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Funciones del sistema nervioso

transducción de señales :

1. recepción – de señales externas e internas, vía órganos de los sentidos y nocireceptores

2. integración- de la información (SNC-cerebro y médula espinal)

3. respuesta- motora (órganos efectores vía sistema nervioso periférico y músculos) y humoral (sistema endocrino)

• Santiago Ramón y Cajal (1852-1934), Histólogo español, estructura del sistema nervioso.

• Anatomía de las neuronas

• 1012 neuronas en el cerebro

Teoría neuronal.- El SN está formado por células individualizadas que contactan entre ellas en puntos especializados (sinapsis). 1000-10.000 sinapsis/neurona

La neurona es la unidad funcional del sistema nervioso

• Ciclo Celular. Las neuronas no se dividen, pero hay formación de nuevas neuronas durante la vida adulta a partir de células troncales (neurogénesis postnatal)

• El cerebro expresa el más alto porcentaje de la información genetica codificada en el DNA. Se expresan alrededor de 100.000 mRNA distintos, lo que es 10-20 más que en el riñón y en el hígado.

• Esto se debe a la gran variedad de tipos neuronales; y también a que cada una de las 1012neuronas que existen en un cerebro expresan más genes que cada célula hepática o renal.

¿ Qué tipos de proteinas expresa el cerebro ?

2. La neurona sintetiza tres clases de proteinas:

a) Proteinas que se sintetizan en el citosol y quedan alli;

b) proteinas que se sintetizan en el citosol y sontransportadas al nucleo, peroxisoma y mitocondrias;

c) proteinas que se sintetizan en el RER

Proteínas neuronales• Proteínas de membrana: canales iónicos,

receptores, etc• Proteínas citoplasmáticas: organelas,

enzimas, etc• Proteínas de secreción (NT, neuropéptidos)• Proteínas del citoesqueleto:

microfilamentos (actina), filamentos intermedios, microtúbulos (tubulina)

- Flujo axonal anterogrado. El axoplasma (citoesqueleto y proteinas solubles) se transporta lentamente. Dos componentes cinéticos:

a) el lento se mueve a un ritmo de de 0.2-2.5 mm/dia, y transporta las formas solubles de las proteinas delcitoesqueleto. b) el más rapido se mueve a 5 mm/dia, y transporta una mezcla de proteinas: actina, clatrina, enzimas, etc.

- Transporte retrógrado

Es rápido (aprox. 200 mm/dia). Transporta materiales desde la terminal hasta el soma para degradación o reutilización. Son paquetes rodeados de membranas formados por endocitosis y que pertenecen al sistema lisosomal.

Transporte de virus (herpes, rabia, polio)y toxinas (tetanos) desde los nervios periféricos. Transporte de organelas

Proteínas de unión a MT: dineina y kinesina

diferentes tipos de neuronas

A) Multipolar B) Bipolar

Neuronas sensoriales o bipolares portan mensajes desde los órganos de los sentidos al sistema nervioso central (SNC)

Neuronas motoras o multipolares llevan señales desde el SNC músculos y glándulas (neuronas motoras de la médula espinal, neuronas piramidales,etc)

Las neuronas exhiben excitabilidad.

Las propiedades electrofisiológicas de la neurona residen en su membrana plasmática, donde poseen canales de Na y K dependientes de voltaje

La membrana está polarizada

El interior de la célula tiene carga negativa; vs el exterior, que tiene carga positiva

Se abren canales de Na+ tq el Na+ difunde hacia el interior ( -70 mV a +58 mV). Despolarización (cambios en la carga eléctrica de la célula)

Se cierran los canales de Na+ y se abren los canales de K+.El K+ sale al exterior.

el interior se torna nuevamente (-). Repolarización.

(-75mV)

Período refractario.- tiempo que sucede antes que un nuevo PA pueda gatillar nuevos cambios de corriente

PA.- UmbralEs “de todo o nada”2-3 mseg

En la neurona hay variospuntos (sinápsis) con diferentes potenciales, lo quecrea una corriente entre estospuntos (impulso nervioso).

El impulso activa los canales que estan adelante y estaminiregión de la membrana se depolariza (PA2).

Sinapsis eléctrica:

Estructura:

- Mediadas por la formación de uniones en hendidura (gap junction).

-transmision muy rápida. Velocidad es importante para ciertos mecanismos (por ej. reacción de escape).

Sinapsis química

- 20-40 nm espacio intersinaptico

- las membranas pre- y post-sinapticas presentan diferenciaciones diferentes (membranas asimétricas).

- Citoplasma pre-sináptico: vesiculas sinápticas que contienen unas 1000 ó más moleculas de neurotransmisor.

-Potencial de acción presináptico gatilla exocitosis y liberación de NT.

-NT se une a receptores presentes en membrana postsinática, lo cual a su vez gatilla apertura de canales iónicos, transmitiendo la depolarización en la membrana postsináptica.

Neurotrasmisores

• acetilcolina.... Unión neuro-muscular (Contracción muscular.)

