Ţesutul nervos

1. Ţesutul nervos Structură, ultrastructură, organizare funcţională

2. Istoric http://nobelprize.org

3. Istoric http://nobelprize.org

4. Principii - S Ramón y Cajal • Celularitate – “Celula nervoasă este elementul funcţional şi structural fundamental al creierului.” • Comunicare sinaptică – “Terminaţiile unui neuron comunică cu dendritele altui neuron prin structuri specializate”,denumite ulterior sinapse de către Sherrington.

5. Principii - S Ramón y Cajal • Specificitatea conexiunilor – “Neuronii nu formează sinapse în mod aleator.” • Polarizare dinamică – “Semnalele dintr-un circuit neural se propagă într-o singură direcţie […] Informaţia circulă dinspre dendritele unui axon înspre corpul celular şi apoi de-a lungul axonului către terminaţiile presinaptice […]” E Kandel, In Search of Memory: The Emergence of a New Science of Mind. W. W. Norton & Company, 2006

6. Istoric http://nobelprize.org

7. 1. Celularitate Ţesutul nervos – este alcătuit din neuroni interconectaţi (circuite) şi celule gliale, cu rol de suport. Totalitatea ţesuturilor nervoase formează sistemul nervos. Clasificare: sistem nervos central şi periferic.

8. 1. Celularitate Regiuni distincte ale sistemului nervos alctuiesc, împreună cu structurile asociate (meninge, vase de sânge) organe: • SNC: măduva spinării şi encefal (telencefal, diencefal, trunchi cerebral) • SNP: ganglioni (senzitivi şi vegetativi) şi nervi

9. 1. Celularitate – Neuronul Dendrite Perikarion (soma, corpul neuronal) Axon

10. Dendrite Axon al altui neuron Corpi Nissl Sinapsă Perikarion Conul de emergenţă axonală Segment axonal iniţial Teacă de mielină Oligodendrocit Ram axonal colateral Axon SNC Nod Ranvier SNP Celulă Schwann Ram colateral al arborizaţiei terminale Placă mototrie Structura neuronilor LC Junqueira, Basic histology, Ed. 9

11. Corpi Nissl la baza dendritelor, nu şi în conul axonal REN abundent Aparat Golgi - bine dezvoltat Vezicule delimitate de endomembrane Lizozomi Mitocondrii Picături lipidice Perikarionul LC Junqueira, Basic histology, Ed. 9

12. Incluziuni Pigmentare Lipofuscina Neuromelanina CorpiMarinesco Hialine Perikarionul SE Mills, Histology for Pathologists, Ed. 3

13. Nucleu mare, rotund, eucromatic, “veziculos” Nucleol vizibil Centrioli - rol în organizarea microtubulilor. Citoscheletul este alcătuit din: microtubuli şi proteine asociate (MAP) filamente intermediare (neurofilamente) microfilamente actină. Perikarionul Neuropil

14. Prelungiri ale somei – preiau şi integrează informaţia Conţin corpi Nissl şi organite, abundente la baza dendritei şi din ce în ce mai puţine distal (diametru descrescător); elemente de citoschelet. Transport dendritic anterograd (10 mm/h)pentru proteine şi organite, dar şi retrograd. Spini dendritici - specializări cvasipermanente care primesc sinapsele excitatorii. Dendritele

15. Până la 40.000/neuron. 0,5-1 mm. “Aparatul spinului” – stive de cisterne REN Conţin şi actină, poliribozomi, vezicule cu neurotransmiţători şi vezicule de endocitoză Domenii specializate în recepţionarea semnalelor sinaptice, ce îşi modifică morfologia Implicate în potenţarea pe termen lung a transmiterii sinaptice (LTP). Plasticitate sinaptică → memorie, învăţare Annu Rev Neurosci 2007, 30:79 Spinii dendritici

16. Prelungire unică cu diametru constant – conducerea unidirecţională a potenţialului de acţiune Con de emergenţă axonală – integrează informaţia primită de către neuron, declanşează PA. Domeniu distinct dpdv molecular Segmentul de conducere - mielinic sau amielinic Arborizaţia terminală cu ramuri ce sfârşesc în butoni Axonul Ji et al., 2001. Molecular identification and sequence analysis of Hillarin, a novel protein localized at the axon hillock. Biochimica et BiophysicaActa28:246-249

17. Transportul axonal Transport anterograd lent al proteinelor şi microfilamentelor (1 -3 mm/zi), intermediar (mm/h) al mitocondriilor şi rapid(100-400 mm/zi) al veziculelor cu mediatori. Transport retrograd al veziculelor delimitate de endomembrană Proteine motorii: kinezina (anterograd) si dyneina (retrograd) Axonul J. J. L. van der Want, Brain ResearchProtocols 1:269 (1997)

