32
ΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑ ΚΑΙ ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ ΤΟΥ ΝΕΥΡΙΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ Consoulas Christos Medical School, Physiology NKUA Physiology of synapses An understanding of synaptic transmission is necessary to understand the operations of the nervous system (ie. actions of psychoactive drugs, causes of mental disorders, neural basis of learning and memory)

Physiology of synapsesphysiology.med.uoa.gr/fileadmin/physiology.med.uoa.gr/...Physiology of synapses An understanding of synaptic transmission is necessary to understand the operations

  • Upload
    others

  • View
    3

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Physiology of synapsesphysiology.med.uoa.gr/fileadmin/physiology.med.uoa.gr/...Physiology of synapses An understanding of synaptic transmission is necessary to understand the operations

ΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑ ΚΑΙ ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ

ΤΟΥ ΝΕΥΡΙΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ

Consoulas Christos

Medical School, Physiology

NKUA

Physiology of synapses

An understanding of synaptic transmission is necessary to understand the operations of the nervous system (ie. actions of psychoactive drugs, causes of mental disorders, neural basis of learning and memory)

Page 2: Physiology of synapsesphysiology.med.uoa.gr/fileadmin/physiology.med.uoa.gr/...Physiology of synapses An understanding of synaptic transmission is necessary to understand the operations

ΣΥΝΑΨΕΙΣ – ΣΥΝΑΠΤΙΚΗ ΔΙΑΒΙΒΑΣΗ

• Η δημιουργία δικτύων επικοινωνίας ανάμεσα σε νευρικά κύτταρα (νευρωνικά δίκτυα) αποτελεί ικανή και αναγκαία συνθήκη για τη δυνατότητα επεξεργασίας, αποθήκευσης, και ανάκλησης οποιασδήποτε πληροφορίας.

• Τα δίκτυα νευρώνων που σχηματίζονται στον εγκεφάλο κατά τη διάρκεια της ζωής είναι αναρίθμητα, αλληλοεπικαλυπτόμενα και εμφανίζουν μεγάλη πλαστικότητα.

Page 3: Physiology of synapsesphysiology.med.uoa.gr/fileadmin/physiology.med.uoa.gr/...Physiology of synapses An understanding of synaptic transmission is necessary to understand the operations

«ΝΕΥΡΩΝΙΚO ΔΙΚΤΥO»

Ο εγκέφαλος περιέχει περίπου 10 δισ. νευρώνων, που ο κάθε ένας

απο αυτούς µπορεί να συνδέεται µε έως και 10.000 άλλους

νευρώνες σχηµατίζοντας έτσι τα δίκτυα νευρώνων. Η

αλληλεπίδραση των νευρώνων ενός δικτύου επιτρέπει την

µεταφορά και τη διαχείριση πληροφοριών.

Page 4: Physiology of synapsesphysiology.med.uoa.gr/fileadmin/physiology.med.uoa.gr/...Physiology of synapses An understanding of synaptic transmission is necessary to understand the operations

ΣΥΝΑΨΗ

«Μεταφορά Πληροφορίας απο ένα νευρώνα σε έναν άλλο»

Η δομή που επιτρέπει την επικοινωνία (μεταφορά πληροφορίας)

μεταξύ δύο νευρώνων (ή ενός νευρώνα και ενός κυττάρου στόχου)

είναι η ΣΥΝΑΨΗ.

Ο Νευρώνας που στέλνει το σήμα λέγεται Προσυναπτικός, αυτός

που δέχεται το σήμα Μετασυναπτικός.

Ενας νευρώνας μπορεί να δέχεται από 1000-­‐20.000 συνάψεις

Το σήμα είναι ο

ΝΕΥΡΟΔΙΑΒΙΒΑΣΤΗΣ

Και ο μηχανισμός η ΝΕΥΡΟΔΙΑΒΙΒΑΣΗ.

