====== Szinapszisok ====== Előadó: Prof. Ligeti Erzsébet ===== Információ átadása a következő sejtre ===== ==== Típusai ==== **1. Elektromos** * Gyors, de kétirányú **2. Kémiai** * kb. 10x nagyobb a szinaptikus rés * kb. 5x lassabb az ingerület átadása * Irányított; meghatározott a forrás- és a célsejt (pre- és posztszinaptikus sejt) * Kémiai transzmitterekkel működik * gyakoribb * Típusai: Központi idegrendszerben: - Axodendritikus - Axosomatikus - Axoaxonikus szinapszisok Axon terminális jellemzői: * Szinaptikus vezikulák * Meghatározott zóna: aktív zóna * Mitokondriumok * Fehérjeszintézis nem jellemző ==== Neurotranszmitterek: ==== A szinaptikus vezikulákban tárolt anyagok, amelyek az ingerület hatására exocytosissal kiürül a szinaptikus résbe. **Klasszikus transzmitterek** * Mind kismolekulák; legtöbbjük aminosav vagy aminosav-származék * Példák: glutamát (a szinapszisok 80%-a), glicin, GABA, acetil-kolin (Ach) **Aminok** * dopamin, adrenalin, noradrenalin, szerotonin **Egyebek** (Nagyobb vezikulákban; elektrondenz; legtöbbször egy klasszikus transzmitterrel együtt egy szinapszisban) * Peptidek, ATP, NO, lipidek ==== A neurotranszmitterek felszabadulása ==== Az akciós potenciálhullám depolarizálja az axonterminálist. A depolarizáció hatására kinyitnak a feszültségfüggő Ca2+ csatornák. A membrán Ca2+ permeabilitása megnő, a sejtbe Ca2+ ionok áramolnak be. Az aktív zónában hatalmas Ca2+ koncentráció jön létre. A megnövekedett intracelluláris Ca2+ koncentráció kiváltja az exocytosist. A „várakozó” vezikulák elengedik a cytoskeletont, az aktív zónába teli vezikulák kerülnek. ==== A szinapsis szerkezete ==== Az aktív zóna valójában egy hatalmas fehérjekomplex sejtkapcsoló struktúrákkal; a Ca2+ csatornák ebbe beágyava rögzítetten vannak. Ca2+ csatornák szerkezete: Felfedezett kötőhelyek a cytoskeletonnal és más fehérjékkel együttműködésre az intra- és extracelluláris oldalon is. A transzmitterleadás Ca2+-függése: Az extracelluláris Ca2+ koncentráció csökkenésére (100s az ábrán) a transzmitter leadása megszűnik (in vivo nem fordul elő). === A neurotranszmitter sorsa a szinaptikus résben === * A transzmitter a szinapszis másik oldalára diffundál, és ott a posztszinaptikus receptorra kötődik, így váltja ki a biológiai hatást. * A neutotranszmitter lebomolhat, vagy visszavételre (reuptake) kerülhet a preszinaptikus sejtbe. Másodlagosan aktív transzporterek veszik fel a Na+, Cl-, K+, H+ koncentráció vagy a membránpotenciál segítségével. Kokain hatásmechanizmusa: a szinapszisokban a visszavételt (reuptake) gátolja. ==== Központi szinapszisok ==== __**Serkentő szinapszisok**__: Legtöbbször axodendritikus, a dendrittüskéken; Neurotranszmittere legtöbbször a glutamát; A posztszinaptikus membránon kialakuló elektromos jel: excitatorikus posztszinaptikus potenciál (EPSP); a membránpotenciál csökkenése (depolarizáció), időtartama 5-több száz ms, amplitúdója 0,1 uV-3 mV. Különbségek az akciós potenciálhullámtól: * Változó amplitúdó * Változó időtartam * Nincs refrakter stádium; bármikor létrejöhet újabb * Időbeli szummáció: egymás után érkező impulzusok összeadódnak. → A bejövő akciós potenciálhullámok frekvenciája határozza meg az EPSP amplitúdóját. * Térbeli szummáció: két egymás melletti szinapszison egyszerre kialakult EPSP összeadódik. Posztszinaptikus áram (EPSC): az elején befelé, aztán lassan kifelé A glutamátreceptorok típusai: * Ionotrop (ligandfüggő nem szelektív kationcsatorna, Na+ és K+-permeábilis): 5 azaonos (homopentamer) vagy különöző (heteropentamer) alegységből áll; egy vagy több kötőhellyel. Nyitásakor sok Na+ áramlik befelé, ez hozza létre a depolarizációt (EPSP), kevés K+ kiáramlik. * metabotrop (G-fehérjéhez kapcsolt) __**Gátló szinapszisok**__ * Jellegzetesen a szomán vagy a dendriten (nem a dendrittüskén) helyezkednek el * Neurotranszmitterei: glicin és GABA * A receptorok legtöbbször ionotrop Cl- csatornák. * A posztszinaptikus membránon kialakuló elektromos jel: Inhibitoros posztszinaptikus potenciál (IPSP) Negatív, legtöbbször hiperpolarizál (De a Cl- permaeabilitás növekedése már önmagában gátol, mivel az esetleges serkentés hatására meginduló Na+ áramot követheti kompenzáló Cl- áram). Nagyon hasonló az EPSP-hez. ==== Az akciós potenciálhullám kialakulása ==== A dendriteken és a sejttesten levő szinapszisok jelei (EPSP és IPSP) kialakult jelek az axon kezdeti szakaszán (axondomb) szummálódnak. Ha az axondombon kialakult jel eléri a küszöbfeszültséget, a Na+ csatornák kinyitnak, elindul az új akciós potenciálhullám. → Egy szinapszis nem csinál akciós potenciálhullámot. Ha az axondombon tartósan fennáll a depolarizáció, az akciós potenciálhullám és a refrakter periódus lezajlása után újra akciós potenciálhullám következik. A szummált PSP amplitúdója arányos a kimenő akciós potenciálhullám frekvenciájával. ==== Szinaptikus plaszticitás ==== A szinapszis adaptációja; az információátvitel hatásfokának módosítása, axoaxonikus szinapszisok által a preszinaptikus Ca++ áramlás befolyásolásával. * Preszinaptikus gátlás a Ca2+ csatornák gátlásával. * Preszinaptikus aktiválás / facilitálás: több transzmitter szabadul fel. * Poszttetanikus potenciáció (TK. Facilitáció): a nagyfrekvenciás ingerlés után a szinapszisban rövid ideig több transzmitter szabadul fel, mert a preszinaptikus sejtből nem ürül ki a Ca2+ elég gyorsan * Hosszútávú potenciáció (Long term potentiation) Időtartam: percek, esetleg órák; nagyfrekvenciás inger hatására. Először a hippocampusban fedezték fel. //Mechanizmusa:// A/K receptorok ligandfüggő csatornák. NMDA: Ligand- és potenciálfüggő csatorna. Nagyfrekvenciás ingerlés hatására az NMDA csatornák megnyílnak, ez Ca2+-ot is transzportál. Módosulása idézi elő az effektust. * Hosszútávú depresszió (Long term depression).