1.4.fiziologia neuronului

COMPONENTELE CELULARE ALE SISTEMULUI NERVOS

NEURONII celulele înalt diferenţiate, excitabile fără capacitate de diviziune rol în: - recepţionarea - generarea impulsului nervos - transmiterea

CELULELE GLIALE rol: - trofic - de susţinere pentru neuroni - de protecţie

ORGANIZAREA MORFOFUNCŢIONALĂ A ŢESUTULUI NERVOS

NEURONUL pericarion =centrul trofic al neuronului axon = prelungire unică dendrite = prelungiri bogat ramificate

NEURONUL

• unitatea celulară structurală şi funcţională a SN• celulă ectodermică diferenţiată• în SN: 5 x 1010 neuroni• zilnic se distrug 100 000 – 500 000 (în 80 ani viaţă aceştia reprezintă doar 10%) • alcătuit din:

corp celular (pericarion): nucleu cu un nucleol, citoplasma (organite cel. comune şi specif.), citoschelet

prelungiri (dendrite, axoni)

Corpii Nissl (tigroidul): - mase dense de RE asociate cu ribozomi,- predomină în corpul celular, părţile adiacente ale dendritelor, - lipseşte în conul de emergenţă al axonului- lezarea axonului, epuizarea neuronului reducerea şi

marginalizarea lor (cromatoliză)Neurofibrilele:- elemente de citoschelet dispuse în reţea, în pericarion şi

prelungiri- structuri de suport şi de orientare a f. nervoaseNeurotubulii:- predomină în pericarion; in prelungiri, mai ales în axon- rol în transportul organitelor citoplasmatice, mobilizate de

kinezină (proteină transportor cu proprietăţi ATP-azice)- participă la transportul axoplasmatic şi la fb. nervoase

Dendritele:

- prelungiri scurte- prezintă spini dendritici (contacte sinaptice) ce cresc

suprafaţa receptoare a neuronului- citoplasmă asemănătoare cu a pericarionului, fără

complex Golgi iar la periferie fără RE, ribozomi- microtubuli ce asigură un transport dendritic de 3 mm/h- rol în recepţionarea impulsurilor nervoase- conducere celulipetă

Axonul:

- unic, prezintă conul axonal unde ia naştere PA- colaterale au la capăt o arborizaţie - conducerea impulsului este celulifugă- transportul materialului citosolic:

- anterograd, flux lent ce asigură reînoirea constituenţilor, creşterea şi flux rapid, de

transport al mediatorilor, neurohormonilor, neuromodulatorilor

- retrograd, flux axoplasmatic cu influenţă trofică asupra pericarionului

Funcţionalitatea neuronilor depinde de:

1. Conexiunea cu alţi neuroni în cadrul reţelei:- aferenţele, legăturile sinaptice, asigură energogeneza, procesele asimilatorii, în funcţie de metabolism- dezaferentarea produce degenerescenţă, moarte celulară

2. Relaţia cu nevroglia

NEVROGLIA

Tip special de ţesut interstiţial al SNAsigură fc. metabolice ale neuronilor, sintetizează AA, nucleotizi şi îi transferă neuronilorTipuri de celule gliale: - astrocite: se aplică pe soma şi dendritele apicale ale neuronilor, formează o tunică în jurul vaselor, separă şi izolează sinapsele- oligodendroglia: rol în formarea mielinei- microglia: rol în fagocitoză

Funcţii:

Suport structuralRol în bariera hematoencefalicăReglarea microcirculaţiei cerebraleTransmiterea sinapticăSomn, învăţare, memorizare

Particularităţi ale celulelor gliale

Conţinut Na, ↓KConectate prin structuri de joasă rezistenţă şi mare conductanţă ionică.Activitate carbanhidrazică: > 50x faţă de neuronParticipă la metabolismul electrolitic, activitatea bioelectrică neuronalăPotenţialul transmembranar este determinat primordial de distribuţia K intra- şi extramembranarAcumularea extracel. a K, în stări de excitaţie cerebrală, este preluată de cel gliale

FIZIOLOGIA NEURONULUI

1. POTENŢIALE BIOELECTRICE NEURONALE2. FIZIOLOGIA CONDUCERII PRIN FIBRA

NERVOASĂ3. TRANSMITEREA SINAPTICĂ

FUNCŢIILE SPECIFICE NEURONULUI

Excitabilitatea dezvoltarea stării de excitaţie în urma acţiunii unui stimul se bazează pe modificări de permeabilitate şi polaritate membranară , traduse prin PA

Conductibilitatea transmiterea excitaţiei pe toată suprafaţa membranei

Memoria capacitatea de a reţine şi conserva informaţiile

1. POTENŢIALELE BIOELECTRICE NEURONALE

POTENŢIALUL DE REPAUS NEURONAL

POTENŢIALELE LOCALE

POTENŢIALUL DE ACŢIUNE NEURONAL

POTENŢIALUL DE REPAUS NEURONALDEFINIŢIE: diferenţa de potenţial dintre supraf. internă (electric negativă) şi supraf. externă (electric pozitivă), în condiţii de repaus.

