Comunicación Celular Hay una relación directa entre el sistema nervioso y el sistema endocrino

Comunicación Celular

Hay una relación directa entre el sistema nervioso y el sistema endocrino.

Las señales del medio externo son captadas por el SNC y llevan a que se generen mediadores que afectan el funcionamiento celular.

Señalización Celular

Las señales intracelulares aseguran que se lleve a cabo una acción determinada cuando la información emitida por el entorno lo indica.

El cáncer es un descontrol en los mecanismos de señalización.

La diferenciación celular y la respuesta inmune necesitan de la señalización.

Cascada de Señalización

Detección  Una molécula extracelular debe ser detectada por la célula. La molécula que permite la detección de la molécula es un receptor.

Decodificación  Se da una decodificación de la señal para que se transmita al interior de la célula y desencadene cambios en el metabolismo a nivel del núcleo, regulando la expresión o inhibición de genes que codifican para ciertas proteínas y enzimas.

Amplificación

Integración

Tipos de Señalización

Autocrina  Una célula sintetiza una molécula y tiene receptores que reconocen a esa molécula, que a su vez desencadena acciones sobre la misma célula.

Paracrina  Una célula sintetiza una molécula que es identificada por receptores presentes en su célula vecina. La acción se da sobre la célula vecina.

Endocrina  Un grupo de células (glándulas) sintetizan una molécula, que se secreta al plasma y viaja a nivel plasmático hasta encontrar células blanco distantes que reconocen la señal y desencadenan acciones.

Sináptica  Una célula presináptica, utilizando mediadores, sintetiza moléculas que funcionan como neurotransmisores y se almacenan en vesículas. Cuando la célula es estimulada por el potencial de acción, las vesículas se funden con la membrana de la célula presináptica, se da la exocitosis del neurotransmisor a la hendidura sináptica y esta molécula interactúa con un receptor presente en la célula postsináptica, causando una despolarización y la transmisión del impulso nervioso.

Uniones en Hendidura (GAP)  Se pueden mandar señales entre células vecinas a través de estructuras membranales que permiten comunicación intercelular de tipo mecánico.

Señales

Iones

Péptidos

Proteínas

Hormonas

Gases (NO, CO)

Luz (fotones)

Aminoácidos

Fosfolípidos

Glucolípidos

Características de la Señal

Toda señal debe ser detectada, decodificada, amplificada e integrada para que se logre la respuesta fisiológica.

Toda señal debe ser rápidamente destruida. Se puede destruir por acción enzimática, recaptación o por difusión al medio extracelular. La señal es efímera.

Una misma señal puede provocar respuestas diferentes en distintos tipos celulares. Por ejemplo, la acetilcolina provoca respuestas diferentes ante distintos receptores.

Acetilcolina

Los receptores nicotínicos de la unión neuromuscular son ionotropos (operan por la apertura o cierre de canales iónicos y están constituidos por múltiples subunidades).

Los receptores muscarínicos del miocardio (tipo M2) son metabotropos (están acoplados a proteínas G heterotriméricas).

Los receptores muscarínicos de las glándulas salivares son de tipo M3, por lo que son distintos a los del miocardio y a los nicotínicos. También son metabotropos.

A nivel del músculo esquelético estriado, la acetilcolina estimula la contracción.

Se une a la subunidad α del receptor nicotínico de la unión neuromuscular y ocurre un cambio conformacional en el receptor que permite la apertura de los canales de sodio.

Se genera la despolarización de la placa motora y se genera un potencial de placa motora, que se traduce en un potencial de acción.

El potencial de acción migra a través del sarcolema, se introduce por lo túbulos T a las cisternas del retículo sarcoplásmico y hace que se libere calcio para la contracción.

En el miocardio, disminuye la frecuencia cardíaca y la fuerza de contracción miocárdica.

A nivel de la glándula salivar, estimula la secreción de saliva.

Interacción Ligando-Receptor

La respuesta depende de la interacción entre el ligando (acetilcolina) y su receptor.

Está regulada por la cinética Michaeliana, que es de tipo hiperbólica rectangular.

La unión ligando-receptor es reversible en el equilibrio.

Tipos de Receptores

Receptores de Membrana

Receptores Asociados a Canales Iónicos (Ionotropos)

Los canales pueden ser de sodio, potasio, calcio, cloro, entre otros.

Los receptores N-metil-D-aspartato, AMPA y Kainato son receptores ionotropos para glutamato, que es el neurotransmisor más importante de tipo excitatorio del SNC.

