Transmiterea sinaptica - clasificarea sinapselor

Transmiterea sinaptica

1. Definitie. Clasificarea sinapselor

Sinapsa este ansamblul jonctional interneuronal care asigura transmiterea unidirectionala a impulsului nervos excitator sau inhibitor. Sinapsa este regiunea de contact neuro-neuronala sau neuro-efectoare (muschi, glanda), la nivelul careia exista diferentieri morfofunctionale ce determina excitatia sau inhibitia elementului postsinaptic, atunci cand neuronul presinaptic intra in activitate.

In raport cu natura segmentul postsinaptic, se descriu:

sinapse interneuronale (axo-dendritice, axo-somatice, axo-axonice);

sinapse neuromusculare (placa motorie).

In raport cu mecanismul de transmitere sinaptica, se descriu:

sinapse chimice - prezinta o fanta sinaptica de 20-30 nm, asigura transmiterea excitatiei prin mediator chimic; transmiterea este unidirectionala si se realizeaza cu intarziere; reprezinta aproape toate sinapsele din SNC, placa motorie si sinapsele SNV;

sinapse electrice - reprezinta contacte intre doua celule alaturate fara fanta sinaptica sau cu o fanta sinaptica minima (2-2,7 nm); asigura transmiterea excitatiei prin curenti electrici la nivelul conexonilor; transmiterea este bidirectionala si fara intarziere; reprezinta sinapsele din miocard, muschi neted, anumite regiuni ale SNC si celule fotoreceptoare din retina.

In raport cu tipul de raspuns, sinapsele chimice pot fi:

excitatorii sau

inhibitorii

In raport cu tipul de mediator pot fi:

2. Caracteristicile morfologice si functionale ale sinapselor chimice

Caracteristici morfologice. O sinapsa chimica cuprinde in structura sa o componenta presinaptica si o componenta postsinaptica, separate printr-un spatiu numit fanta sinaptica.

a. Componenta presinaptica este reprezentata de terminatia butonata a axonului, care contine mitocondrii, neurofibrile si cule cu mediator chimic.

La nivelul membranei presinaptice se gasesc:

canale ionice voltaj-dependente - canale de Na⁺, K⁺ si Ca²⁺ implicate in modificarile de potential presinaptic si in eliberarea mediatorului chimic;

autoreceptori - implicati in autoreglarea nivelului de excitatie presinaptica. De exemplu, in cadrul unei sinapse adrenergice, receptorii a -adrenergici si receptorii b-adrenergici sunt receptori postsinaptici, in timp ce receptorii a -adrenergici sunt autoreceptori cu rol in scaderea eliberarii de noradrenalina din butonul presinaptic.

Veziculele prezente la nivel presinaptic contin:

Mediatori principali (neurotransmitatori) - induc modificari specifice de potential la nivelul segmentului postsinaptic;

Comediatori (cotransmitatori, mediatori secundari) - sunt eliberati de acelasi neuron odata cu mediatorul principal. Comediatorii participa la modularea raspunsului postsinaptic, la reglarea eliberarii mediatorului din butonul sinaptic si exercita efecte trofice in teritoriu. De exemplu, alaturi de acetilcolina se elibereaza VIP (peptidul intestinal vasoactiv), iar alaturi de noradrenalina se elibereaza neuropeptidul Y.

Neuromodulatori - sunt produsi de neuronul implicat, dar si de alti neuroni sau structuri adiacente. Nu determina raspunsuri postsinaptice specifice, dar induc modificari de durata a capacitatii de raspuns postsinaptic.

b. Fanta sinaptica este spatiul dispus intre membrana presinaptica si membrana postsinaptica, limitat la periferie de nevroglie. Fanta sinaptica este traversata de filamente de proteoglicani cu rol in directionarea mediatorului spre membrana postsinaptica.

In raport cu marimea fantei sinaptice se descriu:

sinapse de tip I - fanta sinaptica peste 30 nm;

sinapse de tip II - fanta sinaptica

20 nm;

sinapse de tip III - fara fanta sinaptica sau cu fanta sinaptica minima (sinapse electrice).

c. Componenta postsinaptica reprezinta o portiune diferentiata a membranei postsinaptice (neuron, muschi), care exprima:

structuri receptoare specifice mediatorului - proteine-canal ionic de Na⁺, K⁺ si Cl^- (in functie de tipul sinapsei) operate de ligand (mediator chimic), implicate in modificarile de potential postsinaptic;

structuri cu rol enzimatic care intervin in hidroliza mediatorului - ex. acetilcolinesteraza desface complexul receptor-acetilcolina, inactiveaza acetilcolina si elibereaza receptorul postsinaptic.

CARACTERISTICI FUNCTIONALE.

1. unidirectionalitatea - la nivelul sinapselor mediatorul poate fi eliberat exclusiv din regiunea presinaptica si actioneaza numai pe receptorii specifici de la nivelul membranei postsinaptice;
2. intarzierea sinaptica - etapele transmiterii sinaptice presupun o latenta intre momentul depolarizarii butonului terminal si momentul aparitiei activitatii postsinaptice, cu durata de 0,4-0,7 ms;
3. potentarea postetanica - cresterea frecventei de stimulare la nivelul terminatiei nervoase presinaptice determina o crestere a cantitatii de mediator chimic eliberate in spatiul sinaptic cu ocazia fiecarui stimul;
4. fatigabilitatea - stimularea prelungita si cu frecventa mare determina epuizarea rezervelor de mediator chimic si blocarea transmiterii sinaptice;
5. inexcitabilitatea periodica a membranei postsinaptice - raspunsul postsinaptic este conditionat de eliberarea mediatorului chimic in fanta sinaptica.

