ساختار و ریزساختار سیناپسی

سیناپس محل اتصال تخصصی است که در آن یک نورون با سلول هدف ارتباط برقرار می‌کند. سیناپس شیمیایی، نوع غالب در مغز پستانداران، از نظر ریزساختاری با یک پایانه پیش‌سیناپسی پر از وزیکول‌های حاوی انتقال‌دهنده عصبی، یک شکاف سیناپسی باریک و یک غشای پس‌سیناپسی که توسط چگالی پس‌سیناپسی ضخیم شده است، تعریف می‌شود. این ویژگی‌ها که تنها با میکروسکوپ الکترونی قابل مشاهده هستند، اساس ساختاری انتقال عصبی را تشکیل می‌دهند.

Definition

سیناپس یک اتصال بین سلولی تخصصی است که در آن یک نورون پیش‌سیناپسی سیگنالی را به یک سلول پس‌سیناپسی منتقل می‌کند؛ در یک سیناپس شیمیایی، ریزساختار شامل یک پایانه پیش‌سیناپسی پر از وزیکول، یک شکاف سیناپسی و یک چگالی پس‌سیناپسی است.

Scope

این موضوع به ساختار ظریف سیناپس‌ها همانطور که با میکروسکوپ الکترونی دیده می‌شود، می‌پردازد: ناحیه فعال پیش‌سیناپسی و وزیکول‌های سیناپسی، شکاف سیناپسی، چگالی پس‌سیناپسی، و تمایز مورفولوژیکی سیناپس‌های تحریکی و مهاری (نامتقارن در مقابل متقارن). همچنین به رابطه بین اتصال وزیکول و آزادسازی انتقال‌دهنده عصبی اشاره می‌کند. این یک مدخل مرجع-آموزشی است، نه راهنمایی بالینی.

Core questions

• چه ویژگی‌های ریزساختاری یک سیناپس شیمیایی را در میکروسکوپ الکترونی تعریف می‌کنند؟
• چگالی پس‌سیناپسی چیست و چه چیزی را شامل می‌شود؟
• سیناپس‌های تحریکی و مهاری از نظر مورفولوژیکی چگونه از یکدیگر متمایز می‌شوند؟
• ریزساختار پیش‌سیناپسی چگونه با آزادسازی انتقال‌دهنده عصبی مرتبط است؟

Key concepts

• سیناپس شیمیایی
• پایانه پیش‌سیناپسی و ناحیه فعال
• وزیکول‌های سیناپسی
• شکاف سیناپسی
• چگالی پس‌سیناپسی
• سیناپس‌های نامتقارن (تحریکی، نوع I گری) و متقارن (مهاری، نوع II گری)
• سیناپس الکتریکی (اتصال شکافی)

Mechanisms

در یک سیناپس شیمیایی، پایانه پیش‌سیناپسی حاوی خوشه‌هایی از وزیکول‌های سیناپسی است که در ناحیه فعال متصل شده‌اند؛ دپولاریزاسیون باعث همجوشی وابسته به کلسیم وزیکول‌ها با غشای پیش‌سیناپسی و آزادسازی انتقال‌دهنده عصبی به شکاف سیناپسی می‌شود، جایی که به گیرنده‌های روی غشای پس‌سیناپسی منتشر می‌شود (Südhof, 2013). غشای پس‌سیناپسی با یک چگالی پس‌سیناپسی الکترون-متراکم حاوی گیرنده‌ها و پروتئین‌های داربستی مشخص می‌شود. همانطور که هریس و واینبرگ (2012) توضیح می‌دهند، سیناپس‌های تحریکی تمایل دارند نامتقارن با یک چگالی پس‌سیناپسی برجسته (نوع I گری) باشند و سیناپس‌های مهاری تمایل دارند متقارن (نوع II گری) باشند. سیناپس‌های الکتریکی کمتر رایج، جریان را مستقیماً از طریق اتصالات شکافی منتقل می‌کنند.

Clinical relevance

ساختار سیناپسی زیربنای چگونگی مطالعه از دست دادن و اختلال عملکرد سیناپسی در بیماری‌های نورودژنراتیو و روانپزشکی و چگونگی عملکرد بسیاری از داروهای نورواکتیو و سموم در شکاف سیناپسی است. این مدخل ریزساختار طبیعی را برای مرجع آموزشی توصیف می‌کند و توصیه‌های تشخیصی یا درمانی ارائه نمی‌دهد.

History

شرینگتون اصطلاح سیناپس را در حدود سال 1897 برای نامگذاری اتصال عملکردی بین نورون‌ها که از فیزیولوژی استنباط شده بود، معرفی کرد. واقعیت فیزیکی آن در دهه 1950 زمانی تأیید شد که میکروسکوپ الکترونی شکاف، وزیکول‌ها و تخصص‌های غشایی را حل کرد، و طبقه‌بندی جورج گری از سیناپس‌های نامتقارن و متقارن، ریزساختار را به عملکرد مرتبط کرد. کارهای مولکولی بعدی، از جمله تحلیل سودهاف از همجوشی وزیکول، این ساختار را به مکانیسم آزادسازی انتقال‌دهنده مرتبط کرد.

Key figures

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

Seminal works

• harris-2012
• sudhof-2013

Frequently asked questions

چرا سیناپس تنها با میکروسکوپ الکترونی به وضوح قابل مشاهده است؟

شکاف سیناپسی و تخصص‌های غشایی در حدود ده‌ها نانومتر هستند، بسیار کمتر از وضوح میکروسکوپ نوری، بنابراین وزیکول‌ها، شکاف و چگالی پس‌سیناپسی تنها با میکروسکوپ الکترونی قابل مشاهده هستند.

سیناپس‌های تحریکی و مهاری از نظر ساختاری چگونه از یکدیگر متمایز می‌شوند؟

سیناپس‌های تحریکی معمولاً نامتقارن (نوع I گری) با چگالی پس‌سیناپسی ضخیم هستند، در حالی که سیناپس‌های مهاری معمولاً متقارن (نوع II گری) با چگالی‌های پیش‌سیناپسی و پس‌سیناپسی با ضخامت مشابه هستند.