Tema 8 - Transmisión Sináptica PDF

FISIOLOGÍA Tema 8 TRANSMISIÓN SINÁPTICA  TEMA 8: TRANSMISIÓN SINÁPTICA Contenido 8.1.- Transmisión sináptica 8.2.- Tipos de sinapsis 8.2.1 Eléctricas 8.2.2 Químicas 8.3.- Reciclaje de las vesículas sináp...

FISIOLOGÍA Tema 8 TRANSMISIÓN SINÁPTICA  TEMA 8: TRANSMISIÓN SINÁPTICA Contenido 8.1.- Transmisión sináptica 8.2.- Tipos de sinapsis 8.2.1 Eléctricas 8.2.2 Químicas 8.3.- Reciclaje de las vesículas sinápticas 8.4.- Potencial postsináptico 8.4.1 Generación de EPSP 8.4.2 Generación de IPSP 8.5.- Integración y modulación neuronal 8.5.1 Sumación temporal 8.5.2 Sumación espacial 8.6. Circuitos neuronales 8.6.1 Circuito divergente 8.6.2 Circuito convergente 8.7. Inhibición presináptica-postsináptica 2 Internal use  El pez globo es un pescado de lujo en japón, cuyo consumo debe estar regulado porque presenta una potente neurotoxina que, entre otros efectos, provoca depresión respiratoria e hipotensión. ¿Cual es su mecanismo de acción? 3 use Internal  TEMA 8: TRANSMISIÓN SINÁPTICA Contenido 8.1.- Transmisión sináptica 8.2.- Tipos de sinapsis 8.2.1 Eléctricas 8.2.2 Químicas 8.3.- Reciclaje de las vesículas sinápticas 8.4.- Potencial postsináptico 8.4.1 Generación de EPSP 8.4.2 Generación de IPSP 8.5.- Integración y modulación neuronal 8.5.1 Sumación temporal 8.5.2 Sumación espacial 8.6. Circuitos neuronales 8.6.1 Circuito divergente 8.6.2 Circuito convergente 8.7. Inhibición presináptica-postsináptica 4 Internal use  TEMA 8: TRANSMISIÓN SINÁPTICA Definición de Sinapsis El encéfalo humano contiene al menos 100 billones de neuronas, cada una de ellas con la habilidad de influir en las demás. Evidentemente, es necesario que se establezcan mecanismos sofisticados y altamente eficientes para que sea posible la comunicación entre un número tan elevado de neuronas. Sinapsis: región de contacto anatómico y funcional entre dos células. El potencial de acción en la célula presináptica determina la: ✓ Excitación (PEPS) de la célula postsináptica. ✓ Inhibición (PIPS) de la célula postsináptica. 5 Internal use  TEMA 8: TRANSMISIÓN SINÁPTICA Contenido 8.1.- Transmisión sináptica 8.2.- Tipos de sinapsis 8.2.1 Eléctricas 8.2.2 Químicas 8.3.- Reciclaje de las vesículas sinápticas 8.4.- Potencial postsináptico 8.4.1 Generación de EPSP 8.4.2 Generación de IPSP 8.5.- Integración y modulación neuronal 8.5.1 Sumación temporal 8.5.2 Sumación espacial 8.6. Circuitos neuronales 8.6.1 Circuito divergente 8.6.2 Circuito convergente 8.7. Inhibición presináptica-postsináptica 6 Internal use  TEMA 8: TRANSMISIÓN SINÁPTICA Tipos de sinapsis: Criterios morfológicos TIPOS DE SINAPSIS 1.- Neurona-neurona: Sinapsis axosomática: axón-soma Sinapsis axodendríticas: axón-dendrita Sinapsis axoaxónica: axón-axón Sinapsis dendrodendrítica: dendrita-dendrita 7 Internal use  TEMA 8: TRANSMISIÓN SINÁPTICA Tipos de sinapsis: Criterios morfológicos TIPOS DE SINAPSIS 2.- Neurona-efector: Músculo: Unión neuromuscular Glándulas: Secreción hormonal 3.- Receptor sensorial-neurona: Señal sensitiva 4.