Sinapsi

Question 1

Grazie a quali canali comunicano due cellule collegate da sinapsi elettrica? In base a quali caratteristiche è facilitato il flusso di corrente?

Answer 1

Comunicano grazie alle gap junctions, canali ionici specializzati che consentono il flusso della corrente. Il flusso di corrente è facilitato dalla bassa resistenza di membrana e dall’ampiezza della superficie di contatto.

Question 2

Come sono detti gli stimoli elettrici trasmessi in un’unica direzione?

Answer 2

Sono detti stimoli rettificanti.

Question 3

Da cosa sono costituite le gap junction?

Answer 3

Sono costituite da connessoni, coppie di emicanali in contatto reciproco diretto. Ogni emicanale è costituito da 6 subunità proteiche, dette connessine e disposte concentricamente, di modo da delimitare un poro idrofilo di 2 nm ca.
Ogni connessina è costituita da 4 α-eliche transmembrana, mentre le estremità aminiche e carbossiliche sono citoplasmatiche, dunque situate sul versante interno della membrana.

Question 4

Come fanno i connessoni a consentire l’apertura del canale?

Answer 4

La modificazione conformazionale delle connessine causa una leggera rotazione di un emicanale rispetto all’altro, con conseguente apertura del canale.

Question 5

Quali sono le caratteristiche di una sinapsi elettrica?

Answer 5

1. Ancestralmente più antica;
2. Infaticabile;
3. Non può essere nè modulata nè inibita;
4. Mette in comunicazione due neuroni, costituendo un tipo di comunicazione rapida.

Question 6

In che tipo di cellule si ritrovano le sinapsi elettriche?

Answer 6

Ne sono ricchi i cardiomiociti.

Question 7

Quali piccole molecole possono diffondere tranquillamente tramite le sinapsi elettriche?

Answer 7

ATP, cAMP e cGMP, Ca2+ e piccoli peptidi.

Question 8

Quali sono le caratteristiche di una sinapsi chimica?

Answer 8

1. Affaticabilità;
2. Intervento di molecole, i neurotrasmettitori, trasducenti il segnale dalla prima alla seconda cellula;
3. Presenza di spazio intersinaptico;
4. Controllabile, perché modulabile farmacologicamente.

Question 9

Cos’è il vallo sinaptico? Cosa vi si ritrova all’interno?

Answer 9

Uno spazio di 30 nm ca., in cui si ritrovano
* membrana basale, costituita da proteine e mucopolisaccaridi;
* l’enzima acetilcolinesterasi;
* creste sulla membrana postsinaptica in corrispondenza dei siti di rilascio dell’Ach. Qui sono localizzati i recettori nicotinici;
* canali Na+ voltaggio-dipendenti nelle invaginazioni.

Question 10

Cos’è la placca motrice?

Answer 10

La complessa specializzazione della membrana postsinaptica in corrispondenza dei siti di liberazione.

Question 11

Quali sono i ruoli dell’elemento presinaptico e di quello postsinaptico nella sinapsi chimica?

Answer 11

L’elemento presinaptico ha funzione di trasduzione elettrochimica e secrezione del neurotrasmettitore, mentre quello postsinaptico di captazione del messaggio chimico, che diverrà una risposta elettrica e/o metabolica.

Question 12

Come si chiamano le zone attive di liberazione dei neurotrasmettitori? Su cosa si muovono all’interno della cellula?

Answer 12

Le vescicole sinaptiche si muovono lungo una rete citoscheletrica, costituita principalmente da filamenti di actina, che regola l’ancoraggio alle zone attive, gli hot spot della liberazione del neurotramettitore.

Question 13

Da che fibre è costituita la matrice citoscheletrica della terminazione presinaptica? Quale pool di vescicole vi si ancora?

Answer 13

Da actina e spectrina. Vi si ancora il pool di riserva.

Question 14

Quanti pool di vescicole neurosecretorie sono presenti nelle terminazioni presinaptiche?

Answer 14

1. Pool di esocitosi, Readily releasable pool (RRP), rappresenta solo lo 0,5-1,5%;
2. Pool di riserva, Reserve pool (RP), riserva funzionale in cui vengono reclutate vescicole post esocitosi del pool a pronto rilascio;
3. Pool di riposo (o vescicole dormienti), riserva funzionale nel tempo e con lunga emivita.

