clase 23.5.11- sinapsis
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La comunicación en el Sistema Nervioso se realiza a través de contactos funcionales especializados entre las neuronas denominadas sinapsis.
“Tanto lejos como nuestro conocimiento actual va, tendemos a pensar que la punta de una rama de las arborescencias no es continua, sino que apenas contacta con la substancia de la dendrita o del cuerpo celular en el cual influye. Esta conexión especial de una célula neuronal con otra puede llamarse sinapsis.”
Charles Sherington 1890´
SINAPSIS= del Griego syn (juntos) + haptein (apretados)
Kandel et al.
•Sinapsis neurona-efector ���� comunicación
Contacto con una célula no nerviosa (endócrina o muscular)
pre-sinapsis
pos-sinapsis
fibra muscular
axón
Sinapsis de acuerdo a CÉLULAS QUE CONTACTAN
•Sinapsis neurona-neurona����dentro del SN.
comunicación + procesamiento
presinapsis
postsinapsis
Sinapsis de acuerdo al MECANISMO DE COMUNICACIÓN
Vesículas pre y zona de liberación y receptores postsinápticos
•Separación de 20-40 nm: hendidura sináptica
•Trasmisor químico: neurotransmisor
QUÍMICAS
Uniones GAP que forman canales inter-celulares
•Continuidad citoplasmática
•Pasaje de corrientes iónicas
ELÉCTRICAS
Purves et al, 4ta edición.
Sinapsis de acuerdo al MECANISMO DE COMUNICACIÓN
ELÉCTRICAS QUÍMICAS
•Rápidas���� casi sin retardo
•Bidireccionales (generalmente)
•Transmisión de información rígida
•Lentas���� retardo sináptico (~0.3 ms)
•Unidireccionales (generalmente)
•Señalización más variable����mayor complejidad
Purves et al., 4ta edición
SINAPSIS ELSINAPSIS ELÉÉCTRICASCTRICAS
Abundantes entre glías (redes de astrocitos).
En mamíferos en la retina, en el núcleo mesencefálico del V nervio craneal
Importancia funcional
•Sincronización de poblaciones de neuronas.
•Respuestas rápidas y rígidas
Purves et al., 4ta edición
Membr. Pre-sináptica
Conexones
Membr. Post sináptica
Poro que conecta citoplasmas de neuronas
Sinapsis de acuerdo al MECANISMO DE COMUNICACIÓN
ELÉCTRICAS QUÍMICAS
•Rápidas���� casi sin retardo
•Bidireccionales (generalmente)
•Transmisión de información rígida
•Lentas���� retardo sináptico (~0.3 ms)
•Unidireccionales (generalmente)
•Señalización más variable����mayor complejidad
Purves et al., 4ta edición
SINAPSIS QUÍMICA
Estimulación del nervio vago
Disminuye frecuencia cardíaca
Fuer
za d
e co
ntr
acci
ón Corazón 1
Corazón 1
Nervio Vago
Transferencia
de solución a
corazón 2
Otto Loewi, 1926
Purves et al., 4ta edición
Efecto inhibitorio de la transferencia
Fuer
za d
e co
ntr
acci
ón
Corazón 2
Corazón 2
ESTRUCTURA
•Pre-sinapsis
•Hendidura sináptica
•Pos-sinapsis
PRE-SINAPSIS
•Vesículas sinápticas y maquinaria de liberación del NT.
POS-SINAPSIS
•Receptores de NT.
SINAPSIS QUÍMICA
SINAPSIS QUÍMICA
Sinapsis quSinapsis quíímica: mica: Paso a PasoPaso a Paso
Pre- sinapsis
SINAPSIS QUÍMICA
Neurotransmisor (NT) convencional
Sustancia química liberada por la pre-sinapsis
(neurona) que se une a receptores
específicos en la pos-sinapsis (neurona o
célula efectora) produciendo un cambio
funcional en esta última.
Purves et al., 4ta edición
Liberación de NT
Flujo iónico por canales pos-sinápticos
2 tipos de NT convencionales
•Clásicos���� moléculas pequeñas. ej. Acetilcolina, Glutamato y GABA
•Péptidos neuroactivos���� moléculas grandes . ej oxcitocina
Diferencias en estructura ���� diferencias en sintesis, almacenamiento y liberación.
CLÁSICOS
• Acetilcolina
• Aminoacídicos
Glutamato
GABA (ácido gama aminobutírico)
• Aminas biogénicas����
Catecolaminas:
Dopamina, Adrenalina, Noradrenalina
Indolaminas:
Serotonina
SISTEMAS DE NEUROTRANSMISIÓN CONVENCIONALES
efector sinapsis neuro-muscular
inhibidor del SN
excitador del SN
atención, estados de ánimos, emociones, comportamientos sociales, motivación ..