VALOARE: - 60 mV - 90 mV tehnica microelectrozilor

FACTOR DETERMINANT: repartiţia inegală a sarcinilor el. de o parte şi de alta a membr. ; determinată de diferenţele de conc. intracel. şi extracel. a ionilor: Na+, K+ şi Cl-

Ioni Concentraţie intracelulară

Concentraţie extracelulară

Potenţialul de echilibru Nernst

Na+ 10 mEq/l 140 mEq/l + 65 mVK+ 140 mEq/l 4 mEq/l - 95 mVCl- 5 mEq/l 100 mEq/l - 89 mV

Anioni proteici

65 mEq/l - -

POTENŢIALUL DE REPAUS (PR)

repartiţie neuniformă a ionilor de o parte şi de alta a membranei:− permeabilitatea selectivă a membr. ( K+ > Na+ ) − prezenţa ATP-azei Na+ / K+

K+

Na++ + + + + +

+ +

++++

–– – – –

–––

–

–– –

înregistrareapotenţialuluide repaus

POTENŢIALUL DE REPAUS

extracelularmembranacelularăintracelular


• repartiţia inegală a sarcinilor electrice: în neuron predomină macromolecule proteice (M -) nedifuzabile, K+ iar la exterior Na+ şi Cl-• permeabilitatea pentru K+ este de 50 -100 > decât pentru Na+; • K+ difuzează uşor în virtutea gradientului, spre exterior


Aproximativ - 90 mV, măsurat cu tehnica microelectrozilor

POTENŢIALUL DE REPAUS NEURONALPotenţialul de echilibru Nernst

potenţ. transmembr. la care ionul se găseşte în echil. electrochimic de o parte şi de alta a membr.

ecuaţia Nernst:

RT Ce

E(mV) = ln

zF Ci

•

Potentialul de echilbru Nernst:

Ecuatia lui Nernst descrie relatia dintre gradientul de concentratie al unui ion si potentialul sau de echilibru

Where:E = potentialyl de echilibru (volts)R = cnstanta gazelorT = temperaturea absolutaF = constant Faraday’ (2.3 x 104 cal/V/mol)Z = valenta ionului (+1 pt. Na+, +2 pt. Ca2+)In = logaritm in baza cCo = concentratia ext. a ionilor poz.Ci = concentratia int. a ionilor negativi


FACTORII CARE MENŢIN POTENŢIALUL DE REPAUS:PASIVI

1. Permeabilitatea selectivă a membranei în condiţii de repaus

existenţa de c. ionice voltaj-dependente operabile la valoarea PR permeabilitatea pentru Na+ este practic nulă permeabilitatea pentru K+ este de 50 - 100 decât pt. Na+

2. Echilibrul de membrană Donnan:- se stabileste când de o parte a membranei există un ion

nepermean, ca anionul proteină Pr (-) - determină repartiţia anionilor (-) şi cationilor (+)

permeani astfel încât să echilibreze suma ionilor din cele două compartimente;

- cationii difuzibili vor fi în exces în compartimentul cu proteine iar anionii în cel fără.

POTENŢIALUL DE REPAUS NEURONALEchilibrul de membrană

DONNAN : existenţa anionilor proteici intracelulari nedifuzibili redistribuirea ionilor difuzibili în sensul grad. electrochimic fluxul determinat de forţele de difuziune = fluxul determinat de forţele electrostatice


ACTIVI pompa Na+/K+ (pompă electrogenică)

cea mai imp. ATP-ază de transport

transportă 3 Na+ spre ext. şi 2 K+ spre int. pentru 1 ATP

mare consumatoare de energie (50% - neuron)

•Pompa Na/K: expulzând 3 Na+, menţine o conc. intracel. de 10 mEq, fata de conc. extracel. de 140 mEq, de unde difuzează în interior (gradient).• Simultan 2 K+ sunt pompaţi în celula => K+ intracel: 140 mEq, extracel: 5mEq transportat activ în interiorul celulei• Cl- sunt respinşi de sarcinile (-) intracel. şi atraşi de sarcinile (+) extracel.