Question 15

Perché il rilascio di vescicole di neurotrasmettitori viene definito “quantale”?

Answer 15

Perché le vescicole sinaptiche immagazzinano un numero costante e riproducibile di neurotrasmettitore.

Question 16

Come avviene il trasporto dei neurotrasmettitori nelle vescicole? Ad opera di chi?

Answer 16

I neurotrasmettitori vengono importati nelle vescicole tramite trasporto attivo contro gradiente, sfruttando la concentrazione protonica intravescicolare (maggiore di quella citoplasmatica). Questo avviene ad opera di una pompa protonica H+-ATPasi elettrogenica e responsabile della creazione del gradiente protonico; è detta ATPasi vacuolare per via della sua presenza analoga su altri organelli.

Question 17

Quali sono gli stadi necessari a un corretto rilascio delle vescicole neurosecretorie?

Answer 17

• indirizzamento, targeting;
• ancoraggio, docking;
• predisposizione alla fusione, priming, stato di emifusione caratterizzato da interazione avanzata con la membrana cellulare.

Question 18

Quali sono le proteine che mediano l’interazione delle vescicole col citoscheletro e il loro clustering? Come agiscono?

Answer 18

Le sinapsine sono proteine associate alla membrana vescicolare. Esse interagiscono con l’actina e ne favoriscono la polimerizzazione. La fosforilazione della sinapsina su residui di serina a opera di proteinchinasi (principalmente CAMK2, Ca2+-dipendente) favorisce la sua dissociazione dalle vescicole e dall’actina.

Question 19

Chi si occupa del “targeting” delle vescicole alla zona attiva della membrana presinaptica?

Answer 19

Una proteina G, la RAB3.

Question 20

Come si associa la RAB3 alle membrane delle vescicole?

Answer 20

Vi si associa nel momento in cui è legata alla GTP, che le consente di interagire con una proteina presente nelle zone attive della membrana presinaptica. Se l’interazione avviene, la RAB3 idrolizza la GTP a GDP+Pi.

Question 21

Ad opera di chi avviene l’ancoraggio della vescicola sulla membrana presinaptica?

Answer 21

L’ancoraggio avviene grazie all’interazione fra sinaptotagmina (vescicolare) e neurexina 1 (presinaptica).

Question 22

Cos’è il processo di zippering? Cos’ha a che fare col complesso SNARE? Quale proteine comprende quest’ultimo?

Answer 22

Questo processo porta la membrana vescicolare ad unirsi sempre di più a quella della membrana presinaptica, eliminando l’alone d’idratazione delle due ed esponendone i nuclei idrofobici. Tale processo è identificabile con un’emifusione delle membrane e avviene ad opera del complesso SNARE, dato da
* sinaptobrevina (vescicolare);
* SNAP-25 e sintaxina (presinaptiche).

Question 23

Cosa sono le complexine? Qual è il loro ruolo?

Answer 23

Sono proteine con alta affinità per il complesso SNARE. Queste non consentono l’evoluzione dello stato metastatile di emifusione verso la fusione e ne rallentano il processo.

Question 24

Possono bassi livelli di Ca2+ frenare la fusione?

Answer 24

Sì, perché il loro legame con la sintassina favorisce la fusione.

Question 25

Come interviene il Ca2+ nel rilascio vescicolare?

Answer 25

1. Quando la terminazione viene invasa dal potenziale d’azione, si aprono i canali Ca2+-voltaggio dipendenti e causano un forte influsso cationico;
2. Il Ca2+ si lega alla sinaptotagmina, determinandone una variazione conformazionale favorente la fusione. Per di più, esso viene anche reclutato dalla calmodulina, che attiverà la CAMK2;
3. La CAMK2 fosforila la sinapsina, determinando un distacco delle vescicole dai filamenti citoscheletrici di actina.

Question 26

Cosa sono le tossine clostridiali? In cosa differiscono fra loro?

Answer 26

Le neurotossine clostridiali sono quella tetanica e quelle botuliniche, prodotte da un tipo di batterio detto clostridium. Entrambe agiscono sulle proteine SNARE, ma
* le tossine botuliniche bloccano il rilascio dell’Ach e la conseguente attivazione dei muscoli scheletrici, causando paralisi flaccida;
* la tossina tetanica viene trasportata in senso retrogrado lungo i nervi motori fino a raggiungere il soma dei motoneuroni nei corni anteriori del midollo spinale. A questo livello, la tossina raggiunge le terminazioni degl’interneuroni inibitori, inibendo la liberazione di neurotrasmettitore e sovraeccitando i motoneuroni, causa così paralisi spastica.

