miércoles, 24 de julio de 2013

Camuflaje químico

Siempre que pienso en camuflaje, no puedo dejar de evocar el gracioso caso de los insectos palo. Este simpático animalito, con su forma y color, consigue pasar desapercibido en la naturaleza.

Figura 1. El insecto palo


Pero no, no vamos a hablar del insecto palo en molesybits, por ahora. Hoy quiero hablar de otro tipo de camuflaje, uno que sucede a un nivel mucho más bajo, en el molecular. Esta entrada quiere hablar de moléculas que se asemejan a otras y que son capaces de darnos el pego y, jeje, algún mal viaje. ¿Me sigues? Pues, ¡adelante!

Los neurotransmisores son sustancias que transmiten información de neurona a neurona mediante sinapsis a lo largo del Sistema Nervioso. Hay varios tipos de neurotransmisores, pero hoy nos fijaremos en algunos neurotransmisores monoamínicos, cuyas estructuras  puedes ver en las siguientes imágenes. En estos modelos las esferas negras representan átomos de carbono; las blancas, hidrógeno; las rojas, oxígeno, y las azules, nitrógeno. No se han detallado las configuraciones estereoisómeras.

Adrenalina, C9H13NO3



La adrenalina, además de su función como neurotransmisor, es también una hormona. Es el neurotransmisor encargado de ponernos en "modo lucha" o respuesta ante una emergencia.

Noradrenalina, C8H11NO3

La noradrenalina es otro neurotransmisor que también tiene relación con la respuesta de lucha o huída. Cuando es liberado de las neuronas acelera el ritmo cardíaco y aumenta el flujo sanguíneo, con lo que la cantidad de oxígeno que llega al cerebro - y a otros órganos - es mayor. Es por esto por lo que la noradrenalina aumenta la capacidad de concentración durante los procesos de aprendizaje.
Dopamina, C8H11NO2



La dopamina regula los mecanismos de recompensa y obtención del placer, el sueño, el humor, la atención y el aprendizaje. Tiene también una función muy importante en la regulación del apetito.




En Química, a los compuestos orgánicos que contienen un átomo de nitrógeno unido a átomos de hidrógeno o a carbonos unidos a otros átomos de carbono o de hidrógeno, se les conoce con el nombre de aminas. A este grupo de neurotransmisores que os he presentado, se les conoce con el nombre de catecolaminas, puesto que su estructura recuerda a la del catecol, un anillo de benceno con dos hidroxilos (los grupos formados por una esfera roja y otra blanca) sustituyendo en dos posiciones sucesivas del anillo bencénico.

Bien, ¿y cómo funcionan estos neurotransmisores monoamínicos? Para responder a esta pregunta, es mejor que te fijes en el mecanismo de la sinapsis de la Figura 2. En las neuronas se acumulan estos neurotransmisores en pequeñas vesículas. Una pequeña descarga eléctrica permite la liberación de estos neurotransmisores que terminan saliendo al espacio existente entre las dos neuronas. La neurona contigua (postsináptica) también contiene receptores de estos neurotransmisores, de manera que se produce una respuesta en función si se trata de noradrenalina, dopamina, ... Después, los neurotransmisores son recogidos de nuevo por la neurona presináptica a través de sus propios receptores.

Figura 2. Sinapsis
Llama la atención el gran parecido químico entre las estructuras de las sustancias adrenalina, noradrenalina y dopamina, especialmente en la zona donde está el átomo de nitrógeno (esfera azul). Si estas tres sustancias son capaces de activar el mismo receptor, esto quiere decir que la respuesta depende de la estructura, de la forma y de la carga de la molécula que interacciona con él.

Claro, este hecho da lugar a que existan moléculas capaces de falsear la respuesta del receptor, haciendo que las neuronas "crean" que se ha liberado un determinado neurotransmisor. Un ejemplo de ello sucede con la anfetamina:
Anfetamina, C9H13N 
Fíjate en su estructura química. Se parece a los neurotrasmisores comentados, ¿verdad? Gracias a ese parecido, la anfetamina compite con las aminas endógenas por los receptores, desplazándolas y obligando a liberar más neurotransmisores y bloqueando la recogida de estos neurotransmisores del espacio sináptico. Esto es lo que explica las consecuencias del consumo de anfetamina: euforia, elevación de la presión sanguínea, aumento de la concentración, paranoia, ...

Otro intruso del sistema nervisoso bastante indeseable es la metanfetamina, que, además de engañar a los receptores sinápticos, es capaz de atravesar la barrera hematoencefálica gracias a la mayor liposolubilidad que le da el metilo ( - CH3 ) unido al nitrógeno. Esto implica níveles altos de neurotransmisores y altas concentraciones de este compuesto en el cerebro.
Metanfetamina, C10H15N 
Pero el camuflaje químico no tiene tan sólo consecuencias negativas. Muchas de estas sustancias capaces de engañar a los receptores de los neurotransmisores monoamina se han utilizado ( y se siguen utilizando) como medicamentos. Un ejemplo de este uso lo constituye la propia anfetamina, que ha sido utilizada para luchar contra el asma, la obesidad, la narcolepsia o la depresión. Otro ejemplo es el metilfenidato, que se utiliza en el tratamiento del TDAH ya que la enfermedad está asociada a una baja concentración de dopamina.

Esta entrada participa en el XXVII Carnaval de Química que organiza Bernardo Herradón en su blog Educación Química 



Esta entrada participa en el XXIV Carnaval de Biología acogido en Pero eso es otra historia... de @Ununcuadio



2 comentarios:

Ununcuadio Uuq dijo...

Bravo! Esta muy bien explicado y la he disfrutado mucho y referscado conocimientos muuuy olvidados... gracias por esta entrada!

Luis Reig dijo...

Muchas gracias, elemento 114.

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