Células del sistema nervioso

HIPA 205

Funciones del sistema nervioso

transducción de señales :

1. recepción – de señales externas e internas, vía órganos de los sentidos y nocireceptores

2. integración- de la información (SNC-cerebro y médula espinal)

3. respuesta- motora (órganos efectores vía sistema nervioso periférico y músculos) y humoral (sistema endocrino)

Santiago Ramón y Cajal (1852-1934), Histólogo español, estructura del sistema nervioso.Anatomía de las neuronas1012 neuronas en el cerebro

Teoría neuronal.- El SN está formado por células individualizadas que contactan entre ellas en puntos especializados (sinapsis). 1000- 10.000 sinapsis/neurona

diferentes tipos de neuronas

dendritas soma axón

A) Multipolar B) Bipolar

Neuronas sensoriales o bipolares portan mensajes desde los órganos de los sentidos al sistema nervioso central (SNC)

Neuronas motoras o multipolares llevan señales desde el SNC músculos y glándulas (neuronas motoras de la médula espinal, neuronas piramidales,etc)

La neurona es la unidad funcional del sistema nervioso

Ciclo Celular. Las neuronas no se dividen, pero hay formación de nuevas neuronas durante la vida adulta a partir de células troncales (neurogénesis postnatal)

El cerebro expresa el más alto porcentaje de la información genetica codificada en el DNA. Se expresanalrededor de 100.000 mRNA distintos, lo que es 10- 20 más que en el riñón y en el hígado.

Esto se debe a la gran variedad de tipos neuronales

Proteínas neuronales

Proteínas de membrana: canales iónicos, receptores, etcProteínas citoplasmáticas: organelas, enzimas, etcProteínas de secreción (neurotrasmisores, neuropéptidos)Proteínas del citoesqueleto: microfilamentos(actina), filamentos intermedios (neurofilamentos), microtúbulos (tubulina)

Cuerpos de Nissel

nucleolo

cono axonal

axon

axónmicrotúbulos

Los microtúbulos y proteínas de unión (MAPs) ayudan a crear citoplasma diferenciado funcionalmente

Tipo I: MAP1 Tipo II: MAP2, MAP4 and tau(Alzheimer)Motores: dineina,kinesina

Transporte axonal anterógrado (Kinesina)

- Rápido. 400 mm/dia. Transporte de organelas en forma saltatoria (mitocodrias, vesiculas y granulos).

-lento. El axoplasma (citoesqueleto y proteinas solubles) se transportalentamente. Dos componentes cinéticos:

a) el lento se mueve a un ritmo de de 0.2-2.5 mm/dia, y transporta las formassolubles de las proteinas del citoesqueleto. b) el más rapido se mueve a 5 mm/dia, y transporta una mezcla de proteinas: actina, clatrina, enzimas, etc.

Transporte retrógrado (dineina)

Es rápido (aprox. 200 mm/dia). Transportamateriales desde la terminal hasta el soma paradegradación o reutilización. Son paquetesrodeados de membranas formados porendocitosis y que pertenecen al sistemalisosomal.

la terminal axonal

- Neurofilamentos, retículo endoplásmicoliso y mitocondrias.

-Vesicula sinaptica.

- Cuerpos denso o zona activa. S. Paley e imágenes de exocitosis.

Las neuronas exhiben excitabilidad eléctrica.

Las propiedades electrofisiológicas de la neurona residen en su membrana plasmática, donde poseen canales de Na y K dependientes de voltaje

La membrana está polarizada

El interior de la célula tiene carga negativa; vs el exterior, que tiene carga positiva:

-trasporte selectivo de iones

-bomba de sodio/potasio ATPasa

En la neurona hay varios puntos(sinápsis) con diferentespotenciales, lo quecrea una corrienteentre estos puntos(impulso nervioso).

El impulso activa loscanales que estanadelante y estaminiregión de la membrana se depolariza (PA2).

Sinapsis eléctrica:

Estructura:

- Mediadas por la formación de uniones en hendidura (gap junction).

- transmision muy rápida. Velocidad es importante paraciertos mecanismos (por ej. reacción de escape).

Sinapsis química- 20- 40 nm espaciointersinaptico

- las membranas pre- y post-sinapticas presentandiferenciaciones diferentes(membranas asimétricas).

- Citoplasma pre- sináptico: vesiculas sinápticas quecontienen unas 1000 ó másmoleculas de neurotransmisor.

Neurotransmisores

Transmisión en la Sinapsis Química

Sinapsis axo-somática:

-sinapsis excitatorias e inhibitorias

Sinapsis axodendrítica:

-Puede ser sobre el tronco de la dendrita o sobre las espinasdendriticas. Excitatorias.

Espina dendrítica: sitioespecializado de recepcionsinaptica.

Sinápsis axo-axónica:No tiene efecto sobre la neurona(segunda) que inerva, sino queindirectamente afecta a la tercera neurona afectando la liberacion del NT de la segundaneurona. Inhibitorias.

