Sinapsis Eléctrica y Química

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SINAPSIS
SINAPSIS ELÉCTRICA
· Una de sus funciones es permitir rapidez y sincronización entre neuronas, por ej en el pez dorado, axón de mauthner, permite que la respuesta refleja del pez sea rápida 
· Además, GAP conectan astrocitos, que forman redes (comunicación intercelular) como ondas de calcio en hipocampo
· Comunicación intracelular: en células de Schwann, vainas de mielina
· Enf. Charcot-marie-tooth es enfermedad desmielinizante, ya que afecta a los GAP (conexina 32) esto es en GAP junction? Lo veré en los seminarios
SINAPSIS QUÍMICA
Algunas características:
· No hay continuidad estructural entre ambas células está la hendidura sináptica entre pre y post sináptico
· Hay “retardo” en comparación a la sinapsis eléctrica, ya que requiere la liberación de NT para poder transmitir la señal (no es continua/automática como en la otra, ya que ahí pasan directamente los iones)
· Vesículas con NT se acumulan en donde hay sinapsis
· Histológicamente en microscopio electrónico: La densidad (cuál era el nombre de eso?) que se ve NO ESTÁ PRESENTE EN TODAS LAS SINAPSIS –> EN GENERAL en sinapsis glutamatérgica se genera por gran densidad de proteínas de andamiaje ellas estarán “sosteniendo” los receptores para mantenerlos en el lugar donde está ocurriendo la sinapsis 
· Las vesículas se encuentran adyacentes a los receptores/canales de calcio eso permite que cuando entra el calcio será muy cerca de las vesículas la importancia es que con esta distribución se logrará una liberación efectiva sin requerir un GRAN cambio en el cambio de la concentración de Ca2+
· Esto es relevante ya que una gran concentración de Ca2+ puede generar efectos como activación de proteasas que pueden causar daño Por eso es muy controlada su concentración
· No todas las vesículas están disponibles para sinapsis, solo las que estén en contacto muy íntimo con membrana
· Población de reserva sufren modificaciones para prepararse para poder liberar los NT 
· En respuesta a la despolarización de la célula aumenta el área de la membrana por la unión de vesículas
Etapas exocitosis de los NTs
1. Preparación de la vesícula (las profundas de reserva)
2. Encadenamiento o tethering de la vesícula
a. Se genera complejo proteico SNARE
3. Atracamiento o docking
a. Ya se asocian a la membrana y a los canales de Ca2+
4. Exocitosis o liberación de la vesícula (priming)
a. La vesícula estará lista para ser liberada
b. Solo aquí está preparada para liberar respondiendo a aumento de Ca2+y requiere GTP
c. Proteina que responderá a aumento de Ca2`es la sinaptotagmina 
Sir Bernard Katz estudio en sinapsis neuromuscular
· “Liberación neurotransmisores está muy regulada”
· En fibra muscular (en reposo) se busca placa neuromuscular y se mide con electrodos
· Potenciales de miniatura: pequeñas depolarizaciones (postsinapticas) excitatorias, que se producen de forma espontánea no se necesita una estimulación 
· Se observaban en unidades, o dos unidades, o ninguna, etc significa que la amplitud no tiene cualquier valor, sino que era en múltiplos si se determinaba el valor de una, se podía saber el de las otras
1. Significa que lo que estaba generando esto, en forma de pequeños “paquetes” (QUANTAS)
2. Algo se liberaba que estimulaba a la célula post sináptica para liberar estos paquetes
3. Teoría de las quantas: la liberación de los NT se produce en pequeños paquetes que contienen cierta cantidad constante de NT que es constante VESÍCULAS (QUANTAS)
	ENFERMEDADES
· Enfermedades que afectan pre sináptica
1. Síndromes miasténicos congénitos (miastenia = debilidad muscular)
· Falla de acetilcolinesterasa o falla en tráfico de vesículas en cualquiera de sus etapas
· Esto hace que disminuya cantidad de vesículas? o el contenido de estas (magnitud QUANTA es más pequeña)
2. Síndrome miasténico de Lambert-Eaton
· Se asocia a cáncer
· Disminución de número de QUANTAs menor número de eventos de potenciales excitatorios
· La magnitud de los eventos está conservada (amplitud, o sea la magnitud de QUANTA, la cantidad de neurotransmisor)
· Lo que ocurre es que se generan autoanticuerpos que atacan canales de Ca2+ voltaje-dependientes eso hace que disminuye la cantidad de ellos, lo que hace que el número de vesículas que se podrán liberar será menor
· Pero OJO: las vesículas están normales. O sea la misma cantidad de NT que suelen tener, por lo que la amplitud será normal. Es decir cantidad de QUANTA menor, magnitud de QUANTA conservada
3. Por toxinas (no tan frecuentes en la actualidad)
· Botulínica: genera parálisis flácidas con músculos hipotónicos (tono reducido de la musculatura)
· Tétano: parálisis hipertónica (musculatura muy contraída)
· En ambos casos, son proteasas que destruyen proteínas de anclaje de la vesícula a la membrana, por lo que no podrá fusionarse y liberar su contenido, pero ¿por qué generan efectos distintos?
