Синапс
Пути передачи информации
«…окончания ветвей древовидного образования одного нейрона не переходят непрерывно в вещество дендрита или тело другого, а лишь контактируют с ними. Такое особое соединение одной клетки с другой можно назвать синапсом» Шеррингтон (1897)
Синапсы специализированные функциональные контакты между возбудимыми клетками, служащие для передачи и преобразования нервных импульсов.
Классификация синапсов: 1. Электрические, химические и смешанные, 2. Возбуждающие и тормозные, 3. Периферические и центральные, 4. Нейрональные и нейроорганные, 5. Холинэргические, адренэргеческие, серотонинэргические, ГАМКэргические и т. п.
Локализация синапсов разного типа
Строение химического синапса
Современные представления о строении везикул (Takamori et al. 2006)
Пресинаптический везикулярный цикл, этапы. а б Синаптические везикулы образуются в теле нервной клетки (а) и после нескольких везикулярных циклов направляются обратно для деградации(б). 4 5 3 1 2 Везикулярный цикл включает: 1. экзоцитоз, 2. эндоцитоз, 3. эндосомальную сортировку, 4. заполнение медиатором и внутритерминальный транспорт с включением в везикулярные пулы, 5. мобилизацию к активной зоне с подготовкой к экзоцитозу.
В синапсах в секреции медиатора принимают участие три пула синаптических везикул (нервномышечный синапс лягушки) Резервный пул Мобилизационный пул Готовый к освобождению пул Рециклирующий пул
Активные зоны синапса
Передача возбуждения в химическом синапсе 1. Молекулы медиатора поступают в везикулы и переносятся в терминаль аксона. 2. Приходящий по аксону ПД деполяризует пресинаптическую мембрану. 3. Вследствие деполяризации открываются потенциалозависимые Са 2+‑каналы, и Са 2+ поступает в терминаль. 4. Увеличение внутриклеточного [Са 2+] запускает движение синаптических пузырьков к активным зонам, их слияние с пресинаптической мембраной и выброс медиатора в синаптическую щель.
Передача возбуждения в химическом синапсе 5. Кванты медиатора, поступившие в синаптическую щель, диффундируют в ней и связываются с рецепторами постсинаптической мембраны. 6. Активация рецепторов приводит к изменению проницаемости мембраны для ионов и как следствие её поляризации. 7. Инактивация медиаторов происходит либо путём их ферментной деградации, либо молекулы медиатора захватываются клетками.
Постсинаптические потенциалы • На каждый квант медиатора образуется миниатюрный потенциал. • Постсинаптический потенциал складывается из миниатюрных потенциалов путем пространственной и временной суммации.
Временная суммация
Пространственная суммация
Особенности химического синапса 1. Широко представлены в организме 2. Требуют участия медиатора 3. Широкая синаптическая щель (40 нм) 4. Бывают возбуждающие и тормозные 5. Одностороннее проведение возбуждения 6. Низкая скорость проведения возбуждения (синаптическая задержка) 7. Высокая чувствительность к блокаторам и температуре
ХИМИЧЕСКИЕ СИНАПСЫ по эффекту , оказываемому медиатором на постсинаптическую мембрану делят на: 1. Ионотропны е
Ионотропный синапс
Метаботропный синапс
Постсинаптические рецепторы Ионотропные 1. Быстрые 2. Единый комплекс с ионным каналом 3. Работают на открытие каналов 4. Никотиновые холинорецепторы, рецепторы ГАМК, глицина часть рецепторов АК Метаботропные 1. Медленные 2. Активизация ферментных каскадов 3. Впоследствии могут открывать или закрывать (опосредовано) каналы 4. Мускариновые холинорецепторы, рецепторы большинства нейропептидов, большинство рецепторов катехоламинов и серотонина
Никотиновый и мускариновый холинорецепторы
Химическая классификация медиаторов: 1. Сложные эфиры – ацетилхолин (АХ). 2. Биогенные амины: катехоламины (дофамин, норадреналин (НА), адреналин (А)), серотонин, гистамин. 3. Аминокислоты: гаммааминомасляная кислота (ГАМК), глютаминовая кислота, глицин, аргинин. 4. Пептиды: опиоидные пептиды (метэнкефалин, энкефалины, лейэнкефалины, вещество «P» , вазоактивный интестинальный пептид (ВИП), соматостатин. 5. Пуриновые соединения: АТФ. 6. Вещества с минимальной молекулярной массой: NO, CO.
Функциональная классификация медиаторов 1. Возбуждающие медиаторы: АХ, глютаминовая кислота, аспарагиновая кислота. 2. Тормозные медиаторы: ГАМК, глицин, вещество «P» , дофамин, серотонин, АТФ. Норадреналин, гистамин являются как тормозными, так и возбуждающими.
Метаболизм медиаторов: АХ
Метаболизм медиаторов: НА
Регуляция синаптической передачи а – блокада обратного поглощения медиатора (антидепрессант имипрамин кокаин и амфитамин - моноаминов, флуоксетин – серотонина, бупроприон – дофамина; b – ингибирование моноаминоксидазы, c – блокада или стимуляция рецепторов постсинаптической мембраны (антипсихотический галоперидол – блокатор дофаминовых рецепторов), d – действие на вторичный мессенджер (антидепрессант карбонат лития подавляет синтез фосфатидилинозитола)
Влияние р. Н и гипоксии на синаптическую передачу · Алкалоз резко повышает возбудимость нейронов. Так, повышение р. Н артериальной крови с нормальных значений 7, 4 до 7, 7 может вызвать эпилептический приступ. · Ацидоз значительно подавляет активность нейронов. Снижение р. Н с 7, 4 до значений ниже 7, 2 вызывает коматозное состояние (например, при тяжёлом сахарном диабете или уремическом ацидозе). · Гипоксия может привести к полной потере возбудимости некоторых нейронов. Например, когда мозговой кровоток временно прекращается (на 3– 7 сек), человек теряет сознание.
Электрический синапс (эфапс) Синапс Щелевой контакт
Электрические синапсы: 1. Встречаются редко 2. Не требуют медиатора 3. Узкая синаптическая щель (2 -4 нм) 4. Только возбуждающие 5. Двустороннее проведение возбуждения 6. Высокая скорость проведения возбуждения (отсутствует синаптическая задержка) 7. Низкая чувствительность к блокаторам и температуре
Схема передачи возбуждения в электрическом синапсе − + − + − +
Структура смешанного синапса А - участок химической передачи. Б - участок электрической передачи. 1. Пресинаптическая мембрана. 2. Постсинаптическая мембрана. 3. Синаптическая щель.