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6. La trasmissione sinapticaTesti consultati:

Aidley: The physiology of excitable cells, Cambridge Univ. PressNicholls: From Neuron to Brain, SinauerD’Angelo Peres: Fisiologia, molecole, cellule e sistemi, Edi-Ermes

Sinapsi: punto di contatto tra cellule nervose o tra neuroni e organi effettori a livello del quale avviene la trasmissione del segnale.

S. chimiche: il potenziale d’azione nella terminazione presinaptica promuove il rilascio del neurotrasmettitore che agisce sulla membrana della cellula postsinapticaS. elettriche: la corrente fluisce dalla terminazione presinaptica nella cellula post-sinaptica e ne altera Vm

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Sinapsi chimiche:

Sinapsi interneuronica

Giunzione neuromuscolare

Gap junctions: spazio sinaptico ridotto a 2 nm. Connessoni (d= 2 nm): permettono passaggio di corrente e molecole con PM < 1kD

Sinapsi elettriche: Gap Junctions

Spazio sinaptico 20-50 nm

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Il problema dell’accoppiamento elettrico alla sinapsi

Identificazione del mediatore chimicotramite microioniforesi alla giunzione neuromuscolare (acetilcolina)

Esperimento di Loewi

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Sinapsi chimiche Sinapsi elettriche

Sinapsi gigante nel cordone addominale del gambero:ritardo sinaptico ∼0.1 ms

Il ritardo sinaptico è∼1ms e ha un alto Q10

Recettori ionotropi Recettori metabotropi

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Registrazione intracellulare extracell. focale

La giunzione neuromuscolareAlla giunzione neuromuscolare dei vertebrati: il potenziale di placca motrice (EPP) evoca sempre il potenziale d’azione.

(B) Nella zona della giunzione il potenziale d’azione è influenzato dall’EPP

(E) La trasmissione dell’impulso è bloccata dal curaro in quanto L’EPP è ridotto al si sotto della soglia.

(C) Nella giunzione curarizzata si può determinare la natura locale dell’EPP

(F-G) L’effetto dell’eserina (anticolinesterasico)nella giunzione curarizzata mostra l’azione antagonistica tra curaro e acetilcolina.

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Meccanismo ionico del potenziale di placcaDeterminazione del punto di inversione (Vinv) e sua dipendenza dalla concentrazione dei vari ioni nel mezzo extracellulare.

Cl- sostituito con Glutammato,[Ca++] è maggiore

Prevenendo la contrazione è possibile il voltage clamp da +40 a -130 mV

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Il patch clamp sul canale dell’acetilcolina alla giunzione neuromuscolare

γ = i/(Vm-Vinv)

Deteminazione di Vinv e della conduttanza di canale

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Modello elettrico della membrana integrato con il canale dell’acetilcolina

Il potenziale di placca motrice è sfasato in ritardo rispetto alla variazione di conduttanza e alla corrente, a causa della costante di carica della membrana (τ = Rm * Cm)

Differenza tra l’andamento temporaledell’EPP (a) e la corrente di placca motrice (EPC) misurata in voltage clamp (b) nella giunzione curarizzata; in (c) le linee sono EPP e EPC sovrapposti, i cerchi sono l’EPP calcolato dall’EPC con τ = 25 ms

Potenziale e corrente di placca motrice

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EPP, EPC e corrente di singolo canale dell’acetilcolina

N(t) = N(0)*exp(t/τ), doveτ = tempo medio di apertura del canaleLa cinetica di interazione Ach-canale èdeterminata dalla costante di vel. dellareazione di chiusura (β):

Ach + R ↔ AchR ↔ AchR*

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Liberazione quantale del mediatore chimicoLa natura quantale è provata tramite:

(1) registrazione dei potenziali spontanei in miniatura (mepp);

(2) registrazione dei potenziali evocati in basso [Ca++]o;

(3) analisi statistica che rivela la distribuzione poissoniana delle ampiezze;

(4) il contenuto quantale medio (m) può essere calcolato dalla frequenza di assenza di risposta.

Distribuzione di Poisson:

nx= N (mx/x!) e-m

Dove: n = numero di osservazioni con x quanti, N = numero totale di osservazioni, m = contenuto quantale medio

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Ruolo del Ca++ nella liberazione del mediatore chimico.Effetti della variazione di [Ca++]o e azione antagonista di [Mg++]0

Facilitazione edepressione dellarisposta sinaptica:

[Mg++]0mM

R ∝ [Ca++]4

0.34 = 0.0081.34 = 2.8

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Meccanismo di azione del Ca++

Sinapsi gigante del ganglio stellato del calamaro

Relazione tra depolarizzazione presinaptica e risposta postsinapticastudiata nella sinapsi gigante del calamaro, con TTX nel mezzo e TEA nel neurone presinaptico:(1) Risposta On: la risposta postsinaptica cresce con l’intensità della corrente depolarizzante presinaptica, ma per grandi depolarizzazioni prima satura e poi si riduce, diventando zero quando Vm = Eca(2) Risposta Off: con impulsi di corrente depolarizzante sufficientemente lunghi e grandi si ha risposta alla fine dell’impulso; la risposta è massima per Vm = Eca.(3) Il ritardo sinaptico, presente nella risposta On, è molto ridotto nella risposta Off. Ciò è spiegato dalla cinetica della variazione di gCa