18. Cel. epitelială Motoneuron C. G. Dotti,Cell, 62:63, 1990 Polarizarea neuronului Domeniu axonal şi somato-dendritic • Polarizare a moleculelor exprimate (receptorii NMDA, GluR) • Sinapsele ~ joncţiu-nilor strânse, nu contribuie la menţine-rea polarizării • Diferenţe: polul apical nu vine în contact cu mediul

19. 1 2 3 Tipuri de neuroni Număr de prelungiri: • N.bipolari – căi senzitive: • în retină • neuronii olfactivi • N.multipolari – cei mai numeroşi • N.pseudounipolari - un trunchi comun care se ramifica apoi in “T”. – ggl. spinali senzitivi LC Junqueira, Basic histology, Ed. 9

20. Tipuri de neuroni Topografie: • N. senzitivi – conduc informaţie către SNC • N.motori – conduc informaţie dinspre SNC către cel. efectoare • Interneuroni– interconectează alţi neuroni

21. dendrită apicală dendrite 3 dendrite bazale 2 1 Tipuri de neuroni Morfologie: • n.piramidali – n. efectori ai cortexului: multipolari, perikarion mare, dendrită mare apicală • n. granulari – interneuroni mici • cel. Purkinje – cerebel, dendrite f. ramificate

22. Tipuri de neuroni Morfologie: • Cel. stelate – ex.: cel amacrine “starburst”din retină. Interneuroni.

23. Tipuri de neuroni • Învelişul axonului: • N. mielinizaţi • N.nemielinizaţi Lungimea axonului: • N. de proiecţie (Golgi I) – axon lung, senzitivi sau motori • N.de asociaţie (Golgi II) – interneuroni

24. 2. Comunicare sinaptică • Sinapsa – joncţiune intercelulară specifică neuronilor • Realizează transmiterea unidirecţională a impulsurilor nervoase, cel mai frecvent prin substanţe solubile – neurotransmiţători

25. Sinapse - clasificare Cf. mecanismului de transmitere: • Sinapse chimice (cu neurotransmiţători) • Sinapse electrice (prin joncţiuni gap) - foarte puţine în SNC • Sinapse mixte (cuplaj intre sinapsa electrica si cea chimica). Sunt rare: nucleii vestibulari laterali, nucleii tractului mezencefalic al trigemenului. http://www.itg.uiuc.edu

26. Sinapsa chimica - MET Elemente: Buton presinaptic (axon): mitocondrie (M), vezicule sinaptice (*), REN, microtubuli (Mt), neurofilamente M * REN * * Mt Zona activă Spaţiu sinaptic, 20-30 nm, electronodens, cu filamente Material electronodens Elem. postsinaptic poate fi spin, dendrită, somă, axon. Cu mitocondrii, neurofilamente

27. Funcţionarea sinapsei chimice LC Junqueira, Histologie, Ed. 11

28. Funcţionarea sinapsei chimice Fig. 14-12, Principles of Neural Science 4th ed., Kandel ER et al, McGraw-Hill, 2000

29. Sinapse - clasificare Clasificarea morfologică (ultrastructurală) – Gray: • Sinapse asimetrice – material electronodens mai gros pe memb. postsinaptică, spaţiu sinaptic 30nm • Sinapse simetrice – material electronodens de grosime egală pe membr. pre- şi postsinaptice, spaţiu sinaptic 20nm http://www.itg.uiuc.edu

30. Sinapse - clasificare Aspectul veziculelelor sinaptice: • V. clare, sferice, 40-60 nm –acetilcolina • V. clare, turtite, 20-60 nm –neurotransmiţători inhibitori • V cu miez dens, sferice, 40-60 nm – catecolamine • V cu miez dens, sferice, mari (80-100 nm)şi halou clar – neuropeptide

31. Sinapse - clasificare Clasificarea morfofuncţională: • Excitatorii - asimetrice, cu vezicule clare, efect de depolarizare (creşterea PR) a membranei postsinaptice - potenţial postsinaptic excitator (EPSP) • Inhibitorii - simetrice, v. clare sferice sau turtite, efect de hiperpolarizare (scăderea PR) - potenţial postsinaptic inhibitor (IPSP) Tipul de receptori postsinaptici determină efectul transmiterii sinaptice http://www.itg.uiuc.edu

32. Sinapse - clasificare • Sinapse continue (discoidale) – morfologie uniformă în secţiune • Sinapse perforate – mai multe zone electronodense în aceeaşi sinapsă. Posibil rol în plasticitatea sinapselor şi potenţare pe termen lung (LTP) (Popov V. et al, Neuroscience 128:251, 2004) http://www.mc.vanderbilt.edu

33. excitatorii sau inhibitorii dendriticesomaticeaxonice dendriticesomaticeaxonice Sinapse - clasificare Clasificarea topografică: • tipurile “clasice” (cele mai frecvente): • axospinoase (sinapsa se face cu spinul dendritic) - numai excitatorii • axodendritice • axosomatice • axoaxonice - numai inhibitorii (cu segmente nemielinizate ale axonului postsinaptic) • tipurile noi de sinapse (de regula inhibitorii): • dendro- • somato-

