Fisiología intestinal. Según Fisiología Medica de Guyton 11 edición.
Clase Teórica LTP Fisiología del Sistema Nervioso 2011.
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Clase Teórica LTP
Fisiología del Sistema Nervioso 2011
…puede admitirse como cosa muy verosímil que el ejercicio mental sucita en las regiones cerebrales más solicitadas un mayor desarrollo del aparato protoplasmático y del sistema de colaterales nerviosas. De está suerte las asociaciones ya establecidas entre ciertos grupos de células se vigorizarían notablemente por medio de la múltiplicación de las ramitas terminales de los apéndices protoplasmáticos y de las colaterales nerviosas; pero además, gracias á la neoformación de colaterales y de explansiones protoplásmicas, podrían establecerse conexciones intercelulares completamente nuevas… Santiago Ramón y Cajal, 1894.
…When an axon of cell A is near enough to excite cell B repeatedly or persistently takes part in firing it, some growth process or metabolic change takes place in one or both cells such as A´s efficiency, as one of the cells firing B, is increased…. Donald O. Hebb, The organization of Behavior 1949.
Entonces llega la LTP para poner a todo el mundo contento. Bliss y Lømo (1973).
Propiedades de la LTP“clásica”
1. Asociatividad2. Especificidad3. Cooperatividad
La LTP en el Hipocampo depende de la activación del receptor de glutamato
tipo NMDA
El bloqueo del receptor de NMDA bloquea la LTP
KO de LTP de CA1 no tiene LTP (Tonewaga 1996)
El receptor de NMDA actúa como un detector de coincidencia
La LTP requiere simultáneamente la activación presináptica y postsináptica
Transmisión sináptica basal
Durante la despolarización
Mecanismos moleculares inducción de LTP
NMDAr
AMPAr
AMPAr
Antes LTP
Después LTP
Cambia la relación entre la respuesta AMPA y la respuesta NMDA
Liao et al 1995
CAMKII
Ca2+ Ca2+Ca2+ Ca2+
P
P
P P
NMDAr
AMPAr
La activación de CAMKII es fundamental para la inducción de la LTP
La inducción de LTP fosforila CAMKII
CAMKII fosforila a los receptores AMPABarria et al 1998
Hipótesis de especificidad de subunidades
• Los receptores AMPA se conforman como tetrámeros
• En el hipocampo adulto se conforman como heterómeros GluR2-GluR3 ó GluR2-GluR1
Huganir 2004
I (pA)
Vm (mV)
Una estrategia experimental: electrophysiological tagging
Receptores endógenos
GluR1 GluR2
GluR2GluR3
Receptores Mutantes
GluR1 GluR1 GluR2 GluR2
Heterómeros Homómeros
-60mV
+40mV
-60mV
+40mV
GluR2/2 entran a las sinapsis constitutivamente
Expresión acoplada de receptores AMPA y GFP
Shi 2000
GluR1 no entra a la sinapsis constitutivamente
Expresión acoplada de receptores AMPA y GFP
Hayashi 2001
GluR 1 entra a las sinapsis por la inducción de LTP
Hayashi 2001
Receptores Quiméricos
GluR1 GluR1
GluR2 GluR2
GluR2-c terminal
GluR1-c terminal
Shi 2000
Shi 2000
El cuadro completo
SLOTHuganir 2004
Cambios estructurales
LTP induce crecimiento de espinas dendríticas
Relación entre plasticidad estructural y sináptica
• Estrategia: GFP sensible a pH (SEP)
Citoplasma
Lúmen vesicular (bajo pH)
Espacio extracelular (pH fisiológico)
• GluR1 se inserta en la espina dendrítica luego de la LTP
• La cola c-terminal de GluR1 es suficiente para que se produzca el agrandamiento de la espina
Relación entre plasticidad estructural y sináptica
• GluR1 no se inserta basalmente en la espina
Como se inserta?
¿Esto pasa in vivo?
Copyright ©2008 Society for Neuroscience
ASICs y plasticidad sináptica en amygdala
Plantéamiento problemas y experimentos a futuro
Fear conditioning induce inserción de GluR1
Rumpel et al 2005
La inserción de GluR1 se produce en neuronas activadas
Matsuo y Mayford 2008
Entonces
• Activación del receptor de NMDA• Fosforilación de CAMKII inducida por el calcio
que entra a través del NMDAr• Fosforilación de la cola citoplasmática del
GluR1 • El GluR1 fosforilado interactúa con proteínas
del “slot” y se ancla en la postsinapsis
Existen múltiples formas de LTP
• LTP Hebbiana: activación simultánea de la células pre y postsináptica (CA1, Cortico-corticales, Amygdala)
• LTP no-Hebbiana: puramente presináptica (CA3, talamo-corticales, cortico-estriatales)
• LTP anti-Hebbiana: requiere que la célula postsináptica no se active (interneuronas)
El LTP de lasMossy fibers es pre-sináptico y no depende de receptores NMDA
Fig. 3. Anti-Hebbian LTP occurs in interneurons with rectifying AMPARs in the feedback circuit.
K P Lamsa et al. Science 2007;315:1262-1266
Published by AAAS
Otros procesos plásticos sinápticos
• LTP por si sólo lleva a una saturación del sistema• Fenomenos antagónicos: LTD, despotenciación• Fenomenos homeostaticos: synaptic scaling