Trasmissione Sinaptica - ctf novara
Trasmissione Sinaptica - ctf novara
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COMUNICAZIONE INTERCELLULARE<br />
NEL SISTEMA NERVOSO<br />
•Si verifica attraverso sinapsi, zone di<br />
contatto fra un neurone e la cellula<br />
bersaglio (un neurone o una cellula<br />
non neuronale)<br />
•Le sinapsi, in base al tipo di segnale<br />
che viene trasmesso, sono dette<br />
elettriche o chimiche
SINAPSI ELETTRICHE<br />
Conducono segnali elettrici direttamente<br />
dal citoplasma di una cellula a quello di<br />
un’altra attraverso giunzioni comunicanti<br />
PROPRIETA’<br />
•Fattore che opera la trasmissione: correnti ioniche<br />
•Ritardo con cui avviene la trasmissione:<br />
praticamente assente<br />
•Direzione della trasmissione: generalmente<br />
bidirezionale<br />
•Adatte a sincronizzare l’attività elettrica di un<br />
gruppo di cellule<br />
•SNC, cellule muscolari lisce e cardiache, recettori<br />
sensoriali
SINAPSI ELETTRICHE<br />
E SINAPSI CHIMICHE
SINAPSI ELETTRICHE<br />
E SINAPSI CHIMICHE
SINAPSI ELETTRICHE
SINAPSI ELETTRICHE
SINAPSI ELETTRICHE
SINAPSI ELETTRICHE
SINAPSI ELETTRICHE
SINAPSI CHIMICHE<br />
Usano sostanze chimiche per trasmettere<br />
informazioni tra le cellule<br />
PROPRIETA’<br />
•Fattore che opera la trasmissione:<br />
neurotrasmettitore<br />
•Ritardo con cui avviene la trasmissione:<br />
apprezzabile, al minimo 0.3 ms<br />
•Direzione della trasmissione: unidirezionale<br />
•Composte da tre parti: terminale assonale della<br />
cellula presinaptica, vallo sinaptico, membrana<br />
della cellula postsinaptica<br />
•Componenti ultrastrutturali: vescicole sinaptiche,<br />
recettori postsinaptici e canali ionici<br />
•La trasmissione può essere diretta o indiretta
SINAPSI CHIMICHE
Segnali elettrici<br />
SINAPSI CHIMICHE
CICLO DELLE VESCICOLE SINAPTICHE<br />
I precursori delle vescicole sono<br />
inizialmente prodotti nel soma<br />
del neurone (reticolo<br />
endoplasmatico e apparato del<br />
Golgi) Il riciclaggio è funzionale<br />
alla particolare anatomia del<br />
neurone.
EVENTI PRESINAPTICI<br />
•RUOLO DELLO IONE CALCIO NELLA<br />
REGOLAZIONE DELL’ESOCITOSI DEL<br />
NEUROTRASMETTITORE
EVENTI PRESINAPTICI<br />
RUOLO DELLO IONE CALCIO
EVENTI PRESINAPTICI<br />
RUOLO DELLO IONE CALCIO
EVENTI PRESINAPTICI<br />
RUOLO DELLO IONE CALCIO
RILASCIO DEL NEUROTRASMETTITORE<br />
MODELLI DI SECREZIONE<br />
•ESOCITOSI CLASSICA: LA MEMBRANA DELLA<br />
VESCICOLA SI FONDE CON LA MEMBRANA DEL<br />
TERMINALE SINAPTICO<br />
•PORO DI FUSIONE (KISS AND RUN): LE VESCICOLE<br />
SI FONDONO SOLO IN CORRISPONDENZA DI UN<br />
COMPLESSO, IL PORO DI FUSIONE. SI APRE UN<br />
PICCOLO CANALE CHE PERMETTE IL PASSAGGIO<br />
DEL NEUROTRASMETTITORE
PROTEINE DI ANCORAGGIO E DI FUSIONE<br />
DELLE VESCICOLE SINAPTICHE<br />
•SOLO UN NUMERO LIMITATO DI VESCICOLE E’<br />
LOCALIZZATO A LIVELLO DELLE ZONE ATTIVE; LA<br />
MAGGIORANZA E’ LEGATA IN PROSSIMITA’ A<br />
FILAMENTI DEL CITOSCHELETRO GRAZIE A UN<br />
GRUPPO DI PROTEINE (SINAPSINE).<br />
•ALTRE PROTEINE INDIRIZZANO LE VESCICOLE<br />
VERSO I SITI DI ANCORAGGIO DELLE ZONE ATTIVE<br />
DELLA MEMBRANA PRESINAPTICA.