POTENŢIALUL LOCAL se realizează prin stimularea unei zone limitate a m. cel. se manifestă prin:

depolarizare - influx de ioni de Na+ sau Ca2+

hiperpolarizare - creşterea efluxului de K+ - influx de Cl-

caracteristici:− gradat, stimuli mai puternici determină o depolarizare

mai mare− se însumează temporo-spaţial − dacă prin însumare atinge un nivel critic (prag) → la

nivelul conului axonal va fi generat un PA propagat

POTENŢIALUL LOCAL răspuns nespecific al membr. la acţ. unui excitant subliminar, prin stimularea unei zone limitate a m. cel. se manifestă prin:

depolarizare reversibilă, cu amplitudine mică: influx de Na+ sau Ca2+

perioada de latenţă = 1msec, durata =15 msec hiperpolarizare - creşterea efluxului de K+

- influx de Cl-

caracteristici:−răspuns gradat, stimuli mai puternici depolarizare mai mare−se propagă cu decrement−se însumează temporo-spaţial: sumaţie temporală – stimulii cu fr. mare suprapunerea

depolarizărilor succesive sumaţie spaţială – aplicarea simultană de stimuli subliminari în puncte foarte apropiate ale membr. suprapunerea depol. adiacente

−dacă prin însumare se atinge un nivel prag → la conului axonal va fi generat un PA propagat; −sumaţia PL permite atingerea potenţialului prag (- 55 mV)

PL / PA

-65 mV

Stimul slab Stimul puternic

axon

Potenţialul de acţiune: se propagă la distanţă prin axon, fără decrement şi respectă legea “totul sau nimic”

1. Legea “totul sau nimic”: dacă stimulul depolarizant atinge intensitatea prag se declanşază PA

Stimul prag = intensitatea minimă a unui stimul care produce un potenţial de acţiune

* Toate PA au amplitudine constantă dependentă de proprietăţile membranei celulare Potenţialul prag

Vm

POTENŢIALUL DE ACŢIUNE NEURONAL

Stimulul induce starea de excitaţie ce are ca substrat fenomene biochimice, metabolice, schimburi ionice, modificări de polarizare.Influxul nervos induce variaţii ale P transmembranar => depolarizare în sinapsele excitatorii şi hiperpolarizare în sinapsele inhibitorii.La atingerea pragului detonant (20 mV), PA se propagă în axon, fără decrement => influxul nervos

DEFINIŢIE PA: modificarea rapid reversibilă a potenţialului trnsmembranar sub

acţiunea unui stimul prag la locul excitaţiei membrana devine el. pozitivă la interior el. negativă la exterior manifestare a excitabilităţii neuronale respectă legea “totul sau

nimic”

VALOARE: +20 mV, +30 mV (amplit. 120 mV) tehnica microelectrozilor

FACTOR DETERMINANT: atingerea potenţialului prag1. acţ. unui stimul prag depol. ireversibilă cu amplitudinea 20 mV2. acţ. unor stimuli subprag depol. revers. (<20mV) = PL participă la fenomene de sumaţie:

Sumaţie temporală stimulii se succed cu frecvenţă mare Sumaţie spaţială stimuli aplicaţi simultan în puncte apropiate ale membranei

FAZELE POTENŢIALULUI DE ACŢIUNE

Per. de latenţă: de la stimulare până la apariţia spike-ului (0,1 ms);↑ de sute de ori conductanţa pentru Na debutul fluxului Na, atingerea pragul detonant ce induce depolarizarea

Potenţialul de vârf, spikedeflexiune de mare amplitudine:

1. Depolarizarea (1ms), influx masiv de Na ce depolarizează complet membrana, atinge 0 mV, continuă la +30 mV (overshoot), până la 120 mV. Perioada refractară absolută, fibra este inexcitabilă.

2. Repolarizarea rapidă, prin ↓ bruscă a conductanţei pentru Na, cu atingerea valori max. a conductanţei pentru K; fluxul în sens invers al K creşte, din celulă iese o cantitate de K aprox. egală cu cea intrată de Na (Perioada refractară relativă).

