Sinapsa

Sinapsa

Este o jonctiune intercelulara specifica neuronilor. Prin intermediul sinapsei se faciliteaza eliberarea neurotransmitatorilor care asigura transferul de informatie de la o celula la alta. Neurotransmitatorul influenteaza conductanta celulei receptoare actionand asupra canalelor ionice si schimba potentialul membranar al celulei receptoare.

Structura sinapsei:

element presinaptic (axon)

element postsinaptic care poate fi dendrita, soma sau axon

spatiu sinaptic

Butonul presinaptic contine: REN, mitocondrii, vezicule sinaptice, microfilamente, microtubuli, neurofilamente. Spatiul sinaptic are 20-30 nm. Elementul postsinaptic este un spin dendritic care contine microfilamente, elemente de citoschelet, aparatul spinului (optional).

Membrana postsinaptica are pe versantul intern o depunere de material electronodens ce trimite prelungiri ininterior. La fel se intampla si la membrana presinaptica. Dupa natura materialului electronodens s-a facut clasificarea sinapselor de catre Gray:

sinapse asimetrice (materialul electronodens presinaptic este mai mare decat cel postsinaptic)

sinapse simetrice (materalele electronodense au dimensiuni aproximativ egale)

Aceasta clasificare este legata de aspecte functionale.

Veziculele sinaptice pot fi si ele clasificate dupa cum urmeaza:

vezicule clare, sferice - au diametrul de 40-60 nm; frecvent au neurotransmitatori excitatori, uneori si inhibitori; ex.: veziculele de acetilcolina

vezicule clare, turtite - au diametrul de 20-60 nm; contin doar neurotransmitatori inhibitori

vezicule sferice cu miez dens - au diametrul de 40-60 nm; contin catecolamine

vezicule mari, sferice cu miez dens si halou clar - au diametrul de 80-100 nm. Aceste sinapse se gasesc in corpul si butonul axonal in SNC si au un continut necunoscut.

Clasificarea morfofunctionala a sinapselor:

excitatorii - sunt asimetrice, au vezicule clare, sferice, efectul pe membrana postsinaptica este de depolarizare (cresterea PR) - se declanseaza un potential postsinaptic excitator (EPSP)

inhibitorii - sunt simetrice, au vezicule clare sferice sau turtite, efectul fiind de hiperpolarizare (scaderea PR) - se declanseaza un potential postsinaptic inhibitor (IPSP).

Unul si acelasi neurotransmitator poate avea efecte diferite in functie de receptori (tipul de receptor determina efectul).

Neurotransmitatorii

Isi exercita efectul pe membrana postsinaptica in timp scurt (de ordinul ms). Clasificarea lor dupa efectele realizate in majoritatea cazurilor:

neurotransmitatori inhibitori:

GABA (acid (-amino-butiric) - folosit ca inhibitor de celulele Purkinje din cerebel

glicina - are efect pe celulele din maduva spinarii

purine (adenozina, AMP, ADP, ATP)

NO (monoxid de azot)

neurotransmitatori excitatori

glutamat (actioneaza in SNC)

aspartat (actioneaza in SNC)

taurina (actioneaza in SNC)

neurotransmitatori cu efecte inhibitorii sau excitatorii in functie de receptor:

acetilcolina

noradrenalina

serotonina

dopamina

Neuromodulatorii

Isi exercita efectul un timp mai indelungat, au durata mai mare a efectului, latenta este mai mare, se cumuleaza in timp si pot avea efecte ce dureaza zile, ani.

Orice substanta poate actiona ca neurotransmitator, neuromodulator sau neurohormon (uneori).

Neuromodulatorii sunt de obicei peptide comune cu sistemul APUD (sistemul neuroendocrin difuz). Ei au efecte atat pe membrana presinaptica cat si pe membrana postsinaptica:

pe membrana presinaptica au efecte de accelerare sau incetinire a eliberarii veziculelor

pe membrana postsinaptica influenteaza legarea mediatorilor de receptori

Neurohormonii

Sunt peptide secretate in hipotalamus care sunt eliberati si apoi ajung in neurohipofiza (in lobul posterior sau in emineta mediana).