Page 5: Physiology of synapsesphysiology.med.uoa.gr/fileadmin/physiology.med.uoa.gr/...Physiology of synapses An understanding of synaptic transmission is necessary to understand the operations

Ηλεκτρική έναντι χημικής σύναψης

ΔΥΟ ΤΥΠΟΙ ΣΥΝΑΨΕΩΝ

Μιτοχόνδριο

Χασμοσύνδεσμος

Μετασυναπτικός

νευρώνας

Μετασυναπτικός

νευρώνας

Προσυναπτική

μεμβράνη

Προσυναπτικός

νευρώνας

Μετασυναπτική

μεμβράνη

Δίαυοι

Χασμοσύνδεσμων

Προσυναπτικός

νευρώνας

Μετασυναπτικοί

Υποδοχείς

Απελευθέρωση ΝΜ

Μετασυναπτική

μεμβράνη

Προσυναπτική

μεμβράνη

Συναπτικά

κυστίδια

1. Ηλεκτρικές και 2. Χημικές

Page 6: Physiology of synapsesphysiology.med.uoa.gr/fileadmin/physiology.med.uoa.gr/...Physiology of synapses An understanding of synaptic transmission is necessary to understand the operations

ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΣΥΝΑΨΗ

Μετασυναπτική

μεμβράνη

Χασμοσύνδεσμοι (Gap Junctions): Δίαυλοι που σχηματίζονται

Απο 6 κοννεξόνια

ΚΥΤΤΑΡΟΠΛΑΣΜΑ

ΚΥΤΤΑΡΟΥ 1

ΔΙΑΥΛΟΙ

ΧΑΣΜΟΣΥΝΔ ΕΣΜΩΝ

ΚΥΤΤΑΡΟΠΛΑΣΜΑ

ΚΥΤΤΑΡΟΥ 2 ΙΟΝΤΑ ΚΑΙ ΜΙΚΡΑ

ΜΟΡΙΑ ΜΕΧΡΙ 1KD

ΚΟΝΝΕΞΙΝΗ

ΟΙ ΔΙΑΥΛΟΙ

ΣΧΗΜΑΤΙΖΟΝΤΑΙ ΑΠΟ

ΕΝΑΝ ΠΟΡΟ ΣΕ ΚΑΘΕ

ΜΕΜΒΡΑΝΗ

ΚΟΝΝΕΞΟΝΙΟ

ΧΑΣΜΟΣΥ

ΝΔΕΣΜΟΣ

Τα δύο κύτταρα συνδέονται ηλεκτρικά και τα ιόντα ή τα μικρά μόρια μπορούν να

ρέουν απο το ένα κυτταρόπλασμα στο άλλο (αμφίδρομες). Η ροή ιόντων παράγει

Μετασυναπτικά Δυναμικά. Οι ηλεκτρικές συνάψεις προσφέρουν λειτουργικό

συγχρονισμό μεταξύ των ηλεκτρικά συνδεόμενων κυττάρων.

Page 7: Physiology of synapsesphysiology.med.uoa.gr/fileadmin/physiology.med.uoa.gr/...Physiology of synapses An understanding of synaptic transmission is necessary to understand the operations

ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΣΥΝΑΨΗΣ Πολύ γρήγορες

Μικρός βαθμός πλαστικότητας

Συνήθως αμφίδρομες

Δεν παρουσιάζουν χημική ή ηλεκτρική επιλεκτικότητα

ε) Η επιλεκτικότητα τους περιορίζεται μόνον στο μέγεθος με

ανώτερο όριο το 1 ΚD, ήτοι ιόντα, σάκχαρα, αμινοξέα,

νουκλεοτίδια

Page 8: Physiology of synapsesphysiology.med.uoa.gr/fileadmin/physiology.med.uoa.gr/...Physiology of synapses An understanding of synaptic transmission is necessary to understand the operations

• Η μετάδοση της πληροφορίας από νευρώνα σε νευρώνα ή σε άλλο κύτταρο στόχο,

γίνεται με τη μορφή χημικού σήματος (νευρομεταβιβαστή), που απελευθερώνεται

απο τον προσυναπτικό νευρώνα στο συναπτικό χάσμα και προσδένεται στους

υποδοχείς του μετασυναπτικού νευρώνα/κυττάρου.

