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FISIOLOGIA I
TEMA NUMERO 9
Transmisión Sináptica
PROFESOR: Gregorio Tiskow, Ph.Sc.
E-mail: [email protected]
U.C.L.A. Barquisimeto, Venezuela
El Impulso Nervioso
Integración sináptica
• Se requiere de la integración de
diversos sistemas para que se
genere una respuesta…
¿ Cómo se señaliza y transmite la
información en el Sistema
Nervioso?
La información dentro, y
entre las neuronas se
transporta en forma de
SEÑALES ELÉCTRICAS o
QUÍMICAS.
Las Sinapsis
Las SINAPSIS son uniones
especializadas que permiten el
pasaje de información de una
neurona a otra, o de una
neurona a una fibra muscular.
El Cerebro Humano
• 100.000 millones de neuronas.
• Un millón de millones (billón) de
Sinapsis (1.000.000.000.000)
• 10 x millones de ceros de
posibilidades teóricas de sinapsis.
• 10 x 80 son las cargas positivas
existentes en el Universo.
Tipos de Sinapsis
• Dos Tipos: Clasificación funcional
ELÉCTRICAS
QUÍMICAS
SISTEMA NERVIOSO
Elementos de la sinapsis
• CELULA PRE-SINAPTICA
• HENDIDURA SINAPTICA
• CELULA POST-SINAPTICA
Elementos de la sinapsis
La transmisión de la señal en
la mayoría de las uniones
sinápticas es de naturaleza
química
Anatomía Funcional
• SINAPSIS ELÉCTRICAS:

Las uniones de las membranas pre- y postsinápticas
son de tipo “unión en brecha” o Gap Junctions.

Las uniones están facilitadas por la presencia de
CONEXONES (arreglos hexagonales de proteínas)

Se forman puentes de muy baja resistencia.

El diámetro de los canales en el conexón, están
regulados por pH, voltaje y iones calcio. Ca++ disminuye
el diámetro del mismo.

La señal eléctrica se propaga muy rápidamente.

Transmisión puede ser bi-direccional.
Sinapsis Eléctricas
Anatomía Funcional
• TERMINALES O BOTONES PRE-SINAPTICOS:
Generalmente se ubican sobre las dendritas o las
espinas dendríticas o sobre el soma neuronal.
En corteza cerebral, 98% de los botones se ubican
sobre las dendritas.
Entre 10.000 y 15.000 botones visibles.
Pueden emitir señales excitatorias o inhibitorias.
Anatomía Funcional
Sinapsis
Clasificación Morfológica
• Axo-dendrítica
• Axo-axonal
• Axo-somática
Sinapsis Químicas
• Las más frecuentes.
• Cada terminal pre-sináptica está separada de
la postsináptica por la hendidura sináptica de
unos 20-40 nm de ancho.
• En la terminal pre-sináptica es frecuente ver
numerosas mitocondrias y vesículas sinápticas
que contienen un neurotransmisor.
Sinapsis Química
Sinapsis Química
TRANSMISION UNIDIRECCIONAL
Sinapsis Química
Sinapsis Química
Secuencia de acontecimientos
• Al llegar el potencial de acción a la terminal
pre-sináptica, la membrana plasmática de la
misma se despolariza.
• Lo anterior generará liberación del contenido
de las vesículas hacia la hendidura sináptica.
• El neurotransmisor liberado de las vesículas
provocará cambios en la permeabilidad de la
membrana neuronal post-sináptica.
Sinapsis Química
Liberación del Neurotransmisor
• Papel del ion Calcio:

La membrana pre-sináptica está enriquecida en
canales de Ca++ voltaje dependientes.

Al llegar un potencial de acción, la membrana se
despolariza y apertura canales de Ca++

Entrada de iones Ca++ al interior del terminal.

Unión de iones Ca++ en los puntos de liberación
o zonas activas del terminal pre-sináptico.

