¿Los neurotransmisores liberados por las vesículas sinápticas en la hendidura son abundantes o escasos en relación con la cantidad de receptores?

Las moléculas de neurotransmisores son abundantes.

Para los neurotransmisores típicos, hay alrededor de 5.000 moléculas de neurotransmisores liberadas por vesícula sináptica.

Cuando se activa una sinapsis, generalmente se liberan de 0 a 2 vesículas. Sorprendentemente, ¡el número de vesículas liberadas a menudo es cero !

Una molécula de neurotransmisor tiene aproximadamente 1 nm de tamaño, y la brecha que forma la hendidura entre las dos superficies sinápticas es de aproximadamente 20 nm de ancho.

En el lado receptor, hay 0 – 200 unidades de neurorreceptores dependiendo de la fuerza y ​​el tamaño de la sinapsis. Cada receptor puede unir solo una molécula de neurotransmisor a la vez. La molécula se une colisionando en el receptor en medio del caótico movimiento browniano del fluido extracelular. Hay una probabilidad de unión y una probabilidad de desprendimiento. Entonces, mientras el neurotransmisor está presente en la hendidura, los eventos de unión / desvinculación ocurren repetidamente, lo que provoca que el receptor se abra y se cierre estocásticamente hasta que las moléculas de los neurotransmisores sean “aspiradas” por el proceso de “recaptación”. La recaptación puede tomar de 2 a 5 milisegundos para los “neurotransmisores rápidos” (GABA, glutamato) y de 5 a 100 milisegundos para los más lentos (serotonina, dopamina, …).

Si junta todo esto, esto es lo que obtienes:

La mayoría de las veces, cuando se dispara una sinapsis, no hace nada. Ningún neurotransmisor se libera en absoluto. No se sabe por qué es esto.

Periódicamente (30% en promedio?), Se liberan una o dos vesículas, que vierten de 5.000 a 10.000 moléculas en la hendidura sináptica. Estas moléculas permanecen durante unos pocos milisegundos, chocando y activando los aproximadamente 50 receptores del otro lado. Después de unos pocos milisegundos, las moléculas de neurotransmisores se eliminan de la hendidura mediante recaptación y dejan de tener un efecto activador.

Las drogas psicoactivas funcionan de manera diferente. Los que se unen a los receptores normalmente se unen durante más tiempo y no se reciclan tan rápido, por lo que un menor número de moléculas puede tener un efecto mayor.

La fuerza de un medicamento como la nicotina está determinada por su concentración en la sangre, que determina la probabilidad de que se una al azar a un receptor. La molécula se desvincula aleatoriamente de acuerdo con las propiedades de la droga. Por lo tanto, la velocidad de desunión determina la potencia del fármaco, mientras que la tasa de unión es la razón por la cual una dosis incrementada tiene un efecto aumentado.

[neuotransmisores] >> [receptores]

En términos generales, para los neurotransmisores “clásicos” como el glutamato y GABA, tengo entendido que, cuando se dispara la sinapsis, la cantidad de neurotransmisores (NT) es grande en relación con la cantidad de receptores. La transmisión sináptica es realmente rápida, pero en realidad depende de la difusión (¡lo cual es una locura!). Por lo tanto, cuando se libera una vesícula de NT, esos NT tienen que difundirse a través de la hendidura sináptica súper pequeña (20 nanómetros, ver sinapsis química) para unirse con receptores postsinápticos en la dendrita. Y si estás jugando un juego de difusión, entonces quieres un montón de NT para asegurar que al menos algunos de ellos lleguen a la postsináptica (dendrita) y se unan rápidamente.


Figura 1. (de la sinapsis Química – como casi todas las ilustraciones de la sinapsis, esto está muy conceptualizado y no está dibujado a escala. En realidad, la Pre y Post Sinapsis son mucho más grandes en relación con la hendidura sináptica).


Figura 2. (adaptada de la figura 6 en localización celular y sináptica de EAAT2a en corteza cerebral humana). Esta es una IMAGEN REAL de una sinapsis usando un microscopio electrónico (impresionante). AxT = terminal Axon (la cosa amarilla en la Figura 1). Den == dendrita (lo verde en la Figura 1). Los pequeños círculos en AxT son las vesículas. Tenga en cuenta que el tamaño de la hendidura sináptica es súper pequeño.

Soy un neurocientífico, pero no un experto en fisiología sináptica. Quizás Nick Weiler o un fisiólogo sináptico pueden ofrecer alguna confirmación y elaboración.

Edición 1: Se agregaron figuras y leyendas de figuras.