El sistema nervioso contiene gran cantidad de aminoácidos extremadamente activos para lograr el funcionamiento neuronal. Durante muchos años no se sabía si estas sustancias eran activas en sí o sólo representaban precursores de proteínas (recordemos que todas las proteínas están hechas de aminoácidos). Ahora sabemos que estas pequeñas moléculas son las principales responsables de la conducción nerviosa rápida en el sistema nervioso.
Aminoácidos inhibidores: el GABA y la glicina
El GABA es el neurotransmisor inhibidor predominante del SNC en su parte supraespinal (grosso modo, la porción intracraneal). En los años 50 y gracias a técnicas neuroquímicas más sensibles, se observó que el GABA (g- aminobutirato) no sólo estaba en el cerebro, sino que además era el órgano que más GABA contenía.
El GABA se forma a partir de otro aminoácido también abundante en el cerebro: el 1- glutamato. Paradójicamente, este precursor es, a su vez, neurotransmisor, pero esta vez excitador.
La enzima que hace esta conversión es la glutamato-descarboxilasa (GAD), de la que se han encontrado dos formas diferentes; ambas producen GABA y están codificadas en diferentes genes; sin embargo, no sabemos aún el porqué. La GAD necesita para su funcionamiento de vitamina B6 (fosfato de piridoxal).
FIGURA V.6. La sinapsis GABAérgica. El ácido y aminobutirato (GABA) se sintetiza a partir del glutamato a través de una descarboxilasa (1), la glutamato-des-carboxilasa (GAD). El GABA puede liberarse hacia el espacio sináptico directamente o desde almacenes vesiculares (2). Una vez fuera de la terminal, el GABA puede ocupar receptores postsinápticos (3), los cuales se han clasificado en tipo A (GABAA) o el tipo B (GABAB). El aminoácido puede recaptarse (4), ocupar autorreceptores (AR), que usualmente son tipo B (5), o metabolizarse por la transaminasa del GABA (GABA-T) (6).
El GABA ha satisfecho los criterios requeridos para considerarlo como neurotransmisor en la unión neuromuscular de crustáceos, como el acocil (lo cual resulta una buena indicación de que también puede serlo en mamíferos, porque si no ¿dónde quedaría la evolución?) En esta preparación, el GABA produce los mismos efectos que los de la estimulación del nervio correspondiente y la potencia para inducir inhibición producida por extractos de nervio se correlaciona con el contenido de GABA del extracto. Finalmente, tanto el GABA como la estimulación del nervio producen un potencial inhibitorio (una hiperpolarización) por aumento de la conductancia al cloro. Ambos efectos pueden ser bloqueados por el mismo antagonista, la bicuculina.
Las neuronas GABAérgicas muestran una distribución difusa, lo que sugiere que funcionan como interneuronas. Existen, sin embargo, algunas vías GABAérgicas algo más largas como la estriadonigral y la cerebelo-vestibular.
Existen numerosas sustancias que interactúan con receptores GABAérgicos. Todas las que interfieren con su funcionamiento producen aumento de la excitabilidad cerebral hasta el punto de producir crisis convulsivas.
Sustancias que producen sueño (los barbitúricos), o que se utilizan como ansiolíticos (las benzodiazepinas), actúan en buena parte porque favorecen la transmisión GABAérgica (véase la figura XVIII.I).
Se han descrito dos tipos de receptor del GABA: el GABAA y el GABAB. El agonista específico para el primero es el muscimol, y el antagonista la bicuculina. Para el receptor GABAB, el agonista específico es el baclofén y el antagonista el faclofén (o el saclofén). Como dijimos, la ocupación del receptor GABAA por un agonista produce aumento de la permeabilidad membranaría al cloro. En cambio, la activación del receptor GABAB da lugar a la activación de segundos mensajeros de la familia de las proteínas G.
El otro neurotransmisor inhibidor de importancia, particularmente en el tallo cerebral y la médula espinal, es la glicina. Su efecto es similar al del GABA: hiperpolarización (inhibición) por aumento de la conductancia al cloro. Esta inhibición puede ser antagonizada por la estricnina, otra sustancia convulsivante.
