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FISIOLOGIA I
TEMA NUMERO 9
Transmisión Sináptica
PROFESOR: Gregorio Tiskow, Ph.Sc.E-mail: [email protected]
U.C.L.A. Barquisimeto, Venezuela
El Impulso Nervioso
Integración sináptica
• Se requiere de la integración de diversos sistemas para que se
genere una respuesta…
¿ Cómo se señaliza y transmite la información en el Sistema
Nervioso?
La información dentro, yentre las neuronas se
transporta en forma deSEÑALES ELÉCTRICAS o
QUÍMICAS.
Las SinapsisLas SINAPSIS son uniones
especializadas que permiten elpasaje de información de una
neurona a otra, o de una neurona a una fibra muscular.
El Cerebro Humano
• 100.000 millones de neuronas.• Un millón de millones (billón) de
Sinapsis (1.000.000.000.000)• 10 x millones de ceros de
posibilidades teóricas de sinapsis.• 10 x 80 son las cargas positivas
existentes en el Universo.
Tipos de Sinapsis• Dos Tipos: Clasificación funcional
ELÉCTRICAS
QUÍMICAS
SISTEMA NERVIOSO
Elementos de la sinapsis
• CELULA PRE-SINAPTICA
• HENDIDURA SINAPTICA
• CELULA POST-SINAPTICA
Elementos de la sinapsis
La transmisión de la señal en la mayoría de las uniones
sinápticas es de naturaleza química
Anatomía Funcional• SINAPSIS ELÉCTRICAS:
Las uniones de las membranas pre- y postsinápticas son de tipo “unión en brecha” o Gap Junctions.
Las uniones están facilitadas por la presencia de CONEXONES (arreglos hexagonales de proteínas)
Se forman puentes de muy baja resistencia. El diámetro de los canales en el conexón, están
regulados por pH, voltaje y iones calcio. Ca++ disminuye el diámetro del mismo.
La señal eléctrica se propaga muy rápidamente. Transmisión puede ser bi-direccional.
Sinapsis Eléctricas
Anatomía Funcional
• TERMINALES O BOTONES PRE-SINAPTICOS:Generalmente se ubican sobre las dendritas o las espinas dendríticas o sobre el soma neuronal.En corteza cerebral, 98% de los botones se ubican sobre las dendritas.Entre 10.000 y 15.000 botones visibles.Pueden emitir señales excitatorias o inhibitorias.
Anatomía Funcional
SinapsisClasificación Morfológica
• Axo-dendrítica
• Axo-axonal
• Axo-somática
Sinapsis Químicas
• Las más frecuentes.• Cada terminal pre-sináptica está separada de
la postsináptica por la hendidura sináptica de unos 20-40 nm de ancho.
• En la terminal pre-sináptica es frecuente ver numerosas mitocondrias y vesículas sinápticas que contienen un neurotransmisor.
Sinapsis Química
Sinapsis Química
TRANSMISION UNIDIRECCIONAL
Sinapsis Química
Sinapsis QuímicaSecuencia de acontecimientos
• Al llegar el potencial de acción a la terminal pre-sináptica, la membrana plasmática de la misma se despolariza.
• Lo anterior generará liberación del contenido de las vesículas hacia la hendidura sináptica.
• El neurotransmisor liberado de las vesículas provocará cambios en la permeabilidad de la membrana neuronal post-sináptica.
Sinapsis QuímicaLiberación del Neurotransmisor
• Papel del ion Calcio: La membrana pre-sináptica está enriquecida
en canales de Ca++ voltaje dependientes. Al llegar un potencial de acción, la membrana
se despolariza y apertura canales de Ca++ Entrada de iones Ca++ al interior del terminal. Unión de iones Ca++ en los puntos de
liberación o zonas activas del terminal pre-sináptico. Se induce fusión de las vesículas a la
membrana y exocitosis.
Papel del Calcio
Sinapsis QuímicaLiberación del Neurotransmisor
Liberación del contenido de las vesículas a la hendidura sináptica.
Fusión vesicular y exocitosis involucran un complejo de proteínas, entre ellas SNARE-v-Sinaptobrevina y la SNARE-t-Sintaxina en la membrana celular, y un grupo de proteínas G.
Ciclo vital vesícula sináptica
Liberación del Neurotransmisor
• 1 Llegada de la despolarización al terminal presináptico
• 2 Apertura de los canales de Ca++• 3 Entrada de Calcio• 4 Interacción del Ca++ con la
Sinaptotagmina• 5 Inducción de la exocitosis• 6 Liberación del Neurotransmisor• 7 Endocitosis de la membrana vesicular
Liberación del Neurotransmisor
• La Zona activaZona activa está conformada por varias vesículas “ atracadas ” rodeadas por 10 canales de Calcio voltaje dependientes (microdominio).
• El Calcio es el Intermediario Intermediario entre la señal eléctrica despolarizante y la exocitosis del Neurotransmisor.
• Tiempo de liberación de 0,2 mseg. Aprox.