· Es por la célula blanco:
· Botulínica bloquea liberación de NTs neuromusculares (acetilcolina) del terminal de la motoneurona, por lo que no hay activación de la placa neuromuscular, así que no habrá contracción 
· Tétano: bloquea NTs (glicina) de células pre sinápticas (interneuronas inhibitorias que actúan en neuronas motoras en la médula) si estas no están funcionando, no se podrá inhibir la activación de la motoneurona y entonces se mantendrá activada contracción muscular sostenida que genera hipertonía
Enfermedades que afectan a terminal post sináptico
1. Miastenia gravis
· Ataque autoinmune dirigido a receptores colinérgicos nicotínicos (son los que están en la unión neuromuscular) no estarán disponibles para acción de NT no se producirá sinapsis neuromuscular 
EFICACIA SINÁPTICA Y MECANISMOS DE MEMORIA
· Plasticidad del cerebro (a lo largo de toda nuestra vida): 
· En sinapsis: cambios receptores, vías transducción, expresión de genes, cant sinapsis
· En neuronas: más arborizaciones dendríticas por ej, por lo tanto mayor cantidad de conexiones, etc
· En circuitos: activación, reforzamiento por uso reiterado, aumenta representación cortical (o sea mayor área cortical que controla la actividad, pero a expensas de otra zona, la corteza no crece)
EFICACIA SINÁPTICA
Fuerza de la señal en la conexión entre neuronas que determina la transmisión de la información en respuesta a la activación de una vía determinada 
· Una misma sinapsis va a hacer respuestas de distinta magnitud dependiendo de diversos factores
· Varía por los patrones de actividad del momento y también de la historia previa
· Hay facilitación (respuesta aumentada de sinapsis) o depresión (al revés) 
Niveles de regulación de la eficacia sináptica
(o sea a qué niveles se puede producir los cambios que modifican actividad)
1. Cambios pre sinápticos
a. Cambios nivel concentración de calcio + calcio + liberación de vesículas y viceversa
b. Cambios dependientes del potencial de acción
c. Sintesis y empacamiento NT
d. Co-secreción de NT
e. Autorreceptores presinápticos: Catecolaminas. 
