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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
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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
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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
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-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)