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LA TRANSMISION SINAPTICASINAPSIS: Definición, estructura y tipos.MECANISMO:

sínt. NT: tipos, vesículas…liberación (+ captura, degradación…)Receptores: PPS, tipos de receptores

neurofarmacologíaINTEGRACIÓN SINÁPTICA:

-sumación,-inhibición-modulación

convergencia/divergencia-circuitos

MIELINA

REL

mitocondrias

lisosoma

Aparato deGolgi

citoplasmaEspinasdendríticas

dendrita

microtúbulosRER

SOMA

DENDRITAS

MIELINAAXON

Dirección del mensaje

BOTONESTERMINALES

COMPONENTES DE LAS NEURONAS

2

Axón

El potencial de acción se genera en el segmento inicial (cono axónico) cuando el potencial llega al potencial umbral

El segmento inicial tiene una alta densidad de canales de sodio operados por voltaje

Terminal axónico

DendritasCuerpo celular

Colateral

Tipos de sinapsis

Sinapsis axo-axónica

Sinapsis axo-dendrítica

Sinapsis axo-somática

Cuerpo celular

Dendritas

Axón

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LA TRANSMISIÓN SINAPTICA

Una neurona puede hacer sinapsis con:

otra neurona

fibra muscular

célula glandular

axónmitocondrias

Botón sináptico

vesículas sinápticas

hendidura sináptica

Membrana postsináptica

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

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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 moversebidireccionalmente• Las células están acopladaselectrónicamente•La velocidad de conducción es muy rápida•Habituales en células no nerviosas (corazón) o en neuronasque necesitan estar sincronizadas

Membranapresináptica

Membranapostsináptica Uniones comunicantes

microtúbulos

citoplasma

mitocondria

Neurona presináptica

NeuronapostsinápticaUniones

comunicantes

2-4 nm

Membranas plasmáticas

CONEXÓNComunicación entre 2 conexones

CONEXINA

SINAPSIS ELÉCTRICAS

Canal 1,5-2 nm

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Vesículasináptica

Neuronapresináptica

Neuronapostsináptica

SINAPSIS

Exocitosis

Movilización

ELEMENTO POSTSINAPTICO

ESPACIO SINAPTICO

ELEMENTO PRESINAPTICO

NEUROTRANSMISOR

Sinapsis química

TIPOS

DE

SINAPSIS

Químicas

Eléctricas

neurona presináptica

neurona postsináptica

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SINAPSIS ELECTRICAS SINAPSIS QUÍMICAS

1. Distancia corta entre la membrana pre y post sinápticaHendidura sináptica 30-400 nm

2. Continuidad física entre los citoplasmasSin continuidad

3. Transmisión de la información por corriente iónicaNeurotransmisores

4. Dirección de la transmisión: BIDIRECCIONALUNIDIRECCIONAL

5. Ausencia de retraso sinápticoRetraso sináptico

SinapsisSinapsis QuímicaQuímica

• = Mayoría de las sinapsis

• Usa neurotransmisores para llevarinformación de una célula a otra

• La Terminales Axónicas tienenmitocondrias y vesículas sinápticas quecontienen neurotransmisores

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Pasos en la neurotransmisión1. síntesis

2. almacenamiento

3. liberación

4. Efectos postsinápticos

5. inactivación

1. Propagación del potencial de acción en la neurona presináptica

Ca2+

2. Entrada de Ca

3. Liberación del neurotransmisor por exocitosis4. Unión del neurotransmisor al receptor postsináptico5. Apertura de canales iónicos específicos en la membrana postsináptica

Pasos en la neurotransmisión

8

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 postsinápticoexcitador (EPSP= PEPS)

Potencial postsinápticoinhibidor (IPSP= PIPS)

SINAPSIS EXCITATORIAS

SINAPSIS INHIBITORIAS

Acetilcolina y glutamato

Glicina y GABA

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Requerimientos para que exista transmisión sináptica química1. Mecanismo para sintetizar y almacenar

neurotransmisores en vesículas2. Mecanismo que origine el vaciamiento de las

vesículas sinápticas en la hendidura sináptica en respuesta a un potencial de acción

3. Mecanismo para producir una respuesta eléctrica o bioquímica en la neurona postsináptica

4. 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) Aminoácidosb) Acetilcolina (ACh) y

aminas biógenasc) Péptidosd) 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

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Terminal axónico Mitocondria

Vesícula sináptica

Acetilcolina

ColinaAcetato

Receptor Colinérgico

Colinoacetiltransferasa

Acetilcolinestarasa (AChE) Célula postsináptica

Hendidura sináptica

Neurotransmisión colinérgica

Mecanismo de acción de los neurotransmisores

El NT se debe unir a proteínas receptoras específicas en la membrana postsinápticaEsta unión origina un cambio de conformación del receptorDos principales categorías de receptores:

• canales iónicos operados por ligando: receptores ionotrópicos

• receptores acoplados a proteínas G: receptores metabotrópicos

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RECEPTORES IONOTRÓPICOS

LUGAR DE UNIÓN

CANAL CERRADO CANAL ABIERTO

IONES

Unión del neurotransmisor

RECEPTORproteína G

Activación de la proteína G Unión de la

subunidad α al canal y activación

Entrada de iones proteína G

1

2 3

41

2Unión de la subunidad αa un enzima3

Segundomensajero

Apertura del canal

Entrada de iones

4

4

EFECTOSCELULARES

RECEPTORES METABOTRÓPICOS

UNIÓN DELNEUROTRANSMISOR

Fin de la neurotransmisión

1. difusión

2. degradación

3. recaptación

Mientras el NT esté unido a su receptor se está produciendo el potencial (PEPS o PIPS), por tanto es necesario eliminar el

NT ¿Cómo?:

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Integración sináptica

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?