Question 27

Come s’impedisce la saturazione dei recettori per i neurotrasmettitori sulla membrana postsinaptica?

Answer 27

Non appena la presenza del neurotrasmettitore viene rilevata dal recettore, l’enzima deputato alla sua degradazione agisce.
Questo processo impedisce anche un’attivazione multipla della medesima risposta.

Question 28

Secondo quali meccanismi avviene l’endocitosi delle vescicole sinaptiche?

Le vescicole sinaptiche che hanno riversato il proprio secreto rappresentano il 10% del pool di esocitosi, quindi lo 0,1% del contenuto cellulare totale.

Answer 28

• Le vescicole che hanno riversato il loro secreto tramite un poro di fusione (dunque non sono collassate nella membrana presinaptica) sono recuperate tramite la chiusura del poro e la dissociazione delle due membrane. Questo meccanismo è detto endocitosi kiss and run e predomina in condizioni fisiologiche di stimolazione, anche intense;
• Le vescicole collassate nella membrana presinaptica richiedono l’inervento di proteine accessorie, come le adaptine, che
  
  1. separano le componenti;
  2. raccolgono le componenti;
  3. favoriscono l’endocitosi mediata da clatrina.

Question 29

Quando si verifica il processo di infolding?

Answer 29

Esso si verifica in caso di prolungate attività ad alta frequenza, che implicano un’incapacità di recupero vescicolare a causa dell’eccessiva esocitosi. Ciò implica un aumento della superficie della membrana presinaptica a causa della formazione di numerose invaginazioni.

Question 30

Cos’è la fissione nel recupero vescicolare? Da chi viene operata?

Answer 30

La fissione è il processo tramite cui le vescicole endocitotiche riacquisiscono la propria individualità ed è operata dalla dinamina-GTPasi, che polimerizza a formare un anello attorno al collo della vescicola e ne determina il distacco dalla membrana presinaptica.

Question 31

Qual è il destino delle vescicole endocitotiche una volta recuperate?

Answer 31

1. Rimanere nel pool di esocitosi, venire nuovamente indirizzate e ancorate alla membrana presinaptica;
2. Venire sequestrate dal citoscheletro della terminazione presinaptica e tornare a far parte del pool di riserva.

Question 32

Qual è il destino dei neurotrasmettitori post trasmissione sinaptica?

Reuptake e degradazione

Answer 32

1. I neurotrasmettitori possono tornare nei terminali assonici per essere riutilizzati o essere trasportati all’interno delle cellule gliali;
2. Alcuni neurotrasmettitori possono essere inattivati da enzimi;
3. Alcuni neurotrasmettitori possono diffondere al di fuori della membrana presinaptica.

Question 33

Che meccanismo d’azione utilizzano i neurotrasmettitori?

Answer 33

A livello postsinaptico possono esservi
* recettori canale, aprono un canale ionico in seguito all’associazione del neurotrasmettitore. Si ottiene un potenziale rapido e di breve durata;
* recettori associati a proteine G, innescano una cascata trasduzionale. Si ottiene un potenziale sinaptico lento, che presenta effetti a lungo termine. Tale lentezza è dovuta alla complessità dei meccansimi previsti dai secondi messaggeri.

Question 34

Come si distingue, a livello postsinaptico, un potenziale eccitatorio o inibitorio che utilizzi canali ionici?

Answer 34

1. Se vi è l’ingresso di Na+, il potenziale passa rapidamente dal valore base al valore soglia. Si ha, quindi, depolarizzazione eccitatoria;
2. Se vi è l’ingresso di Cl- (associato a uscita di K+), si manifesta una depolarizzazione inibitoria.

Question 35

Come si chiudono i canali ionici di una cellula postsinaptica che agisce tramite proteine G?

Risposta semplice, ragiona su Na+ e K+.

Answer 35

• Minor ingresso di Na+, causa depolarizzazione inibitoria;
• Minor uscita di K+, provoca depolarizzazione eccitatoria.