Convergencia-Divergenciade Información
• Ello implica que la información que ingresa a cada célula neuronal es múltiple.
• Así, muchas neuronas pre-sinápticas, convergen en una sola neurona post-sináptica.
• También, los axones de la mayor parte de las neuronas pre-sinápticas se dividen en muchas ramas que divergen para terminar sobre muchas neuronas post-sinápticas.
• Convergencia y divergencia son las bases de los procesos de facilitación, sumación y fenómenos de reverberación.
Convergencia-Divergencia
Acción de la sustancia neurotransmisora en la
neurona o célulapost-sináptica…
Proteínas Receptoras
Interacción con Receptores
• Receptor: proteína superficial de la membrana unida a un canal iónico (ionotrópicos) y/o acoplada a proteínas intracelures que transducen la señal intracelularmente o al núcleo (metabotrópico).
• La unión del Neurotransmisor con el receptor provoca cambios conformacionales en este último.
Elementos post-sinápticos
• COMPONENTE DE UNION: ubicado en la membrana celular de la célula post-sináptica donde se unirá el neurotransmisor.
• COMPONENTE IONOFORO: atraviesa toda la membrana post-sináptica hasta el interior de la neurona.
Componente Ionoforo de la membrana post-sináptica
• DOS TIPOS:
– RECEPTOR IONICO (CANAL IONICO)
– RECEPTOR METABOTROPICO (ACTIVADOR DE SEGUNDOS MENSAJEROS)
Canal o Receptor Ionico
• CANALES CATIÓNICOS: permeables a iones Na+ con más frecuencia (pero también existen para iones K+ y iones Ca++)
• CANALES ANIÓNICOS: permeables a iones Cl- principalmente.
CANALES CATIÓNICOS
• Al aperturarse estos canales, y dejar entrar cargas (+), dichas cargas EXCITAN (DESPOLARIZAN) la membrana celular post-sináptica.
• La sustancia neurotransmisora que ejecuta este efecto es un:
NEUROTRASMISOR EXCITADOR
CANALES ANIÓNICOS
• Al aperturase estos canales, permiten la entrada de cargas (-) que INHIBEN la actividad eléctrica de la neurona post-sináptica (la HIPERPOLARIZAN)
• La sustancia neurotransmisora que ejecuta este efecto es un:
NEUROTRASMISOR INHIBIDOR
Interacción con receptores metabotrópicos
• El Neurotransmisor se une con proteínas receptoras que activan pequeñas moléculas proteicas llamadas Proteínas GProteínas G que pueden moverse libremente por la cara intracelular de la membrana postsináptica activando a su vez “proteínas efectórasproteínas efectóras” que pueden ser canales iónicoscanales iónicos regulados por la proteína G ( canales de K+ por estímulo de los receptores ß por la noradrenalina ) o moléculas denominadas segundos mensajerossegundos mensajeros
SUSTANCIAS NEUROTRANSMISORAS
Criterios para considerar si una sustancia química
es un neurotransmisor:
1- La molécula debe ser sintetizada y almacenada en la neurona pre-sináptica.
2-La molécula debe ser liberada por el terminal del axón pre-sináptico durante la estimulación.
3- Deben existir receptores específicos para la sustancia en la célula post-sinápticaCortesía Dr. Loureiro NelsonCortesía Dr. Loureiro Nelson
Neurotransmisores
• Su ACCION se divide en: Síntesis
AlmacenamientoLiberaciónInteracción con el receptorDesactivación
Almacenamiento del Neurotransmisor
• Las Vesículas Sinápticas se anclan a filamentos de actina.
• Se movilizan hacia la zona activa donde se acoplan a la membrana presináptica (Efecto Docking)
• Luego de la exocitosis se vuelven a reciclar y reutilizar.
Desactivación del Neurotransmisor
• DispersiónDispersión del NT por simple difusiónsimple difusión fuera de la sinapsis.
• RecaptaciónRecaptación del NT por la pre-sinapsispre-sinapsis
• Destrucción enzimáticaDestrucción enzimática en la propia hendidura sináptica.
Inhibición vs excitación
Excitación > Inhibición
Estado de excitaciónEstado de excitación
Excitación < Inhibición
Estado de inhibiciónEstado de inhibición
Excitación Post-sinápticaPotencial Postsináptico Excitatorio (PPSE)
• EVENTOS ELECTRICOS-SECUENCIA EN LA MEMBRANA CELULAR POST-SINÁPTICA:
Apertura de canales de Na+ con pasaje al interior celular de cargas (+) en forma masiva (corriente positiva). Se alcanza el umbral de excitación y se despolariza la membrana post-sináptica en ese punto (en el botón sináptico)
Cortesía Dr. Nelson LoureiroCortesía Dr. Nelson Loureiro
Excitación Post-sinápticaPotencial Postsináptico Excitatorio (PPSE)
• EVENTOS ELECTRICOS-SECUENCIA EN LA MEMBRANA CELULAR POST-SINÁPTICA:
Disminución de la conductancia para los iones de Cl- y K+ a través de sus respectivos canales.
