Ţesutul nervos

Ţesutul nervos

Structură, ultrastructură, organizare funcţională

Istoric

http://nobelprize.org

Istoric


Principii - S Ramón y Cajal

1. Celularitate – “Celula nervoasă este elementul funcţional şi structural fundamental al creierului.”

2. Comunicare sinaptică – “Terminaţiile unui neuron comunică cu dendritele altui neuron prin structuri specializate”, denumite ulterior sinapse de către Sherrington.

Principii - S Ramón y Cajal

3. Specificitatea conexiunilor – “Neuronii nu formează sinapse în mod aleator.”

4. Polarizare dinamică – “Semnalele dintr-un circuit neural se propagă într-o singură direcţie […] Informaţia circulă dinspre dendritele unui axon înspre corpul celular şi apoi de-a lungul axonului către terminaţiile presinaptice […]”

E Kandel, In Search of Memory: The Emergence of a New Science of Mind. W. W. Norton & Company, 2006

Istoric


1. Celularitate

Ţesutul nervos – este alcătuit din neuroni interconectaţi (circuite) şi celule gliale, cu rol de suport.

Totalitatea ţesuturilor nervoase formează sistemul nervos.

Clasificare: sistem nervos central şi periferic.

1. Celularitate

Regiuni distincte ale sistemului nervos alctuiesc, împreună cu structurile asociate (meninge, vase de sânge) organe:

• SNC: măduva spinării şi encefal (telencefal, diencefal, trunchi cerebral)

•SNP: ganglioni (senzitivi şi vegetativi) şi nervi

1. Celularitate – Neuronul

Perikarion (soma, corpul neuronal)

Axon

Dendrite

Structura neuronilor

Corpi Nissl

Dendrite

Segment axonal iniţial

Oligodendrocit

Nod Ranvier

Placă mototrie

Ram colateral al arborizaţiei terminale

Celulă SchwannSNP

SNCAxon

Ram axonal colateralTeacă de mielină

Conul de emergenţă axonalăPerikarionSinapsă

Axon al altui neuron

LC Junqueira, Basic histology, Ed. 9

Perikarionul

• Corpi Nissl la baza dendritelor, nu şi în conul axonal

• REN abundent• Aparat Golgi - bine

dezvoltat• Vezicule delimitate de

endomembrane• Lizozomi• Mitocondrii• Picături lipidice


Perikarionul

Incluziuni•Pigmentare

– Lipofuscina– Neuromelanina– Corpi Marinesco

•Hialine

SE Mills, Histology for Pathologists, Ed. 3

Perikarionul

• Nucleu mare, rotund, eucromatic, “veziculos”

• Nucleol vizibil• Centrioli - rol în

organizarea microtubulilor.• Citoscheletul este alcătuit

din:– microtubuli şi proteine

asociate (MAP)– filamente intermediare

(neurofilamente)– microfilamente actină.

Neuropil

Dendritele

• Prelungiri ale somei – preiau şi integrează informaţia• Conţin corpi Nissl şi organite, abundente la baza

dendritei şi din ce în ce mai puţine distal (diametru descrescător); elemente de citoschelet.

• Transport dendritic anterograd (10 m/h) pentru proteine şi organite, dar şi retrograd.

• Spini dendritici - specializări cvasipermanente care primesc sinapsele excitatorii.

Spinii dendritici

• Până la 40.000/neuron. 0,5-1 m.• “Aparatul spinului” – stive de cisterne REN• Conţin şi actină, poliribozomi, vezicule cu

neurotransmiţători şi vezicule de endocitoză• Domenii specializate în recepţionarea semnalelor

sinaptice, ce îşi modifică morfologia• Implicate în potenţarea pe termen lung a transmiterii

sinaptice (LTP). • Plasticitate sinaptică → memorie, învăţareAnnu Rev Neurosci 2007, 30:79

Axonul

• Prelungire unică cu diametru constant – conducerea unidirecţională a potenţialului de acţiune

• Con de emergenţă axonală – integrează informaţia primită de către neuron, declanşează PA. Domeniu distinct dpdv molecular

• Segmentul de conducere - mielinic sau amielinic• Arborizaţia terminală cu ramuri ce sfârşesc în butoni

Ji et al., 2001. Molecular identification and sequence analysis of Hillarin, a novel protein localized at the axon hillock. Biochimica et Biophysica Acta 28:246-249

Axonul

• Transportul axonal– Transport anterograd

• lent al proteinelor şi microfilamentelor (1 -3 mm/zi),

• intermediar (mm/h) al mitocondriilor şi

• rapid (100-400 mm/zi) al veziculelor cu mediatori.