Postpotenţialul negativ (1,5 – 6 mV, ms) - partea finală a replolarizării, datorat excesului de Na intracel. si deficitului de K, ce se rectifică prin intervenţia pompei ionice. Pemeabilitate redusă pentru Na, eflux în creştere de K; (Perioada de hiperexcitabilitate)

Postpotentialul pozitiv (80 – 100 ms, amplitudine - 0,1/ -1,2 mV, survine când PR a fost atins; prin eflux activ de Na apare la ext. un plus de sarcini (+), determinând hiperpolarizarea (Perioada de hipoexcitabilitate)

POTENŢIALUL DE ACŢIUNEIntensitatea stimulului este codificată în funcţie de frecvenţa potenţialelor de acţiune

-65

0Vm

moderat puternicDiferă de potenţialele locale

Generarea potenţialului de acţiune:

Stimuldepolarizant

chimicelectric

Potenţial localsubprag

Deschiderea canalelor de Na+ voltaj-dependente depolarizare localizată (prepotenţialul)prag

Atingerea potenţialului prag deschiderea mai multor can. de Na+ influx de Na+(depolarizare)

Canalele de Na+ sunt rapid inactivate oprind influxul de Na+

Canalele de K+ voltaj dependente se deschid, eflux de K+ (repolarizare)

Canalele de K+ se închid, potenţialul revenind la valoarea de repaus Vm

Restabilirea echilibrului ionic → pompa Na+ /K+

slab

PERIOADELE EXCITABILITĂŢII NEURONULUI

Perioada refractară absolută − faza de depolarizare şi o parte din repolarizare− neuronul nu răspunde la alţi stimuli− importanţă funcţională → fixează un maxim de

frecvenţă a impulsului nervos

Perioada refractară relativă

Perioada receptivă optimală

POTENŢIALUL DE ACŢIUNE

T

T POTENŢIALUL PRAG

ENa

EK

Vm

+60

+65

-85

s STIMULUL

s

1

1

2

2

3

3

SPIKE

4

4

5

5

6 POTENŢIALUL DE REPAUS

6

PERIOADA REFRACTARĂ ABSOLUTĂ

PERIOADA REFRACTARĂ RELATIVĂ

REPOLARIZAREA

POSTPOTENŢIAL POZITIV

PREPOTENŢIALUL

DEPOLARIZAREA

FAZELE PA NEURONALPREPOTENŢIALUL

depolarizare localizată până la potenţialul prag durata = 15 ms permeabilizare parţială pentru Na+ sub acţiunea excitantului

POTENŢIALUL DE VÂRF (SPIKE) durata = 1 ms amplitudinea = 100 - 120 mV două faze:1. DEPOLARIZAREA variaţia potenţ.: val. de repaus -70 mV +30 mV overshoot (0 mV +30 mV) influx de Na+ prin c. voltaj-depend. (0,5 msec) eflux de K+ cu o întârziere de 0,3 msec2. REPOLARIZAREA revenirea potenţ. la val. de repaus - 60 mV, - 90 mV oprirea infl. de Na+ inactiv. c. voltaj-depend. efluxului de K+ prin c. voltaj-depend.

POSTPOTENŢIAL POZITIV restabilirea echil. ionic pompa Na+/K+ hiperpolarizarea membranei durata = 15 msec

PERIOADELE DE EXCITABILITATE ALE POTENŢIALULUI DE ACŢIUNE

depend. de dinamica porţilor c. de Na+ în timpul fazelor PA.Canalul de Na+ voltaj-dependent 2 porţi: poarta m - de activare poarta h - de inactivare


PERIOADA REFRACTARĂ ABSOLUTĂ membrana inexcitabilă lipsă de răspuns la orice stimul cuprinde: depolarizarea rapidă canale de Na+ deschise prima parte a repolarizării canale de Na+ inactivate

PERIOADA REFRACTARĂ RELATIVĂ membrana hipoexcitabilă răspuns incomplet la stimuli supraprag cuprinde: ultima parte a repol. o parte din c. de Na+ în repaus postpotenţialul pozitiv membrana hiperpolarizată

PERIOADA CU EXCITABILITATE NORMALĂ răspuns complet la stimuli potenţialul de repaus toate c. de Na+ sunt în stare de repaus

2. FIZIOLOGIA CONDUCERII PRIN FIBRA NERVOASĂ

Axonii neuronilor din SNP prezintă în jurul axolemei mai multe teci:

Teaca de mielină - mai multe straturi lipoide. prezintă noduri sau strangulaţii Ranvier rol - izolant (rezistenţă electrică specifică) condiţionează viteza de conducere a excitaţiei.

