Sinapsis y exocitosis - Exocitosis

Exocitosis, del griego exo fuera y citos célula. La exocitosis es el proceso por el cual las células expulsan un compuesto (generalmente un mensajero químico) al exterior de su membrana.

Las vesículas claras liberan los neurotransmisores que contienen al arribar el potencial de acción al botón terminal. La despolarización de la membrana causa que canales de calcio se abran y el calcio del exterior ( Ca²⁺ ) pase al interior. Los canales de calcio son muy similares a los canales de sodio que modificaron el ritmo cardíaco de la rana de Loewi, excepto que (como su nombre indica) ellos son permeables al calcio y no al sodio. Estos canales de calcio que se abren permiten que una pequeña cantidad de iones penetre en el botón axonal, a la suma de iones de calcio en el interior se le llama concentración iónica de calcio [Ca²⁺]_i . La concentración iónica en el citoplasma del botón axonal es muy pequeña, alrededor de los 0.0002 mM, pero a unos nanómetros de la zona activa presináptica el calcio puede alcanzar al interior de la membrana niveles tan altos como 0.3 mM, suficiente como para que la vesículas descarguen su preciosa carga en un proceso llamado exocitosis.

La membrana de la vesícula se fusiona con la membrana de la zona activa presináptica, permitiendo que los neurotransmisores se descarguen en la hendidura. La exocitosis se produce a una enorme velocidad, del momento en el que los iones de calcio penetran al botón al momento de la descarga transcurren menos de dos milisegundos. Esta velocidad se debe, en parte, a que los iones de calcio penetran por la zona activa, justamente donde las vesículas aguardan ancladas. El mecanismo por el cual el incremento de Ca²⁺ desencadena el proceso de exocitosis representa una estimulante laguna de ignorancia en las neurociencias, debido a ello poderosas luces se han enfocado a este proceso.

Debido a su velocidad, es de suponer que las vesículas no se encuentran tan sólo ancladas frente a la zona activa sino que de algún modo ya han tomado algunos pasos previos y están listas para descargar. Se cree que en el proceso de anclaje proteínas especializadas (las SNAREs) vinculan a la vesícula con la zona activa, al cambiar el medio químico por el incremento en el [Ca²⁺]_i las SNAREs modifican su conformación y de esta forma la bicapa lípida de la vesícula y de la membrana presináptica se fusiona formando un poro que permite al neurotransmisor escapar hacia la hendidura. El poro continua abriéndose hasta el punto en que la vesícula es incorporada totalmente en la membrana presináptica. En este punto el proceso de exocitosis concluyo y se inicia la endocitosis, durante la cual la membrana vesicular es recuperada por la neurona.

Esquema de sinapsis. Los canales de calcio, en azul, despolarizan el botón terminal permitiendo que el neurotransmisor, en este caso acetilcolina (Ach), sea liberado y active los freceptores, en color verde.