CAPÍTULO 6 Transmisión sináptica: liberación de los neurotransmisores.

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1 CAPÍTULO 6 Transmisión sináptica: liberación de los neurotransmisores

2 a Figura 6-1 Micrografías electrónicas que muestran la especialización de la terminación nerviosa (unión neuromuscular de rana), con su rico conjunto de vesículas sinápticas, evidentes en la sección delgada (a) y en particular concentradas en correspondencia con la zona activa (*). Entre la célula presináptica y la célula muscular se observa el espacio sináptico (c.s.) señalado por el material electrodenso que constituye la membrana basal. Sc indica una interdigitación de la célula de Schwann.

3 Figura 6-1 (b) se ilustra la forma de producirse una réplica de la fractura en frío (ilustrada en c), que rompe el preparado congelado de tal manera que la fractura avance por la matriz lipídica de las membranas celulares, que se dividen en una pequeña hoja citoplásmica (p) y una pequeña hoja externa (e).

4 c Figura 6-1(c), la zona activa está claramente delineada por una ordenada densidad de proteínas de membrana, que en la fractura en frío aparecen como pequeñas partículas (a, c, pgc B Ceccarelli y R Fesce).

5 Figura 6-2 Al insertar un microelectrodo en correspondencia con la
unión neuromuscular (placa motora) se registran pequeñas despolarizaciones espontáneas transitorias (a). Si el nervio se estimula, se registra una despolarización mucho más amplia (EPP), que activa el potencial de acción (b). A breve distancia de la placa —a causa de la atenuación electrotónica— ya no se ven más ni la actividad espontánea ni la EPP (c), sino sólo el potencial de acción propagado (d).

6 Figura 6-3 Las respuestas sinápticas inducidas en la unión neuromuscular del nervio (EPP) con baja concentración extracelular de Ca2+ tienen la misma forma de las despolarizaciones espontáneas (mEPP). a, en la gráfica se muestran algunos mEPP y un EPP (R), precedido por un pequeño artefacto debido al estímulo (S) y un impulso de calibración de 1 mV × 10 ms (P). Este último es útil para poner en fase respuestas sucesivas. b, en esta gráfica están sobrepuestos 20 EPP, cuyas amplitudes tienden a concentrarse sobre múltiplos enteros de la amplitud media del mEPP. c, distribuciones de amplitud de mEPP y EPP en un preparado de baja concentración de Ca2+. La distribución de las amplitudes de los EPP está bien reproducida por la curva teórica (línea azul) para sucesos constituidos por un número medio de 1.8 cuantos que tengan la misma distribución de amplitud que los mEPP.

7 a b Figura 6-4 a, imágenes de fractura fría de la membrana presináptica de una unión neuromuscular que muestran la fusión de vesículas sinápticas hacia la zona activa, durante una intensa activación de la liberación del transmisor. En estas condiciones, las vesículas recirculan de forma activa, como se demuestra en b, por el hecho de que muchas vesículas aparecen marcadas después de la estimulación en presencia de un trazador extracelular (peroxidasas del rábano).

8 c d Figura 6-4 c, en las micrografías se ilustran varios momentos de la interacción de la vesícula con la membrana, antes y después de que la vesícula cargue el trazador. d, en la micrografía se reconocen imágenes de fusión (fl echas) producidas en respuesta a un estímulo individual y capturadas con la técnica de congelamiento rápido; la zona activa se identifi ca por el subrayado (pgc. B Ceccarelli, F Grohovaz, R Fesce, F Torrittarelli; barra de calibración, 0.2 μm).

9 Figura 6-5 Sección delgada de una porción de la eminencia mediana del hipotálamo de ratón que muestra muchas terminaciones sinápticas diferentes. Nótese cómo en muchas de éstas coexisten numerosas vesículas pequeñas y claras (vesículas sinápticas, v) con gránulos de núcleo denso (g) (pgc F Clementi y B Ceccarelli).