- Célula muscular-célula muscular (músculo cardiaco, y ciertos tipos de músculo liso) 8 Internal use  TEMA 8: TRANSMISIÓN SINÁPTICA Tipos de sinapsis: Criterios de transmisión SINAPSIS ELÉCTRICAS SINAPSIS QUÍMICAS Según el mecanismo de transmisión las sinapsis se pueden clasificar: Eléctricas Sinapsis Químicas 9 Internal use  TEMA 8: TRANSMISIÓN SINÁPTICA Sinapsis eléctrica Uniones comunicantes: Flujo directo de corriente. Unión en brecha. Cierta pérdida de corriente. Transmisión con poco retardo: muy rápida. Bidireccional. Ej., neuronas del tronco encefálico responsables del ritmo ventilatorio, interneuronas de la corteza cerebral, tálamo, cerebelo, hipotálamo 10 Internal use para facilitar la secreción hormonal conjunta.  TEMA 8: TRANSMISIÓN SINÁPTICA Sinapsis eléctrica Continuidad eléctrica entre las dos células 11 Internal use  TEMA 8: TRANSMISIÓN SINÁPTICA Sinapsis químicas Hendidura sináptica: Predomina en el SNC Mayor espacio sináptico que en eléctrica. Mediada por una sustancia química (neurotransmisor, NT), dentro de una vesícula sináptica. Una neurona puede producir más de un NT (co-transmisores). Existe retardo Unidireccional 12 Internal use  TEMA 8: TRANSMISIÓN SINÁPTICA Sinapsis químicas Experimento de Otto Loewi (1926) 13 Internal use TEMA 8: TRANSMISIÓN SINÁPTICA Sucesos durante la sinapsis química Internal use TEMA 8: TRANSMISIÓN SINÁPTICA Sucesos durante la sinapsis química Internal use Figure 8-21, step 1 TEMA 8: TRANSMISIÓN SINÁPTICA Sucesos durante la sinapsis química Internal use TEMA 8: TRANSMISIÓN SINÁPTICA Sucesos durante la sinapsis química Internal use TEMA 8: TRANSMISIÓN SINÁPTICA Sucesos durante la sinapsis química Internal use TEMA 8: TRANSMISIÓN SINÁPTICA Sucesos durante la sinapsis química Tetrodotoxina Internal use TEMA 8: TRANSMISIÓN SINÁPTICA Sucesos durante la sinapsis química. Liberación del neurotransmisor Proteínas SNARE Determinadas toxinas afectan al complejo SNARE, generando patologías que afectan a la contracción muscular: Internal use TEMA 8: TRANSMISIÓN SINÁPTICA Sucesos durante la sinapsis química. Liberación del neurotransmisor Internal use  TEMA 8: TRANSMISIÓN SINÁPTICA Sucesos durante la sinapsis química. Liberación del neurotransmisor LA LIBERACIÓN DEL NT ES DEPENDIENTE DE CALCIO Modelo experimental utilizado por Rodolfo Llinás para probar que la liberación del NT es dependiente de calcio. El modelo utilizado fue la sinapsis del axón gigante de calamar Internal use TEMA 8: TRANSMISIÓN SINÁPTICA Sucesos durante la sinapsis química. Liberación del neurotransmisor LA LIBERACIÓN DEL NT ES DEPENDIENTE DE CALCIO Resultados del experimento de Llinás y colaboradores Internal use  TEMA 8: TRANSMISIÓN SINÁPTICA Características de un neurotransmisor How Synapses Work CRITERIOS QUE DEFINEN A UN NEUROTRANSMISOR: o La sustancia debe estar presente dentro de la vesícula sináptica. o La sustancia debe secretarse en respuesta a una despolarización presináptica y la liberación debe ser calcio dependiente. o Los receptores específicos para esa sustancia deben estar presentes en la membrana de la célula postsináptica, y estimularse. o Tras su liberación, debe existir un mecanismo específico para eliminar los NT de la hendidura sináptica. 