LA TRANSMISION SINAPTICA SINAPSIS: Definición, estructura y tipos. MECANISMO: sínt. NT: tipos, vesículas… liberación (+ captura, degradación…) Receptores: PPS, tipos de receptores neurofarmacología INTEGRACIÓN SINÁPTICA: -sumación, -inhibición -modulación convergencia/divergencia-circuitos
COMPONENTES DE LAS NEURONAS
Aparato de Golgi
SOMA DENDRITAS
AXON
MIELINA Dirección del mensaje
BOTONES TERMINALES
mitocondrias
lisosoma citoplasma Espinas dendríticas
REL MIELINA
RER microtúbulos dendrita
1
El potencial de acción se genera en el segmento inicial (cono axónico) cuando el potencial llega al potencial umbral
Cuerpo Dendritascelular Colateral
Axón
El segmento inicial tiene una alta densidad de canales de sodio operados por voltaje Terminal axónico
Tipos de sinapsis
Cuerpo celular
Sinapsis axosomática
Dendritas
Sinapsis axodendrítica Sinapsis axoAxón axónica
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LA TRANSMISIÓN SINAPTICA axón mitocondrias
vesículas sinápticas
Botón sináptico
Una neurona puede hacer sinapsis con: otra neurona fibra muscular
hendidura sináptica
Membrana postsináptica
célula glandular
Transmisión sináptica • Sinapsis: unión especializada donde un terminal axónico contacta con una neurona u otra célula • Tipos de sinapsis: – Eléctrica – Química
• Constan de: – Célula presináptica - conduce el impulso hacia la sinapsis – Célula postsináptica – transmite el impulso desde de la sinapsis
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Sinapsis eléctrica • Permiten la transferencia de corriente iónica directamente de una célula a la siguiente a través de uniones en hendidura o “Gap Junctions” •Los iones pueden moverse bidireccionalmente • Las células están acopladas
electrónicamente
•La velocidad de conducción es muy rápida •Habituales en células no nerviosas (corazón) o en neuronas que necesitan estar sincronizadas
Membranas plasmáticas
SINAPSIS ELÉCTRICAS Canal 1,5-2 nm 2-4 nm microtúbulos Neurona presináptica
citoplasma mitocondria
Uniones comunicantes
Comunicación entre 2 conexones
CONEXÓN
Neurona postsináptica
Membrana presináptica
CONEXINA Membrana postsináptica
Uniones comunicantes
4
Neurona presináptica
Sinapsis química
Vesícula sináptica
ELEMENTO PRESINAPTICO Movilización
ESPACIO SINAPTICO
NEUROTRANSMISOR
Exocitosis SINAPSIS
ELEMENTO POSTSINAPTICO Neurona postsináptica
neurona presináptica
T I P O S
Químicas
D E neurona postsináptica
S I N A P S I S
Eléctricas
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SINAPSIS ELECTRICAS SINAPSIS QUÍMICAS
1. Distancia corta entre la membrana pre y post sináptica Hendidura sináptica 30-400 nm
2. Continuidad física entre los citoplasmas Sin continuidad
3. Transmisión de la información por corriente iónica Neurotransmisores
4. Dirección de la transmisión: BIDIRECCIONAL UNIDIRECCIONAL
5. Ausencia de retraso sináptico Retraso sináptico
Sinapsis Química • = Mayoría de las sinapsis • Usa neurotransmisores para llevar información de una célula a otra • La Terminales Axónicas tienen mitocondrias y vesículas sinápticas que contienen neurotransmisores
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Pasos en la neurotransmisión 1. síntesis 2. almacenamiento 3. liberación
5. inactivación
4. Efectos postsinápticos
Pasos en la neurotransmisión 1. Propagación del potencial de acción en la neurona presináptica
2. Entrada de Ca
Ca2 +
3. Liberación del neurotransmisor por exocitosis 4. Unión del neurotransmisor al receptor postsináptico 5. Apertura de canales iónicos específicos en la membrana postsináptica
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Potenciales postsinápticos • Los receptores median los cambios en el potencial de membrana de acuerdo con: – La cantidad de NT liberado – El tiempo que el NT esté unido a su receptor
• Existen dos tipos de potenciales postsinápticos : – PEPS – potencial excitatorio postsináptico: potencial que tiene lugar por apertura de canales de compuerta química que no dan lugar a potenciales de acción – PIPS – potencial inhibitorio postsináptico: la unión del NT a su receptor incrementa la permeabilidad a Cl- y K+, alejando a la membrana del potencial umbral Ambos PEPS y PIPS son potenciales degradados
Potencial postsináptico excitador (EPSP= PEPS)
Potencial postsináptico inhibidor (IPSP= PIPS)
SINAPSIS EXCITATORIAS Acetilcolina y glutamato
SINAPSIS INHIBITORIAS Glicina y GABA
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Requerimientos para que exista transmisión sináptica química 1. 2. 3. 4.
