Sinir Sistemi: Sinaptik İletim

Sinaptik İletim ve Sinaptik Aralık

• Komşu sinir hücreleri veya bir sinir ve kas hücresi arasındaki bilgi aktarımına sinaptik iletim denir.
• İletişimin gerçekleştiği özelleşmiş bölgelere sinaps (sinaptik aralık) adı verilir.
• Akson yoluyla taşınan bilgi, akson ucu ile sinir-sinir, sinir-kas veya sinir-salgı bezi hücrelerine aktarılır.

Sinaps Çeşitleri (Oluşumlarına Göre)

• Akso-dendritik
• Akso-somatik
• Akso-aksonik
• Dendrit-dentrid

Sinaps Çeşitleri (İletim Tiplerine Göre)

• Elektriksel Sinapslar
• Kimyasal Sinapslar

Elektriksel Sinapslar

• İletim elektriksel yolla gerçekleşir.
• Presinaptik ve postsinaptik hücre uçları çok yakındır (2-3 nm).
• Hücreler arası iletişim, "gap junction" adı verilen köprülü kavşaklar aracılığıyla sağlanır.
• Köprüler, iki hücrenin sitoplazmalarının temasını sağlar.
• İyonlar ve moleküller bu köprüler aracılığıyla geçerek elektrik akımı oluşturur.
• İletkenlik yüksektir ve iletim çift yönlüdür.
• Konneksin protein grupları iyon geçişini sağlar; kalp ve visseral düz kaslarda bulunur.

Kimyasal Sinapslar

• Presinaptik ve postsinaptik hücreler arasında doğrudan bağlantı yoktur (20-30 nm).
• İletim hızı yavaştır; bunun sebebi hücrelerin temas halinde olmaması ve difüzyonun gerekmesidir.
• İletim tek yönlüdür.
• İletim, transmitter adı verilen kimyasal maddeler aracılığıyla olur.
• İnsan beyninde en yaygın sinaptik ağ frontal lobda (ön beyin) bulunur.
• Doğrudan kapıya etkili sinaptik iletim ve ikincil habercili sinaptik iletim olmak üzere ikiye ayrılır.

Doğrudan Kapıya Etkili Sinaptik İletim

• Transmitterin bağlandığı reseptör aynı zamanda bir iyon kanalı proteinidir (iyonotropik reseptör).

İkincil Habercili Sinaptik İletim

• Reseptör proteinleri, kanal proteinlerinden ayrıdır (metabotropik reseptörler).
• Bu reseptörler, hücre sitoplazmasına uzanır ve postsinaptik nöron içinde bir veya daha fazla maddeyi aktive eder.
• İkincil haberciler aracılığıyla iyon kanallarını kontrol ederek iletim gerçekleşir.
• Bir transmitter (T), reseptöre (R) bağlanır ve bir konformasyon değişikliğine yol açar.
• Biyokimyasal maddeler açığa çıkar; bunlar kanala bağlanıp kanalın açılmasını sağlar.

Kimyasal Sinaptik İletimin Temel Öğeleri

• Nörotransmitterler
• Presinaptik aksiyon potansiyeli
• Ca (kalsiyum) iyonları
• Postsinaptik membran reseptörü
• Postsinaptik potansiyel

Kimyasal Sinaptik İletimin Aşamaları

• Presinaptik hücrede aksiyon potansiyeli (AP) oluşur.
• AP akson ucuna kadar ilerler.
• Akson ucunun depolarize olmasıyla voltaj kapılı Ca kanalları açılır ve Ca presinaptik hücreye girer.
• Hücre içi Ca artışı, vezikül membranının hücre membranıyla kaynaşmasına neden olur.
• Vezikül içindeki transmitterler (örneğin, sinir kas kavşağında ACh), ekzositoz ile sinaptik aralığa salınır.
• Nörotransmitterlerin bir kısmı, postsinaptik membrandaki reseptörlere bağlanır.
• Transmitter-reseptör etkileşimi sonucunda konformasyon değişikliği olur ve iyon kanalları açılır.
• Postsinaptik hücre potansiyelinde değişim meydana gelir.
• Nörotransmitterler sinaptik aralıktan geri alınır ve iletim sonlanır.
• İletkenlik veya geçirgenlik değişimleri sonucu postsinaptik zarda potansiyel değişimleri oluşur ve bunlara Post-Sinaptik Potansiyel (PSP) denir.
• PSP değeri kritik seviyeye ulaşınca postsinaptik zardan yayılan bir aksiyon potansiyeli oluşur.