– Transport retrograd al veziculelor delimitate de endomembrană

– Proteine motorii: kinezina (anterograd) si dyneina (retrograd)

J. J. L. van der Want, Brain ResearchProtocols 1:269 (1997)

Polarizarea neuronului

• Polarizare a moleculelor exprimate (receptorii NMDA, GluR)

• Sinapsele ~ joncţiu-nilor strânse, nu contribuie la menţine-rea polarizării

• Diferenţe: polul apical nu vine în contact cu mediul

Domeniu axonal şi somato-dendritic

C. G. Dotti, Cell, 62:63, 1990

Cel. epitelială Motoneuron

Tipuri de neuroni

Număr de prelungiri:1. N. bipolari – căi

senzitive:– în retină– neuronii olfactivi

2. N. multipolari – cei mai numeroşi

3. N. pseudounipolari - un trunchi comun care se ramifica apoi in “T”. – ggl. spinali senzitivi

1 2 3


Tipuri de neuroni

Topografie:

1. N. senzitivi – conduc informaţie către SNC

2. N. motori – conduc informaţie dinspre SNC către cel. efectoare

3. Interneuroni – interconectează alţi neuroni

Tipuri de neuroni

Morfologie:

1. n. piramidali – n. efectori ai cortexului: multipolari, perikarion mare, dendrită mare apicală

2. n. granulari – interneuroni mici

3. cel. Purkinje – cerebel, dendrite f. ramificate

dendrită apicală

dendrite bazale

1

2

3

dendrite

Tipuri de neuroni

Morfologie:

4. Cel. stelate – ex.: cel amacrine “starburst”din retină. Interneuroni.

Tipuri de neuroni

Lungimea axonului:

• N. de proiecţie (Golgi I) – axon lung, senzitivi sau motori

• N. de asociaţie (Golgi II) – interneuroni

Învelişul axonului:

• N. mielinizaţi

• N. nemielinizaţi

2. Comunicare sinaptică

• Sinapsa – joncţiune intercelulară specifică neuronilor

• Realizează transmiterea unidirecţională a impulsurilor nervoase, cel mai frecvent prin substanţe solubile – neurotransmiţători

Sinapse - clasificare

Cf. mecanismului de transmitere:

• Sinapse chimice (cu neurotransmiţători)

• Sinapse electrice (prin joncţiuni gap) - foarte puţine în SNC

• Sinapse mixte (cuplaj intre sinapsa electrica si cea chimica). Sunt rare: nucleii vestibulari laterali, nucleii tractului mezencefalic al trigemenului.

http://www.itg.uiuc.edu

Sinapsa chimica - MET

Elemente:

Buton presinaptic (axon): mitocondrie (M), vezicule sinaptice (*), REN, microtubuli (Mt), neurofilamente

Spaţiu sinaptic, 20-30 nm, electronodens, cu filamente

Material electronodens

M*

**

Mt

REN

Elem. postsinaptic poate fi spin, dendrită, somă, axon. Cu mitocondrii, neurofilamente

Zona activă

Funcţionarea sinapsei chimice

LC Junqueira, Histologie, Ed. 11

Funcţionarea sinapsei chimice

Fig. 14-12, Principles of Neural Science 4th ed., Kandel ER et al, McGraw-Hill, 2000


Clasificarea morfologică (ultrastructurală) – Gray:

– Sinapse asimetrice – material electronodens mai gros pe memb. postsinaptică, spaţiu sinaptic 30nm

– Sinapse simetrice – material electronodens de grosime egală pe membr. pre- şi postsinaptice, spaţiu sinaptic 20nm



Aspectul veziculelelor sinaptice:•V. clare, sferice, 40-60 nm –acetilcolina•V. clare, turtite, 20-60 nm –neurotransmiţători inhibitori•V cu miez dens, sferice, 40-60 nm – catecolamine•V cu miez dens, sferice, mari (80-100 nm) şi halou clar – neuropeptide


Clasificarea morfofuncţională:

– Excitatorii - asimetrice, cu vezicule clare, efect de depolarizare (creşterea PR) a membranei postsinaptice - potenţial postsinaptic excitator (EPSP)

– Inhibitorii - simetrice, v. clare sferice sau turtite, efect de hiperpolarizare (scăderea PR) - potenţial postsinaptic inhibitor (IPSP)

Tipul de receptori postsinaptici determină efectul transmiterii sinaptice



• Sinapse continue (discoidale) – morfologie uniformă în secţiune

• Sinapse perforate – mai multe zone electronodense în aceeaşi sinapsă. Posibil rol în plasticitatea sinapselor şi potenţare pe termen lung (LTP) (Popov V.

et al, Neuroscience 128:251, 2004)

http://www.mc.vanderbilt.edu

Clasificarea topografică:1. tipurile “clasice” (cele mai frecvente):

– axospinoase (sinapsa se face cu spinul dendritic) - numai excitatorii

– axodendritice– axosomatice– axoaxonice - numai inhibitorii (cu segmente nemielinizate

ale axonului postsinaptic) 2. tipurile noi de sinapse (de regula inhibitorii):

– dendro-

– somato-


excitatorii sau inhibitorii

dendriticesomaticeaxonice

dendriticesomaticeaxonice


Clasificarea topografică:

3. Sinapse speciale (participă concomitent mai multe prelungiri):

– reciproce - dendrodendritice; 2 sinapse învecinate ce conduc impulsul nervos în sens invers

– în panglică (în retina) - axodendritică; participă 1 axon si 2 dendrite foarte apropiate intre ele; Axonul prezintă pe linia mediană o densificare în formă de panglică

– s. serială - axoaxonică; o înşiruire de sinapse axoaxonice

Sinapsa - MET

Sinapsă dendro-dendritică. Se observă şi un axon (A) ce stabi-leşte o sinapsă cu D2

Neurotransmiţători

• Mediatori chimici ai transmisiei sinaptice• Au efect rapid (latenţă 1-2 ms) şi localizat

(sinaptic)• Criterii

– Sunt sintetizaţi în neuron– Prezenţi în elementul presinaptic şi eliberaţi în cantităţi

suficiente pentru declanşarea unui răspuns mediat de receptorii de pe versantul postsinaptic

– Administrarea exogenă are efecte similare cu eliberarea endogenă

– Există mecanisme biochimice pentru inactivarea neurotransmiţătorilor din spaţiul sinaptic

• Sisteme de neuroni ce folosesc acelaşi neurotransmiţător: noradrenergic, dopaminergic, serotoninergic, colinergic

Neurotransmiţători

Neurotransmiţătorii• NT inhibitori:

– GABA (acid -amino-butiric)– glicina– purine (adenozina, AMP, ADP, ATP)

• NT excitatori– glutamat– aspartat– taurina

• NT cu efecte dependente de tipul receptorului:– acetilcolina– noradrenalina– serotonina– dopamina

monoamine

Neuromodulatori

• Durată mai mare a efectului, latenţă mai mare• Acţiune mai puţin localizată (acţionează asupra

mai multor neuroni)• O substanţă poate acţiona ca neurotransmiţător,

neuromodulator sau neurohormon (uneori).• Neuromodulatorii pot fi peptide comune cu

sistemul neuroendocrin difuz: colecistokinina, -endorfina, substanţa P, angiotensina, VIP

• Efecte pe membrana presinaptică (modulează exocitoza) şi postsinaptică influenţează legarea mediatorilor de receptori

Neuropeptide

LC Junqueira, Histologie, Ed. 11

Funcţionarea sinapsei

• Un neuron foloseşte mai multe substanţe neuroactive (ex.: acetilcolină şi VIP)

• Aceeaşi moleculă are efecte diferite în funcţie de context (în principal tipul de receptor de care se leagă)

Dopamina

• Dopamina coexistă în neuronii trunchiului cerebral cu peptide precum colecistokinina.

• Funcţionează ca:– neurotransmiţător când este eliberată de neuronii din

substantia nigra.– neuromodulator: motivaţie, plăcere– neurohormon eliberat din neuronii hipotalamici

(nucleul arcuat) în adenohipofiza (inhibă secreţia de prolactină)

• Excită, inhibă sau modulează activitatea celulei ţintă, în funcţie de natura receptorului din membrana postsinaptică.

Substanţe neuroactive

• Monoamine: – catecolamine - adrenalina, noradrenalina, dopamina; – amine din triptofan - serotonina, triptamina

• Aminoacizi: aspartat, glutamat, GABA, glicina, taurina

• Peptide:– acţionează ca neuromodulatori: colecistokinina,

endorfine, encefaline, substanta P, VIP– actioneaza ca neurohormoni: LH-RH, TSH-RH,

somatostatina, vasopresina• Purine: adenozina, AMP, ADP, ATP• Gaze: NO (oxid nitric), CO

Fuziunea veziculelor sinaptice cu membrana presinaptică

Fig. 14-13, Principles of Neural Science 4th ed., Kandel ER et al, McGraw-Hill, 2000

Zona activă presinaptică

Vezicule acoperite cu clatrină

Receptorul NMDA

• NMDA (N-metil D-aspartat) este agonist

• Rec. pt. glutamat, glicină (co-agonist)

• Necesită şi depolarizarea membranei (eliminarea Mg++)

• Produce potenţiale postsinaptice excitatorii

• Contribuie la plasticitatea sinaptică prin creşterea conc. intracelulare de Ca

LTP

• Potenţarea pe termen lung a transmiterii sinaptice (LTP)• Modificarea intensităţii potenţialului post-sinaptic

(răspunsului) la stimulări similare• Specificică / asociativă (semnale convergente provenite

din mai multe căi de semnalizare)• Precoce (declanşarea NMDR, ↑ conductanţa AMPAr) /

tardivă (modificarea proteinelor postsinaptice prin fosforilare; transmiterea intracel. a semnalului → modificarea nivelului de expresie a proteinelor sinaptice receptoare)

• Duce la modificări morfologice ale sinapselor• Implicată în memorie/învăţareNat Rev Neurosci 2008, 9:813

Documents

Ţesutul nervos