le sinapsi Prof. Davide Cervia - Fisiologia Fisiologia della cellula: trasmissione sinaptica

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1 le sinapsi 1

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3 sinapsi elettriche 3

4 presenti nel tessuto muscolare liscio e cardiaco, ed in alcuni tessuti neuroendocrini trovate anche nel SNC di invertebrati e di mammiferi tra neuroni ma anche tra cellule gliali tra neuroni: nucleo olivare inferiore, cervelletto, midollo spinale, neocortex, talamo, ippocampo, bulbo olfattivo, retina, striato 4

5 trasmissione elettrotonica sinapsi non rettificanti latenza passaggio di molecole 5

6 sinapsi chimiche 6

7 esocitosi del neurotrasmettitore (zone attive) 7

8 potenziale post-sinaptico 8

9 sinapsi chimiche veloci (dirette) e lente (indirette) 9

10 sinapsi eccitatorie ed inibitorie potenziali graduati, locali, di minore ampiezza, di lunga durata 10

11 potenziali di inversione esempio di sinapsi eccitatoria con potenziale di equilibrio = -20 mv 11

12 rimozione del trasmettitore: diffusione, inattivazione, uptake recycling delle vescicole proprietà di affaticabilità della sinapsi chimica; amplificazione, inversione, sommazione dei segnali presinaptici 12

13 Proprietà Sinapsi elettriche Sinapsi chimiche Distanza tra le membrane 3.5 nm nm pre- e post-sinaptiche Continuità citoplasmatica Sì No Componenti ultrastrutturali Giunzioni serrate Vescicole e zone attive (Gap junctions) presinaptiche; recettori postsinaptici Agente di trasmissione Corrente ionica Trasmettitore chimico Ritardo sinaptico Virtualmente assente Significativo: almeno 0.3 msec, di solito 1-5 msec o più lungo Direzione della trasmissione Bidirezionale Unidirezionale 13

14 sinapsi chimica della giunzione neuromuscolare diretta, eccitatoria, colinergica presinapsi: motoneurone postsinapsi: cellula muscolare scheletrica placca motrice, bottoni sinaptici, pieghe giunzionali, lamina basale 14

15 potenziale postsinaptico (potenziale di placca) = mv curaro: bloccante dei recettoricanale per l Ach 15

16 rilascio quantale 16

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18 quanti: pacchetti di definite quantità di trasmettitore, contenuta in una vescicola un PA nella giunzione neuromuscolare induce esocitosi di ca vescicole ed ogni vescicola (quanto) contiene molecole di trasmettitore nel sistema nervoso centrale le vescicole sono 1-10 al massimo la teoria è accettata tuttora nella giunzione neuromuscolare; è dimostrata sperimentalmente nella maggior parte delle altre sinapsi chimiche 18

19 potenziale postsinaptico: recettore-canale colinergico nachrm è localizzato principalmente nella regione di placca ( unità/μm 2 ) 5 unità/μm 2 nelle regioni extragiunzionali 19

20 glicoproteina di membrana, PM ca. 275 kda nella fibra muscolare scheletrica adulta ed innervata è costituito da 5 subunità 2αβεδ nei vertebrati 2αβγδ negli invertebrati permeabile a Na +, K + e Ca 2+ a canale aperto si genera una corrente cationica netta entrante ad ogni PA neuronale corrisponde un potenziale di placca sovrasoglia = PA muscolare per ogni quanto di ACh si aprono ca nachr 20

21 interruzione della trasmissione neuromuscolare alta efficienza di idrolisi dell enzima acetilcolina esterasi: dopo 0,1 ms dal rilascio di ACh la concentrazione di ACh nella fessura si riduce a livelli in cui non si ha attivazione dei canali desensitizzazione recettoriale 21

22 patologie della sinapsi chimica 22

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24 meccanismi molecolari del rilascio di trasmettitore Ca ++ PdA PdA PdA Ca ++ Ca ++ Ca ++ Aumento [Ca ++ ] i Esocitosi Ca ++ Ca ++ Il rilascio del trasmettitore avviene in seguito all entrata di ioni Ca++ attraverso canali voltaggio dipendenti (P/Q e N), presenti nella terminazione presinaptica, che si aprono all arrivo del potenziale di azione 24

25 1) trasporto attivo; 2) formazione del pool di riserva; 3) ancoraggio (docking); 4) priming; 5-6) apertura del poro, fusione e rilascio; 6-9) endocitosi e riciclaggio 25

26 complesso SNARE: proteine della membrana vescicolare (ad es. sinaptobrevina o VAMP) e citoplasmatica (ad es. sintaxina e SNAP-25) si forma durante il priming ; è un complesso instabile cui si associano anche altre proteine, come la sinaptotagmina (sensore del Ca 2+ ), complessina, nsec-1, sintafilina, tomosina 26

27 sinaptotagmina 1 e 2: lega il Ca 2+, i fosfolipidi di membrana ed il complesso SNARE; l ipotesi è che prima si leghi a SNARE, poi l influsso di Ca 2+ causi l inserzione di due suoi domini citoplasmatici (C2) nei fosfolipidi di membrana 27

28 endocitosi e riciclaggio meccanismi veloci 28

29 nel terzo meccanismo, più lento, si verifica un endocitosi e successiva gemmazione mediata da clatrina e dinamina 29

30 integrazione sinaptica esistono differenze morfologico-funzionali tra le sinapsi chimiche della placca neuromuscolare e le sinapsi tra due cellule nervose Neuroni sinapsi 30

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33 sommazione spaziale e sommazione temporale 33

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35 modulazione dell attività sinaptica 35

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38 esistono sinapsi assodendritiche o assosomatiche (classiche) ma anche assoassoniche (da assone ad assone), dendrodendritiche (da dendrite a dendrite), dendrosomatiche (da dendrite a soma cellulare) esistono formazioni sinaptiche complesse come le sinapsi miste (chimiche ed elettriche), sinapsi seriali (sinapsi assoassonica che influenza una terza cellula), sinapsi reciproche (entrambe le cellule rilasciano trasmettitore e si influenzano) glomerulo presente nell oliva inferiore: sinapsi elettriche (frecce sottili) e GABAergiche (frecce grandi) 38