Menu

Jak działa synapsa?

W dzisiejszym poście w prosty sposób wyjaśniam, jak działa synapsa. Na samym początku uprzedzam, że w tekście jest sporo terminologii, która może brzmieć skomplikowanie, ale obiecuję, że najważniejsze jest zrozumienie mechanizmów, a wydaje mi się, że potrafię je tłumaczyć przejrzyście. Zatem nie przejmuj się dziwnymi słowami. Sens zrozumiesz i tak 🙂

W poprzednim artykule pisałam ogólnie, jak działają neuroprzekaźniki, więc jeśli jeszcze o tym nie czytałeś, to koniecznie zrób to teraz. W skrócie, neuroprzekaźniki to związki chemiczne, które zostają wydzielone na zakończeniu neuronu. Jest to konsekwencją docierającego tam impulsu nerwowego, który „uwalnia” nasz neuroprzekaźnik. Następnie, żeby ten impuls (czyli tak właściwie informacja) został przekazany do drugiej komórki, neuroprzekaźnik dyfunduje, czyli przemieszcza się, w jej kierunku, gdzie wiąże się ze specyficznym dla siebie receptorem.

Synapsa

Synapsa chemiczna to funkcjonalne połączenie między zakończeniem aksonu danego neuronu a drugą komórką. Może nią być oczywiście drugi neuron, ale nie jest to jedyna opcja. Synapsa może być nerwowo-nerwowa, nerwowo-mięśniowa, a nawet nerwowo-gruczołowa. Przypomnę, że każda synapsa chemiczna składa się z:

  • części presynaptycznej (czyli zakończenia neuronu, od którego wychodzi informacja), zwanej też kolbką synaptyczną;
  • szczeliny synaptycznej (przez którą neuroprzekaźnik dyfunduje z komórki presynaptycznej do postsynaptycznej) – zawsze studentom powtarzam, że ta szczelina potrafi być naprawdę bardzo mała, w skali nano, ALE JEST, więc nie można o niej zapominać!
  • części postsynaptycznej (czyli funkcjonalnie zmienionej błony komórkowej komórki, do której informacja dociera).
Ogólny zarys układu neuroprzekaźniczego, źródło: Wikimedia Commons

Po ostatnim wpisie padła prośba o rozwinięcie tematu receptorów, które znajdują się właśnie w błonie postsynaptycznej. Chętnie o nich opowiem, zatem będzie to główny temat dzisiejszego wpisu.

Co to jest kanał jonowy?

Zanim opowiem o receptorach, najpierw wspomnę o kanałach jonowych. Zrozumienie ich działania będzie ułatwieniem w zrozumieniu tego, jak wygląda praca receptora. Otóż kanał jonowy to po prostu białko, proteina. Mówi się też, że to białko transbłonowe lub integralne. W tym wypadku oznacza to to, że tworzy ono swojego rodzaju tunel w błonie komórkowej, przez który mogą przemieszczać się różne jony, które są obecne w pewnych stężeniach zarówno wewnątrz komórki, jak i na zewnątrz.

Standardowo dzieli się kanały jonowe na kanały bierne i aktywne. Najważniejszą różnicą między nimi jest to, że kanały bierne są cały czas otwarte na przepływ jonów, a kanały aktywne są przeważnie zamknięte, natomiast mogą zostać otwarte poprzez jakiś bodziec (elektryczny lub chemiczny). Otwarcie kanału w praktyce oznacza, że to białko zmienia swoje przestrzenne ułożenie (co ma swoją bardziej profesjonalną nazwę – zmiana konformacji przestrzennej) w taki sposób, że po tej zmianie jony mogą przez jakiś czas przepływać z wnętrza komórki na zewnątrz i/lub na odwrót. Poniżej, na tym niezwykle uproszczonym rysunku, możemy zobaczyć, że jeśli kanał jest otwarty, to jony mogą przepływać, a gdy konformacja przestrzenna się zmienia i kanał wraca do stanu zamkniętego, jony nie mają przejścia na drugą stronę.

Źródło: Zmodyfikowana przeze mnie grafika z Wikimedia Commons

Co to jest receptor?

Alright, to jeśli mamy już omówione kanały jonowe, możemy przejść do receptorów postsynaptycznych. Ja chciałabym się skupić na ich dwóch głównych podtypach. Na receptorach, które są częścią kanałów jonowych oraz na receptorach oddzielnych, które są związane z dalszymi mechanizmami. Grafikę ukazującą działanie tych dwóch typów receptorów umieściłam po pisemnym wytłumaczeniu ich działania, bo wydaje mi się, że bez tego rysunek może być przytłaczający.