• Σχηματίζεται απο εξειδικευμένες δομές των τελικών απολήξεων του προσυναπτικού

νευράξονα και των δενδριτών, ή του κυτταρικού σώματος ή του νευράξονα του

μετασυναπτικού νευρώνα ή κυττάρου στόχου, και παρουσιάζουν μεγάλη πλαστικότητα

• Η περιοχή μεταξύ του προ-­‐ και μετα-­‐συναπτικού κυττάρου, ονομάζεται συναπτικό χάσμα

(20-­‐30 nm).

• Ο χρόνος μεταφοράς σήματος ειναι 1msec έναντι 0.1 msec στις ηλεκτρικές

συνάψεις

ΧΗΜΙΚΗ ΣΥΝΑΨΗ

Page 9: Physiology of synapsesphysiology.med.uoa.gr/fileadmin/physiology.med.uoa.gr/...Physiology of synapses An understanding of synaptic transmission is necessary to understand the operations

ΚΑΤΑΤΑΞΗ ΧΗΜΙΚΩΝ ΣΥΝΑΨΕΩΝ

• Η κατατάξη εξαρτάται απο το επίπεδο που τις

εξετάζουμε:

• α) Δομικό -­ Μοριακό

• β) Λειτουργικό

• γ) Ανατομικό

Page 10: Physiology of synapsesphysiology.med.uoa.gr/fileadmin/physiology.med.uoa.gr/...Physiology of synapses An understanding of synaptic transmission is necessary to understand the operations

ΜΟΡΙΑΚΗ ΚΑΤΑΤΑΞΗ ΣΥΝΑΨΕΩΝ (Χημικές) Βάσει της υπερδομής της προ-­‐ και μετα-­‐συναπτικής μεμβράνης

Συνάψεις τύπου I και II

• Τύπου I, ή ΑΣΥΜΜΕΤΡΕΣ Προ-­‐συναπτικά. Σφαιρικά κυστίδια με Ν.Δ

Μετά-­‐συνυναπτικά. Μεγάλη ενεργό ζώνη

Πλατή συναπτικό χάσμα

Συνάψεις σε Δενδριτικές ‘Ακανθες ή την Δενδριτική άτρακτο. Είναι κυρίως Διεγερτικές.

• Τύπου II ή ΣΥΜΜΕΤΡΙΚΕΣ

• Προσυνυναπτικά: Πεπλατισμένα κυστίδια με

Ν.Δ Μετασυναπτικά: Μικρή ενεργό ζώνη

Στενό συναπτικό χάσμα

Συνάψεις με την δενδριτική Ατρακτο και το σώμα

ΟΧΙ με Δενδριτικές ακάνθους. Είναι κυρίως ανασταλτικές

Page 11: Physiology of synapsesphysiology.med.uoa.gr/fileadmin/physiology.med.uoa.gr/...Physiology of synapses An understanding of synaptic transmission is necessary to understand the operations

ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΚΗ ΚΑΤΑΤΑΞΗ

ΔΙΕΓΕΡΤΙΚΗ

ΑΝΑΣΤΑΛΤΙΚΗ

Νευροδιαβιβαστής

Νευροδιαβιβαστής

ΠΡΟΣΥΝΑΠΤΙΚΟΣ

ΜΕΤΑΣΥΝΑΠΤΙΚΟΣ 1. ΔΙΕΓΕΡΤΙΚΗ: η μετασυναπτική

μεμβράνη εκπολώνεται

2.ΑΝΑΣΤΑΛΤΙΚΗ : η μετασυναπτική

μεμβράνη Υπερπολώνεται

3.ΤΡΟΠΟΠΟΙΗΤΙΚΕΣ: Συνάψεις στο τελικό άκρο του προσυναπτικού

νευρώνα μιας άλλης σύναψης, οι οποίες τροποποιούν την

διεγερσιμότητα του.