26 Internal use TEMA 8: TRANSMISIÓN SINÁPTICA Metabolismo de los NT Core denso: NT grandes sintetizados en el cuerpo celular. Transporte axonal rápido por microtúbulos y proteínas que gastan ATP, como kinesina. Core claro: NT pequeños, transporte axonal lento). Internal use  TEMA 8: TRANSMISIÓN SINÁPTICA Liberación cuántica del neurotransmisor Experimento realizado por Katz (1950-1960) que fue la prueba evidente de la liberación cuántica del NT. El modelo que se utilizó fue la unión neuromuscular en la rana 28 Internal use  TEMA 8: TRANSMISIÓN SINÁPTICA Liberación cuántica del neurotransmisor MEPP o PPTM: potencial miniatura de placa motora (o placa terminal) 29 Internal use  TEMA 8: TRANSMISIÓN SINÁPTICA Liberación cuántica del neurotransmisor Las moléculas de neurotransmisor se empaquetan en las vesículas, acumulándose en la terminación axónica presináptica. Se libera una cantidad fija de NT denominada cuanto 30 Internal use  TEMA 8: TRANSMISIÓN SINÁPTICA Contenido 8.1.- Transmisión sináptica 8.2.- Tipos de sinapsis 8.2.1 Eléctricas 8.2.2 Químicas 8.3.- Reciclaje de las vesículas sinápticas 8.4.- Potencial postsináptico 8.4.1 Generación de EPSP 8.4.2 Generación de IPSP 8.5.- Integración y modulación neuronal 8.5.1 Sumación temporal 8.5.2 Sumación espacial 8.6. Circuitos neuronales 8.6.1 Circuito divergente 8.6.2 Circuito convergente 8.7. Inhibición presináptica-postsináptica 31 Internal use  TEMA 8: TRANSMISIÓN SINÁPTICA Reciclaje de la vesícula sináptica Ciclo de las vesículas sinápticas 32 Internal use  TEMA 8: TRANSMISIÓN SINÁPTICA Resumen: Sinapsis eléctrica / Sinapsis química ELÉCTRICAS QUÍMICAS - Conexión directa entre citoplasmas (gap o conexones) - No hay conexión directa - Transmisión directa de iones - Hendidura sináptica 33 Internal use - Elevada rapidez - Mediador químico = NEUROTRANSMISOR  TEMA 8: TRANSMISIÓN SINÁPTICA Resumen: Secuencia de sucesos en sinapsis química 1. LIBERACIÓN DEL NEUROTRANSMISOR - En reposo NT en vesículas - Llegada de PA → apertura de canales de Ca2+ voltaje dependientes y entrada de Ca2+ → unión de vesículas a membrana → liberación de NT 2. ACCIÓN DEL NT - Difusión por hendidura hasta que se une a receptores de membrana postsinápticos: apertura de canales iónicos o bien activación de enzimas (efecto sobre otros canales o segundos mensajeros) → cambio de Vm célula postsináptica (POTENCIALES POSTSINÁPTICOS) 3. ELIMINACIÓN DEL NT Recaptación, difusión y/o degradación enzimática 34 Internal use  TEMA 8: TRANSMISIÓN SINÁPTICA Contenido 8.1.- Transmisión sináptica 8.2.- Tipos de sinapsis 8.2.1 Eléctricas 8.2.2 Químicas 8.3.- Reciclaje de las vesículas sinápticas 8.4.- Potencial postsináptico 8.4.1 Generación de EPSP 8.4.2 Generación de IPSP 8.5.