Cambios en el metabolismo interno de la neurona para excitar la actividad celular.
Excitación Post-sinápticaPotencial Postsináptico Excitatorio (PPSE)
• El PPSE debido a la actividad de un único botón sináptico es pequeño, pero las despolarizaciones producidas por cada uno de los botones activados se van a sumar.
• La sumación puede ser TEMPORAL o ESPACIAL
En la integración neuronal es importante considerar los siguientes procesos:
a) Sumación Temporalb) Sumación Espacialc) Facilitaciónd) Fatiga sináptica
Facilitación
• Cuando hay actividad en más de uno de los botones sinápticos al mismo tiempo, se va a producir una sumación espacial, y así, se dice que la actividad en uno de los botones sinápticos FACILITA la actividad en los otros botones sinápticos y hace que se acerquen al nivel del umbral de disparo.
Sumación espacial - Facilitación
Facilitación
• Se producirá una sumación temporal, si estímulos aferentes repetitivos producen nuevos PPSE, antes que los potenciales previos hayan declinado o disminuido.
Sumación Temporal
Suma Espacial: se produce cuando hay la activación sincrónica de dos o más terminales nerviosos.
Suma Temporal: se produce cuando una salva de potenciales de acción alcanza un terminal nervioso.
Suma Espacial
Suma TemporalSuma Espacial
Excitatoria
Inhibitoria
Suma TemporalExcitatoria
Inhibitoria
Suma EspacialSuma Espacial
Suma Temporal
Cortesía Dr. Loureiro NelsonCortesía Dr. Loureiro Nelson
Fatiga Sináptica:Frecuencias de estímulos muy elevadas pueden
agotar la capacidad de generar PAs
Factores determinantes de la fatiga sináptica:
• Agotamiento del neurotransmisor
• Inactivación de los receptores post-sinápticos
• Alteración anormal de las concentraciones iónicas dentro de la célula post-sináptica
• Acumulación de metabolitos en el sistema que inhiben la respuesta.
Cortesía Dr. Skirzewski MiguelCortesía Dr. Skirzewski Miguel
Inhibición Post-sinápticaPotencial Postsináptico Inhibitorio (PPSI)
• EVENTOS ELECTRICOS-SECUENCIA EN LA MEMBRANA CELULAR POST-SINÁPTICA:
Apertura de Canales de Cl- en la membrana post-sináptica. Entrada masiva de iones Cl- (entrada de cargas negativas desde el exterior)
Aumenta la electronegatividad intracelular.Hiperpolarización de la membrana celular.Efecto Inhibidor. Disminuye excitabilidad celular.
Inhibición Post-sinápticaPotencial Postsináptico Inhibitorio (PPSI)
• EVENTOS ELECTRICOS-SECUENCIA EN LA MEMBRANA CELULAR POST-SINÁPTICA:
Aumento de la conductancia para los iones K+, los cuales salen al exterior celular aumentando la electronegatividad interna.
Ejemplo de este tipo de neuronas: neurona en botella de Golgi (interneurona). En médula espinal. Neurotransmisor: la glicina.
Inhibición Post-sinápticaCualquier suceso sináptico que reduzca la probabilidad de generar un potencial de acción en la célula post-sináptica.
Inhibición Post-sinápticaPotencial Postsináptico Inhibitorio (PPSI)
• Se pueden SUMAR ESPACIAL y TEMPORALMENTE.
Efecto de ciertas sustancias sobre la transmisión sináptica
Sobre canales
Agonistas
Antagonistas
Ac. Kainico, (glutamato). Proviene del alga roja Digenea simplex.
Ac. Quiscuálico, (glutamato). Semillas de Quisqualis indica.
N-Metil-D-Aspartato, (glutamato)
Conotoquina (no competitivo NMDA)
β-bungarotoxina, (veneno de cobra). Inhibe la liberación del neurotransmisor.
Notexina (serpiente Tigre). Inhibe liberación del neurotransmisor, parálisis letal.
Presinápticos
Cortesía Dr. Skirzewski MiguelCortesía Dr. Skirzewski Miguel
Efecto de ciertas sustancias sobre la transmisión sináptica
Post-sináptico
Muscimol, agonista GABA-A. De la seta Amanita muscaria.
Bicuculina, antagonista GABA-A. De la planta Dicentra cucullaria
Muscarina, pilocarpina (activan muscarínicos ACh)
Atropina, (belladonna), alcaloide de planta, bloquea transmisión sináptica muscarínica.
Nicotina, (alcaloide de origen vegetal), carbacol, agonistas de receptores nicotínicos.
D-tubocurarina, compite con ACh por los receptores nicotínicos
α-bungarotoxina, (serpiente krait)(cobra), unión irreversible y específica a los nicotínicos. (se ha usado para estudiar número de receptores).
Fisostigmina, inhibidor de AChE.
Cortesía Dr. Skirzewski MiguelCortesía Dr. Skirzewski Miguel
Sesión de preguntas y respuestas…
