Szinapszisok

Előadó: Prof. Ligeti Erzsébet

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:

1. Axodendritikus
2. Axosomatikus
3. Axoaxonikus szinapszisok

Axon terminális jellemzői:

• Szinaptikus vezikulák
• Meghatározott zóna: aktív zóna
• Mitokondriumok
• Fehérjeszintézis nem jellemző

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

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.

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 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.

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.

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.

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).