Clasificara topografica a sinapselor

Tipul de sinapsa depinde de partile neuronului ce participa la sinapsa:

tipurile clasice de sinapse (cele mai frecvente):

axospinoase (sinapsa se face cu spinul dendritic) - sunt numai excitatorii

axodendritice - sunt excitatoare sau inhibitoare

axosomatice - sunt excitatoare sau inhibitoare

axoaxonale - sunt numai inhibitorii; din axon ca element postsinaptic este exclusa partea mielinizata (conducatoare) deci participa la formarea sinapsei axoaxonale doar conul cu segmentul initial si butonii terminali.

tipurile noi de sinapse (de regula inhibitorii):

dendrodendritice

dendrosomatice

dendroaxonale

soamtodendritice

somatosomatice

somatoaxonale

speciale (la ele participa concomitent mai multe prelungiri):

reciproce - sunt dendrodendritice; reprezinta un complex de 2 sinapse aflate una langa alta si care conduc impulsul nervos in sens invers

panglica (in retina) - este axodendritica; participa 1 axon si 2 dendrite foarte apropiate intre ele; axonul face sinapsa cu ele (1 sinapsa cu 1 dendrita). Axonul prezinta pe linie mediana o densificare in forma de panglica

seriala - este axoaxonica; reprezinta o insiruire de sinapse axoaxonice , axonii facand sinapsa unul cu altul

Clasificarea sinapselor dupa mecanismul de transmitere

sinapse chimice (cu neurotransmitatori)

sinapse electrice (prin jonctiuni gap) - foarte putine in SN

sinapse mixte (cuplaj intre sinapsa electrica si cea chimica). Sunt rare. Ex.: nucleii vestibulari laterali, nucleii tractului mezencefalic al trigemenului.

O celula Purkinje primeste aprox. 300.000 de sinapse

Principii de functionare a sinapselor

Un neuron nu foloseste un singur neurotransmitator, intotdeauna exista mai multe substante neuroactive. Aceste substante exercita efecte diferite in situatii diferite, efecte mediate de tipul receptorilor de care se leaga.

Un exemplu este dopamina care coexista in neuronii trunchiului cerebral cu peptide precum colecistokinina, neurolentina. Ea functioneaza ca:

neurotransmitator cand este eliberata de neuroni din substanta neagra

neurohormon cand este eliberata de neuronii hipotalamici din nucleul arcuat din adenohipofiza (inhiba secretia de prolactina este PIF - prolactin inhibiting factor)

Ea excita, inhiba sau moduleaza activitatea celulei tinta, in functie de natura receptorului din membrana postsinaptica.

Substante neuroactive

gaze: NO (oxid nitric), CO

monoamine:

catecolamine: adrenalina, noradrenalina, dopamina

amine din triptofan: serotonina, triptamina

aspartat

glutamat

GABA

glicina

taurina

peptide:

actioneaza ca neuromodulatori: colecistokinina, endorfine, encefaline, neurotensina, substanta P, VIP

actioneaza ca neurohormoni: LH-RH, TSH-RH, somatostatina, vasopresina

purine: adenozina, AMP, ADP, ATP

In unele celule se formeaza NO sau CO. No se formeaza sub actiunea NO sintetazei, din arginina iar CO se formeaza sub actiunea hemoxigenazei din hem. NO actioneaza ca neurotransmitator inhibitor, activeaza GMPc, activeaza pompa de extruzie a Ca, ceea ce duce la scaderea Ca intracelular (efect inhibitor). De asemenea NO mai este folosit in unele terminatii nervoase vegetative din m. netezi cum ar fi cei din corpii cavernosi (vezi erectia, vezi aplicarea Viagra) dar si pe m. netezi vasculari. De aceea NO poate determina accidente vasculare majore. Injecarea NO in SNC determina cascatul.