ΤΡΟΠΟΠΟΙΗΤΙΚΗ

ΣΥΝΑΨΗ

Page 12: Physiology of synapsesphysiology.med.uoa.gr/fileadmin/physiology.med.uoa.gr/...Physiology of synapses An understanding of synaptic transmission is necessary to understand the operations

ΑΝΑΣΤΑΛΤΙΚΕΣ και ΔΙΕΓΕΡΤΙΚΕΣ

ΣΥΝΑΨΕΙΣ ΔΙΕΓΕΡΤΙΚΕΣ ΣΥΝΑΨΕΙΣ:

Η ΑΠΕΛΕΥΘΕΡΩΣΗ Ν.Δ ΑΠΟ ΤΟΝ ΠΡΟ

ΣΥΝΑΠΤΙΚΟ ΝΕΥΡΩΝΑ ΟΔΗΓΕΙ ΣΤΗΝ ΕΚ-­‐

ΠΟΛΩΣΗ ΤΗΣ ΜΕΜΒΡΑΝΗΣ ΤΟΥ

ΜΕΤΑΣΥΝΑΠΤΙΚΟΥ ΝΕΥΡΩΝΑ

ΑΝΑΣΤΑΛΤΙΚΕΣ ΣΥΝΑΨΕΙΣ:

Η ΑΠΕΛΕΥΘΕΡΩΣΗ Ν.Δ ΑΠΟ ΤΟΝ ΠΡΟ

ΣΥΝΑΠΤΙΚΟ ΝΕΥΡΩΝΑ ΟΔΗΓΕΙ ΣΤΗΝ

ΥΠΕΡ-­‐ΠΟΛΩΣΗ ΤΗΣ ΜΕΜΒΡΑΝΗΣ ΤΟΥ

ΜΕΤΑΣΥΝΑΠΤΙΚΟΥ ΝΕΥΡΩΝΑ

Δ.Δ ΠΡΟ_ΣΥΝΑΠΤΙΚΟΥ ΝΕΥΡΩΝΑ p.x

Γλουταμικό

l

Δ.Δ ΠΡΟ-­‐ΣΥΝΑΠΤΙΚΟΥ ΝΕΥΡΩΝΑ π.χ

GABA

Page 13: Physiology of synapsesphysiology.med.uoa.gr/fileadmin/physiology.med.uoa.gr/...Physiology of synapses An understanding of synaptic transmission is necessary to understand the operations

ΠΡΟΣΥΝΑΠΤΙΚΗ ΤΡΟΠΟΠΟΙΗΣΗ ΣΥΝΑΠΤΙΚΗΣ

ΔΙΑΒΙΒΑΣΗΣ ΤΡΟΠΟΠΟΙΗΤΙΚΕΣ ΣΥΝΑΨΕΙΣ

• Προσυναπτικοί μηχανισμοί που τροποποιούν την συναπτική

αποτελεσματικότητα

• Αξονοαξονικές Συνάψεις μπορούν να προκαλέσουν

• Προσυναπτική Αναστολή Μείωση της ποσότητας του Ν.Δ

(ανασταλτική σύναψη στο Τελικό κομβίο)

• Προσυναπτική Διευκόλυνση Αύξηση ενδοκυττάριου Ca++ Αύξηση της

ποσότητας Ν.Δ (διεγερτικές συναψεις ή αναστολή ανασταλτικής)

Page 14: Physiology of synapsesphysiology.med.uoa.gr/fileadmin/physiology.med.uoa.gr/...Physiology of synapses An understanding of synaptic transmission is necessary to understand the operations

Ανατομική κατάταξη Συνάψεων

1.Αξο-­‐δενδριτική Σύναψη

2.Aξο-­‐σωματικη Σύναψη

3. Aξο-­‐αξωνική Σύναψη

4.Δενδρο-­‐δενδριτική

Αξο-­‐σωματική

Αξο-­‐δενδριτική

Δενδροδενδριτική

Αξο-­‐αξονική

Page 15: Physiology of synapsesphysiology.med.uoa.gr/fileadmin/physiology.med.uoa.gr/...Physiology of synapses An understanding of synaptic transmission is necessary to understand the operations

προσυναπτικό κύτταρο μετασυναπτικό κύτταρο

ΦΟΡΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΣ:

