Estructura y ultraestructura sináptica

Una sinapsis es la unión especializada en la que una neurona se comunica con una célula diana. La sinapsis química, el tipo dominante en el cerebro de los mamíferos, se define ultraestructuralmente por un terminal presináptico lleno de vesículas que contienen neurotransmisores, una hendidura sináptica estrecha y una membrana postsináptica engrosada por la densidad postsináptica. Estas características, visibles solo mediante microscopía electrónica, constituyen la base estructural de la neurotransmisión.

Definition

Una sinapsis es una unión intercelular especializada en la que una neurona presináptica transmite una señal a una célula postsináptica; en una sinapsis química, la ultraestructura comprende un terminal presináptico lleno de vesículas, una hendidura sináptica y una densidad postsináptica.

Scope

Este tema abarca la estructura fina de las sinapsis tal como se observa mediante microscopía electrónica: la zona activa presináptica y las vesículas sinápticas, la hendidura sináptica, la densidad postsináptica y la distinción morfológica de las sinapsis excitadoras e inhibidoras (asimétricas versus simétricas). También se señala la relación entre el acoplamiento de vesículas y la liberación de neurotransmisores. Es una entrada de referencia educativa, no una guía clínica.

Core questions

• ¿Qué características ultraestructurales definen una sinapsis química en la microscopía electrónica?
• ¿Qué es la densidad postsináptica y qué contiene?
• ¿Cómo se distinguen morfológicamente las sinapsis excitadoras e inhibidoras?
• ¿Cómo se relaciona la ultraestructura presináptica con la liberación de neurotransmisores?

Key concepts

• Sinapsis química
• Terminal presináptico y zona activa
• Vesículas sinápticas
• Hendidura sináptica
• Densidad postsináptica
• Sinapsis asimétricas (excitadoras, Gray tipo I) y simétricas (inhibidoras, Gray tipo II)
• Sinapsis eléctrica (unión en hendidura)

Mechanisms

En una sinapsis química, el terminal presináptico contiene agrupaciones de vesículas sinápticas acopladas en la zona activa; la despolarización desencadena la fusión dependiente de calcio de las vesículas con la membrana presináptica y la liberación de neurotransmisores en la hendidura sináptica, donde estos se difunden hacia los receptores en la membrana postsináptica (Südhof, 2013). La membrana postsináptica se caracteriza por una densidad postsináptica electrodensa que contiene receptores y proteínas de andamiaje. Como describen Harris y Weinberg (2012), las sinapsis excitadoras tienden a ser asimétricas con una densidad postsináptica prominente (Gray tipo I) y las sinapsis inhibidoras tienden a ser simétricas (Gray tipo II). Las sinapsis eléctricas, menos comunes, transmiten corriente directamente a través de uniones en hendidura.

Clinical relevance

La estructura sináptica es fundamental para comprender cómo se estudian la pérdida y disfunción sináptica en enfermedades neurodegenerativas y psiquiátricas, y cómo muchos fármacos y toxinas neuroactivos actúan en la hendidura sináptica. Esta entrada describe la ultraestructura normal con fines educativos y no proporciona recomendaciones diagnósticas ni terapéuticas.

History

Sherrington introdujo el término sinapsis alrededor de 1897 para nombrar la unión funcional entre neuronas inferida a partir de la fisiología. Su realidad física se confirmó en la década de 1950, cuando la microscopía electrónica resolvió la hendidura, las vesículas y las especializaciones de la membrana, y la clasificación de George Gray de sinapsis asimétricas y simétricas vinculó la ultraestructura con la función. El trabajo molecular posterior, incluido el análisis de Südhof sobre la fusión de vesículas, conectó esta estructura con el mecanismo de liberación de neurotransmisores.

Key figures

• Charles Sherrington
• Bernard Katz
• George Gray
• Thomas Südhof

Seminal works

• harris-2012
• sudhof-2013

Frequently asked questions

¿Por qué una sinapsis solo se puede ver claramente con microscopía electrónica?

La hendidura sináptica y las especializaciones de la membrana tienen un tamaño del orden de decenas de nanómetros, muy por debajo de la resolución del microscopio óptico, por lo que las vesículas, la hendidura y la densidad postsináptica solo se resuelven mediante microscopía electrónica.

¿Cómo se distinguen estructuralmente las sinapsis excitadoras e inhibidoras?

Las sinapsis excitadoras suelen ser asimétricas (Gray tipo I) con una densidad postsináptica gruesa, mientras que las sinapsis inhibidoras suelen ser simétricas (Gray tipo II) con densidades pre y postsinápticas de espesor similar.