El quiscualato también es un receptor para glutamato, pero es metabotropo.

Los receptores nicotínicos de la acetilcolina también son ionotropos.

Pueden ser voltaje-dependientes (requieren despolarización o hiperpolarización), ligando-dependientes (requieren un ligando extra- o intracelular) o mecánicos.

Los fotorreceptores son receptores ionotropos voltaje-dependientes. Requieren una hiperpolarización, que es causada por el cierre de los canales de sodio.

Receptores Asociados a Enzimas

Son proteínas integrales de membrana que presentan distintos dominios.

El ligando se une al dominio extracelular.

En algunos receptores, el dominio intracelular o citoplasmático presenta actividad enzimática intrínseca.

Es el caso de los receptores de guanilato ciclasa, tirosina quinasa (insulina y factores de crecimiento), tirosina fosfatasa y serina/treonina quinasa.

En otros receptores, la actividad enzimática la tiene una proteína acoplada al dominio citoplasmático del receptor. Es el caso de los receptores asociados a tirosina quinasa.

El dominio citoplasmático de los receptores asociados a tirosina quinasa está acoplado a la JAK quinasa. En su estado basal, el receptor se encuentra en forma monomérica.

Cuando el ligando se une, el receptor se dimeriza y se activa la JAK quinasa, que fosforila residuos de tirosina presentes en el dominio citoplasmático del receptor, desencadenando así la acción.

Cuando el ligando se une a un receptor de guanilato ciclasa, se induce el cambio conformacional que lleva a que se active la guanilato ciclasa.

A partir del GTP, se sintetiza GMPc, que funciona como segundo mensajero.

El receptor del péptido natriurético atrial es de guanilato ciclasa.

El receptor del factor de crecimiento de células transformantes beta (TGFb) es un receptor serina/treonina quinasa.

Receptores Asociados a Proteínas G (Metabotropos)

Son proteínas integrales de membrana que tienen distintos dominios intramembranales.

El dominio citoplasmático de este tipo de receptores está acoplado a una proteína G heterotrimérica, que es variable.

Existen distintos tipos de proteínas G (Gs, Gq, Gi, etc.).

Cuando el receptor se encuentra en su estado basal, la subunidad α de la proteína G está unida a GDP. Cuando se une el ligando, se induce un cambio conformacional que hace que la subunidad α intercambie el GDP por GTP.

Cuando la subunidad α intercambia el GDP por GTP, se separa de la b y la γ e interactúa con la proteína efectora de membrana.

La proteína efectora de membrana puede ser adenilato ciclasa, guanilato ciclasa, fosfolipasa C, etc. Depende del tipo de proteína G que esté acoplada al dominio citoplasmático del receptor.

Si es una proteína Gs, activa a la adenilato ciclasa. El segundo mensajero es AMPc.

Si es una proteína Gi, inhibe a la adenilato ciclasa. El segundo mensajero es AMPc.

Si es una proteína Gq, la subunidad α unida a GTP activa a la fosfolipasa C. Los segundos mensajeros son IP3 y diacilglicérido. El calcio también es un segundo mensajero.

La subunidad α unida a GTP tiene actividad de GTPasa intrínseca. El GTP unido a ella se va convirtiendo nuevamente en GDP.

Cuando el GTP se convierte en GDP, la subunidad α se fusiona con la b y la γ y vuelve a su estado basal.

Proteína Gs

La proteína efectora activada es la adenilato ciclasa.

A partir del ATP, eleva la concentración citoplasmática de AMPc, lo cual dispara la cascada de activación de la proteinquinasa A.

La proteinquinasa A se activa por la disociación de las subunidades catalíticas de las subunidades reguladoras.

A través de la proteinquinasa A, se desencadena la cascada de quinasas de activación que llevan a la acción celular.

Proteína Gq

La proteína efectora activada es la fosfolipasa C.

Los segundos mensajeros serán diacilglicérido e inositol trifosfato (IP3).

El diacilglicérido activa a la proteinquinasa C y el IP3 activa al sistema calcio-calmodulina.

Superfamilia de Proteínas G (GTPasas)

La quinasa Ras es una quinasa monomérica que está implicada en cascadas de señalización que tienen que ver con procesos de crecimiento celular.

Rho y Rac tienen que ver con la morfología de la célula.

Receptores Intracelulares

Los receptores para las hormonas esteroideas (cortisol, aldosterona, andrógenos,

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