PROTEINE DI ANCORAGGIO E DI FUSIONE<br />
DELLE VESCICOLE SINAPTICHE<br />
•LE VESCICOLE SONO ANCORATE GRAZIE ALLA<br />
FORMAZIONE DI UN COMPLESSO PROTEICO CHE SI<br />
GENERA DALL’INTERAZIONE DI UN GRUPPO DI<br />
PROTEINE CHIAMATE SNARE:<br />
•PROTEINE DONATRICI (INTRINSECHE ALLA<br />
MEMBRANA DELLA VESCICOLA,<br />
SINAPTOBREVINA)<br />
•RECETTRICI (INTRINSECHE ALLA MEMBRANA<br />
PLASMATICA, SNAP 25, SINTAXINA)<br />
•UN GRUPPO DI PROTEINE CITOPLASMATICHE<br />
REGOLA L’ASSEMBLAGGIO DELLE SNARE
PROTEINE DI ANCORAGGIO E DI FUSIONE<br />
DELLE VESCICOLE SINAPTICHE<br />
•UNA PROTEINA DELLE VESCICOLE, LA<br />
SINAPTOTAGMINA I, LEGA GLI IONI CALCIO,<br />
ED E’ IMPLICATA NEL MECCANISMO DI<br />
AVVIO DELL’ESOCITOSI.<br />
•E’ IL PROBABILE BERSAGLIO, UNITAMENTE<br />
ALLE NEUREXINE, DELLA a-LATROTOSSINA<br />
(VEDOVA NERA), CHE CAUSA UNA<br />
MASSICCIA LIBERAZIONE DI VESCICOLE<br />
ANCHE IN ASSENZA DI CALCIO NEL MEZZO<br />
EXTRACELLULARE
PROTEINE DI ANCORAGGIO E DI FUSIONE<br />
DELLE VESCICOLE SINAPTICHE<br />
•NEUROTOSSINE DI ORIGINE BATTERICA<br />
(CLOSTRIDIUM), TOSSINA TETANICA E<br />
BOTULINICA, BLOCCANO L’ESOCITOSI<br />
LEGANDOSI A SPECIFICHE PROTEINE DEL<br />
COMPLESSO DI ANCORAGGIO. SONO<br />
PROTEASI SPECIFICHE DELLE PROTEINE<br />
SNARE
PROTEINE DI ANCORAGGIO E DI FUSIONE<br />
DELLE VESCICOLE SINAPTICHE
PROTEINE DI ANCORAGGIO E DI FUSIONE<br />
DELLE VESCICOLE SINAPTICHE<br />
O SINAPTOBREVINA
NEUROTRASMETTITORI<br />
•I NEUROTRASMETTITORI RILASCIATI NEL VALLO<br />
SINAPTICO RAGGIUNGONO PER DIFFUSIONE LA<br />
MEMBRANA POSTSINAPTICA DOVE SI LEGANO A<br />
SPECIFICI RECETTORI<br />
•OGNI VESCICOLA CONTIENE UNA QUANTITA’<br />
FISSA DI NEUROTRASMETTITORE: RILASCIO<br />
QUANTALE<br />
•L’AZIONE DEL NEUROTRASMETTITORE TERMINA<br />
PER RICAPTAZIONE NEL TERMINALE SINAPTICO,<br />
PER ALLONTANAMENTO DALLA SINAPSI O<br />
PERCHE’, COME NEL CASO DELL’ACETILCOLINA<br />
(ACh), PER DEGRADAZIONE ENZIMATICA NEL<br />
VALLO SINAPTICO
RILASCIO QUANTALE<br />
I neurotrasmettitori vengono liberati per piccole quantità<br />
incrementali o quanti. Ogni quanto produce un potenziale<br />
post-sinaptico unitario di ampiezza pressochè costante. Un<br />
quanto di neurotrasmettitore è racchiuso all’interno di una<br />
singola vescicola sinaptica.
