Neuroquímica
El estudio de las sustancias químicas que afectan al sistema nervioso.

La neuroquímica es el estudio de las sustancias químicas , incluidos los neurotransmisores y otras moléculas como los psicofármacos y los neuropéptidos , que controlan e influyen en la fisiología del sistema nervioso . Este campo particular dentro de la neurociencia examina cómo las sustancias neuroquímicas influyen en el funcionamiento de las neuronas , las sinapsis y las redes neuronales . Si bien no existe una teoría dinámica fundamental [1] de la neuroquímica, [2] los neuroquímicos analizan la bioquímica y la biología molecular de los compuestos orgánicos en el sistema nervioso y sus funciones en dichos procesos neuronales, incluida la plasticidad cortical , la neurogénesis y la diferenciación neuronal .

Historia

Aunque la neuroquímica es una ciencia reconocida como tal es relativamente nueva, la idea detrás de la neuroquímica existe desde el siglo XVIII. Originalmente, se pensaba que el cerebro era una entidad separada del sistema nervioso periférico. A partir de 1856, hubo una serie de investigaciones que refutaron esa idea. La composición química del cerebro era casi idéntica a la del sistema nervioso periférico. [3] El primer gran avance en el estudio de la neuroquímica provino de Johann Ludwig Wilhelm Thudichum , uno de los pioneros en el campo de la "química cerebral". Fue uno de los primeros en plantear la hipótesis de que muchas enfermedades neurológicas podían atribuirse a un desequilibrio de las sustancias químicas en el cerebro. También fue uno de los primeros científicos en creer que, a través de medios químicos, la gran mayoría de las enfermedades neurológicas podían tratarse, si no curarse. [4]

Irvine Page (1901-1991) fue un psicólogo estadounidense que publicó el primer libro de texto importante centrado en la neuroquímica en 1937. También había establecido el primer departamento dedicado exclusivamente al estudio de la neuroquímica en 1928 en el Instituto Kaiser Wilhelm de Psiquiatría de Múnich. [5]

En la década de 1930, la neuroquímica se denominaba principalmente "química cerebral" y se dedicaba principalmente a encontrar diferentes especies químicas sin proponer directamente sus papeles y funciones específicas en el sistema nervioso. La primera prueba de patología bioquímica para cualquier enfermedad cerebral se puede atribuir a Vito Maria Buscaino (1887-1978), un neuropsiquiatra que estudió la esquizofrenia. Descubrió que tratar la orina de sus pacientes con esquizofrenia, trastornos extrapiramidales o amencia con un 5% de nitrato de plata producía un precipitado negro relacionado con un nivel anormal de aminas. Esto se conoció como la "reacción de Buscaino". [5]

En la década de 1950, la neuroquímica se convirtió en una disciplina de investigación científica reconocida. [6] La fundación de la neuroquímica como disciplina tiene sus orígenes en una serie de "Simposios neuroquímicos internacionales", de los cuales el primer volumen del simposio publicado en 1954 se tituló Bioquímica del sistema nervioso en desarrollo . [7] Estas reuniones llevaron a la formación de la Sociedad Internacional de Neuroquímica y la Sociedad Estadounidense de Neuroquímica . Estas primeras reuniones discutieron la naturaleza tentativa de posibles sustancias neurotransmisoras como la acetilcolina , la histamina , la sustancia P y la serotonina . En 1972, las ideas eran más concretas.

Uno de los primeros grandes éxitos en el uso de sustancias químicas para alterar la función cerebral fue el experimento L-DOPA . En 1961, Walter Burkmayer inyectó L-DOPA a un paciente con enfermedad de Parkinson . Poco después de la inyección, el paciente experimentó una reducción drástica de los temblores y pudo controlar sus músculos de una manera que no había podido hacer en mucho tiempo. El efecto alcanzó su punto máximo en 2,5 horas y duró aproximadamente 24 horas. [3]

Neurotransmisores y neuropéptidos

El aspecto más importante de la neuroquímica son los neurotransmisores y neuropéptidos que componen la actividad química del sistema nervioso. Hay muchos neuroquímicos que son fundamentales para el funcionamiento neuronal adecuado.