Teaca Schwann - formată din celule gliale Schwann rol în secreţia mielinei. secţionarea fibrei nervoase periferice regenerare, condiţionata de

prezenţa tecii Schwann (viteză de 1-4,5 mm/zi)Teaca Henle - formată din celule de tip conjunctiv, fibre colagene şi de reticulină rol nutritiv şi de protecţie

MECANISMUL CONDUCERII EXCITAŢIEI PRIN FIBRA NERVOASĂ

DENDRITE celulipet: dendrite pericarion cu decrement

AXON celulifug: pericarion axon fără decrement debutează la conul axonal (prag de excitab.) buton autopropagare a PA pe baza curenţilor locali

CONDUCEREA PA ÎN FIBRELE NERVOASE

În fibrele nervoase amielinice− depolarizarea unei zone membranare produce activarea c. de Na+

adiacente− PA se propagă - secvenţial - din aproape în aproape - cu viteză mică

În fibrele nervoase mielinice − conducerea este saltatorie de la un N. Ranvier la altul− explicaţia – densitatea a c. de Na+ la nivelul N. Ranvier - teaca de mielină permeab. ↓ a m.internodale− viteza de conducere depinde de:

− grosimea f. nervoase− distanţa dintre N. Ranvier

SECVENŢELE CONDUCERII EXCITAŢIEI ÎN FB. NERVOASĂ AMIELINICĂ

DEPOLARIZAREA LOCALIZATĂ apare la nivelul conului axonal zonă activă

APARIŢIA CURENŢILOR ELECTRICI LOCALI între z. activă şi z. adiacente: sarcinile pozitive înlocuiesc sarcinile

negative, la exteriorul şi interiorul membranei zona activă se repolarizează zonele adiacente se depolarizează

PROPAGAREA CURENŢILOR LOCALI de-a lungul membranei în funcţie de: diametrul şi grosimea fibrei prezenţa tecii de mielină rezistenţă electrică

CONDUCEREA EXCITAŢIEI PRIN FIBRELE AMIELINICE

curenţii locali HERMANN se propagă din aproape în aproape

zona activă lungime 16 - 60 nm lung. de undă a influxului nervos

viteză redusă < 0,5 m/s

consum mare de energie

CONDUCEREA EXCITAŢIEI PRIN FIBRELE MIELINICE

saltator de la un nod la altulzona activă = nodul sau ştrangulaţia Ranvier

permeabil pt. schimburi ioniceviteza de conducere = 5 - 120 m/s

V (m/s) = 6 diametrul axonului (m)consum energetic mai redus

contains few or no Na+ channels

CONDUCEREA IMPULSULUI PRIN FIBRELE NERVOASE MIELINICE

CONDUCEREA IMPULSULUICONDUCEREA IMPULSULUIPRIN FIBRELE NERVOASE PRIN FIBRELE NERVOASE AMIELINICEAMIELINICE

CLASIFICAREA FUNCŢIONALĂ A FIBRELOR NERVOASE

Grup Subgrupe Diametru (m)

Viteza (m/s)

Distribuţie Funcţii

A Alfa 10-20 70-120 •Fibre motorii•Fibre ale sensibilităţii proprioceptive

•Motorii somatice•Propriocepţie

Beta 7-15 30-70 •Fibre ale sensibilităţii exteroceptive tactile

•Tactilă•Presiune

Gama 4-8 15-30 •Fibre eferente ale fusului neuromuscular

•Tonusul muscular

Delta 2,5-5 5-30 •Fibre senzitive de la receptorii termici şi dureroşi cutanaţi

•Tactilă•Durere

B - 1-3 3-15 •Fibre vegetative preganglionare

C - 0,3-1,5 0,5-2 •Fibre postganglionare simpatice•Fibre senzitive

•Durere

LEGILE CONDUCERII PRIN AXON Legea integrităţii fiziologice - o fibră nervoasă secţionată sau parţial lezată, comprimată sau tracţionată, nu poate conduce excitaţia. Scăderea metabolismului (refrigerare) sau novocainizarea nervului (blocarea canalelor rapide de Na+) induc aceleaşi efecte;

Legea conducerii izolate - fibrele nervoase conduc independent impulsurile proprii. Excitaţia nu se transmite la fibrele învecinate;

Legea conducerii bilaterale - o fibră nervoasă excitată la mijlocul ei conduce excitaţia în ambele sensuri - ortodromic spre butonul axonal şi antidromic spre pericarion. Sinapsele asigură unidirecţionalitatea transmiterii impulsului deoarece ele nu pot conduce excitaţia decât ortodromic;

Legea conducerii nedecremenţiale - conducerea excitaţiei se face fără scăderea amplitudinii potenţialului de acţiune propagat de-a lungul fibrei, respectând legea “totul sau nimic”.

