Trasmissione sinaptica
Premessa
Il potenziale d’azione si propaga per tutta la
lunghezza dell’assone di qualunque neurone
(nel caso del sistema nervoso periferico,
questo può essere anche assai lungo)
Il potenziale d’azione non si propaga fra
assoni contigui o fra diverse cellule se non in
corrispondenza di strutture specializzate,
genericamente chiamate sinapsi
Trasmissione sinaptica
Si chiamano SINAPSI i punti di contatto
fra cellule, in particolare fra le
terminazioni assoniche e le cellule che le
ricevono
Esistono sinapsi elettriche,
prevalentemente nel SNC e nel muscolo
liscio, ma per la maggior parte si tratta di
SINAPSI CHIMICHE.
Le SINAPSI CHIMICHE sono costituite da uno
spazio sinaptico, che, all'arrivo dell'impulso
(P.d'A.) viene invaso dalle molecole di un
mediatore chimico, liberate dalla terminazione
presinaptica
l'altra parte dello spazio sinaptico (membrana
postsinaptica) contiene dei recettori specifici
per il mediatore chimico
il legame del mediatore con il recettore permette
la trasmissione del segnale dalla cellula pre- a
quella post- sinaptica.
Le sinapsi chimiche possono essere eccitatorie o
inibitorie.
Proprietà comuni sono:
il ritardo sinaptico, che rallenta la conduzione;
la monodirezionalità della trasmissione
(soltanto dall'elemento pre- a quello postsinaptico)
Le correnti elettrotoniche, e quindi il P. d'A., si
propagano in tutte le direzioni (per es. lungo
una fibra nervosa), ma la propagazione si
arresta a livello della membrana presinaptica.
Le sinapsi chimiche possono essere eccitatorie o
inibitorie.
Proprietà comuni sono:
la presenza, nel terminale, di vescicole che
contengono il mediatore chimico: questo viene
liberato all’arrivo del potenziale d’azione
la presenza di sistemi (enzimatici) per la rimozione
del mediatore chimico
a livello delle sinapsi non c'è continuità anatomica
fra le due cellule.
GIUNZIONE NEUROMUSCOLARE
(PLACCA MOTRICE)
E' l'esempio più tipico e più facile da studiare di
trasmissione sinaptica
Si tratta del punto di congiunzione fra il
terminale assonico di un neurone motore e la
corrispondente fibra muscolare
Il neurone motore è una fibra mielinica che si
divide, in prossimità del muscolo, in numerose
diramazioni, ciascuna delle quali forma una
sinapsi con una sola fibra muscolare
L'insieme di un neurone motore e di
tutte le fibre muscolari da esso
innervate costituisce l'unità
motoria, che è l'elemento unitario
per la regolazione della contrazione
muscolare
STRUTTURA (elementi essenziali):
terminazione nervosa, contenente
vescicole sinaptiche
spazio sinaptico
Dalla parte del muscolo: pliche giunzionali
contenenti i recettori specifici
FUNZIONE
il P. d'A. aumenta la permeabilità al Ca++
della terminazione, permettendone
l'ingresso
il Ca++ provoca la fusione della membrana
delle vescicole con quella della cellula e la
liberazione sincronizzata del mediatore
chimico: l’ACETILCOLINA (ACh).
L'ACETILCOLINA (ACh)
È prodotta dal neurone e portata alla
terminazione con un processo di trasporto
assonico
Si lega ai recettori provocando un aumento
della permeabilità del sodio e del potassio
Ne deriva una depolarizzazione localizzata,
chiamata potenziale di placca (end plate
potential=EPP)
DIFFERENZE FRA P. d'A. E EPP
L'EPP è un fenomeno graduabile: anche in assenza di
P.d'A. presinaptico avviene una continua liberazione
di ACh in piccoli pacchetti di vescicole, ciascuna
delle quali rappresenta un quanto (si parla perciò di
liberazione quantica) di ACh, che provoca un piccolo
EPP (potenziale in miniatura), non sufficiente ad
eccitare la fibra muscolare
La placca motrice non contiene canali per il sodio
voltaggio-dipendenti e perciò non può produrre
P. d'A., mentre l'EPP tende ad un valore
intermedio fra ENa ed Ek (vicino a 0 mV).