El neuropéptido oxitocina , sintetizado en las células neurosecretoras magnocelulares, desempeña un papel importante en la conducta materna y la reproducción sexual, en particular antes y después del nacimiento. Es una proteína precursora que se procesa proteolíticamente para activar el neuropéptido en su forma más corta. Está involucrado en el reflejo de eyección cuando las madres amamantan, las contracciones uterinas y el eje hipotálamo-hipofisario-adrenal donde la oxitocina inhibe la liberación de cortisol y hormona adrenocorticotrópica. [8] [9] [10] [11]

El glutamato, que es el neurotransmisor más abundante, es un neuroquímico excitador, lo que significa que su liberación en la hendidura sináptica provoca la activación de un potencial de acción. El GABA, o ácido gamma-aminobutírico, es un neurotransmisor inhibidor. Se une a la membrana plasmática en las sinapsis de las neuronas, lo que desencadena la entrada de iones de cloruro con carga negativa y la salida de iones de potasio con carga positiva. Este intercambio de iones conduce a la hiperpolarización del potencial transmembrana de la neurona, que es causada por este cambio negativo. [12] [13]

La dopamina es un neurotransmisor de gran importancia en el sistema límbico que regula la función emocional. La dopamina tiene muchas funciones en el cerebro, entre ellas la cognición, el sueño, el estado de ánimo, la producción de leche, el movimiento, la motivación y la recompensa. [14]

La serotonina es un neurotransmisor que regula el estado de ánimo, el sueño y otras funciones del cerebro. Es un mediador de señales periféricas y se encuentra en el tracto gastrointestinal y en la sangre. Las investigaciones también sugieren que la serotonina puede desempeñar un papel importante en la regeneración del hígado. [15]

Neuroquímica neurotípica

La neuroquímica es el estudio de los diferentes tipos, estructuras y funciones de las neuronas y sus componentes químicos. La señalización química entre neuronas está mediada por neurotransmisores, neuropéptidos, hormonas, neuromoduladores y muchos otros tipos de moléculas de señalización. Muchas enfermedades neurológicas surgen debido a un desequilibrio en la neuroquímica del cerebro. Por ejemplo, en la enfermedad de Parkinson, hay un desequilibrio en el nivel de dopamina del cerebro. Los medicamentos incluyen neuroquímicos que se utilizan para alterar la función cerebral y tratar trastornos cerebrales. Un neuroquímico típico podría estudiar cómo interactúan los componentes químicos del cerebro, la plasticidad neuronal, el desarrollo neuronal, los cambios físicos en el cerebro durante la enfermedad y los cambios en el cerebro durante el envejecimiento. [16] [17]

Neuroquímica del trastorno de estrés postraumático

Una de las principales áreas de investigación en neuroquímica es estudiar cómo el trastorno de estrés postraumático altera el cerebro. Las fluctuaciones en los niveles de neurotransmisores pueden determinar si se produce un episodio de TEPT y cuánto dura el episodio. La dopamina tiene un efecto menor que la noradrenalina . Diferentes neuroquímicos pueden afectar a diferentes partes del cerebro. Esto permite que los medicamentos que se utilizan para el TEPT no tengan un efecto no deseado en otros procesos cerebrales. Un medicamento eficaz para ayudar a aliviar las pesadillas asociadas con el TEPT es la prazosina . [18]

Véase también

Referencias

  1. ^ Pokrovskii, Vladimir (2020). Termodinámica de sistemas complejos: principios y aplicaciones. IOP Publishing, Bristol, Reino Unido.
  2. ^ Kimizuka, Hideo; Kaibara, Kozue (septiembre de 1975). "Termodinámica de no equilibrio del transporte de iones a través de membranas". Journal of Colloid and Interface Science. 52 (3): 516–525.
  3. ^ ab Foley, P. (2007). "Succi nervorum: Una breve historia de la neuroquímica". Trastornos neuropsiquiátricos: un enfoque integrador . Journal of Neural Transmission. Suplemento. Vol. 72. Springer Vienna. págs. 5-15. doi :10.1007/978-3-211-73574-9_2. ISBN 9783211735732. Número de identificación personal  17982872. {{cite book}}: |journal=ignorado ( ayuda )
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  13. ^ Majumdar, Devashis; Guha, Sephali (noviembre de 1988). "Conformación, potencial electrostático y patrón farmacofórico de GABA (ácido gamma-aminobutírico) y varios inhibidores de GABA". Journal of Molecular Structure: THEOCHEM . 180 : 125–140. doi :10.1016/0166-1280(88)80084-8.
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  18. ^ Arnsten, Amy FT; Raskind, Murray A.; Taylor, Fletcher B.; Connor, Daniel F. (enero de 2015). "Los efectos de la exposición al estrés en la corteza prefrontal: traducir la investigación básica en tratamientos exitosos para el trastorno de estrés postraumático". Neurobiología del estrés . 1 : 89–99. doi :10.1016/j.ynstr.2014.10.002. ISSN  2352-2895. PMC 4244027 . PMID  25436222. 
  • Neuroquímica básica, libro de texto en línea con capacidad de búsqueda.]
  • Sociedad Americana de Neuroquímica
  • Sociedad de Neuroquímica de Asia y el Pacífico
  • Sociedad Europea de Neuroquímica
  • Sociedad Japonesa de Neuroquímica
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