PÉPTIDOS NEUROACTIVOS
Oxcitocina
Vasopresina
Endorfinas
SISTEMAS DE NEUROTRANSMISIÓN CONVENCIONALES
•Hormonas y NT
•comportamientos sociales
maternal, sexual, agresión...
comportamientos afiliativos, sistema de dolor, placer...
morfina: agonista de receptores opioide
Síntesis y almacenamiento del NT
Síntesis
•NT clásicos (pequeños) son sintetizados en la terminal pre-sináptica
•NT peptídicos (grandes) suelen ser sintetizados en el soma y transportados a la terminal axónica.
•Vesículas pequeñas (~ 50 um): con NT clásicos
•Vesículas de núcleo denso (~100 um): neuropéptidos.
Almacenaje en vesículas
NT sintetizados generalmente en citosol���� proteínas de transporte a vesículas.
transportador de H+
transportador NT vesicular
PRE
Mecanismo de liberación diferencial para vesículas sináptica pequeñas (NT clásico, pequeños) y de núcleo denso (neuropéptidos).
PRE
Purves et al., 4ta edición
Liberación del NT
acople excitación-secreción es un mecanismo dependiente de Ca2+
PRE
potencial de acción ����
despolariza la pre-sinapsis ����
abre canales de ca2+ voltaje dep. ����
entrada de Ca2+ ����
fusión de las vesículas a la membrana ����
liberación de NT por exocitosis.Purves et al., 4ta edición
ZONA ACTIVA
canales Ca2+-volaje dep.
proteinas de anclaje vesicular
Botulismo
Toxina botulínica neurotoxina elaborada por bacteria Clostridium botulinum que provoca una parálisis muscular temporal.
Actúa de forma local mediante el bloqueo de la liberación del neurotransmisor, acetilcolina.
Sinapsis quSinapsis quíímica: mica: Paso a PasoPaso a Paso
Pos- sinapsis
Acción del NT en la pos-sinapsis
Receptores� usualmente proteínas de membrana a las cuales la unión al NT, les genera un cambio conformacional que produce un efecto sobre la neurona.
Metabotrópico o Acoplados a proteína G
Acoplados a proteína G� producen cascada de 2dos mensajeros: AMPc, GMPc, Ca2+, inositol 3-fosfato.
POST
Ionotrópicos
Purves et al., 4ta edición
POSTEfectos del NT en la pos-sinapsis
•efecto rápido
•con duración acotada a la presencia del NT
• + modulación de la actividad neuronal
•efecto lento
•con duración que puede prolongarse
IONOTRÓPICOS METABOTRÓPICOS
-70 mV-80 mV
-70 mV
-60 mV-excitatorio aumenta la probabilidad de un PA
-inhibitorio disminuye la probabilidad de un PA
•cambios en el Vm •cambios en el Vm
POTENCIAL POS-SINÁPTICO (PPS)
Mecanismos de inactivación de los NT
•Pasivos:
Difusión simple.
•Activos:
Recaptura (Transportadores Específicos) + degradación en la presinapsisy/o en las glías (ej. Glutamato).
Inactivación en la hendidura sináptica (ej. Acetilcolina).
Purves et al., 4ta edición
Sinapsis Sinapsis NeuromuscularNeuromuscular::
Un ejemplo de sinapsis Un ejemplo de sinapsis excitatoriaexcitatoria
Sinapsis neuromuscular:
Una de las primeras en ser estudiadas� fácil acceso y relativamente simples.
Sinapsis neuroefectora:
• un axón de motoneurona pre-sináptico inerva a una célula muscular esquelética.
• menos flexible, dependiendo de cuanto NT se libere, tendrá un mayor o menor efecto.
• SOLO COMUNICACIÓN
Estructura:
PREPRE--SINAPSIS: Ramificada con botones SINAPSIS: Ramificada con botones sinsinááptico.ptico.
NT: AcetilcolinaNT: Acetilcolina
POSPOS--SINAPSIS: Placa motora. SINAPSIS: Placa motora. región específica fibra muscular.
Posee plegamientos donde se ubican los receptores nicotínicos. Receptor: Receptor: IonotrIonotróópicopico
Entre membranas pre- y pos- sinápticas se ubica una membrana basal. En ella encontramos a la AcetilcolinesterasaAcetilcolinesterasa: enzima que inactiva : enzima que inactiva AChACh..
osciloscopio
Potencial en placa motora
Potencial de placa
Umbral
Umbral
Potencial en placa motora
Con curare
Sinapsis excitatoria:
La Ach se une a receptores Nicotínicos que abren canales Na-K
Curare: antagonista receptor nicotínico
Tétanos
Sistemas de Neurotransmisión y principales funciones
Dale, 1936...
CLÁSICOS
• Acetilcolina
• Aminoacídicos
Glutamato
GABA (ácido gama aminobutírico)
• Aminas biogénicas����
Catecolaminas:
Dopamina, Adrenalina, Noradrenalina
Indolaminas:
Serotonina
SISTEMAS DE NEUROTRANSMISIÓN CONVENCIONALES
efector sinapsis neuro-muscular
inhibidor del SN
excitador del SN
atención, estados de ánimos, emociones, comportamientos sociales, motivación ..