Destino dell’acetilcolina
I recettori per l’ACh rispondono nel momento in
cui si accoppiano al mediatore
L’ACh deve essere rimossa per permettere une
nuova trasmissione sinaptica (per aprire una
porta bisogna prima chiuderla)
Lo spazio sinaptico è ricco dell’enzima
acetilcolinesterasi, che idrolizza la molecola di
ACh, separandola in colina ed acetato
Destino dell’acetilcolina
L’ACh liberata dalla terminazione nervosa
diffonde nello spazio sinaptico, dove è attratta
dai recettori
L’ACh diffonde anche nel liquido interstiziale; è
attaccata dall’ACh-esterasi; la sua
concentrazione nello spazio sinaptico diminuisce
e la molecola si stacca dai recettori
La colina è in parte ricuperata dal terminale
assonico dove è utilizzata direttamente per la
costruzione di nuove molecole di ACh
SINAPSI INTERNEURONICHE
In generale i neuroni emettono una singola fibra
efferente, detta assone, ma hanno numerose
propaggini, dette dendriti, sulle quali si trovano le
sinapsi afferenti (quelle che il neurone riceve)
I dendriti contraggono sinapsi con un numero anche
molto elevato di terminazioni di altri neuroni (bottoni
sinaptici)
Le sinapsi interneuroniche possono essere eccitatorie,
ma anche inibitorie
L'attivazione di una singola sinapsi non è normalmete
in grado di eccitare il neurone, ma è necessaria la
sincronizzazione di molti elementi presinaptici.
Le sinapsi eccitatorie provocano sulla membrana
postsinaptica una piccola depolarizzazione (EPSP),
Le sinapsi inibitorie provocano sulla membrana
postsinaptica una piccola iperpolarizzazione
(IPSP).
Ciascuna di queste attività sinaptiche dà luogo a
correnti elettrotoniche, che convergono verso un
punto preciso del neurone, il monticolo assonico, dal
quale origina l'assone.
Avviene continuamente una sommazione
fra le diverse attività eccitatorie ed
inibitorie, che fa fluttuare il potenziale
a livello del monticolo assonico: qui si
originerà un potenziale d'azione, che
percorrerà tutto l'assone fino alle sue
terminazioni, ogni volta che viene
superato il livello soglia.
Soglia
EPSP
IPSP
Sommazione temporale
+
=
Sommazione spaziale
Potenziale di riposo
I
I
E
E
I
E
E
Sommazione spaziale
I
E
E
Sommazione temporale
PROPRIETA' INTEGRATIVE DELLE SINAPSI
CENTRALI
l'attività di ogni neurone è "codificata in
frequenza", mentre il potenziale del corpo
cellulare fluttua in continuazione ed è pertanto
"modulato in ampiezza"
Se prevalgono gli IPSP, la probabilità di scarica
si riduce, fino ad annullarsi; se prevalgono gli
EPSP la cellula scaricherà con una frequenza
tanto più grande quanto maggiore è la corrente
depolarizzante che investe il monticolo assonico.
Corrente depolarizzante piccola: bassa frequenza di scarica
I
E
E
I
E
I
E
Corrente depolarizzante piccola: bassa frequenza di scarica
I
E
E
I
E
I
E
Corrente depolarizzante intensa: alta frequenza di scarica
I
E
E
E
E
E
E
INIBIZIONE PRESINAPTICA:
sinapsi inibitorie si possono trovare anche in
prossimità delle terminazioni assonali: quando sono
attivate bloccano la trasmissione del P. d'A. e
impediscono la liberazione del mediatore.
MEDIATORI CHIMICI CENTRALI:
sono numerosi e non tutti identificati; la loro
azione non è costante, ma dipende dal particolare
tipo di relazione mediatore-recettore.
MEDIATORI CENTRALI:
Ach, noradrenalina, adrenalina, dopamina (catecolamine),
serotonina
INIBITORE: ac. Gamma-aminobutirrico (GABA)
ECCITATORE: glutammato
NEUROMODULATORI