Δενδρίτες / σώμα – άξονας ΣΥΝΑΨΗ –

Προσυναπτικ

ό Δυναμικό

Ενέργειας

15

Μετασυναπτικό

δυναμικό

Σ

Υ

Ν

Α

Ψ

η

¨Ολοή ουδέν

(ψηφιακό) Κλιμακοτό

δυναμικό

Μετασυναπτικό

δυναμικό

ή

Κλιμακοτό

δυναμικό

δενδρίτες/σώμα

Page 16: Physiology of synapsesphysiology.med.uoa.gr/fileadmin/physiology.med.uoa.gr/...Physiology of synapses An understanding of synaptic transmission is necessary to understand the operations

Τι συμβαίνει στο τελικό κομβίο του προσυναπτικού νευρώνα οταν

φτάσει το ΔΕ?

Page 17: Physiology of synapsesphysiology.med.uoa.gr/fileadmin/physiology.med.uoa.gr/...Physiology of synapses An understanding of synaptic transmission is necessary to understand the operations

Το πείραμα του Ovo Loewi

ΕΡΕΘΙΣΜΟΣ

ΝΕΥΡΟΥ

Με αυτό το πείραμα ο Ovo Loewi κατέδειξε οτι η ηλεκτρική διέγερση προκαλεί την

έκκριση μορίων που διαχέονται στον εξωκυττάριο περιβάλλον και εξασκούν την δράση

τους.

Page 18: Physiology of synapsesphysiology.med.uoa.gr/fileadmin/physiology.med.uoa.gr/...Physiology of synapses An understanding of synaptic transmission is necessary to understand the operations

ΜΕΤΑΤΡΟΠΗ ΣΗΜΑΤΟΣ ΑΠΌ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΣΕ ΧΗΜΙΚΟ

Στην προσυναπτική απόληξη η κωδικοποίηση της πληροφορίας

μεταφράζεται από συχνότητα παραγωγής δυναμικών

ενεργείας, σε ποσότητα νευροδιαβιβαστή (Ν.Δ) που

απελευθερώνεται στο συναπτικό χάσμα.

Page 19: Physiology of synapsesphysiology.med.uoa.gr/fileadmin/physiology.med.uoa.gr/...Physiology of synapses An understanding of synaptic transmission is necessary to understand the operations

-­‐Στην προσυναπτική απόληξη, το ΔΕ ενεργοποιεί διάυλους Ca++, με

αποτέλεσμα την άνοδο της ενδοκυττάριας συγκεντρωσής του

-­‐Ανοδος Ca++ εσωτερικά επάγει την έκκριση της νευρομεταβιβαστικής ουσίας. -­‐Αυτό επιτυγχάνεται με τη σύντηξη των συναπτικών κυστιδίων με τη

μεμβράνη, ένα ασβεστιο-­‐εξαρτόμενο φαινόμενο που είναι γνωστό ως

εξωκυττάρωση

Page 20: Physiology of synapsesphysiology.med.uoa.gr/fileadmin/physiology.med.uoa.gr/...Physiology of synapses An understanding of synaptic transmission is necessary to understand the operations

Ο ρόλος του ασβεστίου στην Απελευθέρωση νευροδιαβιβαστή

Εχει δειχθεί οτι Απομάκρυνση του εξωκυττάριου Ca2+ προλαμβάνει την απελευθέρωση

του διαβιβαστή παρουσία ΔΕ Ενώ

Τεχνιτή Αύξηση του ενδοκυττάριου Ca2+ στο τελικό κομβίο μπορεί να προκαλέσει

απελευθέρωση νευροδιαβιβαστή χωρίς να έχει προηγηθεί πυροδότηση ΔΕ

Ο Ρόλος του ΔΕ είναι η Απελευθέρωση Ν.Δ

•Το ΔΕ έχει σαν σκοπό την μεταφορά μιας

ισχυρής εκπόλωσης του νευρώνα απο το

σώμα στο προσυναπτικό άκρο (τελικό

κομβίο) έτσι που να προκληθεί ισχυρή

εκπόλωση της προσυναπτικής μεμβράνης

με σκοπό την ενεργοποίηση των τασεο-­‐

ελεγχόμενων διαύλων ασβεστίου της

ενεργού ζώνης.