Se induce fusión de las vesículas a la membrana y
exocitosis.
Papel del Calcio
Sinapsis Química
Liberación del Neurotransmisor
Liberación del contenido de las
vesículas a la hendidura sináptica.
Fusión vesicular y exocitosis
involucran un complejo de proteínas,
entre ellas SNARE-v-Sinaptobrevina y
la SNARE-t-Sintaxina en la membrana
celular, y un grupo de proteínas G.
Ciclo vital vesícula sináptica
Liberación del Neurotransmisor
• 1 Llegada de la despolarización al
• 2
• 3
• 4
• 5
• 6
• 7
terminal presináptico
Apertura de los canales de Ca++
Entrada de Calcio
Interacción del Ca++ con la
Sinaptotagmina
Inducción de la exocitosis
Liberación del Neurotransmisor
Endocitosis de la membrana vesicular
Liberación del Neurotransmisor
• La Zona activa está conformada por varias
vesículas “ atracadas ” rodeadas por 10
canales de Calcio voltaje dependientes
(microdominio).
• El Calcio es el Intermediario entre la señal
eléctrica despolarizante y la exocitosis del
Neurotransmisor.
• Tiempo de liberación de 0,2 mseg. Aprox.
Convergencia-Divergencia
de Información
• Ello implica que la información que ingresa a cada célula
neuronal es múltiple.
• Así, muchas neuronas pre-sinápticas, convergen en una
sola neurona post-sináptica.
• También, los axones de la mayor parte de las neuronas
pre-sinápticas se dividen en muchas ramas que divergen
para terminar sobre muchas neuronas post-sinápticas.
• Convergencia y divergencia son las bases de los procesos
de facilitación, sumación y fenómenos de reverberación.
Convergencia-Divergencia
Acción de la sustancia
neurotransmisora en la
neurona o célula
post-sináptica…
Proteínas Receptoras
Interacción con Receptores
• Receptor: proteína superficial de la
membrana unida a un canal iónico
(ionotrópicos) y/o acoplada a proteínas
intracelures que
transducen
la
señal intracelularmente o al núcleo
(metabotrópico).
• La unión del Neurotransmisor con
el
receptor
provoca
cambios
conformacionales en este último.
Elementos post-sinápticos
• COMPONENTE DE UNION: ubicado en la
membrana celular de la célula post-sináptica
donde se unirá el neurotransmisor.
• COMPONENTE IONOFORO: atraviesa toda la
membrana post-sináptica hasta el interior de
la neurona.
Componente Ionoforo de la
membrana post-sináptica
• DOS TIPOS:
– RECEPTOR IONICO (CANAL IONICO)
– RECEPTOR METABOTROPICO (ACTIVADOR DE
SEGUNDOS MENSAJEROS)
Canal o Receptor Ionico
• CANALES CATIÓNICOS: permeables a iones
Na+ con más frecuencia (pero también existen
para iones K+ y iones Ca++)
• CANALES ANIÓNICOS: permeables a iones Clprincipalmente.
CANALES CATIÓNICOS
• Al aperturarse estos canales, y dejar entrar
cargas
(+),
dichas
cargas
EXCITAN
(DESPOLARIZAN) la membrana celular postsináptica.
• La sustancia neurotransmisora que ejecuta
este efecto es un:
NEUROTRASMISOR EXCITADOR
CANALES ANIÓNICOS
• Al aperturase estos canales, permiten la
entrada de cargas (-) que INHIBEN la actividad
eléctrica de la neurona post-sináptica (la
HIPERPOLARIZAN)
• La sustancia neurotransmisora que ejecuta
este efecto es un:
NEUROTRASMISOR INHIBIDOR
Interacción con receptores
metabotrópicos
• El Neurotransmisor se une con proteínas receptoras
que activan
pequeñas
moléculas
proteicas
llamadas Proteínas G que pueden moverse
libremente por la cara intracelular
de la
membrana postsináptica activando a
su vez
“proteínas efectóras” que pueden ser canales iónicos
regulados por la proteína G ( canales de K+ por
estímulo de los receptores ß por la noradrenalina ) o
moléculas denominadas segundos mensajeros
SUSTANCIAS
NEUROTRANSMISORAS
Criterios para considerar si una sustancia química
es un neurotransmisor:
1- La molécula debe ser sintetizada y almacenada
en la neurona pre-sináptica.
2-La molécula debe ser liberada por el terminal del
axón pre-sináptico durante la estimulación.
3- Deben existir receptores específicos para la
sustancia en la célula post-sináptica
Cortesía Dr. Loureiro Nelson
Neurotransmisores
• Su ACCION se divide en:
Síntesis
Almacenamiento
Liberación
Interacción con el receptor
Desactivación
Almacenamiento del Neurotransmisor
• Las Vesículas Sinápticas se anclan a
filamentos de actina.
• Se movilizan hacia la zona activa donde se
acoplan a la membrana presináptica (Efecto
Docking)
• Luego de la exocitosis se vuelven a reciclar
y reutilizar.
Desactivación del Neurotransmisor
• Dispersión del NT por simple difusión fuera de
la sinapsis.
• Recaptación del NT por la pre-sinapsis
• Destrucción enzimática en la propia
hendidura sináptica.
Inhibición vs excitación
Excitación > Inhibición
Excitación < Inhibición
Estado de excitación
Estado de inhibición
Excitación Post-sináptica
Potencial Postsináptico Excitatorio (PPSE)