NEUROTRASMETTITORI<br />
AMINE<br />
PURINE: ADENOSINA MONOFOSFATO<br />
(AMP), ADENOSINA TRIFOSFATO(ATP)<br />
NEUROTRASMETTITORI NON<br />
CONVENZIONALI:<br />
•GAS: MONOSSIDO DI AZOTO,<br />
MONOSSIDO DI CARBONIO<br />
•ACIDI GRASSI LIBERI: ACIDO<br />
ARACHIDONICO, endocannabinoidi
NEUROTRASMETTITORI
LIBERAZIONE DI NEUROTRASMETTITORI E<br />
CO-TRASMETTITORI
EVENTI POSTSINAPTICI<br />
•IL LEGAME DEL NEUROSMETTITTORE CON IL<br />
RECETTORE AVVIA UNA SERIE DI RISPOSTE NELLA<br />
CELLULA POSTSINAPTICA CHE CULMINANO CON LA<br />
GENESI DI UN POTENZIALE POSTSINAPTICO OSSIA<br />
IN UNA VARIAZIONE DEL POTENZIALE DELLA<br />
MEMBRANA POSTSINAPTICA<br />
•I POTENZIALI POSTSINAPTICI SONO SEGNALI<br />
GRADUATI (AMPIEZZA PROPORZIONALE ALLO<br />
STIMOLO) CHE SI PROPAGANO<br />
ELETTROTONICAMENTE LUNGO LA MEMBRANA<br />
• POSSONO ESSERE ECCITATORI (EPSP, FACILITANO<br />
LA GENESI DI UN PDA, DEPOLARIZZANTI) O<br />
INIBITORI (IPSP, SFAVORISCONO LA GENESI DI PDA,<br />
IPERPOLARIZZANTI).
EVENTI POSTSINAPTICI<br />
•I POTENZIALI POSTSINAPTICI POSSONO ESSERE<br />
CLASSIFICATI IN RISPOSTE RAPIDE O LENTE<br />
•IN ENTRAMBI I CASI IL NEUROTRASMETTORE<br />
REGOLA, DIRETTAMENTE O INDIRETTAMENTE,<br />
L’ATTIVITA’ DI CANALI IONICI<br />
•NEL CASO DI TRASMISSIONE CHIMICA DIRETTA, IL<br />
NEUROTRASMETTITORE SI LEGA A RECETTORI-<br />
CANALE (IONOTROPI) APRENDOLI E SI GENERANO<br />
RISPOSTE DI TIPO RAPIDO (EPSP O IPSP)<br />
•NEL CASO DI TRASMISSIONE CHIMICA INDIRETTA,<br />
IL NEUROTRASMETTITORE SI LEGA A RECETTORI<br />
(METABOTROPI) ACCOPPIATI A PROTEINE G E A<br />
SISTEMI DI SECONDI MESSAGGERI, CHE REGOLANO<br />
CANALI IONICI APRENDOLI O CHIUDENDOLI. IN<br />
QUESTO CASO SI GENERANO RISPOSTE DI TIPO<br />
LENTO (EPSP O IPSP).
RISPOSTE RAPIDE E LENTE
EVENTI POSTSINAPTICI
EVENTI POSTSINAPTICI
TRASMISSIONE CHIMICA DIRETTA:<br />
GIUNZIONE NEUROMUSCOLARE<br />
O<br />
PLACCA MOTRICE
GIUNZIONE NEUROMUSCOLARE
GIUNZIONE NEUROMUSCOLARE
GIUNZIONE NEUROMUSCOLARE
GIUNZIONE NEUROMUSCOLARE<br />
(Colina Acetiltransferasi)
GIUNZIONE NEUROMUSCOLARE
GIUNZIONE NEUROMUSCOLARE
GIUNZIONE NEUROMUSCOLARE
TRASMISSIONE CHIMICA INDIRETTA<br />
•Recettori metabotropici e trasduzione del<br />
segnale
TRASMISSIONE CHIMICA INDIRETTA
TRASMISSIONE CHIMICA INDIRETTA
TRASMISSIONE CHIMICA INDIRETTA
VIE DI TRASDUZIONE DEL SEGNALE
PROTEINE-G TRIMERICHE
PROTEINE-G TRIMERICHE
I MESSAGGERI INTRACELLULARI<br />
Nucleotidi ciclici
Nucleotidi ciclici
Nucleotidi ciclici
Nucleotidi ciclici
I MESSAGGERI INTRACELLULARI<br />
L’inositolo trifosfato<br />
Lo ione calcio
OMEOSTASI DEL CALCIO INTRACELLULARE<br />
Proteine tampone<br />
Proteine effettrici
CALCIO E PROTEIN CHINASI
I MESSAGGERI INTRACELLULARI<br />
L’acido arachidonico
ACIDO ARACHIDONICO
MODULAZIONE DEI CANALI IONICI
MODULAZIONE DEI CANALI IONICI
