidativa tiene lugar en las mitocondrias, donde una serie de enzimas catalizan la transferencia de electrones a oxígeno molecular y la generación de adenosina trifosfato (ATP) que almacena energía.
¿Qué es el CORTISOL?
El cortisol, también conocido como hidrocortisona es una hormona esteroidea producida en la corteza de la glándula suprarrenal. Se libera como respuesta al estrés y a un nivel bajo de glucocorticoides en la sangre (al principio del día).
Sus funciones principales son incrementar el nivel de azúcar en la sangre (glucemia) a través de la gluconeogénesis, inhibe el sistema inmunológico y ayudar al metabolismo de las grasas (lipolisis), catabolismo de proteínas y carbohidratos además de disminuir la formación ósea (aumenta la excreción de calcio en orina).
En el ser humano, estudios de la conversión del colesterol libre del plasma en cortisol han demostrado que, en esencia, todo el cortisol secretado deriva del colesterol circulante.
El cortisol salival como biomarcador en la investigación del estrés
El cortisol salival se utiliza con frecuencia como biomarcador del estrés psicológico. Es un biomarcador útil en la investigación del estrés, siempre que el investigador sea consciente de las posibles fuentes de varianza que pueden afectar a esta medida.
Algunas de estas variables son la sensibilidad suprarrenal, la capacidad, la fijación del cortisol, etc. Todas estas variables afectan los niveles de cortisol total y libre en sangre y, por último, los niveles de cortisol salival.
¿Qué es el ÁCIDO GAMMA- AMINOBUTÍRICO (GABA)?
En 1950, los neurocientíficos Eugene Roberts y Jorge Awapara descubrieron que el GABA funciona como un neurotransmisor inhibidor en el SNC y que se sintetiza a partir del glutamato.
Otra característica de las neuronas sensibles al GABA es que pueden hacer sinapsis con las neuronas de su misma naturaleza, produciendo así excitación.
Este tipo de neuronas se encuentran en el tálamo, el hipotálamo y los lóbulos occipitales. Este neurotransmisor juega un papel importante en la cognición, comportamiento y respuesta frente al estrés. Además, se relaciona con algunas psicopatologías ya que inhibe la actividad neuronal.
Niveles bajos de GABA, incrementan la actividad neuronal y también ocasionan ansiedad. Debido a esto, los trastornos de ansiedad se tratan con benzodiacepinas como Valium, que incrementan la actividad del GABA. Por otro lado, cuando el GABA está ausente en algunas zonas del cerebro puede dar lugar a la epilepsia.
Es importante mencionar que existen tres clases de receptores GABA: GABA A, GABA B y GABA C.
Existe un interés creciente en la identificación de cepas probióticas con capacidad de producción de GABA, que podrían actuar como vectores para el suministro de este neurotransmisor en el intestino humano.
Se sabe que algunas bacterias del ácido láctico, incluyendo algunas cepas de lactobacilos y estreptococos, son capaces de producir GABA, aunque esta actividad ha sido poco explorada en miembros del género Bifidobacterium.
En recientes estudios, las cepas se cultivaron en presencia del precursor de GABA, glutamato monosódico, y las concentraciones de GABA y glutamato monosódico residual se determinaron en sobrenadantes libres de células mediante cromatografía líquida de alto rendimiento.
En octubre de 2012, la Organización Mundial de la Salud (OMS) emitió un reporte donde destacaba el Trastorno Depresivo Mayor TDM como una enfermedad altamente prevalente e incapacitante, presente en más de 350 millones de personas en el mundo, considerándolo como la principal causa de discapacidad
La depresión tiene un origen multifactorial, en el cual inciden una serie de factores como el sexo, enfermedades médicas asociadas, aislamiento social, deterioro cognitivo, estrés, antecedentes personales y familiares, nivel socioeconómico bajo, dolor crónico, trastorno del sueño y factores neurobiológicos, entre otros. También se ha observado un papel importante de otros sistemas de neurotransmisión en la génesis del trastorno, entre ellos el del ácido gamma-aminobutírico (GABA).
Los estudios en animales fundamentan la implicación del GABA en la depresión, mientras que los estudios clínicos han demostrado que el GABA se encuentra disminuido en el líquido cefalorraquídeo y plasma en pacientes con depresión. Estudios con espectroscopia muestran una clara disminución del GABA en diferentes áreas cerebrales.
Tras la administración de antidepresivos, se incrementa y se observa mejoría clínica. Se ha visto que la depresión se presenta con mayor frecuencia en las mujeres que en los hombres, por lo que parece que existe una relación entre la depresión y los cambios hormonales.
Se sabe que el TDM se presenta con mayor frecuencia en las mujeres que en los hombres, en una proporción de 2:1. Esta diferencia se hace más evidente durante la etapa fértil de la vida de la mujer.
Tales hallazgos bioquímicos sobre el metabolismo de GABA en la depresión podrían representar una alternativa a explorar para el desarrollo de nuevos tratamientos farmacológicos para la depresión.
Bibliografía
[1] Acetylcholine and memory by Michael E. Hasselmo and James M. Bower.
[2] The role of acetylcholine in learning and memory by Michael E. Hasselmo
[3] Oxidative Stress, Glutamate, and Neurodegenerative Disorders by Joseph T. Coyle and Pamela Puttfarcken.
[4] Salivary cortisol as a biomarker in stress research by Dirk H. Hellhammer,, Stefan Wüst , Brigitte M. Kudielka.
[5] El papel del ácido gamma-aminobutírico en la depresión de la
mujer por Mónica Flores-Ramos, Margus Salinas, Armando Carvajal-Lohr
y Lorena Rodríguez-Bores.