•Είσοδος ασβεστίου μέσω των διαύλων

προκαλεί σύντηξη του κυστιδίου με τη

μεμβράνη και την επακόλουθη

απελευθέρωση διαβιβαστή

Σχηματισμός μικροδομών υψηλής

συγκέντρωσης ασβεστίου κάτω απο τους

διαυλους και δίπλα στα κυστίδια 20

Page 21: Physiology of synapsesphysiology.med.uoa.gr/fileadmin/physiology.med.uoa.gr/...Physiology of synapses An understanding of synaptic transmission is necessary to understand the operations

ΝΕΥΡΟΔΙΑΒΙΒΑΣΤΕΣ

Μόρια τα οποία συντίθενται στο

προσυναπτικό νευρώνα, πακετάρονται σε

κυστίδια και μεταφέρονται στο τελικό κομβίο

του νευράξωνα, περιμένοντας το Δ.Δ για να

απελευθερωθούν στη συναπτική σχισμή.

Page 22: Physiology of synapsesphysiology.med.uoa.gr/fileadmin/physiology.med.uoa.gr/...Physiology of synapses An understanding of synaptic transmission is necessary to understand the operations

Σύνθεση νευροδιαβιβαστή

Αποθήκευση νευροδιαβιβαστή

Η πορεία του νευροδιαβιβαστή κατά τη συναπτική διαβίβαση

22

Απελευθέρωση νευροδιαβιβαστή

Ενεργοποίηση μετασυναπτικών

υποδοχέων και μονοπατιών

Απομάκρυνση και αποικοδόμηση

του νευροδιαβιβαστή

Page 23: Physiology of synapsesphysiology.med.uoa.gr/fileadmin/physiology.med.uoa.gr/...Physiology of synapses An understanding of synaptic transmission is necessary to understand the operations

ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗ ΝΕΥΡΟΔΙΑΒΙΒΑΣΤΩΝ (Χημική δομή)

• Μικρο-­‐μοριακοί διαβιβαστές – Ακετυλοχολίνη – Αμίνες

• Ντοπαμίνη • Νορεπινεφρίνη • Επινεφρίνη • Σεροτονίνη

– Αμινοξέα • Γλουταμικό οξύ • Γάμμα-­‐αμινοβουτιρικό οξύ (GABA) • Γλυκίνη

• Πεπτιδικοί διαβιβαστές Οπιοειδείς, ουσία P

• Αέρια με νευροδιαβιβαστική δράση – Μονοξίδιο του Αζώτου

– Μονοξίδιο του Ανθρακα

Page 24: Physiology of synapsesphysiology.med.uoa.gr/fileadmin/physiology.med.uoa.gr/...Physiology of synapses An understanding of synaptic transmission is necessary to understand the operations

Πότε ένα ενδογενές μόριο μπορεί να

χαρακτηριστεί ΝΕΥΡΟΔΙΑΒΙΒΑΣΤΗΣ?

1.Οταν συντίθεται στον προσυναπτικό νευρώνα και εντοπίζεται στο τελικό άκρο του άξονα του.

2.Οταν απελευθερώνεται κατα την εκπόλωση της μεμβρανής του τελικού άκρου

του προσυναπτικού άξονα.

3.Εφαρμογή της ουσίας εξωγενώς να μιμήται την φυσιολογική απόκριση

του μετασυναπτυκού νευρώνα.

4.Εφαρμογή ανταγωνιστή να εμποδίζει την δράση της ουσίας

5. Να υπάρχει γνωστό σύστημα αδρανοποίησης του μορίου (είτε

επαναπρόσληψης, είτε ενζυματικής απενεργοποίηση ή διάσπασης). •

Page 25: Physiology of synapsesphysiology.med.uoa.gr/fileadmin/physiology.med.uoa.gr/...Physiology of synapses An understanding of synaptic transmission is necessary to understand the operations

ΣΥΝΘΕΣΗ ΝΕΥΡΟΔΙΑΒΙΒΑΣΤΩΝ

Οι πεπτιδικοί Ν.Δ παράγονται στο

σώμα με ενζυμικές διαδικασίες και

μεταφέρονται μέσα σε κυστίδια απο

το σώμα στο τελικό κομβίο με αξονική

μεταφορά.