MODULAZIONE DEI CANALI IONICI
MESSAGGERI RETROGRADI
TRASMISSIONE SINAPTICA NEL<br />
SISTEMA NERVOSO<br />
PIU’ COMPLESSA DELLA TRASMISSIONE<br />
NEUROMUSCOLARE :<br />
UN NEURONE CENTRALE RICEVE (E INVIA)<br />
SIMULTANEMENTE SEGNALI DA NUMEROSI ALTRI<br />
NEURONI<br />
LE SINAPSI SONO SIA ECCITATORIE CHE INIBITORIE<br />
UNO STESSO NEUROTRASMETTITORE PUO’ LEGARSI A<br />
DIFFERENTI RECETTORI<br />
UNO STESSO NEUROTRASMETTITORE PUO’ MODULARE<br />
L’ATTIVITA’ DI DIFFERENTI TIPI DI CANALI IONICI<br />
UN NEURONE CENTRALE INTEGRA I SEGNALI IN<br />
ENTRATA E GENERA UNA RISPOSTA
Le sinapsi si formano tipicamente nei dendriti e nel soma; possono formarsi<br />
sull’assone o sul terminale assonale.<br />
10.000 sinapsi<br />
150.000<br />
sinapsi
TIPI DI SINAPSI
•L’EFFICACIA DEI POTENZIALI SINAPTICI<br />
PRODOTTI DA DUE DIVERSI NEURONI IN PUNTI<br />
DIVERSI DEL NEURONE POSTSINAPTICO<br />
DIPENDE DALLA DISTANZA CHE IL POTENZIALE<br />
SINAPTICO DEVE PERCORRERE PRIMA DI<br />
ARRIVARE NELLA ZONA DI INNESCO DEL<br />
POTENZIALE D’AZIONE.<br />
•PER QUESTA RAGIONE LE SINAPSI INIBITORIE<br />
SONO SPESSO ASSO-SOMATICHE.
SOMMAZIONE<br />
SOMMAZIONE ALGEBRICA
PROPRIETA’ DI SOMMAZIONE<br />
•SOMMAZIONE SPAZIALE:<br />
SOMMA DEI POTENZIALI GRADUATI CHE SI<br />
GENERANO IN RISPOSTA ALL’ARRIVO DI<br />
STIMOLI SIMULTANEI IN DIVERSE ZONE DEL<br />
NEURONE<br />
•SOMMAZIONE TEMPORALE<br />
SOMMA DI POTENZIALI GRADUATI CHE SI<br />
GENERANO IN RAPIDA SUCCESSIONE IN<br />
UNA STESSA ZONA DEL NEURONE
SOMMAZIONE
MODULAZIONE<br />
MODULAZIONE POSTSINAPTICA:<br />
SI VERIFICA QUANDO UN NEURONE<br />
POSTSINAPTICO E’ BERSAGLIO DI ALMENO<br />
DUE NEURONI PRESINAPTICI CHE<br />
RILASCIANO NEUROTRASMETTITORI DIVERSI.<br />
IL NEURONE DETTO MODULATORE RILASCIA<br />
UN NEUROTRASMETTITORE (SOLITAMENTE<br />
INIBITORIO) SULLA CELLULA POSTSINAPTICA<br />
CHE MODIFICA LA RISPOSTA INDOTTA DALLA<br />
TRASMISSIONE SINAPTICA DELL’ALTRO<br />
NEURONE PRESINAPTICO
INIBIZIONE POSTSINAPTICA
MODULAZIONE<br />
MODULAZIONE PRESINAPTICA<br />
•INIBIZIONE PRESINAPTICA: IL NEURONE<br />
MODULATORE DIMINUISCE IL RILASCIO DI<br />
NEUROTRASMETTITORE DALLA CELLULA<br />
PRESINAPTICA<br />
•FACILITAZIONE PRESINAPTICA: IL NEURONE<br />
MODULATORE INCREMENTA IL RILASCIO DI<br />
NEUROTRASMETTITORE DALLA CELLULA<br />
PRESINAPTICA
INIBIZIONE PRESINAPTICA<br />
UN NEURONE INIBITORIO PUO’ ESERCITARE LA<br />
SUA AZIONE FORMANDO SINAPSI SULLA<br />
TERMINAZIONE PRESINAPTICA DI UN ASSONE<br />
ECCITATORIO. IN QUESTO MODO IL NEURONE<br />
INIBITORIO (NEURONE MODULATORE)<br />
DETERMINA UNA RIDUZIONE DELLA QUANTITA’<br />
DI NEUROTRASMETTITORE RILASCIATO DALLA<br />
TERMINAZIONE ECCITATORIA. IL NEURONE<br />
POSTSINAPTICO RICEVE COSI’ UNA MINORE<br />
QUANTITA’ DI NEUROTRASMETTITORE E SI<br />
GENERA UN EPSP DI AMPIEZZA RIDOTTA.