Sumación temporal de PEPSs

-70 mVeléctrico

estimulador

A B

Medida del voltaje en B cuando se estimula A

Pote

ncial de

mem

bran

a en

la

neur

ona

post

siná

ptica

-90

-80-70

-60

-50-40

-30

-20-10

0

1020

30

msec

mV

10 20 30 40 50 60

Estimulación presináptica cada 20 mseg

-90

-80-70

-60

-50-40

-30

-20-10

0

1020

30

msec

mV

10 20 30 40 50 60

TemporalSumación

Estimulación presináptica cada 5 mseg

Pote

ncial de

mem

bran

a en

la

neur

ona

post

siná

ptica

13

-70 mVeléctricoestimulador

A B

Medida del voltaje en B cuando se estimula A

-90

-80

-70-60

-50

-40-30

-20

-100

10

2030

msec

mV

10 20 30 40 50 60

Potencial postsináptico inhibitorio (PIPS)

PIPSK +

Cl-

Pote

ncial de

mem

bran

a en

la

neur

ona

post

siná

ptica

-90

-80

-70-60

-50

-40-30

-20

-100

10

2030

msec

mV

10 20 30 40 50 60

Sumación de IPSPs hace más difícil la generación de un potencial de acción

Pote

ncial de

mem

bran

a en

la

neur

ona

post

siná

ptica

Sumación de PIPSs

Sumacióntemporal de PIPS

ElectricalStimulator

A

BB

C

-70 mV

Sumación espacial de PEPSsestimulador

eléctrico

-90

-80

-70-60

-50

-40-30

-20

-100

10

2030

msec

mV

10 20 30 40 50 60

Estimulación de la neurona A

-90-80

-70

-60-50

-40

-30

-20-10

010

20

30

msec

mV

10 20 30 40 50 60

Estimulación de la neurona B

-90

-80-70

-60

-50-40

-30

-20

-100

1020

30

msec

mV

10 20 30 40 50 60

Sumaciónespacial

Estimulación de las neuronas A y B

Pote

ncial de

mem

bran

a en

la

neur

ona

post

siná

ptica

Pote

ncial de

mem

bran

a en

la

neur

ona

post

siná

ptica

Pote

ncial de

mem

bran

a en

la

neur

ona

post

siná

ptica

Medida del voltaje en C

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ure 5.17c, Bear, 2001

Sumación temporal de PEPS

Sumación espacial de PEPS

1. Tres neuronas excitatoriasdescargan. 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

Zona de disparo

Terminal axónicopresináptico

Consecuencia de los fenómenos de sumación

INTEGRACION: no se manda información cargante ni superflua

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1. Dos potenciales excitatoriosestán 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

Zona de disparo

Consecuencia de los fenómenos de sumación

Estricnina/Toxina del cólera: compite/inhibe-liberación de NT inhibitorios (Gly/GABA)se abole inhibición post/pre-sinapticaquedan vias excitatorias a músculo esquelético INCONTROLADASse 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

• 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

Inhibición presináptica en una sinapsis axoaxónica

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En toda neurona podemos encontrar 4 componentes funcionales

Componentes de entrada(Potenciales de

entrada degradados) Canales operados por agonista (NT)

Potencial excitador postsináptico (PEPS)

Potencial inhibidor postsináptico (PIPS)

(Potencial de acción)

Canales de Na+ operados por voltajeComponente integrador

Componente conductor(Potencial de acción conducido)

Canales de Na+ y K+ operados por voltaje

Componentes de salida

(secreción) Canales de Ca2+ operados por voltaje

Soma (cuerpo neuronal)

Dendritas

Vaina de mielina

Terminales axónicos(botones terminales)

Dirección del mensaje

Cono axónico

Axón

convergencia: 1 célula es influenciadapor muchas otras

divergencia: 1 célula influenciaa muchas otras

CIRCUITOS NEURONALES

PreS1

PreS2

PreS3

PreS4

PostS 1

PostS 2

PostS 3PostS 4PostS 5

PostS 6

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EventosEventos en la en la SinapsisSinapsis

PA alcanza el terminal del axon

Canales de Ca2+ se abren

Entra Ca2+

Exocitosis de las vesículas del neurotransmisor

CaCa2+ 2+ = = SeñalSeñal paraparaliberaciónliberación del del

NeurotransmisorNeurotransmisor

RespuestasRespuestas PostsinápticasPostsinápticas•• PuedePuede conducirconducir aa PPSE o PPSICada Sinapsis puede ser solo excitatoria o

inhibitoria•• PotencialesPotenciales SinápticosSinápticos RápidosRápidos

– Apertura directa de los canales químicos iónicos– Duración Rápida o corta

•• PotencialesPotenciales SinápticosSinápticos LentosLentos– 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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DesórdenesDesórdenes de la de la TransmisiónTransmisión SinápticaSináptica

La Sinapsis es el paso más vulnerable en la propagación de la señal

Antidepresivos: inhiben la inactivac por diferentes causas de NTscomo NE, Dopamina, Serotonina (COMT, MAO, PROZAC)

ejemplos:EsquizofreniaMiastenia Gravis (SNP)Parkinson (SNC)Depresion (SNC)