i. Por ej presencia de autorreceptores alfa o beta adrenérgicos, determinan que hay cambios en la pre sináptica que favorece o disminuye la liberación de vesículas de NT
Ejemplo: Autorreceptores presinápticos en neurona adrenérgica
· La NE que se libera también se une a receptores metabotrópicos en la misma membrana pre sináptica (alfa2 adrenérgico) que va a unir unas de sus subunidades al canal de Ca+, disminuyendo su actividad al entrar menos calcio, se liberará menos NE así se modula
· Receptores beta2 adrenérgicos en cambio produce aumento de liberación de NE
2. Cambios en espacio sináptico
· Aumento de NT
· Degradación – recaptura de NT
· Ejemplo: Permanencia de Ach en el espacio no es que aumente liberación (QUANTAS), si no que permanecen más tiempo disponibles por eventos que modifiquen acetilcolinesterasa
3. Cambios postsinápticos
a. Número y función de receptores por ejemplo sensibilización y desensibilización 
· OJO: los que van a ser receptores sinápticos están asociados a red de proteínas de andamiaje que los mantienefijos en microscopio responsables formación de densidades sinápticas 
· Estos receptores no son difusibles, sino que están asociados a los lugares donde por ej. se liberan los receptores
· Efectos que modifican la disponibilidad de receptores:
· Rápidos: 
· Receptores presentes en membrana que son “extrasinápticos” se reclutan y se van a la zona sináptica
· También fenómenos de reciclaje algunos receptores son endocitados y quedan como reserva pueden ser degradados si siguen guardados ahí mucho tiempo
· Respuesta lenta: 
· Para aumentar numero de receptores hay un incremento de síntesis, con sus modificaciones post-transcripcionales, para ser depositado en sitios sinápticos activos o ser reservados
4. Plasticidad estructural: modificaciones de la organización estructural
· Modificaciones dendritas y espinas (tamaño, número, receptores disponibles)
· Nº y tamaño de contactos sinápticos
· Responden a situaciones cuando hay actividad muy importante en el tiempo:
i. En respuesta actividad eléctrica, postsinápticas producen factores neurotróficos que ejercen en la pre sináptica en donde hay más actividad sináptica, habrá mayor liberación de factores neurotróficos SE INDUCE GENERACIÓN DE SINAPSIS ROBUSTAS, O MÁS SINAPSIS
Desensibilización (depresión) y facilitación (potenciación)
1. Desensibilización en receptores acoplados a proteína G
· Cambios postsinápticos
· En respuesta a cierto patrón de activación del receptor (por ejemplo si hay mucha), hay fosforilación en loop del receptor donde se une la proteína G determina que esta no se pueda unir, lo que disminuirá su actividad
· Fenómeno reversible, pero si se mantiene en el tiempo, puede ser que el receptor fosforilado sea endocitado esto es reversible también, pero si la endocitosis se mantiene en el tiempo, el endosoma puede ser llevado a fusionarse con lisosoma y serán destruidos 
· Por lo tanto, se generaría una relación negativa sostenida en el tiempo para que sea revertido tendrían que producirse receptores de novo para que sean presentados nuevamente en la membrana
· Ejemplo: Ach en receptor muscarínico 
2. Facilitación
· También son cambios postsinápticos
· Por ejemplo: receptores metabotrópicos como receptores beta adrenérgicos
· La unión de la NE va a determinar activación proteína G aumenta actividad de ciclasa aumento de cAMP activa protein kinasas que facilitan fosforilación de canales de Ca+ voltaje-dependientes apertura de estos canales lo que incrementa el calcio que entra esto va a hacer que se liberen más vesículas?
· Puede haber proteína que pueden controlar el cAMP o desfosforilar el canal?
POTENCIACIÓN A LARGO PLAZO (LTP)
· ¿Por qué en hipocampo? Porque en cada parte hay circuito sináptico completo(?
· Además hipocampo es importante en consolidación y recuperación de la memoria a largo plazo
· OJO: en el experimento, se evalúa la amplitud de los potenciales post sinápticos excitatorios en respuesta a estimulación de vía perforante? pero entonces… EN RESPUESTA A PATRÓN DE ESTÍMULO, SE PODRÁ GENERAR UNA RESPUESTA POST SINÁPTICA DE MAYOR MAGNITUD TENIENDO EL MISMO ESTÍMULO PRE SINAPTICO
· Experimento: se estimula una neurona perforante que hace sinapsis con la piramidal CA3 normalmente en respuesta a un estimulo, se obtiene respuesta de la misma magnitud
· Pero si se estimula la vía con una alta frecuencia de estímulos (estímulo tetánico) se observa que, después de esto, si genero estímulos como los del inicio, voy a observar respuestas de magnitud mayor el incremento se mantiene por horas/días
· Entonces LTP es que en respuesta a un patrón de activación puedo generar una respuesta postsinaptica de mayor magnitud a un estimulo igual 
· Pero OJO: lo que se genera es que se modifica la distribución de receptores en espinas sinápticas
· Receptor AMPA: a glutamato, permite conductancia Na+ K+
· Receptor NMDA: a glutamato, permite conductancia de Na+ K+ y canal de Ca2+
· Las espinas pueden tener uno de los dos receptores o ambos (hay muchos que solo tienen uno)
OJO: la sinapsis silente ocurría en donde solo había receptores NMDA, ya que ahí se unía glutamato pero no podían pasar iones pues no había cambio de voltaje
ENTONCES… ¿Qué pasa en la potenciación? Habrá más sinapsis en donde estén ambos receptores ¿Por qué eso es importante?
