CH5. Synaptic transmission

Elektrische synapsen

• Directt met elkaar verbonden via gap junctions
  »» bevatten kanalen (connexons), waar een elektrische stroom doorheen kan

• Smallere synaptische spleet

• Sneller

• Uni- of bidirectioneel (signaal kan beide kanten op)
  »» signaal kan zich zo snel uitbreiden in een groep van neuronen

• geen signaal amplificatie

Chemische synapsen

• Bevatten synaptische vesicles gevuld met neurotransmitter
  »» Inhoud wordt in de synaptische cleft van de actieve zone geleegd (exocytose)

• langzamer

• amplificatie van signaal

Chemische signaaloverdracht (7 stappen)

0. Eerst is de neurotransmitter gesynthetiseerd en opgeslagen in blaasjes.

1. Als een actiepotentiaal de presynaps bereikt wordt deze gedepolariseerd.

2. Depolarisatie van de presynaps zorgt voor een Ca2+ instroom via calciumkanalen.

3. Ca2+ zorgt ervoor dat de vesicles zich fuseren met het presynaptische membraan

4. neurotransmitters worden dan vrijgelaten in de synaptische spleet (exocytose)

5. Neurotransmitters binden aan specifieke receptoren bij post-synaptisch membraan.

6. Kanalen gaan dan open of dicht (afhankelijk van welk type neurotransmitter)

7. Postsynaptische ionen influx zorgt voor verandering membraan potentiaal

• overgebleven neurotransmitters worden enzymatisch verwijderd of opegnomen door glicacellen/presynaptische terminals

• Blaasjesmembraan wordt weer terug opgenomen in de presynpas uit het plasmamembraan

Small molecule neurotransmitters

• werken snel

• gesynthetiseerd in pre-synaptic terminal

• verpakt in small clear-core vesicles

• Heropname gebeurt door transporters in het membraan van de presynaps.

• f.e. acetylcholine, aminozuren, purines, amines

neuropeptiden

• werken langzamer

• gesynthetiseerd in het cellichaam van de neuron

• verpakt in large dense-core vesicles

• Worden getransporteerd naar presynaptische terminal via axonaal transport.

End plates

• synaps van een motorneuron dat contact maakt met een spiercel

• End plate potential (EPP): actiepotentiaal van presynaptische motorneuron —> veroorzaakt kortdurende depolarisatie van postsynaptische spiervezel

»» Wanneer een postsynaptische potentiaal getriggerd wordt door de EPP zal de spiervezel gaan contracteren

Quantal release

elk blaasje geeft een vaste hoeveelheid neurotransmitters af

synaptic vesicle recycling

synapsin = eiwit dat bindt aan synaptische blaasjes zodat ze vastgebonden blijven in de reserve pool

1. Fosforylering van synapsins (m.b.v. eiwitkinases; CaMKII) zorgt ervoor dat de vesicles weer mobiel worden

2. Wanneer de vesicles los zijn en zich naar het presynaptische membraan toe bewegen door docking reacties (m.b.v. SNARE eiwitten)

3. Priming: hierbij wordt de vesicle voorbereidt op fusie met het membraan

4. Endocytose van synaptische blaasjes (mbv clathrin en dyamin)

Wat is het doel van priming?

Om de SNARE eiwitten zo goed mogelijk te oriënteren in de juiste conformatie voor optimale membraanfusie (exocytose)

Neurotransmitter receptoren: Ionotrope

• ligand afhankelijk

• Binden een neurotransmitter en openen waardoor ionen er doorheen kunnen stromen

• langzaam effect

Neurotransmitter receptoren: Metabotopic

• G-eiwit gekoppelde receptoren

• Hebben zelf geen ionkanaal maar beïnvloeden een kanaal door de activatie van G-eiwitten.
  »» Via intracellulaire effector-enzymen en second messengers

• langzaam effect

Excitatory postsynaptisch potentiaal (EPSP)

verhoogt de kans dat een postsynaptisch actiepotentiaal plaatsvindt

Inhibitory postynaptisch potentiaal (IPSP)

verlaagt de kans dat een postsynaptisch actiepotentiaal plaatsvindt

End Plate Potential

Dit is de elektrische verandering (depolarisatie) die wordt gemeten in een spiercel wanneer een motorisch neuron wordt gestimuleerd

• Het proces: Stimulatie van het axon → afgifte van acetylcholine (ACh) → binding aan receptoren op de spier → EPP.

• Als deze EPP groot genoeg is, drempelwaarde overschrijdt, ontstaat er een actiepotentiaal in de spier, wat leidt tot spiercontractie

The most important mechanism for vesicles to be recycled: endocytosis

1. clathrin makes a coat around the vesicles that start to bud from the plasma membrane.

2. When the vesicle is almost budded off, only a stalk left, dynamin cuts it off
   - dynamin is an GTPase that binds around this stalk in a spiral, and cuts off the vesicle.

3. Actin filaments move the vesicle around.

4. Then the clathrin coats gets broken off by synaptojanin, so the vesicle is ready to fuse with an endosome, or receive its neurotransmitters.