Sinaps dalam sistem saraf

Konsep "sinaps" diperkenalkan pada penghujung abad ke-19 oleh C. Sherrington, yang bermaksud dengan istilah ini struktur yang menjadi pengantara penghantaran isyarat dari hujung akson ke efektor - neuron, gentian otot, sel penyembunyi. Semasa mengkaji sinaps, ahli morfologi, ahli fisiologi, ahli biokimia dan ahli farmakologi mendedahkan kepelbagaian ketara mereka, manakala ciri biasa dalam struktur dan fungsi ditemui; akibatnya, prinsip untuk mengklasifikasikan sinaps telah dibangunkan.

Prinsip morfologi klasifikasi sinaps mengambil kira bahagian mana dua sel ia dibentuk dan bagaimana ia terletak pada permukaan neuron penerima (pada badan sel, pada batang atau "tulang belakang" dendrit, pada akson itu sendiri). Oleh itu, sinaps dibezakan sebagai axo-axonal, axo-dendritic, axo-somatic. Walau bagaimanapun, klasifikasi ini tidak menjelaskan sama ada peranan berfungsi atau mekanisme sinaps.

Struktur morfologi sinaps

Secara morfologi, sinaps ialah struktur dua formasi demielin - hujung sinaptik yang menebal (plak sinaptik) pada hujung akton dan bahagian membran sel yang diinervasi, melalui celah sinaptik yang bersentuhan dengan membran presinaptik. Fungsi utama sinaps adalah untuk menghantar isyarat. Bergantung pada kaedah penghantaran isyarat, sinaps kimia, elektrik dan campuran dibezakan. Mereka berbeza dalam prinsip operasi.

Mekanisme pengaliran pengujaan dalam sinaps elektrik adalah serupa dengan mekanisme pengaliran pengujaan dalam gentian saraf - AP penghujung presinaptik memastikan depolarisasi membran pascasinaptik. Penghantaran pengujaan sedemikian mungkin disebabkan oleh ciri-ciri struktur sinaps jenis ini - celah sinaptik sempit (kira-kira 5 nm), kawasan sentuhan membran yang besar, kehadiran saluran melintang yang menghubungkan membran presinaptik dan pascasinaptik dan mengurangkan rintangan elektrik di kawasan sentuhan. Sinaps elektrik adalah yang paling biasa pada invertebrata dan vertebrata bawah. Dalam mamalia, ia ditemui dalam nukleus mesencephalic saraf trigeminal antara badan neuron, dalam nukleus vestibular Deiters antara badan sel dan hujung akson, dan di antara "duri" dendrit dalam zaitun inferior. Sinaps elektrik terbentuk di antara sel-sel saraf jenis yang sama dalam struktur dan fungsi.

Penghantaran sinaptik elektrik dicirikan oleh ketiadaan kelewatan sinaptik, penghantaran isyarat dalam kedua-dua arah, kebebasan penghantaran isyarat daripada potensi membran presinaptik, rintangan terhadap perubahan kepekatan Ca2+, suhu rendah, beberapa kesan farmakologi, dan keletihan yang rendah, kerana penghantaran isyarat tidak memerlukan kos metabolik yang ketara. Dalam kebanyakan sinaps sedemikian, "kesan pembetulan" diperhatikan, apabila isyarat dalam sinaps dihantar hanya dalam satu arah.

Berbeza dengan sinaps elektrik dengan penghantaran langsung pengujaan, sinaps kimia (sinaps dengan penghantaran isyarat tidak langsung) terdapat dalam jumlah yang lebih besar dalam sistem saraf vertebrata. Dalam sinaps kimia, impuls saraf menyebabkan pembebasan utusan kimia dari hujung presinaptik - neurotransmitter, yang meresap melalui celah sinaptik (lebar 10-50 nm) dan berinteraksi dengan protein reseptor membran pascasinaptik, menghasilkan penjanaan potensi pascasinaptik. Penghantaran kimia memastikan penghantaran isyarat sehala dan kemungkinan modulasinya (penguatan isyarat, serta penumpuan banyak isyarat pada satu sel pascasinaptik). Kemungkinan modulasi dalam proses penghantaran isyarat dalam sinaps kimia memastikan pembentukan fungsi fisiologi kompleks berdasarkan mereka (pembelajaran, ingatan, dll.). Ultrastruktur sinaps kimia dicirikan oleh celah sinaptik yang luas, kehadiran vesikel dalam plak sinaptik diisi dengan mediator yang menghantar isyarat, dan dalam plak postsynaptic, banyak saluran kemosensitif (dalam sinaps pengujaan - untuk Na +, dalam sinaps perencatan - untuk Cl). Sinaps sedemikian dicirikan oleh kelewatan dalam penghantaran isyarat dan keletihan yang lebih besar berbanding sinaps elektrik, kerana fungsinya memerlukan kos metabolik yang ketara.

Terdapat dua subtipe utama sinaps kimia.

Yang pertama (yang dipanggil asimetri) dicirikan oleh celah sinaptik kira-kira 30 nm lebar, zon sentuhan yang agak besar (1-2 μm), dan pengumpulan ketara matriks padat di bawah membran postsynaptic. Vesikel besar (diameter 30-60 nm) terkumpul dalam plak presinaptik. Sinaps kimia subjenis kedua mempunyai celah sinaptik kira-kira 20 nm lebar, zon sentuhan yang agak kecil (kurang daripada 1 μm), dan pemadatan membran yang sederhana dan simetri. Mereka dicirikan oleh vesikel kecil (diameter 10-30 nm). Subjenis pertama diwakili terutamanya oleh axodendritic, excitatory (glutamatergik), yang kedua oleh axosomatic, inhibitory (GABAergic) sinaps. Walau bagaimanapun, bahagian ini agak sewenang-wenangnya, kerana sinaps kolinergik ditemui dalam mikrograf elektron sebagai vesikel cahaya dengan diameter 20-40 nm, manakala sinaps monoaminergic (terutama dengan norepinephrine) didapati sebagai vesikel padat besar dengan diameter 50-90 nm.

Satu lagi prinsip klasifikasi sinaps adalah dengan bahan yang digunakan sebagai mediator (kolinergik, adrenergik, purinergik, peptidergik, dll.). Walaupun fakta bahawa dalam beberapa tahun kebelakangan ini telah ditunjukkan bahawa mediator yang berbeza sifat boleh berfungsi dalam satu penghujung, klasifikasi sinaps ini masih digunakan secara meluas.