TRANSMISION SINAPTICA

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

2

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

3

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

5

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

7

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

8

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

9

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

11

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

13

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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