Nörotransmitterler

• Norepinefrin
• ACh (Asetilkolin)
• Glutamat (beyindeki en önemli uyarıcı transmitter)
• Dopamin
• Serotonin
• Noradrenalin
• GABA (beyindeki en önemli engelleyici nörotransmitter)
• Glisin (ayrıca engelleyici nörotransmitterlerdendir).

Nörotransmitter Salınımını Bloke Eden Maddeler

• Tetanoz toksini: MSS'de presinaptik transmitter salınımını bloke eder.
• Botilinum toksini: Sinir kas kavşağında ACh salınımını bloke eder.

Postsinaptik Reseptörler

• İyonotropik reseptörler: Ligand kapılı iyon kanallarıdır; nikotinik kolinerjik reseptörler ve glisin reseptörleri örneklerdir.
• Metabotropik reseptörler: G proteini ile eşleşmiş reseptörlerdir; muskarinik kolinerjik reseptörler, α ve β adrenerjik reseptörler, glutaminerjik serpentin reseptörler ve GABA-B reseptörleri örneklerdir.

Transmitter – Reseptör Etkileşimi: Transmitterlerin Akıbeti

• Presinaptik uçtan geri alınabilirler.
• Sinaptik aralıkta difüze olabilirler.
• Enzim etkisiyle parçalanabilirler.
• Postsinaptik hücredeki reseptörlere bağlanabilirler.

ACh Molekülleri

• ACh molekülleri pozitif yüklüdür.
• ACh molekülleri kas hücresinin son plak bölgesine gönderilir ve davranışları gözlenir.
• Ach – R kompleksinde meydana gelen konformasyon değişimi sonrasında, postsinaptik zarın sodyum (Na) ve potasyum (K) iletkenliği aynı anda artar.
• Bu iyon geçişlerine bağlı olarak küçük bir depolarizasyon meydana gelir (PSP).
• Az miktarda salınan ACh, yerel bir depolarizasyon oluşturur (pasif iletim/elektronik iletim), bu da zar boyunca azalarak ilerler.
• ACh miktarı artarsa PSP gözlenir ve kritik bir seviyeye çıkarsa aksiyon potansiyeli (AP) oluşur.
• ACh doğrudan kas hücresine verilirse PSP oluşmaz; sinaptik bölgeye salınınca oluşur.
• Kendiliğinden sinaptik aralığa salınan ACh, yaklaşık 0.5 mV'luk küçük bir depolarizasyona neden olur; buna minyatür son plak potansiyeli denir.

Postsinaptik İletim Sonrası

• Postsinaptik zar depolarize olabilir ve AP oluşabilir (Uyarıcı Post Sinaptik Potansiyel - EPSP).
• Ya da hiperpolarize olabilir (İnhibe Edici Post Sinaptik Potansiyel - IPSP).
• EPSP'de potansiyelin yönü hücre içinden dışına doğrudur (pozitif potansiyel).
• IPSP'de potansiyelin yönü hücre dışından içine doğrudur (negatif potansiyel).

Uyarıcı Postsinaptik Potansiyel (EPSP) Ne Zaman Oluşur?

• Postsinaptik zarın sodyum (Na) geçirgenliği artarsa.
• Postsinaptik zarın sodyum (Na) ve potasyum (K) geçirgenliği aynı anda ve eşit oranda artarsa.
• Postsinaptik zarın potasyum (K) geçirgenliği azalırsa ve sodyum (Na) içeri girerse.

İnhibe Edici Postsinaptik Potansiyel (IPSP) Ne Zaman Oluşur?

• Postsinaptik zarın sodyum (Na)'a karşı geçirgenliğinin azalması
• Postsinaptik zarın potasyum (K)'a karşı geçirgenliğinin artması
• K iyonlarının dışarıya ya da Cl (klor) iyonlarının içeriye akışının artması
• Sodyum (Na) ve kalsiyum (Ca) kanallarının kapanması

EPSP ve IPSP Büyüme Şekilleri

• Uzaysal (Spatial) Sumasyon
• Temporal Sumasyon

Uzaysal Sumasyon

• Postsinaptik hücre ile sinaps yapan presinaptik uçların aynı anda uyarılması ve EPSP'lerin toplanması.

Temporal Sumasyon

• Uyarı frekansının artması ile bir EPSP sona ermeden yeni bir uyarı dalgasının meydana gelmesi ve EPSP'lerin toplanması.