Transmisión Sináptica Propiedades de la liberación del neurotransmisor Relación entre el calcio y Liberación Modulación de la liberación del NT Plasticidad sináptica de corto término (STP) Eleonora Katz FSN 2016 Registro de potenciales sinápticos en un músculo Mepps (potenciales postinápticos miniatura) Intracellular recording EPPs (potenciales postsinápticos (synapticevocados) potentials) Con curare Altero la postsinapsis /no se altera la p de liberación de NT Altero p Liberación espontánea de ACh : potenciales miniatura MEPPs MEPP = 1 cuanto o paquete = 1 vesícula de ACh conteniendo ~ 6000-10000 moléculas de ACh Se activan ~ 3000 a 5000 canales Fatt P, Katz B 1951 Liberación espontánea de neurotransmisor Frecuencia de los MEPPs Amplitud y cinética de los MEPPs Estimulación con alto K+ Llenado /contenido de las vesículas de NT Colinesterasas Cambios en los receptores postisnápticos ACCION BLOQUEANTE DE LA AGATOXINA SOBRE LA FRECUENCIA DE POTENCIALES MINIATURA EVOCADOS POR ALTO K+ EN LA PLACA NEUROMUSCULAR Métodos para medir el contenido cuántico de la liberación evocada Metodo directo: Amplitud media de los EPPs/ amplitud media de los MEPPs (no hay que asumir niguna distribución) Distribución binomial: npq donde: n sitios de liberación, p probabilidad de cada sitio, q es la varianza. Si p es muy baja, la liberación se puede ajustar a una Distribución de Poisson: Método de las fallas y del coeficiente de variación Bajo el supuesto de que la liberación de eventos sinápticos evocados sigue una distribución de Poisson, m se puede calcular utilizando el ‘método de las fallas’ o el ‘método del coeficiente de variación’ (Del Castillo y Katz, 1954b) según: Si la liberación de neurotransmisor sigue una distribución de Poisson, la probabilidad de que ocurra la liberación de x vesículas en un estímulo está dada por la ecuación 1, donde m es el número de vesículas promedio que se libera, es decir, el contenido cuántico. En el caso particular de que el número de vesículas liberadas sea cero (es decir, se produzca una falla), la ecuación 1 se reduce a la ecuación 2. A su vez, podemos estimar la probabilidad de ocurrencia de fallas como el número de veces que se producen fallas dividido el número de veces que se estimuló (ecuación 2). Reordenando los dos último términos de la ecuación 2 se obtiene que la expresión de estimación de m definido como ‘método de fallas’ (ecuación 3). Otra propiedad de la distribución de Poisson es que su media es igual a su varianza, es decir, es igual a m (ecuación 4). Considerando que el coeficiente de variación (CV) es la media dividida el desvío estándar (ecuación 5), se puede obtener una expresión de m en función de este valor (ecuación 6). Esta última expresión se conoce como ‘método del coeficiente de variación’ para la estimación de m. Ojo que la convención está al revés!!! Vm = Ve-Vi Estudian la relación entre el potencial de equilibrio de la corriente de placa y la [Na+]ext Estudian la relación entre el potencial de equilibrio de la corriente de placa y la [K+]ext Estudian cómo cambia la relación entre la amplitud de la corriente de placa y el Vm al cambiar la [Cl-]ext. Corriente de placa y potencial de placa Potenciales excitatorios e inhibitorios Sumación de potenciales postsinápticos 3D brain map reveals connections between cells in nano-scale This close-up image shows synapses in contact with a dendrite, which is the red object in the centre. The white dots are synaptic vesicles inside axons. Photograph: Kasthuri et al./Cell 2015 Kasthuri and colleague Jeff Lichtman’s team built a system that automatically slices a subject brain into thousands of thin sections. After staining the slices to pick out different tissues, an electron microscope was trained to take a pictures of each slice. A computer then assigns different colours to individual structures and knits the images together to produce a 3D map. Concentración fija de Mg2+ = 0.5 mM Efecto del magnesio sobre la amplitud del EPP 1986 Relación entre la I Ca presináptica con la [Ca2+]ext Relación entre el las corrientes postsinápticas y la [Ca2+]ext Cuantificación y comparación de la dependencia de la Ipre y la Ipost con la [Ca2+]ext Modulación de la transmisión sináptica Katz&Elgoyhen 2014 Transmisión sináptica en la sinapsis MOC-CCIs Vhold = -90 mV sPSC ePSC Canales de calcio que median la liberacion de Ach en la sinapsis MOC-CCIs Zorrilla de San Martin et al., 2010 Hay canales BK funcionales en los terminales MOC? La activación de los BK está acoplada a los CCVD de tipo L? Los CCVD de tipo L y los BK estan funcionalmente acoplados Zorrilla de San Matin et al., 2010 ACh release at the MOC-IHC synapse is modulated by GABABR selective compounds Wedemeyer et al., 2013 Functional GABA BR are composed of two subunits GABAB1 and GABAB2 KO for subunits 1a and 1b R1a R1b 1a1b -/No functional GABABR KO for subunit 1a 1a-/Functional GABAB1b2R KO for subunit 1b 1b-/Functional GABAB1a2R Gassmann & Bettler, 2012 Baclofen fails to inhibit ACh release at MOC-IHC synapses from GABAB1-KO mice Baclofen fails to inhibit ACh release in mice lacking the 1a GABABR isoform Baclofen is able to inhibit ACh release in mice lacking the 1a GABABR isoform Activation of GABABR modulate the activity of VGCC Gassmann & Bettler, 2012 Which type/s of VGCC is being byofGABA P/Q-type channels aretargeted the target GABABRRactivation? activation B Plasticidad sináptica de corto termino (STP) Fioravante & Regher 2011 Multiples formas de STP coexisten en una dada sinapsis En este experimento simulado se ilustran los distintos procesos de plasticidad de corto término que pueden producir cambios en una respuesta sináptica evocada a 0.5 Hz. Estos procesos se desencadenan por la aplicación de un tren de estimulación a una frecuencia de 10 Hz por 10 segundos (indicado por el recuadro gris). En el panel superior se observa el efecto total en la respuesta sináptica, mientras que en los tres paneles inferiores se muestra un detalle del curso temporal de los distintos fenómenos de plasticidad individualizados. Notar que la facilitación aumenta la amplitud de la respuesta rápidamente durante el tren y decae rápidamente una vez terminado el mismo. La PTP crece lentamente durante el tren y persiste luego de terminado el estímulo. En este caso el efecto de la depresión es menor, por lo que el efecto global de la estimulación de alta frecuencia en esta sinapsis es un aumento en la fuerza sináptica. (Adaptado de Zucker and Regehr, 2002) Bajo calcio Alto calcio (con curare) Calcio normal Facilitación por doble pulso Depresión NMJ Plasticidad sináptica de corto término Factores a tener en cuenta Calcio presináptico Pooles de vesículas sinápticas Factores postsinápticos (sumación de las respuestas postsinápticas , número y/o desensibilización de receptores) Depresión Depleción del pool Inactivación de los sitios de liberación Inactivación de los canales de Calcio Recuperación de la depresión (dependiente de calcio) Facilitación Calcio residual Saturación de los buffers de Ca2+ Facilitación de la ICa