Sinaptik İletim (Karşılaştırmalı)
Sinyallerin bir uyarılabilir hücreden diğerine, ister boşluk bağlantılarının (gap junction) hızlı elektriksel bağlantısı yoluyla ister sinaptik aralık boyunca nörotransmiter salınımının kimyasal aktarımıyla nasıl geçtiği.
Tanım
Sinaptik iletim, bir sinyalin presinaptik hücreden postsinaptik hücreye, ya boşluk bağlantıları (gap junction) aracılığıyla elektriksel olarak ya da postsinaptik reseptörlere bağlanan ve hedef hücrenin zar iletkenliğini değiştiren nörotransmiterin düzenlenmiş salınımı yoluyla kimyasal olarak iletildiği süreçtir.
Kapsam
Bu konu, hayvanlar alemindeki sinaps fizyolojisini kapsamaktadır: kimyasal sinapsların yapısı, kalsiyum tetiklemeli kuantal nörotransmiter salınımı, postsinaptik reseptör ve iletkenlik değişiklikleri ve hücreleri doğrudan bağlayan elektriksel sinapslarla olan karşıtlığı incelenmektedir. Eksitatör ve inhibitör postsinaptik potansiyeller, zamansal ve uzamsal toplamlanma (summation) ve kısa süreli plastisite ele alınmakta olup, klasik omurgasız ve nöromüsküler preparatlardan yararlanılmaktadır. Yaklaşım, farmakolojik reçete yerine karşılaştırmalı ve mekanistik bir nitelik taşımaktadır.
Temel sorular
- Sinir terminalindeki bir aksiyon potansiyeli nörotransmiter salınımını nasıl tetikler?
- Nörotransmiter neden ayrık kuantal paketler halinde salınır ve kalsiyumun rolü nedir?
- Postsinaptik reseptörler kimyasal bir sinyali uyarılmaya veya inhibisyona nasıl dönüştürür?
- Elektriksel sinapslar kimyasal sinapslar yerine ne zaman kullanılır ve bunların avantajları ile dezavantajları nelerdir?
Temel kuramlar
- Nörotransmiter salınımının kuantal hipotezi
- Nörotransmiter, sinaptik veziküllere karşılık gelen ayrık çok moleküllü paketler (kuanta) halinde salınır, bu nedenle postsinaptik yanıt, birim minyatür potansiyelin tam sayı katlarından oluşur.
- Salınımın kalsiyum hipotezi
- Presinaptik terminalin depolarizasyonu voltaj kapılı Ca2+ kanallarını açar ve bunun sonucunda ortaya çıkan kısa süreli Ca2+ girişi, vezikül füzyonu ve nörotransmiter salınımı için anlık tetikleyicidir.
Mekanizmalar
Bir aksiyon potansiyeli kimyasal sinaptik terminali istila ettiğinde, voltaj kapılı Ca2+ kanalları açılır ve lokal Ca2+ girişi, nörotransmiter dolu veziküllerin presinaptik zar ile füzyonunu tetikler. Salınan nörotransmiter, sinaptik aralık boyunca difüze olur ve postsinaptik reseptörlere bağlanır: İyonotropik reseptörler, hızlı eksitatör veya inhibitör postsinaptik potansiyeller üretmek için iyon kanallarını doğrudan açarken, metabotropik reseptörler daha yavaş, modülatör etkiler için ikincil haberciler aracılığıyla hareket eder. Nörotransmiterin etkisi, geri alım veya enzimatik yıkım ile sonlandırılır. Birçok küçük postsinaptik potansiyel, postsinaptik hücrenin eşiğe ulaşıp ulaşmadığını belirlemek için zaman ve uzayda toplanır. Elektriksel sinapslar bu kimyasal süreci atlayarak, çok hızlı, genellikle çift yönlü sinyalizasyon için akımı doğrudan boşluk bağlantı (gap junction) kanalları aracılığıyla iletir.
Klinik önem
Nöromüsküler kavşak üzerindeki klasik çalışmalar, sinir ajanlarının, toksinlerin, nöromüsküler blokerlerin ve reseptörleri ile taşıyıcıları hedef alan birçok ilacın etkisini açıklayan prensipleri ortaya koymuştur; aynı çerçeve, sinaptik plastisite çalışmalarının temelini oluşturmaktadır. Bu madde, tedavi rehberliği değil, eğitici karşılaştırmalı fizyoloji niteliğindedir.
Tarihçe
Otto Loewi'nin kimyasal nörotransmisyonu göstermesi ve Eccles'ın postsinaptik potansiyellerin hücre içi kayıtları kimyasal sinapsı kurarken, Katz ve arkadaşları kurbağa nöromüsküler kavşağını kullanarak kuantal salınımı ve kalsiyum tetikleyicisini ortaya çıkarmıştır. Karşılaştırmalı çalışmalar daha sonra omurgasız ve omurgalı sinir sistemlerinde elektriksel sinapsların ve modülatör iletimin yaygın kullanımını haritalandırmıştır.
Öne çıkan isimler
- Bernard Katz
- Ricardo Miledi
- John Eccles
- Otto Loewi
İlgili konular
Temel eserler
- katzmiledi1967
- randall2002
- kandel2021
Sıkça sorulan sorular
- Nörotransmiter kuantumu nedir?
- Tek bir sinaptik vezikülde bulunan nörotransmiter miktarıdır; salınım, sürekli bir akış yerine bu paketin tam sayı katları şeklinde gerçekleşir.
- Elektriksel ve kimyasal sinapslar nasıl farklılık gösterir?
- Elektriksel sinapslar, çok hızlı sinyalizasyon için akımı boşluk bağlantıları (gap junction) aracılığıyla doğrudan hücreler arasında iletirken, kimyasal sinapslar nörotransmiter salınımını kullanır, bu da amplifikasyon, işaret değişiklikleri ve modülasyona izin verir ancak kısa bir gecikme ekler.