GRAĐA I FUNKCIJA SINAPSI I STANIČNI TEMELJI PONAŠANJA

Dr. sc. Maja ValićTemelji neuroznanosti

Medicinski fakultet u Splitu

Sinapsa :

Funkcionalno povezuje dva neurona.Sastoji se od tri dijela:1. Presinaptički element2. Sinaptička pukotina3. Postsinaptički element

Sinaptička signalizacija je:

• jednosmjerna• brza (120 m/s)• kratkotrajna ( 0,3 do1 ms)• specifična• precizna

Dvostruko prevođenje signala

• 1. Električni signal prevodi se u kemijski• 2. Kemijski signal prevodi se u:

– a) električni (ionotropni-izravno, metabotropni-neizravno)– b) kemijski (metabotropni, ionotropni: c(Ca2+ )i se povećava)

Kemijska sinaptička signalizacija

• 1. EGZOCITOZA NEUROTRANSMITERA• 2. AKTIVACIJA RECEPTORA

• 1. PROMJENA IONSKE VODLJIVOSTI• 2. PROMJENA c(Ca2+)i POSTSINAPTIČKE

STANICE

Postsinaptički potencijali

• EPSP – depolarizira staničnu membranu• IPSP – hiperpolarizira staničnu membranu

• Sinaptička odgoda (latencija)• Sinaptičko zamaranje• Sinaptički blok

I: Struktura sinapse i njenih dijelova

Presinaptički element, sinaptičkapukotina i postsinaptički element

-mitohondriji-sinaptički mjehurići-presinaptičko zgusnuće-presinaptička vezikularnarešetka (aktivna zona)-presinaptička membrana-sinaptička pukotina-postsinaptička membrana-receptor-postinaptičko zgusnuće

Fig. 1.6.4. Axo-spinous synapse. The short spine of a thin type (S) originates from the dendritic stem (D). Note obliquely sectioned thin parallel filaments in the postsynaptic density (so far unknown andundescribed structure). Microtubule marked by arrow. Scale = 200 nm. (Mouse, neocortex.)

Sinaptički mjehurići

• 1. Mali mjehurići bistre srži (40-50 nm, AcH, glutamat, GABA, glicin)

• 2. Mali ili srednji mjehurići zgusnute srži (50-80nm, dopamin, noradrenalin, adrenalin, serotonin)

• 3. Veliki mjehurići zgusnute srži (100-150 nm, neuropeptidi)

• 4. Neurosekretni mjehurići (150-200 nm, nerohormonistražnjeg režnja hipofize)

Sinaptička pukotina

• Širina: centralne 10-20 nm, neuromišićna 60-100 nm

• Međustanična ploča• Poliionske veze• Velika koncentracija glikoproteina i

mukopolisaharida

Postsinaptički element

• Receptori• Ionski kanali• Postsinaptičko zgusnuće (30-ak vrsta proteina;

aktin, fodrin, kalmodulin itd., enzimi)– kora velikog mozga: CaM-K II i PKA– STRUKTURNA ULOGA + MODULACIJA SINAPT. SIGNALIZACIJE

II. Vrste sinapsi - klasifikacija sinapsi

Sinapsa I

Sinapsa IIGray 1959

(MarcColonnier; asimetrične sinapse)

(MarcColonnier; simetrične sinapse)

TIP SINAPSE

NEUROTRANSMITER VRSTA LOKACIJA MJEHURIĆ

Sinapsa I(asimetrična, široka pukotina)

GLUTAMAT Eksc. dendritičkitrnovi

samookrugli

Sinapsa II(simetrična, uska pukotina)

GABA Inhib. soma ilipočetak dendrita

okrugli isplošteni

Vrste sinapsi

Fig. 1.6.7. Two axo-dendritic synapses on a dendritic stem (D). The asymmetrical (Gray I) type with spherical synaptic vesicles in the presynaptic bouton and prominent postsynaptic density (S, red asterisk) on the right, the symmetrical (Gray II) type with pleiomorphic or flat vesicles in the presynaptic boutonand only slight postsynaptic density (F, blue asterix on the left. Scale = 200 nm. (Rat, lateral geniculatenucleus.)

