Rapporti fra STP e LTP associativo
PTP
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Indotto da stimolazioni tetaniche “deboli” (per frequenza e durata)
Durata  1-2 min
Meccanismo presinaptico
STP
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•
Indotto da stimolazioni tetaniche “intermedie”
Durata: decine di min - 1 h
LTP
•
•
Indotto da stimolazioni tetaniche “forti” ( 100 Hz,  1 s)
Durata: ore (in vitro), giorni (in vivo)
Dati sui meccanismi cellulari
di induzione dell’STP
1. Abolita dal blocco dei recettori glutammatergici di tipo NMDA
2. Abolita dal chelaggio del Ca2+ intracellulare
3. Riprodotta dall’applicazione di NMDA o dall’attivazione dei
canali del Ca2+ voltaggio-dipendenti
4. Permane in presenza di blocco delle protein-chinasi
5. Permane in presenza di blocco dei recettori metabotropici
STP vs. LTP: possibili basi
delle differenze nell’induzione
1. STP e LTP usano due meccanismi di induzione diversi,
entrambi Ca2+-dipendenti.
2. STP e LTP usano lo stesso meccanismo di induzione Ca2+dipendente, con una soglia della [Ca2+]i per il
consolidamento.
STP vs. LTP: possibili basi
delle differenze nell’induzione
1. STP e LTP usano due meccanismi di induzione diversi,
entrambi Ca2+-dipendenti.
2. STP e LTP usano lo stesso meccanismo di induzione Ca2+dipendente, con una soglia della [Ca2+]i per il
consolidamento.
3. Il meccanismo di induzione di STP è necessario ma non
sufficiente per l’induzione di LTP.
Necessità di pairing fra  [Ca2+]i e attivazione
sinaptica per l’induzione di LTP
[Da Kullmann
et al., 1992]
STP e LTP: meccanismi di espressione
occludenti o distinti?
[Da Kauer et al.,
1988]
L’espressione dell’STP:
meccanismo pre- o postsinaptico? (I)
Elementi a favore di un meccanismo postsinaptico:
1.
Rapido  risposta all’AMPA esogeno dopo potenziamento
per applicazione di NMDA o per attivazione dei
canali del Ca2+ voltaggio-dipendenti
2.
Dati dall’analisi quantale: rapido  del quantal size
3.
Rapido  dell’ampiezza dei miniature EPSP e EPSC
4.
Inibitori della sintesi di AA e NO risparmiano l’STP
L’espressione dell’STP:
meccanismo pre- o postsinaptico? (II)
Elementi a favore di un meccanismo presinaptico:
1.
Rapido  rilascio di glutammato marcato
2.
Dati dall’analisi quantale: rapida  della frequenza delle
failure e/o rapido  del quantal content
Prove dell’esistenza di
meccanismi diversi
dall’aumento del
quantum size nell’STP
L’espressione dell’STP:
meccanismo pre- o postsinaptico? (II)
Elementi a favore di un meccanismo presinaptico:
1.
Rapido  rilascio di glutammato marcato
2.
Dati dall’analisi quantale: rapida  della frequenza delle
failure e/o rapido  del quantal content
3.
Rapido  della frequenza dei miniature EPSP e EPSC
PLASTICITÀ SINAPTICA:
LTP non associativo
Un caso di LTP NMDA-indipendente: la sinapsi
ippocampale mossy fibre-CA3
1. Indipendente dall’attivazione di recettori
NMDA
2. Non modificata dal chelaggio del Ca2+
intracellulare
3. Non modificata dal completo blocco
postsinaptico durante l’applicazione
del tetano
4. Abolita dalla rimozione
extracellulare
del
Ca2+
Meccanismo di espressione dell’LTP nella sinapsi
mossy fibre-CA3
1. Meccanismo interamente presinaptico
2. Riprodotta (con occlusione) da agenti attivanti l’adenilato ciclasi
(AC) o la PKA
3. Presenza di isoforme della AC attivate da Ca2+-CaM (es. AC
tipo I)
4. Alto contenuto di AC di tipo I nelle cellule granulari del giro
dentato
PLASTICITÀ SINAPTICA:
Long-term depression (LTD)
LTD omosinaptica
nelle cellule CA1
dell’ippocampo
[Da Kemp et al., 2000]
Diverse forme di LTD
Diverse forme di LTD
1. LTD omosinaptica
2. LTD eterosinaptica
3. LTD associativa
4. LTD cerebellare
5. Depotenziamento (reversione dell’LTP)
Proprietà e meccanismi dell’LTD
1. Indotta da stimolazioni prolungate a bassa frequenza (1-2 Hz)
2. Dipendente dai recettori glutammatergici di tipo NMDA oppure
dai recettori metabotropi
3. Dipendente da aumenti della concentrazione intracellulare del
Ca2+
4. Associata a una riduzione del numero dei recettori AMPA
postsinaptici ma non della loro conduttanza
5. Associata a internalizzazione dei recettori AMPA attraverso
endocitosi clatrina-dipendente
Modello di Bienenstock, Cooper e Munro
(BCM; 1982)
1. Le variazioni del Ca2+ intracellulare portano a potenziamento
oppure a depressione dell’efficacia sinaptica in dipendenza
da meccanismo a soglia
2. La soglia per l’induzione della plasticità è variabile (“sliding
threshold”)
3. Le variazioni della soglia dipendono dalla precedente storia
della sinapsi