Ach: Patch-clamp

1. Ach: Patch-clamp Registros “Patch Clamp” de canales activados por Ach individuales Bibliografía: capítulo 11 de KSJ o: capítulo 12 de KSJ2 Las 5 diapositivas siguientes son continuación de la clase sobre sinapsis activadas por ACh

2. KSJ-F11.8

3. Todo o nada V= –90 mV Corriente elemental: 2.69 pA 2.69 pA V= –130 mV 3.9 pA KSJ2-F12.9

4. Single-channel current Potencial inverso El potencial inverso de la corriente de un canal es igual al de la total KSJ-F11.9

5. Conductancia de un canal Relación voltaje-corriente: ley de Ohm Ley de Ohm KSJ-F11.9B

6. La corriente total es la suma de las individuales el canal que se cierra KSJ-F11.10

7. Synapsis activadas por glutamato o GABA:Excitación e Inhibición Bibliografía: capítulo 12 de KSJ o: capítulo 13 de KSJ2

8. La transmisión sináptica en el SNC es más compleja que aquélla en la unión neuromuscular: • La fibra muscular es inervada normalmente por sólo una motorneurona mientras que • una neurona central recibe muchas más. Es el caso de una célula motora de la médula. • La fibra recibe sólo entradas excitadoras, mientras que en el SNC hay tanto excitadoras • como inhibidoras • Todas las conexiones excitadoras en la fibra están mediadas por un sólo transmisor, • la Ach. En el SNC hay varios transmisores, algunos actúan sobre varios tipos de canales, • y la acción puede ser directa o indirecta. • La acción de una neurona motora sobre la fibra es muy eficiente: cada PA de la célula • motora produce un potencial postsináptico que está por encima del umbral de la fibra. • En cambio, las conexiones de las células presinápticas a la neurona motora son poco • efectivas, y se requiere una centena de ellas para producir un PA en la postsináptica. J Eccles et al estudiaron el problema en células motoras medulares que controlan el reflejo de extensión (rotular) (años ’50)

10. La acción excitadora resulta de la apertura de canales permeables al Na+ y al K+

11. Umbral Potencial de reposo Al aumentar la magnitud de la estimulación, aumenta el número de fibras que se “reclutan” KSJ-F12.4A-B

12. El Potencial de Inversión de sinapsis químicas

13. PA voltaje fijado corriente fijada Na+ EPSP´s EPSC´s Cl- K+ KSJ-F12.4C-D

14. El glutamato es el transmisor más importante del encéfalo y la médula

15. El glutamato actúa sobre varios tipos de receptores KSJ-F12.5A-B

16. Receptores no-NMDA (e.g. AMPA) Son permeables al Na+ y al K+, pero no al Ca2+) Receptor NMDA Tiene la particularidad de que su apertura depende no sólo del ligando (glutamato) sino también del voltaje V En reposo, estos canales inician el EPSP. El receptor tiene un sitio donde se liga el Mg2+. En reposo éste está fuertemente ligado y bloquea la corriente, pero al despolarizarse la célula el Mg2+ es expulsado y el canal se abre. Es permeable al Na+, al K+ y al Ca2+ Se abre y cierra lentamente, contribuyendo tarde al EPSP La mayoría de las “células centrales” poseen receptores NMDA y receptores no-NMDA (en particular las neuronas motoras)

17. La corriente a través de receptores NMDA depende delvoltaje (patch-clamp)

18. Potencial de inversión cerrado puede abrirse Concentración normal del Mg2+: Canal bloqueado a V bajo Sin Mg2+: Canal no bloqueado KSJ-F12.6

19. La componente NMDA da una contribución tardía

20. En presencia de glutamato se activan los canales no-NMDA y NMDA. La señal tiene contribuciones de las dos componentes. ¿Cómo separarlas?. Se bloquea al NMDA(con APV) En el pico de la corriente total no hay prácticamente componente NMDA: allí se representa la no-NMDA. A 25ms del pico no hay prácticamente componente no-NMDA: allí se representa la NMDA. El APV usado no bloquea totalmente al NMDA. La diferencia se observa tan pronto como la célula se despolariza y el Mg2+ libera el canal (círculos) Figura siguiente (derecha):

21. (sólo no-NMDA) no-Ohm Ohm KSJ-F12.7 hipocampo De Hestrin et al, 1990

22. Canales Inhibidores

23. GABA: transmisor inhibidor En modo directo sobre el receptor GABA_A, que activa un canal de Cl-. En modo indirecto sobre el receptor GABA_B, que activa un canal de K+. Este modo es más lento. Actúa: Aunque el GABA es el más común, no es el único transmisor inhibitorio. La glicina activa receptores que permiten el paso de Cl-. IPSP: Inhibitory Post-Synaptic Potential IPSC: Inhibitory Post-Synaptic Current

24. La acción inhibidora resulta de la apertura de canales selectivos al Cl-

25. Se estimula con corriente la neurona inhibitoria presináptica para producir un PA Se inyecta corriente en la neurona motora postsináptica para alterar su V Se encuentra que Mecanismos iónicos del IPSP Medición del ISPS de neuronas motoras medulares, a diferentes valores del potencial de membrana inicial. Eccles et al:

26. voltaje fijado KSJ-F12.4C-D PA Flujo del Cl IPS Currents corriente fijada IPS Potentials Corriente saliente Cl- Corriente entrante K+ Es frecuente que el potencial de reposo y el de inversión sean más similares

27. Parametrizando esta corriente según la ley de Ohm: frecuentemente:

28. Corrientes unitarias: comparación entre activación por GABA, glicina y NMDA (“Patch clamp”)

29. A: 3 canales activados por glicina B: canales activados por GABA Mismo “patch”. V<V_inversión: corriente entrante (sale Cl-) Efecto despolarizante Efecto hiperpolarizante

30. Efecto de la inhibición sobre la amplitud del EPSP

31. Efecto de la inhibición en la amplitud del EPSP equivalentemente: En el pico: Hemos visto que si los canales inhibitorios no han sido activados el pico del EPSP se puede evaluar fácilmente:

32. Entonces:

33. AHORA INTRODUCIMOS LA INHIBICIÓN: Los canales inhibitorios se representan por una resistencia y una batería en serie: Que a su vez están en paralelo con el la conductancia de pérdida. Como ambas tienen la misma batería, el efecto de la inhibición es aumentar la conductancia de pérdida entonces: (Es inmediato mirando el circuito de la transparencia siguiente)

34. Efecto de la inhibición: circuito GABA y pérdida

35. shunting El efecto de esta inhibición es de cortocircuitarla corriente: En reposo la corriente inhibidora es casi nula Pero la conductancia aumenta, lo que disminuye el efecto del EPSP “shunting”

36. Efecto de la inhibición: neuronas shunting despolarización hiperpolarización KSJ-F12.16

37. Cl- y K+ Tanto el Cl- como el K+ tienen potenciales de equilibrio más negativos que el V de reposo. Típicamente: Entonces, las corrientes de Cl y de K son positivas, es decir hacia el exterior Dado que el sentido de la corriente se define en términos del movimiento de cargas positivas, en ambos casos la corriente es hiperpolarizante. En el caso del K+, éstos iones salen de la célula En el caso del Cl-, éstos iones entran. Cl- y K+ Un ión (especie p) produce una corriente: Otra propiedad común: ninguno de los dos es afectado por el valor de V

38. Fin