III. Egzocitoza

Prispijeće akcijskog potencijala u aksonskizavršetak - depolarizacija

Utok Ca2+ u stanicu + Mjehurići u aktivnim zonama

Kvantizirana egzocitoza neurotransmitera

CIKLUS SINAPTIČKIH MJEHURIĆA-mali mjehurići bistre srži-1 ms + 5 s + 55 s

-proteini sinaptičkih mjehurića-proteini presinaptičke membrane-proteini otopljeni u citosolu

Ciklus sinapt. mjehurića Ostale egzocitoze

• Lokalni autonomni proces u aksonskom završetku, ne ovisi o Golgijevomkompleksu

• Brza (50 x u sekundi)• Samo mjehurići u

aktivnoj zoni• U sinaptičku pukotinu

• Ovisi o Gogijevomkompleksu

• Spora• Mjehurići ne moraju biti u

aktivnoj zoni• Oslobađaju se pokraj

sinaptičke pukotine (neurohormoni hipofize u blizinu kapilara)

IV. Postinaptički potencijali

Aktivacija ionotropnih receptora – Nikotinski – 5-HT3

– GABAA

– Glicinski – Glutamatni AMPA, KA i NMDA

• METODA PRIKOVANOG NAPONA –eksperimentalna metoda kojom se napon stanice održava konstantnim na nekoj razini

• POTENCIJAL OBRATA – membranski potencijal pri kojem nema neto protjecanja struje kroz membranu

EPSP

-ACh-raste g(Na) i g(K)-struja Na u stanicu-struja K van-depolarizacija

Vm= -65 mVENa= +55 mVEK= - 75 mVEEPSP= 0mV(POTENCIJAL OBRATA)

EPSP Akcijski potencijal

• Na+ i K + kreću se kroz isti kanal istodobno

• Ionotropni receptor –kanal reguliran neurotransmiterom

• Nije regenerativan proces (OVISI O KOLIČINI Ach)

• Blokator nikotinskih receptora: α-bungarotoksin

• Na+ i K + kreću se kroz dva naponska kanala

• Kanali regulirani naponom

• Stalno se otvaraju novi kanali regulirani naponom

• Blokator Na+ kanala: tetrodotoksin

IPSP-GABA, glicin-g(Cl-) raste (ionotropni) ili-g(K+) raste (metabotropni)-hiperpolarizacija-Vm= -65 mV-ECl= -70 mV-EK= -80 mV

V. Centralna i neuromišićna sinapsa

• Fig. 2: Basic shape of dendritic spine (left) compared to that of the neuromuscular junction (right). The dendritic spine attaches to the dendrite with a narrow neck and receives a synapse on a bulb-like head. This lollipop shape is similar to the shape of the interfolds sectioned transversely. Opened axon terminal in green, synaptic vesicles in purple.

Centralna sinapsa Neuromišićna sinapsa

• Široka 15-20 nm• EPSP < 1 mV• 3-10 AP = 1 sinaptički

mjehurić• Nekoliko presinaptičkih AP

= 1 postinaptički AP• Velika koncentracija

neurotransmitera – slab afinitet vezanja

• Eksitacijske i inhibicijske• Različiti neurotransmiteri• Brojne sinapse na istom

neuronu

• Široka 60-100 nm• EPSP znatno veći (70mv)• 1 AP = 200 sinaptičkih

mjehurića• 1 presinaptički AP = 1

postinaptički AP• Visoki afinitet vezanja

(40% za Ach)• Samo ekscitacijske sinapse• Samo jedan neurotransmiter

(Ach)

VII. Vremensko i prostorno zbrajanje

VIII. Odstranjivanje neurotransmitera iz sinaptičke pukotine

• Difuzija• Enzimska razgradnja neurotransmitera (Ach-

esteraza)• Reuptake (noradrenalin, dopamin, serotonin,

glutamat, GABA, glicin)

IX. Bolesti sinapse

• Lambert-Eatonov sindrom (neuromuskularna sinapsa, smanjen broj i aktivnost Ca kanala)

• Otrovi• Myastenia gravis• Kurare• Inhibitori reuptake-a (kokain za dopamin,

triciklički antidepresivi za noradrenalin i serotonin)

Neuronski nizovi, putovi, krugovi, mreže i sustavi

Tractuscorticospilaris

GMN – piramidni neuron V. slojaDMN – α-motoneuron

Primjer zatvorenog neuronskog kruga

umetnuti neuron uvijek je inhibicijski!

• Naknadno odašiljanje• Novačenje: oblik facilitacije postignut ponavljanim

podraživanjem

• Povratna sprega

Zadatak 1

• Nabroji i objasni vrste potencijala i mehanizam njihova nastanka.

Zadatak 2 – poveži pojmove:

A. IPSPB. EPSPC. vodljivostD. depolarizacija

tijekom akcijskog potencijala

E. repolarizacija tijekom akcijskog potencijala

1. pasivni ionski kanali2. kloridni, ligandom

regulirani kanal3. naponski Na kanal4. naponski K kanal5. ligandom reguliran

Na kanal