Tipos de sinapsis segun sitio de recepción

Cuerpos de Nissel

nucleolo

cono axonal

axon

1012 neuronas

Glia 10 veces másnumerosas que neurona

Representa el 50 % de la masa cerebral

Relación glia:neuronaaumenta en la evolución

La glía está constituida por diversos tipos celulares

Microglia (derivan de células stemhemopoiéticas)

Macroglia (derivan del ectodermo)Oligodendroglía (SNC)Célula Schwann (SNP)Célula ependimariaAstroglía

astroglíaPoblación heterogénea de células, que difieren en morfología, localización anatómica y función, y quecomparten la expresión de la proteína acídica- fibrilar-glial (GFAP)

• Astrocitos• Glía marginal (membrana limitante)• Glía radial (en el SN en desarrollo)• Células de Bergmann (corteza cerebelar)• Células de Müller (retina)• Tanicitos (hipotálamo)• Pituicitos (neurohipófisis)

Gránulos de glicógeno (fuente de glucosa)

Citoplasma más claro que las neuronas

Filamentos intermedios

Forma irregular: interdigitaciones

Unidad vascular-neurona-glía

N

V A

Los procesos de astrocitos adyacentes no se solapan. Dividen regiones del cerebro en compartimentos separados, en diferentes dominios de un astrocito individual (territorio de un astrocito).

La glíano genera potenciales de acción.

Muestra excitabilidad a través de ondasde calcio, un mecanismo diferente al utilizado por la neurona

Los astrocitos forman un sinciciofuncional

Modelo. Las uniones en hendidura se forman por la aposición de conexones de células adyacentes, donde cada conexón está formado por 6 proteínas conexinas, permitiendo la formación de un poro o canal central que permite el paso de moléculas de una célula a otra (IP3, K+, Ca++, ).

Plasticidad de acoplamiento, Conexinas y su fosforilación por protein-kinasas.

1.- La estimulación mecánica de astrocitos induce la propagación de una onda de calcio.a | Mechanical stimulation of a glial cell in the centre of the field of view evoked a local elevation of Ca2+. Subsequently, this Ca2+ elevation propagated to neighbouring cells. In this sequence, images were acquired at0.93- s intervals and the yellow overlay image shows the leading edge of the wavefront. b | Putative mechanismfor glial Ca2+ wave generation. Ca2+ is released from internal stores in response to elevated internal inositol-1,4,5- trisphosphate (Ins(1,4,5)P3). Ins(1,4,5)P3 can diffuse to neighbouring cells through gap junctions to cause short- range signalling. Longer- range calcium signalling requires the release of ATP, which causes theregenerative production of Ins(1,4,5)P3 and further release of ATP from neighbouring astrocytes. (Panel a ismodified with permission from Ref. 30. © (1997) American Association for the advancement of Science)

3.- La onda de calcio de los astrocitos induce la liberación de glutamato por la glía= gliotrasmisión! sinapsis tripartita

a | The extracellular fluorescence of NADH is monitored as an indicator of released glutamate. Stimulation of a Ca2+ wave causes the radial release of glutamate (linear pseudocolour image presentation). b | The likely signallingpathway involved in glutamate release. Note that although ATP release depends on phospholipase C (PLC), it is Ca2+- independent, in contrast to the mechanism of glutamate release. (Panel a is modified with permission from Ref. 55 © (2000) Society for Neuroscience.) (Ins (1,4,5)P3 , inositol- 1,4,5- triphosphate.)Movie 3Glutamate released from astrocytes during a calcium wave is detected by the appearance of NADH fluorescence. Cells were bathed in the presence of the enzyme glutamate dehydrogenase and the cofactor NAD+. Glutamate that is released from astrocytes is converted to - ketoglutarate and NAD+ is converted to the fluorescentproduct, NADH. Width of image 200 m, image interval 1 second.

Otros roles de la astroglia ..

Homeostasis del potasio extracelularAcoplamiento metabólico con la neuronaRegulan el flujo sanguíneo cerebralBarrera sangre-cerebroFormación de nuevas neuronas en la vida adulta (neurogénesis postnatal)

Barrera hematoencefálica

Las células endoteliales de los vasos sanguíneos se unen a través de unionesestrechas, lo que impide el paso libre de sustancias desde el vaso sanguíneohacia el parénquima nervioso

Los astrocitos inducen las formación de uniones estrechas en el endoteliocapilar.

Las células gliales forman un sincicio continuo

oligodendroglia

Unidad funcional glía-axón

a. Mantenimiento de la estructura axonal.

b. Propagación del potencial de acción

5 m/sec (sin mielina)100 m/sec (con mielina)

axones de diferentes neuronas se empaquetan para formar los nervios

Los macrófagos del sistema nervioso: la microglia

Microglia.- Son los macrófagos del SN.

Se activan en respuesta al daño, secretan compuestos que activanlos astrocitos y los promueven a secretar compuestos neurotróficosde protección para las neuronas.

Recubren los ventrículos cerebrales y el canal central de la médula espinal

• Secretorio (OSC, PC), aporta moléculas al LCR

• No secretorio, revestimiento

células ependimarias

alteración del neuroepitelio (SN embrionario) y epéndimo adulto producen hidrocefalia y malformaciones de la corteza cerebral.