3. TRANSMITEREA SINAPTICĂDEFINIŢIE

sinapsa = ansamblul joncţional interneuronal care asigură transmiterea unidirecţională a imp. nervos excitator sau inhibitor

asigură comunicarea între celulele nervoase şi efectori (muşchi, glande)

CLASIFICARE1. în raport cu natura segm. de contact postsinaptic: - sinapse interneuronaleaxo-dendritice, axo-somatice, axo-axonice - sinapse neuromusculare placa motorie2. în raport cu mecanismul prin care se face transmiterea sinaptică: - sinapse chimice - sinapse electrice3. în raport cu tipul de răspuns pt. sinapsele chimice: - sinapse excitatorii permit propagarea potenţialului de acţiune - sinapse inhibitorii opresc propagarea potenţialului de acţiune

SINAPSA

Sinapsele electrice se caracterizează prin:

− conducerea directă a curentului de la o celulă la alta prin joncţiuni specializate „gap junctions”

− canalul unei celule se uneşte cu canalul altei celule moleculele mici şi ionii trec de la o celulă la alta

− curentul electric poate trece la nivelul „joncţiunii gap” în ambele direcţii

− se găsesc în retină şi bulbul olfactiv

Sinapsele chimice − structura - componenta presinaptică - fanta sinaptică - componenta postsinaptică

TIPURI DE SINAPSE ÎN FUNCŢIE DE MEDIATORUL CHIMIC ŞI TIPUL DE RĂSPUNS

Tip sinapsă Mesager chimic Tip de răspuns

Colinergică Acetilcolina Excitator

Adrenergică Noradrenalina Excitator

Dopaminergică Dopamina Excitator/inhibitor

Serotoninergică Serotonina Excitator/inhibitor

GABA-ergică GABA inhibitor

Cell-to-cell communication

sens

ory

interneuron

effe

ctor

targ

et

How is information passed from one cell to another at synapses?

Type of Synapse

Distance between pre- & post-synaptic

membranes

Cytoplasmic continuity between

pre- & post-synaptic membranes

Structural components

Agent of transmission Synaptic delay

Direction of transmission

Electrical 3.5 nm Yes Gap-junctional channels Ion current Virtually

noneUsually

bidirectional

Chemical 20-40 nm No

Presynaptic vesicles &

active zones; postsynaptic

receptors

Chemical transmitter

Significant; at least 0.3 ms, usually 1-5 ms or

longer

Uni-directional

SUMAŢIA

− sumaţia temporală apare când PA invadează terminaţiile nervoase

după ce primul potenţial postsinaptic a dispărut

− sumaţia spaţială apare când terminaţiile nervoase sunt stimulate

aproximativ în acelaşi timp

1. SUMAŢIA TEMPORALĂ

dendrite corpul/axon

Potenţialul prag

s

-65

s s s s s s

presinaptic postsinaptic

2. SUMAŢIA SPAŢIALĂ

dendrite corpul/axon

Potenţialul prag

a

-65

b b a a b bpresinaptic postsinaptic

“a”

“b”

TRANSMIŢĂTORII SINAPTICI

TRANSMIŢĂTORI CU ACŢIUNE RAPIDĂ

TRANSMIŢĂTORI CU ACŢIUNE LENTĂ(NEUROPEPTIDE)

TRANSMIŢĂTORI SINAPTICI (după Guyton)

TRANSMIŢĂTORI CU ACŢIUNE RAPIDĂ1. Clasa I - Acetilcolina2. Clasa II - Amine (noradrenalina, dopamina, serotonina)3. Clasa III - Aminoacizi (GABA, glicina, glutamat, aspartat)4. Clasa IV - Oxidul nitric

TRANSMIŢĂTORI CU ACŢIUNE LENTĂ. NEUROPEPTIDE– Hormoni de eliberare hipotalamici (TRH, LRH)– Peptide hipofizare (STH, -endorfina)– Peptide neuroactive (enkefalina, subst. P)

TRANSMIŢĂTORII CU ACŢIUNE RAPIDĂ sintetizaţi în citosolul terminaţiilor presinaptice

stocaţi în vezicule

cuplarea cu rec. postsinaptici determină: ↑ conductanţei pt. Na+ excit. ↑ conductanţei pt. K+/Cl-

inhib.