• Aminas biogénicas (CNS):epinefrina (adrenalina) y nor-epinefrina (noradrenalina) -[catecholamines]... (contracción cardiaca)depresión = niveles disminuidos de A y NAserotonina y dopamina – conducta, atención, aprendizaje

• aminoácidos– ASP & GLU - excitatorios (CNS)– GLY & GABA - inhibitorios (Cl-)

• péptidos (neuropéptidos) – endorfinas, NPY, etc

Una neurona libera en sus dendritas y axón el mismo “set” de NT y neuropéptidos (moduladores de la trasmisión sináptica)

Tipos de sinapsis segun sitio de recepciónSinapsis axo-somática:

-sinapsis excitatorias e inhibitorias

Sinapsis axodendrítica:

-Puede ser sobre el tronco de la dendrita o sobre las espinas dendriticas. Excitatorias.

Espina dendrítica: sitio especializado de recepcion sinaptica.

Sinápsis axo-axónica:No tiene efecto sobre la neurona (segunda) que inerva, sino que indirectamente afecta a la terceraneurona afectando la liberacion del NT de la segunda neurona. Inhibitorias.

1012 neuronas

Glia 10 veces másnumerosas que neurona

Representa el 50 % de la masa cerebral

Ratio glia:neurona aumentaen la evolución

Citología y fisiología de las células de la neuroglía. Sistema de señales neurona-glía y glía-neurona

Rudolf L. Virchow, 1821-1902

P. del Río Hortega, ,1882-1945

en 1846, diferencia entre neuronas y otros tejidos intersticiales. Diónombre a neuroglia (nervwenkitt = pegamento nervioso).

• Desarrolla la tinción de carbonato de plata amoniacal

• “tercer elemento” de Cajal• microglia and

oligodendroglia

La glía está constituida por diversos tipos celulares

Microglia (derivan de células stemhemopoiéticas)

Macroglia (derivan del ectodermo)– Oligodendroglía– Célula ependimaria– Astroglía– Célula Schwann (SNP)

Tipos de astrocitos• Clasificación anatómica

Protoplásmico: se encuentran en la sustancia gris. Tienen muchos procesos ramificados, que terminan sobre vasos sanguíneos, sinapsis y axones

Tipos de astrocitos

• Clasificación anatómica

Fibroso: se encuentran en la sustancia blanca. Tienen procesos delgados, no ramificados que terminan sobre vasos sanguíneos.

NA

Unidad vascular-neurona-glía

V

A

A

Los procesos de astrocitos adyacentes no se solapan. Dividen regiones del cerebro en compartimentos separados, en diferentes dominios de un astrocito individual (territorio de un astrocito).

unidad vascular-neurona-glíaMediante acoplamiento, los astrocitos puedendesarrollar funciones especiales:

Relación astrocito-soma neuronal

Se acoplan metabólicamente con la neurona

Relación astrocito-axón

Regulan la concentración de K+en el espacio intercelular

Relación astrocito-terminal sináptica

Regulan la concentración NT en espacio intercelular(homeostasis de espacio intercelular)

Modulan la actividad neuronal y la trasmisiónsináptica, mediante la secreción de compuestosbiológicamente activos.

Relación astrocito-vaso sanguíneo

Regulan el flujo vascular y el aporte de glucosa y oxígeno a zonas cerebrales activas

Astrocitos regulan el flujo vascular y el aporte de glucosa y oxígeno a zonas cerebrales activas

Por acción de Neurotrasmisores liberados por las neuronas, los astrocitos secretan compuestos vasodilatadores y constrictores

Las células gliales forman un sincitio continuo

S-100

Proteína milenícabásica

oligodendroglia

Unidad funcional glía-axón

a. Mantenimiento de la estructura axonal.

b. Propagación del potencial de acción

5 m/sec (sin mielina)100 m/sec (con mielina)

microglia

Son los macrófagos del SN.

Se activan en respuesta al daño, secretan compuestos que activanlos astrocitos y los promueven a secretar compuestos neurotróficos de protección para las neuronas.

Las células ependimarias recubren los ventrículos cerebrales y el canal central de la médula espinal

• Secretorio (OSC, PC), aporta moléculas al LCR

• No secretorio

alteración del neuroepitelio (SN embrionario) y epéndimo adulto producen hidrocefalia y malformaciones de la corteza cerebral.

• Homeostasis del microambiente cerebral• Aportan sustancias biologicamente activas a las

neuronas (acoplamiento metabólico)• Forman y modulan las sinapsis (plasticidad)• Regulan el flujo vascular• Barrera sangre-cerebro• Desarrollo neural (glía radial)• Regulan la actividad neuroendocrina

Rudolf Virchow, 1821-1902

Soporte estructural

Barrera hematoencefálica

Las células endoteliales de los vasos sanguíneos se unen a través de uniones estrechas, lo que impide el paso libre de sustancias desde el vaso sanguíneo hacia el parénquima nervioso

Los astrocitos inducen las formación de uniones estrechas en el endoteliocapilar.

Las células troncales neuralesson células gliales

¿cúal es el rol de la neurona y glíapara producir un microambienteneural favorable de diferenciación?¿qué factores regulan la diferenciación celular?

Tratamiento potencial•Cancer•Daño en la médula espinal•Daño muscular•Daño cardiaco •Enfermedades neurodegenerativas