La nivelul sinapselor are loc permanent reciclarea materialelor. veziculele sinaptice se formeaza la nivelul corpului celular dupa care sunt transportate pana la nivelul butonilor terminali. La aparitia impulsului nervos veziculele fuzioneaza cu membrana sinaptica si se elibereaza continutul in spatiul sinaptic. Fuzionarea veziculelor cu membrana presinaptica este limitata deoarece aria membranei presinaptice creste foarte foarte mult. Dupa eliberarea veziculelor apar vezicule de clatrina care contin proteine importate din RER, se formeza alte vezicule cu mediatori si ciclul se reia.

Aceeasi reciclare are loc si la nivelul mediatorului. Exemplu pentru sinapsa colinergica (cu acetilcolina). Materia prima este colina care se gaseste in cantitate crescuta in spatiul sinaptic. Ea patrunde prin membrana butonului sinaptic prin transportorul specific simultan cu Na (are loc un simport). In citoplasma, colina este acetilata luand radicalul acetil de la acetilcoenzima A prezenta in mitocondrii. Acetilarea se face in prezenta enzimei CAT (colin acetil transferaza). Acetilcolina formata nu stationeaza ci este preluata de un transportor existent in membrana veziculei sinaptice care o introduce in vezicula, scotand pe de alta parte H+. Se realizeaza astfel un antiport. Excesul de acetilcolina este hidrolizat de catre acetilcolinesteraza.

Vezicula sinaptica contine:acetilcolina, ATP si VIP care sunt asezate intr-un material bogat in PG. Transmiterea impulsului nervose datorata deschiderii canalelor de Na si a celor de Ca care sunt dependente de potential. Are loc cresterea concentratiei Ca in citoplasma. Introducerea Ca determina exocitoza veziculelor sinaptice (fuzionarea cu membrana presinaptica). Toate substantele sunt eliberate in fanta sinaptica si determina efectele.

Excesul de acetilcolina nelegata de receptori si aflat in spatiul sinaptic este hidrolizat de acetilcolinesteraza si se formeaza radicali acetil si colina, care va relua ciclul.

Substante ce blocheaza cu transmiterea sinaptica

Transportorul ce efectueaza simportul Na-colina poate fi blocat de unele medicamente ce sunt analoage colinei (hemicolina). Efectul este de paralizie.

Exocitoza poate fi si ea blocata, spre exemplu de endotoxina botulinica ce provoaca paralizia, inclusiv a m. respiratori.

Exista si inhibitori ai acetilcolinesterazei, ceea ce duce la acumularea acetilcolinei in spatiul sinaptic si la blocarea receptorilor de catre aceasta. Aceste substante sunt folosite pentru tratamentul bolii miastenia gravis, determinata de modificari la nivelul placii motorii.

Controlul exocitozei veziculelor

Exocitoza este declansata de cresterea Ca intracelular. Ca activeaza calmodulina, care se transforma in kinaza si fosforileaza sinapsinele I si II. Sinapsinele sunt proteine de legare a actinei: au un capat pe actina si un capat pe veziculele de mediatori. In repaus veziculele se gasesc in asteptare. Cand sinapsina se desprinde este determinata deplasarea veziculelor catre membrana presinaptica. Interactiunea veziculelor cu membrana este mediata de doua proteine: sinaptotagmina si sinaptofizina.

Distributia componentelor celulelor nervoase si nevrogliilor in SNC si SNP

Componentele SNP

Sunt ganglionii si nervii.

Ganglionii contin corpuri neuronale, dendrite, axoni mielinici sau amielinici. Unii ganglioni contin sinapse, altii nu, cum este cazul ggl. senzitivi. GGl. senzitivi contin fibre nervoase mielinice iar ggl. vegetativi contin fibre preggl. mielinice si fibre poasggl. amielinice. In ggl. mai exista un tip de celule Schwann numite celule satelite care se gasesc in jurul pericarionului.

In nervi exista axoni inconjurati de celule Schwann.