INIBIZIONE PRESINAPTICA
PLASTICITA’ SINAPTICA<br />
Le connessioni sinaptiche si modificano con<br />
l’attività sinaptica<br />
•Modificazioni a breve termine:<br />
•Facilitazione, depressione, potenziamento<br />
post-tetanico<br />
•Modificazioni a lungo termine<br />
•Potenziamento a lungo termine LTP<br />
•Depressione a lungo termine LTD<br />
Apprendimento di nuovi compiti e acquisizione<br />
di nuova memoria
PLASTICITA’ SINAPTICA A<br />
BREVE TERMINE<br />
Molte forme sono provocate da un’azione<br />
prolungata degli ioni calcio nella terminazione<br />
presinaptica e inducono un incremento del<br />
rilascio di neurotrasmettitori: facilitazione e<br />
potenziamento<br />
La depressione sinaptica provoca una riduzione<br />
del rilascio di neurotrasmettitore durante una<br />
prolungata attività sinaptica
FACILITAZIONE<br />
Si verifica quando uno o più potenziali<br />
d’azione invadono la terminazione<br />
sinaptica in rapida successione. Produce<br />
l’aumento dell’ampiezza del potenziale<br />
post-sinaptico. Permane per decine di<br />
millisecondi<br />
il calcio entra rapidamente nella<br />
terminazione ma i meccanismi che lo<br />
riportano ai valori basali sono più lenti. Si<br />
accumula nella terminazione presinaptica.<br />
Il pda successivo produce un maggior<br />
rilascio.
FACILITAZIONE
DEPRESSIONE SINAPTICA<br />
Riduzione del rilascio di neurotrasmettitore<br />
durante una prolungata attività sinaptica<br />
Ipotesi della deplezione delle vescicole: quando<br />
l’attività sinaptica è elevata si riduce il numero di<br />
vescicole disponibili per l’esocitosi<br />
E’ necessario attendere che la scorta di vescicole<br />
di riserva, ancorate al citoscheletro, sia<br />
mobilizzata e venga resa disponibile per<br />
l’esocitosi.
POTENZIAMENTO POST-TETANICO (PPT)<br />
Agisce per un periodo di tempo compreso da<br />
decimi di secondo ad alcuni minuti<br />
Consiste in un aumento dell’ampiezza dei<br />
potenziali post-sinaptici che si instaura dopo un<br />
periodo di stimolazione ad alta frequenza<br />
Meccanismo non ancora chiarito: azione<br />
dell’attivazione di proteine chinasi presinaptiche<br />
su bersagli molecolari che regolano l’esocitosi<br />
delle vescicole e il rilascio del neurotrasmettitore
POTENZIAMENTO POST-TETANICO (PPT)<br />
MEMORIA A BREVE TERMINE
POTENZIAMENTO A LUNGO TERMINE<br />
•AUMENTO DELL’EFFICACIA DELLA<br />
TRASMISSIONE SINAPTICA PER GIORNI O<br />
SETTIMANE e MESI<br />
•L’ATTIVITA’ DI UNA SINAPSI INDUCE UN<br />
DURATURO CAMBIAMENTO DELLA QUALITA’ O<br />
DELLA QUANTITA’ DELLE SINAPSI<br />
•Modifiche presinaptiche<br />
•Modifiche postsinaptiche<br />
•Modifiche strutturali
POTENZIAMENTO A LUNGO TERMINE
POTENZIAMENTO A LUNGO TERMINE
POTENZIAMENTO A LUNGO TERMINE<br />
ATTIVITA’ COINCIDENTE DELL’ELEMENTO PRE- E POST-<br />
SINAPTICO RINFORZANO LA CONNESSIONE SINAPTICA
POTENZIAMENTO A LUNGO TERMINE
POTENZIAMENTO A LUNGO TERMINE
PLASTICITA’SINAPTICA
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