Οι μικρομοριακοί –αμίνες, αμινοξέα-­‐

παράγονται στο τελικό κομβίο του

προ-­‐συναπτικού νευρώνα απο

πρόδρομα μόρια και ένζυμα που

μεταφέρονται απο το σώμα με

αξονική μεταφορά.

ΚΥΣΤΙΔΙΑ ΜΙΚΡΟΜΟΡΙΑΚΩΝ Ν.Δ

ΚΥΣΤΙΔΙΑ ΠΕΠΤΙΔΙΩΝ Ν.Δ

Page 26: Physiology of synapsesphysiology.med.uoa.gr/fileadmin/physiology.med.uoa.gr/...Physiology of synapses An understanding of synaptic transmission is necessary to understand the operations

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΑ ΚΑΤΕΔΕΙΞΕ ΟΤΙ Η

ΠΡΟΣΥΝΑΠΤΙΚΗ ΠΕΡΙΟΧΗ ΤΗΣ ΣΥΝΑΨΗΣ ΕΙΝΑΙ

ΠΛΟΥΣΙΑ ΣΕ ΚΥΣΤΙΔΙΑ

ΤΑ ΚΥΣΤΙΔΙΑ ΠΕΡΙΕΧΟΥΝ ΤΟΝ ΝΕΥΡΟΔΙΑΒΙΒΑΣΤΗ.

ΚΑΘΕ ΚΥΣΤΙΔΙΟ ΠΕΡΙΕΧΕΙ ΣΤΑΘΕΡΗ ΠΟΣΟΤΗΤΑ Ν.Δ, ένα KBANTO

Page 27: Physiology of synapsesphysiology.med.uoa.gr/fileadmin/physiology.med.uoa.gr/...Physiology of synapses An understanding of synaptic transmission is necessary to understand the operations

Μηχανισμός πακεταρίσματος ΝΔ σε Κυστίδια

Ο Ν.Δ ανάλογα με την μοριακή του δομή (μεγαλομοριακός ή

μικρομοριακός) παράγεται είτε στο σώμα είτε στο τελικό άκρο του προ-­‐

συναπτικού νευρώνα απο πρόδρομα μόρια με ενζυμικές διαδικασίες.

Οι μεγαλομοριακοί Ν.Δ, τα πρόδρομα

μόρια και τα ένζυμα παραγωγής των

μικρομοριακών Ν.Δ, μεταφέρονται στο

τελικό κομβίο απο το σώμα μέσω της

αξονικής μεταφοράς

Ο ΝΔ φορτώνεται σε οξυνισμένα (Η+)

κενά κυστίδια, μέσω ενεργών μεταφορέων

που υπάρχουν στην μεμβράνη τους.

Μεταφορά κυστιδίων στην ενεργό ζώνη.

Page 28: Physiology of synapsesphysiology.med.uoa.gr/fileadmin/physiology.med.uoa.gr/...Physiology of synapses An understanding of synaptic transmission is necessary to understand the operations

ΣΥΝΑΠΤΙΚΟ ΚΥΣΤΙΔΙΟ Λιπιδιακή διπλοστιβάδα με τον αυλός της να περιέχει τον νευροδιαβιβαστη

Περιφερικές και διαμεμβρανικές

κυστιδικές πρωτεΪνες:

Συναπτοταγμίνη I & II (αισθητήρες Ca++) Συναπτοφυσίνη I & II

Συναπτομπρεβίνη I & II (VAMP)

Συναψίνη Ι, II & III

Αντλία πρωτονίων Μεταφορέας νευροδιαβιβαστή

28

Page 29: Physiology of synapsesphysiology.med.uoa.gr/fileadmin/physiology.med.uoa.gr/...Physiology of synapses An understanding of synaptic transmission is necessary to understand the operations