rol: transmiterea semnalelor

senzoriale la creier transmiterea semnalelor

motoare la muşchi

Clasa I Acetilcolina

Clasa II: Amine

NoradrenalinaDopaminaSerotoninaHistamina

Clasa III: Aminoacizi

GABAGlicinaGlutamatAspartat

Clasa IV Oxidul nitric (NO)

NEUROPEPTIDELE

sintetizaţi în cantitate mică, la nivelul corpului celular neuronal

stocaţi în vezicule

transportaţi de fluxul axonal cu viteză mică

au acţiuni mai prelungite: schimbări pe termen lung a

nr. de rec. neuronali deschiderea sau închiderea

pe termen lung a unor canale

schimbarea nr. de sinapse sau a dimensiunii lor

Hormoni de eliberare hipotalamici

TRH (Thyrotropin-releasing H.)LRH (Luteinising-releasing H.)Somatostatina

Peptide hipofizare ACTH (Adrenocorticotropic H.) β-EndorfinaProlactinaHormon luteinizantTirotropinaSTH (Growth H.)VasopresinaOxitocina

Peptide care acţionează pe intestin şi creier

EnkefalinaSubstanţa PGastrinaColecistokininaPolipeptidul intestinal vasoactiv Factor de creştere nervoasăNeurotensinăInsulinaGlucagon

NEUROMODULATORI

substanţe neuroactive neimplicate direct în transmiterea sinaptică

pot acţiona presinaptic, modificând cantitatea şi durata eliberării neurotransmiţătorilor

la nivel postsinaptic modifică sensibilitatea R. pentru mediator

pot avea efecte moderatoare sau facilitatoare, în funcţie de R asupra căruia acţionează

acţiunile lor cresc complexitatea procesării informaţiei la nivelul neuronului

între neurotransmiţător şi neuromodulator nu există o distincţie netă → rolul lor este dependent de tipul de R. asupra căruia acţionează

CARACTERISTICI MORFOLOGICE ALE SINAPSELOR CHIMICE

COMPONENTA PRESINAPTICĂ = terminaţia butonată a axonului1. Membrana presinaptică prezintă: canale ionice voltaj-dependente rol - modificarea potenţialului presinaptic - eliberarea mediatorului chimic exemplu – canalele de Na+, K+ şi Ca++

autoreceptori rol autoreglarea niv. de excitaţie presinaptică exemplu – receptorii muscarinici M2

- receptorii adrenergici 2

2. Veziculele - conţin subst. eliberate de neuroni la nivelul sinapselor: mediatori principali – induc modif. specif. ale potenţ. postsinaptic comediatori - elib. de acelaşi neuron, odată cu mediatorul princ. - modulează răspunsul postsinaptic - reglează elib. mediatorului din butonul sinaptic - exercită efecte trofice în teritoriu - exemplu: Ach şi VIP, NOR şi NPY neuromodulatori – prod. de neuronul implic., de alţi neuroni sau str. adiac. - nu det. răspunsuri postsinaptice specifice - induc modif. de durată a capac. de răsp. postsinaptic

FANTA SINAPTICĂ- spaţiul dispus între m. presinaptică şi m. postsinaptică, limitat la

periferie de nevroglie- traversată de filamente de proteoglicani rol în direcţionarea

mediatorului spre m. postsinaptică- clasificarea sinapselor în fcţ. de mărimea fantei sinaptice: sinapse de tip I - peste 30 nm sinapse de tip II 20 nm sinapse de tip III - 0 sau fantă minimă (sinapse electrice)

COMPONENTA POSTSINAPTICĂ = porţiune diferenţiată a m. pstsinaptice ce prezinta: struct. rec. specifice mediatorului – proteine-canal ionic de Na+, K+, Cl-

struct. cu rol enzimatic - intervin în hidroliza mediatorului - exemplu - acetilcolinesteraza

CARACTERISTICI FUNCŢIONALE ALE SINAPSELOR CHIMICE

UNIDIRECŢIONALITATEA mediatorul poate fi eliberat exclusiv din regiunea presinaptică si acţioneaza

numai pe R specific la niv. m. postsinapticeÎNTÂRZIEREA SINAPTICĂ

latenţa între momentul depolarizării butonului terminal şi apariţia activităţii postsinaptice = 0,4 – 0,7 msec

POTENŢAREA POSTSINAPTICA frecv. de stimulare presinaptică cantit de mediator chimic eliberată cu ocazia fiecărui stimul