10 Figura 6-6 Principales proteínas de la terminación nerviosa que intervienen en la neurosecreción: obsérvese que en el diagrama se ilustran sólo las proteínas de membrana (intrínsecas o relacionadas con ella), pero otros factores solubles participan en las complejas interacciones que regulan la disponibilidad o el estado funcional de las vesículas sinápticas. El recuadro de la izquierda subraya la estrecha relación espacial y funcional entre componentes de la máquina de fusión y los canales del Ca2+, mientras que el recuadro de la derecha sugiere un posible papel de la sinaptofisina en la construcción de un poro que atraviesa las dos membranas (vesícula y plasmalema) para permitir la liberación de transmisores. (Modificada por ER Kandel, et al. Principles of neural science. McGraw Hill, 2000.)

11 a b Figura 6-7 a, ultraestructura de una terminación nerviosa en la cual se observan numerosas vesículas sinápticas a diferentes distancias de la membrana presináptica (PSD, densidad postsináptica; G, proceso de una célula glial). b, esquema correspondiente que ilustra los diversos fondos funcionales de las vesículas sinápticas: un fondo de reserva compuesto por vesículas fi jadas a los filamentos de actina y un fondo de liberación compuesto por vesículas fijadas a la membrana presináptica en correspondencia con las zonas activas. El esquema subraya también el doble papel del calcio para determinar la fusión exocitósica de las vesículas presentes en el fondo de liberación y promover el reclutamiento desde el fondo de reserva y la función de las sinapsinas (esferas azules) que, sobre la base de su estado de fosforilación dependiente de calcio, regulan el tránsito de las vesículas sinápticas entre estos dos fondos.

12 generale e molecolare, UTET.)
Figura 6-8 Esquema que ilustra las fases del ciclo exoendocitósico de las vesículas sinápticas y la función de algunas proteínas clave para guiar las vesículas en los procesos de fijación a las zonas activas, maduración hacia la plena competencia de la fusión, fusión en respuesta a la llegada del potencial de acción y sucesiva recuperación endocitósica. El área azul identifica el ciclo de Rab3. (Modifi cada por Clementi, Fumagalli, eds. Farmacologia generale e molecolare, UTET.)

13 Figura R6-3-1 Modelo de cierre de cremallera (zippering)
Figura R6-3-1 Modelo de cierre de cremallera (zippering). Proteínas SNARE: en rojo, sinaptobrevina; en amarillo, sintaxina; en verde/azul, Snap-25. Las porciones de las proteínas que no interactúan directamente no se muestran. (Modificada por Rizo y Sudhof, 2002.)

14 Figura R6-3-2 a, después de la fijación de la vesícula, las proteínas SNARE empiezan a ensamblarse. b, el cierre de cremallera de las proteínas SNARE lleva a las membranas vesicular y presináptica a un estado de hemifusión. c, el Ca2+ que entra por los canales dependiente de voltaje se une a la sinaptotagmina. d, la interacción Ca2+/sinaptotagmina desencadena el proceso de fusión. (Modificada por Purves, et al. Neuroscience, Sinauer, 2004.)

15 Figura R6-3-3 Formación y disociación del complejo de fusión entre las proteínas SNARE durante el ciclo exoendocitósico de las vesículas sinápticas. Las proteínas SNARE, relativamente inestables en estado monomérico, se ensamblan en un complejo heterotrimérico (complejo de fusión) y liberan energía que se utiliza para acercar la vesícula a la membrana presináptica (estado de hemifusión). Después de la exocitosis, para hacer que las vesículas sean competitivas de nueva cuenta para la fusión, las proteínas SNARE deben separarse mediante un proceso que requiere energía y que debe suceder antes de la fi sión endocitósica. Tal energía procede de la hidrólisis del ATP por cuenta de las ATP-asas NSF que se vinculan con las SNARE después de la fusión mediante las proteínas adaptadoras SNAP. Después del desensamblaje del complejo de fusión intervienen proteínas de secuestro que interactúan de modo reversible con las proteínas SNARE monoméricas y contribuyen a recaptar y estabilizar estas proteínas. (Modifi cada por Rizo y Sudhof, 2002.)