Sinapsis eléctricas

Estructura

Las sinapsis eléctricas están formadas por dos células comunicantes cuyas membranas celulares vecinas forman un canal intercelular denominado unión en hendidura o unión gap. Estas uniones permiten la difusión directa de iones y moléculas entre las células presináptica y postsináptica. A nivel molecular, las uniones en hendidura constan de un complejo proteico conocido como conexona.

Cada conexona es un hexámero, es decir, que consiste en seis subunidades. Estas subunidades son proteínas transmembrana llamadas conexinas. En cada conexona, las conexinas están organizadas circularmente, formando una estructura tubular con un poro hidrofílico que abarca todo el grosor de la membrana celular.

Un par de conexonas, una dentro de la membrana presináptica y la otra dentro de la membrana postsináptica, se conectan para formar una unión en hendidura, estableciendo una conexión directa entre las células.

Existen dos configuraciones de las uniones en hendidura, un poro abierto y un poro cerrado. Los canales de las uniones en hendidura son sensibles a los cambios de voltaje y pueden cambiar la conformación de “compuerta” (abierta o cerrada) de su canal.

Función

La función principal de las sinapsis eléctricas es permitir el intercambio rápido y la transmisión de señales entre células. Facilitan las respuestas sincronizadas e instantáneas a los estímulos, lo cual es crucial en tejidos como el músculo cardíaco.

Esta comunicación tan rápida entre las células es posible debido a que las uniones en hendidura normalmente son poros no selectivos. En pocas palabras, proporcionan continuidad entre los entornos intracelulares de las células que conectan. Esta comunicación directa entre las células presináptica y postsináptica permite que la transmisión de información se realice prácticamente sin retraso. Esta transmisión sináptica inmediata es crucial para la respuesta sincronizada de un grupo de células postsinápticas. Las contracciones del músculo cardíaco, la función de las células gliales y el desarrollo neuronal temprano dependen en gran medida del funcionamiento de las uniones en hendidura.

Debido a que el diámetro de los poros de las uniones en hendidura normalmente se encuentra en un rango entre 1.2 y 2 nm, permiten el paso de iones, así como de moléculas de señalización pequeñas y medianas, tales como proteínas de bajo peso molecular y ciertos neurotransmisores. La transmisión por medio de las uniones en hendidura es predominantemente bidireccional. Una excepción notable a esta regla es la conducción de potenciales de acción, la cual siempre es unidireccional. Sin embargo, la naturaleza unidireccional de la propagación del potencial de acción en las sinapsis eléctricas está regulada principalmente por el periodo refractario de la membrana postsináptica, más que por la misma sinapsis eléctrica. Cuando el potencial eléctrico generado en la célula presináptica sobrepasa el umbral del potencial de la membrana postsináptica, se desencadena un potencial de acción en la célula postsináptica. De esta manera, la transmisión sináptica en las sinapsis eléctricas está regulada pasivamente.

Aunque por lo general son no selectivas y bidireccionales, las conexonas pueden presentar propiedades funcionales más matizadas. Debido a que están codificadas por una familia de 21 genes, su diversidad genética explica que los conexonas presenten propiedades funcionales diferentes, incluyendo la selectividad de tamaño y carga y la conductancia del poro. Ciertas conexinas pueden ofrecer selectividad al poro y regular la dirección del flujo de iones.

Sinapsis eléctricas y químicas

Cuando se comparan las sinapsis eléctricas y químicas, se pueden definir diferencias fundamentales tanto en la estructura como en la función de ambos tipos de sinapsis:

• En las sinapsis eléctricas, la transmisión de señales se produce mediante corrientes iónicas, mientras que las sinapsis químicas dependen de moléculas llamadas neurotransmisores que sirven como mensajeros químicos.
• Las sinapsis químicas demuestran una alta especificidad gracias a los receptores postsinápticos especializados para neurotransmisores particulares, a diferencia de las sinapsis eléctricas que son no específicas.
• Las sinapsis eléctricas, como continuaciones directas del citoplasma entre las células adyacentes implicadas en la sinapsis, permiten la transmisión instantánea de señales, mientras que las sinapsis químicas requieren tiempo para generar un potencial de acción en la célula o neurona postsináptica.
• Dentro de la hendidura sináptica de una sinapsis química, los neurotransmisores se liberan desde la célula presináptica y se unen a los receptores en la membrana de la célula postsináptica, lo que se conoce como transmisión unidireccional de señales. Por otro lado, las sinapsis eléctricas no tienen ningún mecanismo parecido, permitiendo que las corrientes iónicas fluyan bidireccionalmente.

Lugares de las sinapsis eléctricas

Aunque importantes, las sinapsis eléctricas son relativamente escasas en el cuerpo humano comparadas con las sinapsis químicas que son predominantes. Las uniones en hendidura están presentes en los cardiomiocitos humanos, así como en el tejido muscular liso. En el caso de las células cardíacas, estas necesitan funcionar como una unidad, con el propósito de que el corazón pueda contraerse de forma rítmica y uniforme.

Las sinapsis eléctricas tienen un papel esencial en las células interconectadas del sistema nervioso que requieren de respuestas sincronizadas e instantáneas a los estímulos.

Por ejemplo, los tipos de neuronas que se encuentran en los núcleos respiratorios del tronco encefálico utilizan sinapsis eléctricas para generar señales eléctricas rítmicas que regulan la respiración. De manera similar, las sinapsis eléctricas en el hipotálamo conectan células neurosecretoras del mismo tipo, facilitando la secreción simultánea de hormonas como la hormona antidiurética (ADH) o la oxitocina (OT) en la circulación.

Las células gliales en el sistema nervioso también presentan numerosas uniones en hendidura, lo que permite una acción y un metabolismo sincronizados. Las redes extensivas de señalización formadas por los canales de las uniones en hendidura de las células gliales contribuyen al establecimiento de un sincitio funcional, lo cual puede tener un papel crítico en su maduración.