…
RECEPTOR NMDA
· Se une a glutamato
· Es dependiente de ligando pero también de voltaje o sea no es suficiente con la unión de glutamato
· ¿Por qué? Hay un magnesio (Mg2+) unido a una región del canal, mientras sigan unidos el canal no permite la corriente de iones por lo tanto, aunque haya unido glutamato, si no hay una depolarización de membrana que active al receptor y se libere el magnesio, entonces el canal no permitirá el paso de iones
ENTONCES ¿POR QUÉ ES MEJOR SI ESTÁN JUNTOS? 
· Es porque el receptor NMDA no va a activarse cuando está solo si no hay una depolarización, pero lo que hace el receptor AMPA (que no es voltaje-dependiente) es que al activarse, entrará Na+, lo que produce que se despolarice la membrana y ese cambio de voltaje activará finalmente el canal del NMDA al soltar el Mg2+ en resumen, el receptor AMPA permite que el NMDA se termine de activar
· Así se activa una kinasa dependiente de calmodulina (prot de unión a calcio) favorece fosforilación de receptores AMPA va a favorecer su permeabilidad y actividad, además de mayor número de receptores que estaban endocitados
 por lo tanto habrá mayor respuesta al glutamato
PO LO TANTO LOS CAMBIOS EN LA EXPRESIÓN DE AMPA SON LOS QUE DETERMINAN QUE SE ACTIVEN SINAPSIS QUE ERAN SILENTES Y PARTICIPEN EN RESPUESTA SINÁPTICA
DEPRESIÓN A LARGO PLAZO (LTD) estudiar esto
· Cambios en patrones o frecuencia de estímulos 
· LTD homosináptica: no entendí lo que explicó la profe
· LTD heterosináptica: hay dos o mas sinapsis sobre la misma celula, unas de alta frecuencia vs otras sin o con poco, entonces se potencia la con mayor actividad y la otra se deprime???
· LTD asociativa: 
· LTD cerebelosa (cls de purkinje): 
SI MI PREGUNTA ES: HAY LTP O LTD?
· Tiene que ver con la frecuencia de estimulación y la concentración de calcio en la post sinapsis
· Si hay altos niveles provocan activación de kinasa que fosforila activando canales que favorecen excitibilidad LTP 
· Si hay aumentos discretos activan fosfatasas que desfosforilan LTD 
OJO: Señalización retrógrada por endocanabinoides
· Célula post-sináptica, en respuesta a su activación por NT, activa el metabolismo que genera endocanabinoides estas son moléculas liposolubles que se liberan desde la post-sináptica y que actúan sobre receptores de la célula pre-sináptica (receptores metabotrópicos) se activa la proteína G que tiene como efecto inhibición de canales de calcio, disminuyendo entrada Ca+ disminuye la liberación de NT 
· Se observa en hipocampo o frente al uso de marihuana por ej produce inhibición sobre mecanismos de memoria dependientes de hipocampo 
Entonces… ¿Importancia señalización retrógrada? (no solo endocanabinoides)
· Importante en formación, maduración y plasticidad de conexiones sinápticas, modificando excitabilidad y transmisión sináptica
· Se asocian a LTP y LTD