Organizare / elemente celulareGanglioniNervineuroniexista-somaexista-dendriteexista-axoni mielinizati / nemielinizatiexistaexistacelule Schwannexistaexista

Celulele satelite

Sunt celule Schwann ce se gasesc in ggl. spinali, cranieni sau vegetativi. Ele se gasesc in mai multe locuri:

in ggl. spinali si cranieni - formeaza o capsula ce inconjoara complet pericarionul neuronilor pseudounipolari, care nu primesc sinapse

in ggl. vegetativi - formeaza o capsula discontinua in jurul perikarionului neuronilor multipolari care primesc sinapse.

tot in ggl. spinali si cranieni formeaza o teaca de mielina in jurul segmentului convolut al axonului neuronului pseudounipolar.

in ggl. vestibulocohlear - formeaza teaca de mielina in jurul axonilor neuronilor bipolari

Constitutia SNC

Elemente celulareSubstanta cenusieSubstanta albaInvelisul ventricularInvelisul subpialSomaexista---Dendriteexista---Axoni amieliniciexista---Sinapseexista---Axoni mielinici-exista--Astrocite protoplasmaticeexista in nr. mareexista-existaAstrocite fibroaseexistaexista in nr. mare-existaOligodendrocite sateliteexista---Oligodendrocite interfasciculare-exista--Microgliiexistaexista--Celule ependimare--existaexista sau nu

Astrocitele si celulele ependimare alcatuiesc un invelis in jurul SNC numit invelis subpial, care se gaseste sub piamater. Astrocitele se interpun intre neuroni si orice altceva (neuroni si vase, neuroni si piamater etc.).

Bariera hematoencefalica (sange - creier)

Capilarele cerebrale sunt continue, celulele fiind unite prin jonctiuni stranse (ocludens) care sunt foarte selective. Transportul se face prin transcitoza redusa, fiind foarte selectiv. Permeabilitatea difera in functie de substanta:

mare - pentru H2O, CO2 si O2

mica - pentru glucoza, Na+, K+, Mg2+, Cl-, HCO3-, HPO32-, uree

foarte mica: saruri biliare, catecolamine circulante

extrem de mica (aprox. zero) - pentru proteine

Functiile barierei hematoencefalice:

mentine constanta mediului extracelular

protejeaza creierul de toxinele circulante

previne patrunderea neurotransmitatorilor (care ar putea actiona ca neurohormoni) in circulatia generala.

OligodendroglieMicroglieAspect la MOforma ovala

nucleu rotund

prelungiri putine (10-50), groase, putin ramificateforma eliptica

nucleu eliptic

prelungiri multe, cu ramificatii in forma de spiniAspect la MECitoplasma cu aspect electronodens

RER, ribozomi, aparat Golgi, mitocondrii microtubuli

Nu are lamina bazalaAre lizozomi numerosiLocalizarein substanta cenusie sunt satelite ale pericarionilor

in substanta alba sunt interfasciculare - intre axonii mieliniciin substanta cenusie

in substanta albaOligodendrocitele formeaza teaca de mielina in SNC iar microgliile sunt macrofage ale SNC.

Astrocit fibrosAstrocit protoplasmaticAspect la MOforma stelata

nucleu sferic, eucromatic, central

prelungiri subtiri, putin ramificate

citoplasma cu gliofibrile (se vad cu impregnare argentica)prelungiri groase si ramificate

citoplasma omogenaAspect la MEcontine filamente intermediare (gliofilamente) avand un diametru de 8 nm si alcatuite din GFAP (proteina acidafibrilara gliala cu greutatea moleculara de 51 kD).

granule de glicogen

prezinta lamina bazalacontine rare filamente intermediare (gliofilamente), izolate, avand un diametru de 8 nm si alcatuite din GFAP.

granule de glicogen

prezinta lamina bazalaLocali-zare si tipuripredomina in substanta alba

glia limitans - la periferia SNC, subpial (celule in candelabru, celule penate)

perivasculare in jurul capilarelor sangvine pe care aplica piciorusepredomina in substanta cenusie

astrocite velate - in jurul sinapselor (nevroglia Bergmann - cerebel, celula Muller - in retina)

Functiile astrocitelor:

Constituie o bariera morfologica ce se interpune intre neuroni si vasele sangvine sau tesutul conjunctiv.

