Rapporti fra STP e LTP associativo

1. Rapporti fra STP e LTP associativo PTP • Indotto da stimolazioni tetaniche “deboli” (per frequenza e durata) • Durata  1-2 min • Meccanismo presinaptico STP • Indotto da stimolazioni tetaniche “intermedie” • Durata: decine di min - 1 h LTP • Indotto da stimolazioni tetaniche “forti” ( 100 Hz,  1 s) • Durata: ore (in vitro), giorni (in vivo)

2. Dati sui meccanismi cellulari di induzione dell’STP 1. Abolita dal blocco dei recettori glutammatergici di tipo NMDA 2. Abolita dal chelaggio del Ca2+ intracellulare 3. Riprodotta dall’applicazione di NMDA o dall’attivazione dei canali del Ca2+ voltaggio-dipendenti 4. Permane in presenza di blocco delle protein-chinasi 5. Permane in presenza di blocco dei recettori metabotropici

3. STP vs. LTP: possibili basi delle differenze nell’induzione 1. STP e LTP usano due meccanismi di induzione diversi, entrambi Ca2+-dipendenti. 2. STP e LTP usano lo stesso meccanismo di induzione Ca2+-dipendente, con una soglia della [Ca2+]i per il consolidamento.

4. STP vs. LTP: possibili basi delle differenze nell’induzione 1. STP e LTP usano due meccanismi di induzione diversi, entrambi Ca2+-dipendenti. 2. STP e LTP usano lo stesso meccanismo di induzione Ca2+-dipendente, con una soglia della [Ca2+]i per il consolidamento. 3. Il meccanismo di induzione di STP è necessario ma non sufficiente per l’induzione di LTP.

5. Necessità di pairing fra  [Ca2+]ie attivazione sinaptica per l’induzione di LTP [Da Kullmann et al., 1992]

6. STP e LTP: meccanismi di espressione occludenti o distinti? [Da Kauer et al., 1988]

7. L’espressione dell’STP:meccanismo pre- o postsinaptico? (I) Elementi a favore di un meccanismo postsinaptico: 1. Rapido  risposta all’AMPA esogeno dopo potenziamento per applicazione di NMDA o per attivazione dei canali del Ca2+ voltaggio-dipendenti 2. Dati dall’analisi quantale: rapido  del quantal size 3. Rapido  dell’ampiezza dei miniature EPSP e EPSC 4. Inibitori della sintesi di AA e NO risparmiano l’STP

8. L’espressione dell’STP:meccanismo pre- o postsinaptico? (II) Elementi a favore di un meccanismo presinaptico: 1. Rapido  rilascio di glutammato marcato 2. Dati dall’analisi quantale: rapida  della frequenza delle failure e/orapido  del quantal content

9. Prove dell’esistenza di meccanismi diversi dall’aumento del quantum size nell’STP

10. L’espressione dell’STP:meccanismo pre- o postsinaptico? (II) Elementi a favore di un meccanismo presinaptico: 1. Rapido  rilascio di glutammato marcato 2. Dati dall’analisi quantale: rapida  della frequenza delle failure e/orapido  del quantal content 3. Rapido  della frequenza dei miniature EPSP e EPSC

11. PLASTICITÀ SINAPTICA:LTP non associativo

12. Un caso di LTP NMDA-indipendente: la sinapsi ippocampale mossy fibre-CA3 1. Indipendente dall’attivazione di recettori NMDA 2. Non modificata dal chelaggio del Ca2+ intracellulare 3. Non modificata dal completo blocco postsinaptico durante l’applicazione del tetano 4. Abolita dalla rimozione del Ca2+ extracellulare

13. Meccanismo di espressione dell’LTP nella sinapsi mossy fibre-CA3 1. Meccanismo interamente presinaptico 2. Riprodotta (con occlusione) da agenti attivanti l’adenilato ciclasi (AC) o la PKA 3. Presenza di isoforme della AC attivate da Ca2+-CaM (es. AC tipo I) 4. Alto contenuto di AC di tipo I nelle cellule granulari del giro dentato

14. PLASTICITÀ SINAPTICA:Long-term depression (LTD)

15. LTD omosinaptica nelle cellule CA1 dell’ippocampo [Da Kemp et al., 2000]

16. Diverse forme di LTD

17. Diverse forme di LTD 1. LTD omosinaptica 2. LTD eterosinaptica 3. LTD associativa 4. LTD cerebellare 5. Depotenziamento (reversione dell’LTP)

18. Proprietà e meccanismi dell’LTD 1. Indotta da stimolazioni prolungate a bassa frequenza (1-2 Hz) 2. Dipendente dai recettori glutammatergici di tipo NMDA oppure dai recettori metabotropi 3. Dipendente da aumenti della concentrazione intracellulare del Ca2+ 4. Associata a una riduzione del numero dei recettori AMPA postsinaptici ma non della loro conduttanza 5. Associata a internalizzazione dei recettori AMPA attraverso endocitosi clatrina-dipendente

19. Modello di Bienenstock, Cooper e Munro (BCM; 1982) 1. Le variazioni del Ca2+ intracellulare portano a potenziamento oppure a depressione dell’efficacia sinaptica in dipendenza da meccanismo a soglia 2. La soglia per l’induzione del potenziamento è variabile (“sliding threshold”) 3. Le variazioni della soglia dipendono dalla precedente storia della sinapsi