Plasticità sinaptica

Plasticità sinaptica:
Sinaptogenesi
Rimodellamento sinaptico

• Richiede comunicazione bidirezionale
tra compartimento pre- e postsinaptico
finalizzata all’attivazione di diversi
meccanismi cellulari e molecolari che
hanno il compito di decidere dove e
quando le sinapsi vadano formate,
rimosse o modificate

Formazione di un circuito neuronale
1. Generazione strutture assonali (cono di crescita) che si allontanano dalla
cellula alla ricerca del bersaglio.
2. Allungamento direzionato da segnali extracellulari (NGF, BDNF, neurotrofine,
da cellule vicine).
3. Adesione a molecole matrice extracellulare e membrana bersaglio stimola
(aumento Ca2+ citosolico) formazione microfilamenti (polimerizzazione actina)
avanzamento prolungamenti (aggiunta membrana per fusione vescicole).
Ricerca
del
bersaglio

Il cono di crescita segnala la propria presenza e il bersaglio invia segnali che
possono facilitare o inibire la crescita assonale.
Ogni assone raggiunge con precisione il bersaglio attraverso un complesso
processo di integrazione.
Raggiunto il bersaglio raffinamento contatti sinaptici attività-dipendente.
Connessione
al bersaglio
Le neurotrofine inibiscono un
programma endogeno di
morte cellulare (apoptosi)
caspasi dipendente

Formazione di una sinapsi glutammatergica

Inserimento e traslocazione alla
sinapsi dei recettori AMPA e NMDA

Competizione tra sinapsi: L’eliminazione di sinapsi in eccesso dipende
dal grado di attività di una sinapsi rispetto alle altre.
Vengono stabilizzati gli inputs sinaptici dove si verifica una
correlazione di attività pre e postsinaptica.
b) Se tra le sinapsi presenti una sola
funziona, quella inattiva viene
rimossa.
c) Se entrambe le sinapsi sono attive,
ma con attività diversa, quella
maggiormente attiva si rafforza o
funzionalmente o anatomicamente
(raddoppiandosi).

Legge di Hebb Hebb: Sottolinea l’importanza della correlazione di attività.
Solo le connessioni che sono in grado di attivare in modo sincrono le
cellule bersaglio vengono conservate o rafforzate

Fenomeni di plasticità
sinaptica
L’efficacia di una sinapsi (entità della risposta sinaptica)
può variare in relazione alla frequenza degli impulsi
nervosi che la interessano.
Fenomeni a breve termine (durata 1 ms – 5 min) dovuti
a modificazione della liberazione di neurotrasmettitore
Fenomeni a lungo-termine (30 min – settimane)
associati a modificazioni funzionali e strutturali
dell’elemento post- e presinaptico

Facilitazione sinaptica
(breve termine)

Potenziamento post-tetanico
(breve termine)
L’attivazione di una
terminazione nervosa
con stimoli ripetuti
ad elevata frequenza
determina l’aumento
dell’ EPSP
postsinaptico che
perdura per un certo
tempo dopo la
stimolazione.

Long term potentiation (LTP)
processo di memorizzazione

Long term depression (LTD)
processo di cancellazione

Il recettore NMDA come molecola
HFS
associativa
Interruttori
molecolari della
plasticità
sinaptica
Rilevatori di
coincidenza:
Attivati da:
depolarizzazione
+
legame
glutammato
Mediatore delle
modificazioni
sinaptiche a
breve e lungo
termine

mGluR mGluR-I
PLC
INDUZIONE LTP
Glutammato
NMDA AMPA
Ca 2+
Na +
K +
1. HFS
2. Depolarizzazione
membrana
3. Attivazione NMDA per
rimozione
blocco Mg 2+

mGluR mGluR-I
PLC
NMDA
Glutammato
Na +
↑ Concentrazione di Ca 2+
Attivazione CaMKII
Altre chinasi
Generatore segnali retrogradi
K +
AMPA
LTP
Modificazioni presinaptiche
• Aumentata liberazione di glutammato
Modificazioni
postsinaptiche mediate
dalla fosforilazione
• modulazione recettori
AMPA già espressi
• inserimento di nuovi
recettori AMPA, per
regolazione del trasporto
verso verso- ed incorporazione
nel sito sinaptico
Messaggeri
retrogradi
NO, CO
PAF, AA

Meccanismi alla base dell’espressione di
LTP e LTD
Cambiamenti postsinaptici:
• Fosforilazione (LTP) e
Defosforilazione (LTD) di
recettori AMPA già presenti
• Esocitosi (LTP) di recettori
AMPA (GluR1) ed endocitosi
(LTD) di recettori AMPA
(GluR2)
Cambiamenti presinaptici nell’LTP:
• Aumentata liberazione di
glutammato (mediata da
messaggeri retrogradi: PAF,
NO, CO, AA)

Specificità e associatività
Tetano

Vie attivate dai recettori NMDA