Receptor jonotropowy

Receptor jonotropowy to taki, który jest sprzężony z kanałem jonowym bramkowanym ligandem. Taki kanał to nic innego, jak wcześniej opisywany przeze mnie kanał jonowy aktywny, którego bodźcem otwierającym jest ligand. Ligand to po prostu dziwne słowo określające związek chemiczny, którego rolą jest wiązanie się z receptorem. Zatem, jak się domyślasz, neuroprzekaźnik będzie spełniał rolę liganda. Summa summarum, możemy inaczej powiedzieć: kanał jonowy bramkowany neuroprzekaźnikiem.

Sytuacja jest prosta. Otóż kanał może mieć specjalne miejsce, że tak powiem, recepcyjne, odbiorcze i w momencie, gdy neuroprzekaźnik dociera do tego miejsca i się z nim wiąże (czyli przyłącza się do receptora), następuje jakaś AKCJA. W zależności od tego, jaki jest to neuroprzekaźnik i jaki receptor, możemy mówić albo o pobudzeniu neuronu postsynaptycznego, albo o jego zahamowaniu, czyli zmniejszeniu jego aktywności.

Receptor metabotropowy

Drugim, ważnym typem receptorów są receptory metabotropowe. Kolejne dziwne słowo, I know. Zauważyłam, że w studenckim słowniku receptor ten występuje czasem jako „receptor meta-coś-tam”. Niestety, nie tylko nazwa jest w nim skomplikowana, działanie również. Co więcej, nie ma jednego schematu tego, jak wygląda cały mechanizm, który powodowany jest przez aktywację receptora metabotropowego. Powiem jednak skrótowo.

Na początku jest banalnie. Neuroprzekaźnik dyfunduje do błony postsynaptycznej i łączy się z receptorem. Podobnie jak w przypadku receptora jonotropowego, z tą różnicą, że receptor metabotropowy nie jest tu częścią kanału jonowego. Jest oddzielnym białkiem, które jest FUNKCJONALNIE połączone z kanałem jonowym. Co oznacza funkcjonalnie? Zazwyczaj to, że nie ma bezpośredniego, fizycznego kontaktu między receptorem a kanałem, tylko istnieją mechanizmy przyczynowo-skutkowe, które kaskadowo uruchamiają daną reakcję. W przypadku receptorów metabotropowych pośredniczą układy wtórnych przekaźników. Finalnie, skutek jest ten sam – połączenie neuroprzekaźnika z receptorem sprawia, że kanał jonowy otwiera się i dzięki przepływowi jonów następuje AKCJA. Czyli znów – pobudzenie lub hamowanie komórki postsynaptycznej. Przypomnę, że komórką postsynaptyczną może być neuron, ale też mięsień, czy gruczoł.

Źródło: Wikimedia Commons, a ja dodałam opisy po lewej stronie dla łatwiejszego podsumowania.

Podsumowanie, czyli TL;DR**

Neuroprzekaźnik, który zostaje wydzielony przez neuron presynaptyczny, przemieszcza się w kierunku komórki postsynaptycznej i tam łączy się ze specyficznym dla siebie receptorem. W zależności od tego, czy jest to receptor jonotropowy, czy metabotropowy, to wywołuje to reakcję odpowiednio szybką lub wolną. Receptor jonotropowy wywołuje szybką, bezpośrednią reakcję, gdyż receptor jest tu bezpośrednio połączony z kanałem jonowym. Natomiast reakcja wywoływana przez receptor metabotropowy jest wolna i pośrednia, gdyż między receptorem a kanałem jonowym musi dojść do kaskady reakcji chemicznych, które wymagają dodatkowych przekaźników. Niemniej jednak, zarówno gdy patrzymy na receptory jonotropowe, jak i metabotropowe – skutek połączenia neuroprzekaźnika z receptorem jest taki sam. Powoduje on otwarcie kanałów jonowych, co z kolei skutkuje ruchem jonów w poprzek błony. Ten ruch jest właśnie powodem, dla którego komórka postsynaptyczna może zostać pobudzona lub hamowana.

Co ważne, im częściej sygnał jest przekazywany w synapsie, tym bardziej wzmocnione jest przewodnictwo między tymi neuronami. Dzięki temu, że długotrwałe wzmocnienie synaptyczne (LTP – ang. long-term potentiation) ma miejsce, możemy się uczyć i zapamiętywać.

Jeśli masz jakieś pytania lub wątpliwości, to pisz śmiało. W komentarzu lub na maila (agata@neuronaukowiec.com). Genialnego dnia!


* Są różne kanały dla różnych jonów, związane z różnymi neuroprzekaźnikami i od tego wszystkiego zależy, czy jony będą działały pobudzająco, czy hamująco, ale dziś chcę mówić jak najbardziej ogólnie.

** TL;DR – too long, didn’t read, czyli slangowe „za długie, nie czytałem”.

No Comments

    Leave a Reply