3. Secventa fenomenelor transmiterii sinaptice

a. Invazia butonului sinaptic de catre influxul nervos - influxul nervos determina la nivelul membranei presinaptice un influx masiv de Na⁺ simultan cu un influx de Ca²⁺ raspunzator de cuplarea fenomenului de membrana cu eliberarea mediatorului din culele sinaptice.

b. Eliberarea mediatorului in fanta sinaptica - in prezenta ionilor de Ca²⁺ si a ATP-ului, culele presinaptice isi varsa continutul in fanta sinaptica printr-un proces de exocitoza.

- Din fiecare cula se elibereaza o cantitate fixa de mediator chimic numita cuanta.

- De exemplu, numarul de molecule de acetilcolina continute intr-o cula de mediator este cuprins intre 5.000 si 10.000 molecule. Un singur potential presinaptic determina eliberarea simultana a 150-300 de cuante, iar intr-un buton sinaptic se gaseste depozitata o cantitate de acetilcolina ce poate media 1000 de impulsuri.

- In repaus, cuantele de mediator chimic se elibereaza una cate una, cu frecventa scazuta (1/sec), inducand doar oscilatii miniaturale ale potentialului postsinaptic care asigura zgomotul de fond al sinapsei.

- In momentul aparitiei PA, frecventa de descarcare a cuantelor de mediator creste foarte mult, iar efectele asupra potentialului postsinaptic se sumeaza atingand pragul detonant necesar unui potential de actiune proat.

c. Proarea transsinaptica a influxului nervos - cuprinde, la randul sau, mai multe etape:

difuziunea mediatorului chimic - mediatorul eliberat in fanta sinaptica difuzeaza liber spre membrana postsinaptica;

actiunea mediatorului chimic asupra membranei postsinaptice mediatorul chimic se fixeaza pe receptori (proteina-canal ionic) specifici si determina modificari de permeabilitate ce stau la baza raspunsului postsinaptic. Pentru a induce un potential de actiune proat, fiecare cuanta de mediator chimic trebuie sa deschida simultan 1000 - 2000 de canale ionice. In acelasi timp, mediatorul chimic poate actiona si asupra autoreceptorilor, reglandu-si propria eliberare din butonul sinaptic;

inactivarea mediatorului chimic - este necesara pentru ca membrana postsinaptica sa devina apta pentru receptionarea unui nou mesaj. Se realizeaza prin:

inactivare postsinaptica - enzime hidrolizante din membrana postsinaptica, plasate in imediata vecinatate a receptorilor, desfac complexul mediator-receptor pe masura ce acesta se formeaza (ex. acetilcolinesteraza in cazul acetilcolinei);

captare presinaptica - o parte din mediatorul care nu a fost fixat pe receptori este captat de structura postsinaptica si trecut in citoplasma acesteia unde este inactivata;

difuziune extrasinaptica - o parte din mediatorul eliberat difuzeaza in spatiul extracelular unde este inactivat de enzime cu sediu extracelular sau este captat de celulele gliale;

recaptare - butonul presinaptic capteaza o parte din mediatorul eliberat in vederea reutilizarii sale.

Tipuri de raspunsuri postsinaptice

In functie de natura mediatorului chimic si a receptorilor din membrana postsinaptica, pot avea loc urmatoarele mai multe tipuri de raspunsuri postsinaptice.

a. Potentialul postsinaptic excitator (PPSE) - potential local de tip depolarizant determinat de un influx de Na⁺ (ex. receptorul nicotinic pentru acetilcolina) sau de Ca²⁺ (ex. receptorul pentru glutamat). Aceste potentiale sau depolarizari locale neproate, se sumeaza temporo-spatial si atunci cand ating potentialul prag (amplitudine 20 mV) declanseaza potentialul de actiune autoproat prin deschiderea canalelor rapide pentru Na⁺.

b. Potentialul postsinaptic inhibitor (PPSI) - potential local de tip hiperpolarizant ce poate fi determinat de un influx de Cl^- (ex. receptorul pentru GABA) sau eflux de K⁺ (ex. receptorul muscarinic pentru acetilcolina). Aceste potentiale reduc excitabilitatea postsinaptica si impiedica declansarea potentialului de actiune autoproat.

c. Potentialul de inhibitie presinaptic - se manifesta la nivelul sinapselor axo-axonice.

d. Inhibitia recurenta varietate de inhibitie postsinaptica realizata de un neuron intercalar asupra unui axon cu care face sinapsa in cadrul unei bucle de retroactiune. De exemplu, celula Renshaw primeste excitatia printr-o colaterala a axonului unui motoneuron, stabileste o sinapsa (mediator chimic glicina) prin axonul sau cu pericarionul aceluiasi motoneuron pe care il hiperpolarizeaza, limitand astfel descarcarea acestuia.

Subiecte

1. Potentialul de repaus neuronal
2. Potentialul de actiune neuronal
3. Fiziologia conducerii prin fibra nervoasa; legile conducerii in axon. Conducerea excitatiei prin fibrele mielinice si amielinice
4. Sinapsa: definitie, structura morfo-functionala, clasificare

Transmiterea sinaptica: secventa fenomenelor transmiterii sinaptice. Tipuri de raspunsuri sinaptice.