- Integración y modulación neuronal 8.5.1 Sumación temporal 8.5.2 Sumación espacial 8.6. Circuitos neuronales 8.6.1 Circuito divergente 8.6.2 Circuito convergente 8.7. Inhibición presináptica-postsináptica 35 Internal use  TEMA 8: TRANSMISIÓN SINÁPTICA Características de los potenciales postsinápticos La liberación del neurotransmisor de una vesícula sináptica induce un cambio en el potencial de la membrana postsináptica denominado potencial postsináptico unitario. Pueden ser: ✓ Excitadores → PPSE ✓ Inhibidores → PPSI Son más pequeños que los potenciales de acción. Son potenciales GRADUADOS. Tienen propagación ELECTROTÓNICA. Presentan propiedad de SUMACIÓN: ✓ Espacial ✓ Temporal 36 Internal use  TEMA 8: TRANSMISIÓN SINÁPTICA Potenciales postsinápticos excitadores Potencial postsináptico excitatorio (EPSP) o Genera una despolarización y una respuesta estimulante o La despolarización puede alcanzar el umbral generando un potencial de acción 37 Internal use  TEMA 8: TRANSMISIÓN SINÁPTICA Potenciales postsinápticos inhibidores Potencial postsináptico inhibitorio (IPSP) o Genera una hiperpolarización y una respuesta inhibitoria o La hiperpolarización aleja el potencial de membrana del valor umbral 38 Internal use  TEMA 8: TRANSMISIÓN SINÁPTICA Esquema de generación de PEPS-PIPS 39 Internal use  TEMA 8: TRANSMISIÓN SINÁPTICA Contenido 8.1.- Transmisión sináptica 8.2.- Tipos de sinapsis 8.2.1 Eléctricas 8.2.2 Químicas 8.3.- Reciclaje de las vesículas sinápticas 8.4.- Potencial postsináptico 8.4.1 Generación de EPSP 8.4.2 Generación de IPSP 8.5.- Integración y modulación neuronal 8.5.1 Sumación temporal 8.5.2 Sumación espacial 8.6. Circuitos neuronales 8.6.1 Circuito divergente 8.6.2 Circuito convergente 8.7. Inhibición presináptica-postsináptica 41 Internal use  TEMA 8: TRANSMISIÓN SINÁPTICA Integración y modulación neuronal Para que en una neurona postsináptica aparezca un potencial de acción se necesita la participación de varias sinapsis. A este fenómeno se le denomina sumación. 42 Internal use  TEMA 8: TRANSMISIÓN SINÁPTICA Integración y modulación neuronal 43 Internal use  TEMA 8: TRANSMISIÓN SINÁPTICA Sumación temporal Cuando las mismas fibras presinápticas descargan potenciales de acción en una sucesión rápida, se suman los EPSP individuales. 44 Internal use  TEMA 8: TRANSMISIÓN SINÁPTICA Sumación espacial Cuando dos o más aferencias presinápticas son activadas al mismo tiempo se suman sus EPSP individuales. 1. El disparo del potencial de acción de cada neurona genera un EPSP por debajo del valor umbral. 2. Los EPSP llegan a la zona de disparo, se suman y se alcanza el valor umbral. 3. Se genera un potencial de acción. Internal use  TEMA 8: TRANSMISIÓN SINÁPTICA Sumación espacial Cuando dos o más aferencias presinápticas son activadas al mismo tiempo se suman sus EPSP individuales. 1. El disparo del potencial de acción de una neurona inhibitoria (IPSP) disminuye, en la zona de disparo, el valor de los EPSP que generan las otras dos neuronas. 2. NO se genera un potencial de acción. Internal use  TEMA 8: TRANSMISIÓN SINÁPTICA Sumación espacial El microelectrodo registra los potenciales postsinápticos generados por la actividad de Resultado de los registros de los potenciales postsinápticos dos sinapsis excitatorias (E1 y E2) obtenidos en el caso de que haya sumación o no y una sinapsis inhibitoria (I) Internal use TEMA 8: TRANSMISIÓN SINÁPTICA Por lo tanto la sumación… Internal use  TEMA 8: TRANSMISIÓN SINÁPTICA Contenido 8.1.