1.ελλιμενισμός (docking) 2.ωρίμανση (priming) Η ωρίμανση των κυστιδίων χρειάζεται ATP 3.Σύντηξη Απαιτεί αύξηση Ca++ (συναπτοταγμίνη). Το Ca2+ προκαλεί σύντηξη των ‘ώριμων’

κυστιδίων με τη κυτταρική μεμβρανη και απελευθέρωση του νευροδιαβιβαστή 1 msec

4.Ενδοκύττωση Η μεμβράνη των κυστιδίων καλύπτεται με κλαθρίνες

5.Ανακύκλωση

Ο κύκλος των συναπτικών κυστιδίων

Page 30: Physiology of synapsesphysiology.med.uoa.gr/fileadmin/physiology.med.uoa.gr/...Physiology of synapses An understanding of synaptic transmission is necessary to understand the operations

ΑΝΑΚΥΚΛΩΣΗ ΚΥΣΤΙΔΙΩΝ • Οι νευρώνες μπορούν να ανταποκριθούν σε υψηλές συχνότητες συναπτικής

διαβίβασης χωρίς να υπάρξη εξάντληση των συναπτικών τους κυστιδίων.

ΚΥΣΤΙΔΙΑ

ΜΕ

ΚΛΑΘΡΙΝΗ

Αυτή η ιδιότητα βασίζεται σε ένα πολύ αποδοτικό μηχανισμό ενδοκυτταρικής

ανακύκλωση των συναπτικών κυστιδίων, τα οποία μπορούν να

επαναχρησιμοποιηθούν για εκατοντάδες, ενδεχομένως και χιλιάδες εξω-­‐και ενδο-­‐

κυτταρικών κύκλων.

Page 31: Physiology of synapsesphysiology.med.uoa.gr/fileadmin/physiology.med.uoa.gr/...Physiology of synapses An understanding of synaptic transmission is necessary to understand the operations

Πρωτείνες SNARE – είναι η κυστιδιακή πρωτεΪνη συναπτομπρεβίνη (VAMP) και οι πρωτεΪνες

της ενεργούς ζώνης συνταξίνη και SNAP-­‐25, οι οποίες συνδέονται καθιστώντας το κυστίδιο

ώριμο να δεχθεί το σήμα σύντηξης με την μεμβράνη

Συναπτοταγμίνη (2 μόρια/κυστίδιο) σχηματίζουν σύμπλεγμα με τις SNARE. Η

συναπτοταγμίνη είναι ο αισθητήρας του Ca++ που δεσμεύει 2 μόρια Ca++ η κάθε μία. Αφού

δεθούν τα 4 μορια Ca++ ακολουθεί σύντηξη του κυστιδίου με την μεμβράνη και

εξωκυττάρωση του ΝΔ στο συναπτικό χάσμα ευρήματα: δημιουργία συμπλόκων μεταξύ των πρωτεϊνών SNARE τοξίνες (αλλαντοτοξίνες) -­‐ προκαλλούν παράλυση – διασπούν τις SNARE

μεταλλάξεις στις SNARE πρωτεΪνες -­‐> διαταραχή στη μεμβρανική διακίνηση

Μοριακός Μηχανισμός Εξωκυττάρωσης Νευροδιαβιβαστή

Page 32: Physiology of synapsesphysiology.med.uoa.gr/fileadmin/physiology.med.uoa.gr/...Physiology of synapses An understanding of synaptic transmission is necessary to understand the operations

Συναπτικό Χάσμα

32

εξειδικευμένη σύνδεση μεταξύ δύο νευρώνων προσφέρει σταθερότητα και παράλληλη τοποθέτηση ενεργού

ζώνης και μετασυναπτικής μεμβράνης

Οι πρωτείνες συναπτικής

προσκόλλησης είναι αυτές που

σταθεροποιούν τη συναπτική

σχισμή και οργανώνουν τις

συνάψεις

•Cadherins

•Ανοσογλοβουλίνες •neurexins (προσυναπτικά) •neuroligins (μετασυναπτικά)

κ.α.