Mecanismo para sintetizar y almacenar neurotransmisores en vesículas Mecanismo que origine el vaciamiento de las vesículas sinápticas en la hendidura sináptica en respuesta a un potencial de acción Mecanismo para producir una respuesta eléctrica o bioquímica en la neurona postsináptica Mecanismo para eliminar el neurotransmisor del espacio sináptico
Todos estos pasos dan oportunidad para interferencia: -fisiológica: Neuromoduladores -enfermedad: Parkinson (def dopamina), cocaina (bloqu reabsorc dopa)… -farmacológica: levo-dopa en Parkinson, cafeína, etc
Neurotransmisores:
sustancias químicas utilizadas en la comunicación neuronal
a) Aminoácidos b) Acetilcolina (ACh) y aminas biógenas c) Péptidos d) Nuevos NTs: NO, CO, ATP • • •
Péptidos pueden existir en el mismo axón que los aa. o las aminas Las transmisiones rápidas usan aa. o ACh Las transmisiones lentas pueden utilizar cualquiera de los tres tipos de NTs
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Neurotransmisión colinérgica Terminal axónico
Mitocondria
Colinoacetiltransferasa
Hendidura sináptica Colina Acetato Acetilcolinestarasa (AChE)
Acetilcolina Vesícula sináptica
Receptor Colinérgico Célula postsináptica
Mecanismo de acción de los neurotransmisores
El NT se debe unir a proteínas receptoras específicas en la membrana postsináptica 9 Esta unión origina un cambio de conformación del receptor 9 Dos principales categorías de receptores: • canales iónicos operados por ligando: receptores ionotrópicos • receptores acoplados a proteínas G: receptores metabotrópicos 9
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UNIÓN DEL NEUROTRANSMISOR
LUGAR DE UNIÓN
RECEPTORES IONOTRÓPICOS
IONES
CANAL ABIERTO
CANAL CERRADO
RECEPTORES METABOTRÓPICOS
1
4
1
Unión del Entrada neurotransmisor de iones RECEPTOR proteína G
Activación de la proteína G
2
3
Unión de la subunidad α al canal y activación
2
4 proteína G
3
Apertura Entrada de iones del canal
Segundo mensajero
Unión de la subunidad α a un enzima
EFECTOS CELULARES
4
Fin de la neurotransmisión Mientras el NT esté unido a su receptor se está produciendo el potencial (PEPS o PIPS), por tanto es necesario eliminar el NT ¿Cómo?: 3. recaptación 1. difusión 2. degradación
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Si un único PEPS no induce un potencial de acción y un PIPS aleja a la membrana del umbral, ¿Cómo se produce un potencial de acción?
Integración sináptica
estimulador
-70 mV
eléctrico
Sumación temporal de PEPSs A
B
Medida del voltaje en B cuando se estimula A
10 0 -10 -20 -30 -40 -50 -60 -70 -80 -90
10
20
30
msec
40
50
60
30 20 10 0 -10 -20
mV
20
Estimulación presináptica cada 5 mseg Potencial de membrana en la neurona postsináptica
30
mV
Potencial de membrana en la neurona postsináptica
Estimulación presináptica cada 20 mseg
Sumación Temporal
-30 -40 -50 -60 -70 -80 -90
10
20
30
msec
40
50
60
12
estimulador
-70 mV
eléctrico
Sumación temporal de PIPS
A
B
Medida del voltaje en B cuando se estimula A Sumación de PIPSs
Cl -
30
10 0 -10 -20 -30 -40
K+
-50 -60
PIPS
-70 -80 -90
10
20
30
msec
40
50
60
20 10 0 -10 -20
mV
20
Potencial de membrana en la neurona postsináptica
30
mV
Potencial de membrana en la neurona postsináptica
Potencial postsináptico inhibitorio (PIPS)
-30
Sumación de IPSPs hace más difícil la generación de un potencial de acción
-40 -50 -60 -70 -80 -90
10
20
30
40
msec
50
60
-70 mV
A
C BB
10 0 -10 -20 -30 -40 -50 -60 -70 -80 -90
20 10 0 -10
10
20
-30 -40 -50 -60 -70 -80
10
20
30
msec
40
50
60
30
msec
40
50
60
Estimulación de las neuronas A y B
mV
-20
Potencial de membrana en la neurona postsináptica
30
mV
Potencial de membrana en la neurona postsináptica
20
Medida del voltaje en C
Estimulación de la neurona B
-90
Estimulación de la neurona A
30
mV
estimulador Electrical Stimulator eléctrico
Potencial de membrana en la neurona postsináptica
Sumación espacial de PEPSs
30 20 10 0 -10 -20
Sumación espacial
-30 -40 -50 -60 -70 -80 -90
10
20
30
msec
40
50
60
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Sumación temporal de PEPS
ure 5.17c, Bear, 2001
Sumación espacial de PEPS
Consecuencia de los fenómenos de sumación Terminal axónico presináptico
1.