PÉPTIDOS NEUROACTIVOS
Oxcitocina
Vasopresina
Endorfinas
SISTEMAS DE NEUROTRANSMISIÓN CONVENCIONALES
•Hormonas y NT
•comportamientos sociales
maternal, sexual, agresión...
comportamientos afiliativos, sistema de dolor, placer...
morfina: agonista de receptores opioide
GLUTAMATO
•Sintetizado por diferentes tipos de neuronas en el todo el SNC.
•NT más frecuentemente utilizado en el SNC.
•NT EXCITATORIO por excelencia del SNC���� depolarizaciones
Purves et al., 4ta edición
GLUTAMATO
Receptores Ionotrópicos:
NMDA (canal de Ca2+ y Na+)
AMPA y Kainato (canal de Na+y K+)
NMDA
• activado por 2 factores: Glutamato + depolarización de pos-sinapsis (que desplaza Mg2+ que bloquea el poro)
Receptores Metabotrópicos:
Glu R (cascadas de 2dos mensajeros).
•implicado en fenómenos neuronales de plasticidad sináptica de larga duración bases celulares del aprendizaje
antagonistas NMDA ���� bloquean
GABA: ácido gama aminobutírico.
•Características de síntesis y distribución similares a Glutamato, salvo...
•NT INHIBIDOR por excelencia del SNC���� general. hiperpolarizaciones
Recept Ionotrópicos: Recept Metabotrópicos:
GABAA (canal de Cl-) GABAB (activa canales de K+ y
GABAC (canal de Cl-) cascada de 2dos mensajeros)
Cl- GABA
esteroides
benzodiazepinas
Moduladores positivos•Disminuye la excitabilidad neuronal ����
tratamiento de epilepsia y la ansiedad e inducción de hipnosis y sedación:
se aumenta la transmisión GABAérgica. por ej. diazepam.
DOPAMINA
•Dif. 2: Receptores����todos lo conocidos Metabotrópicos:
5 tipos agrupados en 2 Familias: D1 y D2.
•Efectos en la pos-sinapsis son varios: excitación, inhibición o modulación del efecto de otros NT.
Feldman et al., 1997
•Dif. 1: Además de ser liberada por exocitosis, puede liberarse a través del transportador de dopamina de membrana.
cocaína amfetamina
DOPAMINA
•Dif. 3: Neuronas dopaminérgicas tienen sus somas agrupados en núcleos específicos en el mesencéfalo ���� orginando 3 vías principales de proyección.
MESOLÍMBICA NIGROESTRIATAL
TUBEROINFUNDIBULAR
MESOCORTICAL
•Infundíbulo control de la SECRECIÓN de prolactina
•Ganglios basales
control MOTOR fino �
Enfermedad de Parkinson: muerte de neuronas dopaminérgicas de esta vía .
L-DOPA (precursor de dopamina) en tratamiento
DOPAMINA
•Dif. 3: Neuronas dopaminérgicas tienen sus somas agrupados en núcleos específicos en el mesencéfalo ���� orginando 3 vías principales de proyección.
MESOLÍMBICA NIGROESTRIATAL
TUBEROINFUNDIBULAR
MESOCORTICAL
•núcleo accumbens/ corteza prefrontal
-procesos motivacionales: respuesta areforzadores naturales (comida, pareja sexual).
drogas de abuso
-procesos de toma de decisión
esquizofrenia
en tratamiento ����
reserpina (inhibe transporte de Da a vesículas)
haloperidol (antagonista de receptores de Da)
Son nt que no cumplen los criterios convencionales:
•Oxido nítrico (NO), monóxido de carbono (CO).
•No se almacena, ni se libera por exocitosis.
•No posee proceso activo de terminación.
•No interactúa con receptores de membrana esp.
•Actúa sobre la terminal axónica pre-sináptica���� mensajero retogrado (ej del glutamato-NMDA).
Activa la guanilil ciclasa soluble���� aumenta GMPc (2do mensajero).
NT NO CONVENSIONALES
Ca2+
Agregándole complejidad al asunto, las sinapsis pueden ser ...
eléctricas, químicas o mixtas
químicas con uno o varios NT
entre axón-soma y axón-dendrita, pero también axón-axón, dendrita-dendrita, etc...
soma
dendrita
Feldman et al., 1997
Referencias bibliográficas
� Neurociencia y conducta. Kandel, Schwartz y Jessell. Capítulo: 11.
Introducción a la transmisión sináptica; 15. Liberación del neurotransmisor y
16. Neurotransmisores.
� Más extensos: Principios de Neurociencias de Kandel y
Neuroscience de Purves (este último disponible en internet).
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgi?rid=neurosci.TOC&depth=2