• EVENTOS ELECTRICOS-SECUENCIA EN LA
MEMBRANA CELULAR POST-SINÁPTICA:
Apertura de canales de Na+ con pasaje al
interior celular de cargas (+) en forma masiva
(corriente positiva). Se alcanza el umbral de
excitación y se despolariza la membrana postsináptica en ese punto (en el botón sináptico)
Cortesía Dr. Nelson Loureiro
Excitación Post-sináptica
Potencial Postsináptico Excitatorio (PPSE)
• EVENTOS ELECTRICOS-SECUENCIA EN LA
MEMBRANA CELULAR POST-SINÁPTICA:
Disminución de la conductancia para los iones
de Cl- y K+ a través de sus respectivos canales.
Cambios en el metabolismo interno de la
neurona para excitar la actividad celular.
Excitación Post-sináptica
Potencial Postsináptico Excitatorio (PPSE)
• El PPSE debido a la actividad de un único
botón sináptico es pequeño, pero las
despolarizaciones producidas por cada uno de
los botones activados se van a sumar.
• La sumación puede ser TEMPORAL o ESPACIAL
En la integración neuronal es importante
considerar los siguientes procesos:
a) Sumación Temporal
b) Sumación Espacial
c) Facilitación
d) Fatiga sináptica
Facilitación
• Cuando hay actividad en más de uno de
los botones sinápticos al mismo tiempo,
se va a producir una sumación espacial, y
así, se dice que la actividad en uno de los
botones sinápticos FACILITA la actividad
en los otros botones sinápticos y hace
que se acerquen al nivel del umbral de
disparo.
Sumación espacial - Facilitación
Facilitación
• Se producirá una sumación temporal,
si estímulos aferentes repetitivos
producen nuevos PPSE, antes que los
potenciales previos hayan declinado
o disminuido.
Sumación Temporal
Suma Espacial
Suma Temporal
Suma
Espacial
Suma
Espacial
Suma Espacial
Excitatoria
Inhibitoria
Suma
SumaTemporal
Temporal
Excitatoria
Inhibitoria
Suma Espacial: se produce cuando hay la activación sincrónica de dos o más
terminales nerviosos.
Suma Temporal: se produce cuando una salva de potenciales de acción
alcanza un terminal nervioso.
Cortesía Dr. Loureiro Nelson
Fatiga Sináptica:
Frecuencias de estímulos muy elevadas pueden
agotar la capacidad de generar PAs
Factores determinantes de la fatiga sináptica:
• Agotamiento del neurotransmisor
• Inactivación de los receptores post-sinápticos
• Alteración anormal de las concentraciones
iónicas dentro de la célula post-sináptica
• Acumulación de metabolitos en el sistema que
inhiben la respuesta.
Cortesía Dr. Skirzewski Miguel
Inhibición Post-sináptica
Potencial Postsináptico Inhibitorio (PPSI)
• EVENTOS ELECTRICOS-SECUENCIA EN LA
MEMBRANA CELULAR POST-SINÁPTICA:
 Apertura de Canales de Cl- en la membrana postsináptica. Entrada masiva de iones Cl- (entrada de
cargas negativas desde el exterior)
 Aumenta la electronegatividad intracelular.
 Hiperpolarización de la membrana celular.
 Efecto Inhibidor. Disminuye excitabilidad celular.
Inhibición Post-sináptica
Potencial Postsináptico Inhibitorio (PPSI)
• EVENTOS ELECTRICOS-SECUENCIA EN LA
MEMBRANA CELULAR POST-SINÁPTICA:
Aumento de la conductancia para los iones K+,
los cuales salen al exterior celular
aumentando la electronegatividad interna.
Ejemplo de este tipo de neuronas: neurona en
botella de Golgi (interneurona). En médula
espinal. Neurotransmisor: la glicina.
Inhibición Post-sináptica
Cualquier suceso sináptico que reduzca la probabilidad
de generar un potencial de acción en la célula postsináptica.
Inhibición Post-sináptica
Potencial Postsináptico Inhibitorio (PPSI)
• Se pueden SUMAR ESPACIAL y
TEMPORALMENTE.
Efecto de ciertas sustancias sobre la
transmisión sináptica
Ac. Kainico, (glutamato). Proviene del alga
roja Digenea simplex.
Agonistas
Sobre
canales
N-Metil-D-Aspartato, (glutamato)
Antagonistas
Presinápticos
Ac. Quiscuálico, (glutamato). Semillas de
Quisqualis indica.
Conotoquina (no competitivo NMDA)
β-bungarotoxina, (veneno de cobra). Inhibe la liberación del
neurotransmisor.
Notexina (serpiente Tigre). Inhibe liberación del
neurotransmisor, parálisis letal.
Cortesía Dr. Skirzewski Miguel
Efecto de ciertas sustancias sobre la
transmisión sináptica
Muscimol, agonista GABA-A. De la seta Amanita muscaria.
Bicuculina, antagonista GABA-A. De la planta Dicentra cucullaria
Muscarina, pilocarpina (activan muscarínicos ACh)
Atropina, (belladonna), alcaloide de planta, bloquea transmisión
sináptica muscarínica.
Post-sináptico
Nicotina, (alcaloide de origen vegetal), carbacol, agonistas de
receptores nicotínicos.
D-tubocurarina, compite con ACh por los receptores nicotínicos
α-bungarotoxina, (serpiente krait)(cobra), unión irreversible y
específica a los nicotínicos. (se ha usado para estudiar número de
receptores).
Fisostigmina, inhibidor de AChE.
Cortesía Dr. Skirzewski Miguel
Sesión de preguntas y
respuestas…