Zona de disparo
INTEGRACION:
Tres neuronas excitatorias descargan. Sus potenciales degradados separados están por debajo del umbral de descarga 2. Los potenciales degradados llegan a la zona de descarga y se suman creando una señal supraumbral 3. Se genera un potencial de acción
no se manda información cargante ni superflua
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Consecuencia de los fenómenos de sumación
1.
Zona de disparo
Dos potenciales excitatorios están disminuidos porque se suman con un potencial inhibitorio 2. La suma de los potenciales está por debajo del potencial umbral, por lo que no se genera un potencial de acción
Estricnina/Toxina del cólera: compite/inhibe-liberación de NT inhibitorios (Gly/GABA) se abole inhibición post/pre-sinaptica quedan vias excitatorias a músculo esquelético INCONTROLADAS se producen espasmos musculares, convulsiones y muerte.
Tipos de circuitos neuronales Divergencia
Convergencia
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COMO REFINAR LA EFICIENCIA SINAPTICA NEUROMODULADORES: -mas complejos que NT: péptidos -vesículas de almacen mas grandes y densas -se puede liberar mas de 1 tipo al tiempo que el NT (NT solo 1 por axon) - actúan a [ ] mas bajas - dan respuestas mas prolongadas -sus R pueden estar en membr. post o pre-sináptica - no producen PPSE/I: deprimen o facilitan capacidad de despolarizac -efectos mas lentos pero mas duraderos: cambiar veloc sint NT, etc… -ejemplos: CCK (saciedad/no dolor), cafeina-adenosina, etc INHIBICION O FACILITACION PRE-SINÁPTICA: -La neurona pre-soináptica recibe sinapsis anterior que determina cuanto NT se secreta. Cual es la ventaja de controlar accion de este Nt en neurona pre-sinapt?
Autorreceptores e inhibición presináptica • Algunas veces los receptores se encuentran en la terminación presináptica
Inhibición presináptica en una sinapsis axoaxónica
• Su activación conduce a: – Inhibición de la liberación del NT o a – Síntesis del NT • Autorreceptores pueden actuar como freno para la liberación de los NTs
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En toda neurona podemos encontrar 4 componentes funcionales Potencial excitador postsináptico (PEPS)
Soma (cuerpo neuronal)
Potencial inhibidor postsináptico (PIPS)
Componentes de entrada
Dendritas
(Potenciales de entrada degradados)
Canales operados por agonista (NT)
Componente integrador
Canales de Na+ operados por voltaje Cono axónico
(Potencial de acción)
Axón
Componente conductor (Potencial de acción conducido)
Vaina de mielina
Terminales axónicos (botones terminales)
Canales de Na+ y K+ operados por voltaje Dirección del mensaje
Componentes de salida
Canales de Ca2+ operados por voltaje
(secreción)
CIRCUITOS NEURONALES
PreS3
PreS2
convergencia:
1 célula es influenciada por muchas otras
PreS1
PreS4
PostS 1
divergencia:
1 célula influencia a muchas otras
PostS 2
PostS 6
PostS 5
PostS 4
PostS 3
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Eventos en la Sinapsis PA alcanza el terminal del axon Canales de Ca2+ se abren Entra Ca2+
Ca2+ = Señal para liberación del Neurotransmisor
Exocitosis de las vesículas del neurotransmisor
Respuestas Postsinápticas • Puede conducir a PPSE o PPSI
Cada Sinapsis puede ser solo excitatoria o inhibitoria
• Potenciales Sinápticos Rápidos
– Apertura directa de los canales químicos iónicos – Duración Rápida o corta
• Potenciales Sinápticos Lentos
– Involucran a proteínas G y segundos mensajeros – Pueden abrir o cerrar canales o cambiar la composición de proteínas de la neurona – Duración: mas larga
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Desórdenes de la Transmisión Sináptica La Sinapsis es el paso más vulnerable en la propagación de la señal ejemplos:
Esquizofrenia Miastenia Gravis (SNP) Parkinson (SNC) Depresion (SNC)
Antidepresivos: inhiben la inactivac por diferentes causas de NTs como NE, Dopamina, Serotonina (COMT, MAO, PROZAC)
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