Sinapsis

Ma. José Zuluagamzuluaga@fcien.edu.uy

ESFUNO - Enfermería 2011

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