34. Sinapse - clasificare Clasificarea topografică: • Sinapse speciale (participă concomitent mai multe prelungiri): • reciproce - dendrodendritice; 2 sinapse învecinate ce conduc impulsul nervos în sens invers • în panglică (în retina) - axodendritică; participă 1 axon si 2 dendrite foarte apropiate intre ele; Axonul prezintă pe linia mediană o densificare în formă de panglică • s. serială - axoaxonică; o înşiruire de sinapse axoaxonice

35. Sinapsa - MET Sinapsă dendro-dendritică. Se observă şi un axon (A) ce stabi-leşte o sinapsă cu D2

36. Neurotransmiţători • Mediatori chimici ai transmisiei sinaptice • Au efect rapid (latenţă 1-2 ms) şi localizat (sinaptic) • Criterii • Sunt sintetizaţi în neuron • Prezenţi în elementul presinaptic şi eliberaţi în cantităţi suficiente pentru declanşarea unui răspuns mediat de receptorii de pe versantul postsinaptic • Administrarea exogenă are efecte similare cu eliberarea endogenă • Există mecanisme biochimice pentru inactivarea neurotransmiţătorilor din spaţiul sinaptic • Sisteme de neuroni ce folosesc acelaşi neurotransmiţător: noradrenergic, dopaminergic, serotoninergic, colinergic

37. Neurotransmiţători Neurotransmiţătorii • NT inhibitori: • GABA (acid -amino-butiric) • glicina • purine (adenozina, AMP, ADP, ATP) • NT excitatori • glutamat • aspartat • taurina • NT cu efecte dependente de tipul receptorului: • acetilcolina • noradrenalina • serotonina • dopamina monoamine

38. Neuromodulatori • Durată mai mare a efectului, latenţă mai mare • Acţiune mai puţin localizată(acţionează asupra mai multor neuroni) • O substanţă poate acţiona ca neurotransmiţător, neuromodulator sau neurohormon (uneori). • Neuromodulatorii pot fi peptide comune cu sistemul neuroendocrin difuz: colecistokinina, b-endorfina, substanţa P, angiotensina, VIP • Efecte pe membrana presinaptică(modulează exocitoza) şi postsinaptică influenţează legarea mediatorilor de receptori

39. Neuropeptide LC Junqueira, Histologie, Ed. 11

40. Funcţionarea sinapsei • Un neuron foloseşte mai multe substanţe neuroactive (ex.: acetilcolină şi VIP) • Aceeaşi moleculă are efecte diferite în funcţie de context (în principal tipul de receptor de care se leagă)

41. Dopamina • Dopamina coexistă în neuronii trunchiului cerebral cu peptide precum colecistokinina. • Funcţionează ca: • neurotransmiţător când este eliberată de neuronii din substantia nigra. • neuromodulator: motivaţie, plăcere • neurohormon eliberat din neuronii hipotalamici (nucleul arcuat)în adenohipofiza (inhibă secreţia de prolactină) • Excită, inhibă sau modulează activitatea celulei ţintă, în funcţie de natura receptorului din membrana postsinaptică.

42. Substanţe neuroactive • Monoamine: • catecolamine - adrenalina, noradrenalina, dopamina; • amine din triptofan - serotonina, triptamina • Aminoacizi: aspartat, glutamat, GABA, glicina, taurina • Peptide: • acţionează ca neuromodulatori: colecistokinina, endorfine, encefaline,substanta P, VIP • actioneaza ca neurohormoni: LH-RH, TSH-RH, somatostatina, vasopresina • Purine: adenozina, AMP, ADP, ATP • Gaze: NO (oxid nitric), CO

44. Fuziunea veziculelor sinaptice cu membrana presinaptică Fig. 14-13, Principles of Neural Science 4th ed., Kandel ER et al, McGraw-Hill, 2000

45. Zona activă presinaptică

46. Vezicule acoperite cu clatrină

48. Receptorul NMDA • NMDA (N-metil D-aspartat) este agonist • Rec. pt. glutamat, glicină (co-agonist) • Necesită şi depolarizarea membranei (eliminarea Mg++) • Produce potenţiale postsinaptice excitatorii • Contribuie la plasticitatea sinaptică prin creşterea conc. intracelulare de Ca

49. LTP • Potenţarea pe termen lung a transmiterii sinaptice (LTP) • Modificarea intensităţii potenţialului post-sinaptic (răspunsului) la stimulări similare • Specificică / asociativă (semnale convergente provenite din mai multe căi de semnalizare) • Precoce (declanşarea NMDR, ↑ conductanţa AMPAr) / tardivă (modificarea proteinelor postsinaptice prin fosforilare; transmiterea intracel. a semnalului → modificarea nivelului de expresie a proteinelor sinaptice receptoare) • Duce la modificări morfologice ale sinapselor • Implicată în memorie/învăţare Nat Rev Neurosci 2008,9:813