Aminoácidos excitadores: el glutamato y el aspartato
Estas sustancias se encuentran particularmente concentradas en el sistema nervioso, y ejercen potentes efectos excitadores sobre la actividad neuronal. Durante la última década se ha producido muchísima información relativa a la neurobiología de la transmisión glutamatérgica, gracias al desarrollo de sustancias con propiedades agonistas y antagonistas de los diferentes subtipos de receptor del glutamato. Algunas de ellas se han aislado del reino vegetal y muestran potentes efectos despolarizantes: el ácido quiscuálico, obtenido de semillas, el ácido iboténico, aislado de hongos, y el ácido kaínico, proveniente de algas marinas. Este último es cerca de 50 veces más potente que el glutamato mismo, y su inyección intracerebral produce destrucción selectiva de cuerpos neuronales. Este efecto neurotóxico ha sido utilizado a nivel experimental para inducir lesiones en sistemas de los cuales queremos averiguar su función. Al eliminarlos y estudiar los déficit que aparecen, podemos inferir el tipo de función en los que participan. La ventaja de este tipo de lesiones neuroquímicas sobre las eléctricas (en las que se produce una destrucción localizada mediante corriente eléctrica) radica en que las neurotoxinas afectan únicamente los cuerpos celulares del área, ya que los axones y las fibras nerviosas son relativamente resistentes al kainato, mientras que la corriente eléctrica afecta todos los elementos del área en cuestión. Por otra parte, se ha relacionado esta neurotoxicidad, que induce pérdida neuronal, con la patología de la epilepsia y enfermedades cerebro vasculares. En ambos casos, se ha detectado aumento de la concentración extracelular de glutamato después de crisis convulsivas o accidentes isquémicos (por falta de irrigación sanguínea) o hipóxicos (por falta de oxígeno). Parte de las pruebas de estos hallazgos radican en el uso de antagonistas del receptor del glutamato, que han mostrado proteger a las neuronas de este tipo de patologías.
Finalmente, se ha relacionado al glutamato con un tipo de memoria, representado por el fenómeno conocido como potenciación a largo plazo, a nivel de la sinapsis. Todos estos factores han contribuido a estimular la investigación sobre los aminoácidos excitadores.
Hasta la fecha, se han descrito al menos cinco subtipos de receptor del glutamato. Tres de ellos se han definido por los efectos excitatorios (despolarizantes) de agonistas específicos: N-metil-D-aspartato (NMDA) kainato y quiscualato (o AMPA, el nombre de otro agonista más específico) y por los de sus antagonistas específicos. Un cuarto receptor, el del I-2.-amino-4-fosfonobutirato (AP4) que parece representar a un autorreceptor inhibidor. Y un quinto receptor, activado por el ácido transa mino-ciclo pentano-di carboxílico (ACPD) y que constituye un receptor metabotrópico, pues tiene efectos sobre el metabolismo de los derivados fosfatados intracelulares.
Las técnicas modernas de neurobiología molecular han permitido obtener información sobre las características fisicoquímicas del receptor así como de sus interacciones con otras sustancias. Se ha visto, por ejemplo, que la glicina, aminoácido con propiedades inhibidoras (como vimos antes), a concentraciones muy bajas, facilita los efectos del NMDA (excitadores), y que drogas como la ketamina (agente anestésico) y la fenciclidina (droga que produce alucinaciones), son antagonistas del receptor al NMDA.
Dada la ubicuidad de los receptores del glutamato, ha resultado difícil establecer con precisión vías nerviosas que utilicen preferentemente a este aminoácido como neurotransmisor; pero existen pruebas de que gran número de fibras cuya estimulación eléctrica produce excitación a nivel de las estructuras a las que proyecta, son de carácter glutamatérgico. El aspartato, otro aminoácido relacionado, podría tener también sus vías específicas, así como efectos particulares y separables de los del glutamato.
FIGURA V.7. La sinapsis glutamatérgica. El glutamato (GLU), aminoácido excitador por excelencia, se capta directamente de la sangre y el espacio extracelular o através de glucosa y la conversión metabólica en la terminal presináptica (I). Desde allí puede liberarse directamente o desde almacenes vesiculares (2). El GLU puede ocupar receptores postsinápticos neuronales o gliales (3) de tres tipos diferentes, denominados de acuerdo con la sustancia que interactúa con ellos en forma más específica: los receptores al NMDA (N-metil-D-aspartato), los no NMDA (sensibles al AMPA) y los metabotrópicos, sensibles al ácido transamino-ciclo pentano-dicarbixílico (ACPD). El aminoácido también podría interactuar con autorreceptores. (AR) (4).