- Transmisión sináptica 8.2.- Tipos de sinapsis 8.2.1 Eléctricas 8.2.2 Químicas 8.3.- Reciclaje de las vesículas sinápticas 8.4.- Potencial postsináptico 8.4.1 Generación de PEPS 8.4.2 Generación de PIPS 8.5.- Integración y modulación neuronal 8.5.1 Sumación temporal 8.5.2 Sumación espacial 8.6. Circuitos neuronales 8.6.1 Circuito divergente 8.6.2 Circuito convergente 8.7. Inhibición presináptica-postsináptica 51 Internal use TEMA 8: TRANSMISIÓN SINÁPTICA Circuitos neuronales Internal use  TEMA 8: TRANSMISIÓN SINÁPTICA Circuito divergente Dos finalidades: - Amplificación (vía corticoespinal que controla músculos esqueléticos). - Divergencia en múltiples vías. Internal use TEMA 8: TRANSMISIÓN SINÁPTICA Circuito convergente - Sumación. - El SNC correlaciona, suma y clasifica la información. Internal use  TEMA 8: TRANSMISIÓN SINÁPTICA Contenido 8.1.- Transmisión sináptica 8.2.- Tipos de sinapsis 8.2.1 Eléctricas 8.2.2 Químicas 8.3.- Reciclaje de las vesículas sinápticas 8.4.- Potencial postsináptico 8.4.1 Generación de PEPS 8.4.2 Generación de PIPS 8.5.- Integración y modulación neuronal 8.5.1 Sumación temporal 8.5.2 Sumación espacial 8.6. Circuitos neuronales 8.6.1 Circuito divergente 8.6.2 Circuito convergente 8.7. Tipos de inhibición sináptica 55 Internal use  TEMA 8: TRANSMISIÓN SINÁPTICA Inhibición sináptica clásica Un potencial postsináptico inhibidor (PPSI) se suma a dos potenciales excitadores (PPSE) en impide el desarrollo de un potencial de acción en la célula post sináptica (inhibición postsináptica). Internal use  TEMA 8: TRANSMISIÓN SINÁPTICA Inhibición presináptica INHIBICIÓN PRESINÁPTICA GLOBAL INHIBICIÓN PRESINÁPTICA SELECTIVA Internal use  TEMA 8: TRANSMISIÓN SINÁPTICA Inhibición presináptica global En la inhibición presináptica global, todas las células diana de la neurona postsináptica son inhibidas por igual. Ej.: GABA. Vías sensitivas. Internal use Figure 8-29b - Overview  TEMA 8: TRANSMISIÓN SINÁPTICA Inhibición presináptica selectiva En la inhibición presináptica selectiva, una neurona inhibidora hace sinapsis con un colateral de la neurona presináptica e inhibe selectivamente a una célula diana. Ej.: GABA. Vías sensitivas. Internal use  El pez globo es un pescado de lujo en japón, cuyo consumo debe estar regulado porque presenta una potente neurotoxina que, entre otros efectos, provoca depresión respiratoria e hipotensión. ¿Cual es su mecanismo de acción? 60 use Internal TEMA 8: TRANSMISIÓN SINÁPTICA Bibliografía Purves D. Neurociencia. 5ª ed. Editorial Médica Panamericana; 2015. Silverthorn DU. Fisiología Humana, un enfoque integrado. 8ª ed. Editorial Médica Panamericana; 2019. Huether, Sue E. Fisiopatología. Bases biológicas de la enfermedad en adultos y niños. 8ª ed. Editorial Médica Panamericana. 2019 Boron W, Boulpaep EL. Medical physiology: a cellular and molecular approach. 2ª ed. Elsevier Saunders; 2012. Internal use Internal use