FATIGABILITATEA stimul. prelungită cu frecv. epuizarea rezervelor de mediator chimic blocarea transmiterii sinaptice

INEXCITABILITATEA PERIODICĂ A MEMBRANEI POSTSINAPTICE răspunsul postsinaptic este condiţionat de elib. mediatorului chimic în fanta

sinaptică

SECVENŢA FENOMENELOR TRANSMITERII SINAPTICE

INVAZIA BUTONULUI SINAPTIC DE CĂTRE INFLUXUL NERVOS influx de Na+ propagarea influxului nervos influx de Ca++ eliberarea mediatorului din veziculele sinaptice

ELIBERAREA MEDIATORULUI ÎN FANTA SINAPTICĂ în prezenţa Ca++ şi a ATP-ului exocitoza med. în spaţiul sinaptic - 1 veziculă 1 cuantă 5000-10000 molec. Ach - în repaus 1 cuantă/sec zgomotul de fond al sinapsei - 1 influx nervos eliberarea a 150 - 300 cuante - butonul sinaptic vezicule pentru 1000 impulsuri

PROPAGAREA TRANSSINAPTICĂ A INFLUXULUI NERVOS

DIFUZIUNEA MEDIATORULUI CHIMIC med. eliberat în fanta sininaptica difuzează liber spre

m. postsinaptică

ACŢIUNEA MEDIATORULUI CHIMIC ASUPRA RECEPTORILOR SPECIFICI

R proteină-canal ionic postsinaptic desch. simultană a 1000-2000 canale ionice modif. de permeab. ale m. postsin. R presinaptici (autoreceptori) reglarea elib. mediatorului din butonul sinaptic

Ligand-Operated ACh Channels

G Protein-Operated ACh Channel

Mechanism of Action of Monoamine NT

INACTIVAREA MEDIATORULUI CHIMIC1. Inactivare postsinaptică enzime hidrolizante din m. postsinaptică desfac complexul

mediator-receptor exemplu: acetilcolinesteraza 2. Captare postsinaptică mediatorul care nu a fost fixat pe receptori captat de struct. postsinaptică inactivat în citoplasmă3. Difuziune extrasinaptică mediatorul inactivat de enzime extracelulare captat de celule gliale4. Recaptare presinaptică mediatorul chimic recaptat reutilizat

Inhibition of Monoamines as NT

TOXINA BOTULINICĂ - blochează eliberarea veziculelor paralizie musculară

MAGNEZIU - nr. de vezic. ce elib. Ach. prin blocarea c. de Ca++ excitabilitatea neuro-musculară

TIPURI DE RĂSPUNSURI POSTSINAPTICE

POTENŢIAL POSTSINAPTIC EXCITATOR (PPSE) = potenţ. local de tip depolarizant depolarizari locale nepropagate

se sumează temporo-spaţial potenţ. prag PA autopropagat - exemplu: -influx de Na+ receptorul nicotinic pt. acetilcolină -influx de Ca+ +receptorul pt. glutamat

POTENŢIAL POSTSINAPTIC INHIBITOR (PPSI) = potenţ. local de tip hiperpolarizant excitab. membr. postsinaptice

inhibă propagarea PA - exemplu: -influx de Cl- receptorul pt. GABA -eflux de K+ receptorul muscarinic pt. Ach

POTENŢIALUL DE INHIBIŢIE PRESINAPTIC se manifestă la nivelul sinapselor axo-axonice de tip excitator

INHIBIŢIA RECURENTĂ realizată de un neuron intercalar asupra unui axon cu care face sinapsă în cadrul unei bucle de retroacţiune

Neuron presinapticNeurotransmiţător excitator

Ext.

Int. -40 mV

Na+

++

+ +

Ext.

Int. -65 mV

Neuron postsinaptic

-65

s

-40

Potenţialul postsinaptic excitator(EPSP)

Neuron postsinapticl

Ext.

Int. -65 mV

Neuron presinapticrNeurotransmiţăto inhibitor

Ext.

Int. -85 mV

Cl-

-- --

-65

s

-40

Potenţialul postsinaptic inhibitor(IPSP)

-85

-85

POTENŢIALUL POSTSINAPTIC EXCITATOR ŞI INHIBITOR

MEMORIA

Stocarea informatiei prin stabilirea de legaturi chimice interneuronale persistenteParticiparea celulelor glialeBransari, comutari moleculare in cadrul unor nucleoproteine, proteine structuraleEvocarea unui raspuns stereotip la receptionarea excitantului ce l-a provocat

1.4.fiziologia neuronului

Documents