Distribución de las vesículas de núcleo denso en botones sinápticos del ganglio simpático superior de la rata por efecto de la estimulación eléctrica de alta frecuencia - El Ca2 intracelular

Recientemente se ha demostrado que un organelo sensitivo a la rianodina, -- presumiblemente el retículo endoplásmico liso (REL) -- aporta hasta el 46% del Ca2+ en una elevación de disparo en el nervio preganglionar de la rana toro. De hecho sin esta contribución del REL, el Ca2+ nunca se elevó más allá del umbral necesario para la liberación del neurotransmisor en la mitad de las terminales (Peng, 1996). Por otra parte, se encontró una dependencia entre la regulación mitocondrial del CA2+ y la frecuencia en la liberación de neuropéptidos en estas terminales. (Peng, 1997, 1998). De este modo, se establece la hipótesis en la cual la liberación de neurotransmisores y neuropéptidos no depende únicamente de la introducción de iones de Ca2+ a través de la membrana, sino que los organelos internos aportan una cantidad significativa de ellos (ver Figura 4).

Aparentemente no sólo el REL tiene un papel en la regulación del calcio neuronal, se sabe que las mitocondrias pueden acumular cantidades significativas de Ca2+, durante las décadas de los 70's y 80's la alta concentración de Ca2+ en las mitocondrias fue considerado como un síntoma de estados patológicos en la composición molecular del citoplasma.

Figura 4. Esquema de la unidad funcional que controla la homeostasis intracelular del Ca2+, formada por los canales de Ca2+ dependientes de voltaje (CCVD), el retículo endoplásmico (R.E.) y la mitocondria (M).

Debido a que la elevación de Ca2+ incrementa el metabolismo de importantes enzimas mitocondriales, existe la presunción de que la captura de Ca2+ por parte de la mitocondria coordina la producción de energía que la célula necesita (McCormack, et al., 1990; Gunter et al. 1994; Hajnóczky et al. 1995). Recientemente, la existencia de nuevos indicadores de iones de Ca2+ ha posibilitado el estudio de la captura de Ca2+ en la mitocondria viva y su rol específico en la actividad de este organelo. Señalización de poblaciones de células con niveles elevados de Ca2+ en el citoplasma reportan un rápido y sostenido incremento de Ca2+ en el espacio intramitocondrial (Cam). Esto sugiere que las mitocondrias toman el Ca2+ del que se encuentra libre en el citoplasma que las rodea (Cac) (Rizzuto et al., 1992; 1993, 1994; Rutter et al., 1993, 1996; Lawrie et al., 1996). Es estudios complementarios, substancias inhibidoras de la membrana mitocondrial que impiden la toma de Ca2+ comprometen severamente los niveles de Ca2+ después de una marcada elevación, lo que indica que la acumulación de Ca2+ intermitocondrial es un importante factor en la homeostasis de Ca2+ en la célula (White y Reynolds, 1995; Herrington et al., 1996; Park et al., 1996).

La elevación de los niveles de calcio intraneuronal es, por l menos en el inicio, factor fundamental para el establecimiento de la potenciación a largo plazo que, como ya hemos dicho, parece estar involucrado en la plasticidad sináptica. Hemos hablado del Ca2+ que se encuentra en el medio extracelular pero no debemos olvidar que la neurona cuenta con depósitos propios. No esta claro que tan importante es la homeostasis de calcio por parte de la mitocondria en la comunicación neuronal. Algunos autores sugieren que esta homeostasis es muy importante en el ciclo vesicular mientras otros opinan que la captura y liberación de Ca2+ de la mitocondria es debido a una función metabólica normal pues el exceso de Ca2+ resulta tóxico para la célula y debido a esto el Cam no está involucrado con el proceso de exocitosis (Donner et al., 1997).

La hipótesis de trabajo es que la estimulación de alta frecuencia induce modificaciones en la distribución de las vesículas de núcleo denso en las terminales sinápticas del ganglio cervical de la rata.