Participa indirect la formarea barierei hematoencefalice (reprezentata de celulele endoteliale ale capilarelor cerebrale). Ele participa la geneza celulelor endoteliale, caci existenta lor alaturi de capilare ofera celulelor endoteliale cerebrale fenotipul caracteristic ce asigura competenta de bariera hematoencefalica (nu permit trecerea oricarei substante).

Au PR ce variaza in functie de K extracelular dar nu genereaza PA.

Contribuie la mentinerea constanta a concentratiei extracelulare de K sau de neurotransmitatori, pe care ii preia din mediul extracelular.

reprezinta un suport structural:

in cursul dezvoltarii SNC ghideeaza prin prelungirile lor migrarea neuronilor

prolifereaza si umplu spatiile ramase in urma distrugerii neuronilor. Neuronii distrusi sunt mancati de macrofage (microglii)

Celulele ependimare

Localizare: captusesc ventricule si apeducte, acopera plexul coroid.

Structura: sunt asezate pe un singur rand (aranjament epitelial - epiteliul ependimar), deci celulele au polaritate. Domeniul apical prezinta: microvilei si cili (cu exceptia celulelor de pe podeaua ventriculului III. Domeniul laterobazal este turtit, (cu exceptia celulelor de pe podeaua ventriculului III, care se numesc fanicite si a caror membrana bazala trimite o prelungire spre eminenta mediana sau alte zone).

La ME se observa: multe mitocondrii, aparat Golgi situat apical, RER, jonctiuni gap si adherens, lipsesc jonctiunile ocludens (cu exceptia celulelor plexului coroid).

Exista zone speciale cu celule ependimare mici, turtite - zonele circumventriculare (organul subcomisural, OVLT, area postrema)

Functii:

la nivelul plexului coroid secreta LCR si formeaza bariera sange-LCR

restul formeaza bariera creier-LCR (bariera permeabila ce permite accesul mai multor substante). Aceasta proprietate este folosita pentru administrarea unor medicamente ce nu depasesc bariera hematoencefalica: administrarea se face prin punctie. In caz de meningita, encefalita, se administreaza antivirale in acest mod.

Plexurile coroide

Secreta LCR (14-36 ml/h). Volumul total al LCR este 150 ml. Aceste plexuri sunt formate prin apozitia dintre piamater cu vas sangvine si epiteliul ependimar ce captuseste ventriculii. Suprafata este cutata si are o suprafata totala de 200 cmp. Ea are doua straturi:

piamater cu vase sangvine

celulele ependimare

Pliurile se numesc vilozitati coroide. O vilozitate coroida este formata din:

epiteliul ependimar

vase piale aferente

retea capilara

vase piale eferente

Celulele ependimare coroidiene sunt cuboidale, cu nucleu sferic, mitocondrii multe si RE abundent. Domeniul apical prezinta marginea in perie formata de microvili bulbosi.

Lichidul cefalorahidian (LCR)

Este produs de catre plexurile coroide in cantitate de 0,35 ml/min (500 ml/zi). De asemenea LCR mai este produs si prin curgerea fluidului extracelular prin epiteliul ependimar din ventriculi (ex.: area postrema din ventriculul IV)

LCR este in cantitate de 150 ml dintre care 30 ml se gasesc in ventriculi iar 120 se gasesc in spatiul subarahnoidian.

LCR curge din ventriculii I, II, III si IV in spatiul subarahnoidian. Din spatiul sub arahnoidian o mica parte se scurge prin spatiile perineurale din jurul radacinilor nervilor spinali si cranieni iar cea mai mare parte se scurge prin specializari ale arahnoidei (vilozitati arahnoidiene) in sinusurile venoase mari din grosimea durei mater (ex.: sinusul sagital)

Functii:

mentine mediul fluid necesar creierului

protectie mecanica

comunicausor cu fluidul extracelular pentru ca bariera LCR-creier e permeabila

este locul de excretie a metabolitilor tesutului nervos

asigura preluarea de catre creier din LCR a substantelor necesare