Transcript תקשורת בין נוירונים

‫שיעור ‪5‬‬
‫התקשרות בין נוירונים‬
‫• נוירונים מתקשרים זה עם זה ללא הפסקה‪.‬‬
‫• התקשורת העיקרית נעשית בהעברה סינפטית ( ‪synaptic‬‬
‫‪ )transmission‬באמצעות נוירוטרנסמיטרים‪.‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫כאשר פוטנציאל הפעולה מגיע לקצה האקסון‪ ,‬הוא משפיע על תא אחר‪,‬‬
‫בצורה ישירה או בצורה בלתי ישירה‪.‬‬
‫בכמה מקרים ספציפיים‪ ,‬פוטנציאל הפעולה יכול לעבור ישירות מתא לתא‬
‫אחר‪.‬‬
‫ברוב המקרים פוטנציאל הפעולה נעצר בקצה האקסון‪ .‬כיוון שאין רציפות‬
‫מבנית בין תא העצב לתא המטרה‪ ,‬נוצר מצב שבו הולכה חשמלית אינה‬
‫אפשרית‪ ,‬ובמקומה מתקיימת העברה כימית של הגירוי‪.‬‬
‫העברה מתבצעת על ידי שחרור של מוליכים עצביים (נוירוטרנסמיטרים) אל‬
‫המרווח הסינפטי וקליטתם בתא המטרה‪ .‬המוליכים העצביים‬
‫מיוצרים ומאוחסנים בשלפוחית הסינפטית‪ ,‬אשר נמצאת בקצה האקסון של‬
‫תא העצב‪.‬‬
‫הסינפסה היא מקום העברת האינפורמציה ביו הנוירון לבין תא אחר‪.‬‬
‫במרווח הסינפטי יש נוזל חוץ‪-‬תאי שדרכו מתפזר הנ"ט‪.‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫הנ"ט יוצרים פוטנציאלים פוסט‪-‬סינפטיים‪ .‬כלומר‪ ,‬דה‪-‬פולריזציות‬
‫או היפר‪-‬פולריזציות המגבירות או מאטות את קצב הירי באקסון‬
‫של הנוירון הפוסט‪-‬סינפטי‪.‬‬
‫הנ"ט נקשרים אל אזור במולקולת הרצפטור (הקולטן) הנקרא‬
‫אתר הקשירה (‪.)binding site‬‬
‫חומר כימי הנקשר באתר זה נקרא ליגנד (‪.)ligand‬‬
‫הנ"ט הוא ליגנד טבעי‪ .‬אולם יש חומרים בטבע שהם גם‬
‫ליגנדים‪ :‬בטבע – חומרים מצמחים או מארס‪ ,‬במעבדה – סמים‬
‫ותרופות‪.‬‬
‫• סינפסה בין נוירון לנוירון נמצאת בין האקסון של נוירון אחד לבין הדנדריטים‪,‬‬
‫גוף התא‪ ,‬או האקסון של תא אחר‪.‬‬
‫• ברוב המקרים הסינפסה נמצאת בין האקסון של הנוירון הראשון‪ ,‬לבין‬
‫הדנדריטים או גוף התא של הנוירון השני‪.‬‬
‫• ההעברה העצבית היא בכיוון אחד‪ :‬מהאקסון של הנוירון הראשון‪ ,‬שהוא‬
‫הנוירון הפרה‪-‬סינפטי (‪ ,)Presynaptic‬לנוירון השני שהוא הנוירון הפוסט‪-‬‬
‫סינפטי (‪ ,)Postsynapyic‬או לתא השני (שריר‪ ,‬בלוטה) שהוא תא פוסט‪-‬‬
‫סינפטי‪https://www.youtube.com/watch?v=6Ra3il45vnE.‬‬
‫• בכפתורים הסופיים‬
‫שבקצה האקסון יש‬
‫שלפוחיות סינפטיות‪.‬‬
‫אלה הם כדורים‬
‫קטנים שבתוכם‬
‫מולקולות של הנ"ט‪.‬‬
‫בתמונה בצד ימין‪ ,‬שלפוחיות ( ‪)Synaptic vesicles‬‬
‫במרווח הסינפטי‪ ,‬תצלום מיקרוסקופי‬
‫פליטת הנ"ט‬
‫• פוטנציאל פעולה מועבר לאורך האקסון‬
‫• מגיע לכפתורים הסופיים‬
‫• שלפוחיות סינפטיות פוקעות‬
‫• מרוקנות את תוכנן אל המרווח הסינפטי‪.‬‬
‫פליטת הנ"ט‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫איך מתבצעת הפליטה?‬
‫אזור הפליטה (כפתורים סופיים הממוקמים לקראת קצה האקסון)‬
‫מכיל תעלות סידן (‪ )Ca2+‬תלויות מתח‪.‬‬
‫פוטנציאל פעולה מגיע אל הכפתור הסופי וגורם דפולריזציה של‬
‫הממבראנה‪ .‬משום שפעילות התעלה קשורה למתח‪ ,‬היא נפתחת‬
‫בזמן הדפולריזציה‪.‬‬
‫הסידן החיובי נמצא בריכוז גבוה מחוץ לתא (בדומה לנתרן)‪ .‬לכן‬
‫כשהתעלות נפתחות הוא נכנס לפנים התא‪ ,‬כלומר אל תוך האקסון‪,‬‬
‫בכוח הלחץ האלקטרוסטטי (בתוך התא המטען שלילי כזכור) וכוח‬
‫הדיפוזיה (אין הרבה סידן בתוך התא)‪.‬‬
‫פליטת הנ"ט ‪ -‬המשך‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫כניסת הסידן גורמת לתנועה של שלפוחיות המכילות נ"ט לדופן‬
‫הממבראנה של הכפתור הסופי‪.‬‬
‫הסידן גם מאפשר את פתיחת השלפוחיות לאחר מכן‪.‬‬
‫אם הסידן לא ייכנס‪ ,‬לא תהיה יציאה של נ"ט‪.‬‬
‫כחלק מהתהליך הזה‪ ,‬ממבראנת השלפוחית עוברת איחוי עם‬
‫ממבראנת האקסון (ממבראנת הכפתורים הסינפטיים)‪ ,‬ותוכן‬
‫השלפוחית משתחרר החוצה‪.‬‬
‫בדרך בזו משוחררות אלפי מולקולות של נ"ט למרווח הסינפטי‪.‬‬
‫בסוף התהליך‪ ,‬נשאי סידן מיוחדים מסלקים את הסידן החוצה מפנים‬
‫התא אל הנוזל החוץ תאי‪.‬‬
‫שאלה‪...‬‬
‫• לאחר שעבר הנ"ט למרווח הסינפטי‪ ,‬כיצד הוא גורם לדפולריזציה או‬
‫להיפר‪-‬פולריזציה בתא הבא?‬
‫• כלומר‪ ,‬כיצד הוא מעורר או מעכב את הפעילות של התא הבא?‬
‫תשובה!‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫המולקולות של הנ"ט עוברות למרווח הסינפטי‪ ,‬ונקשרות לקולטנים‬
‫ספציפיים שנמצאים על גבי הממבראנה הפוסט‪-‬סינפטית‪.‬‬
‫קולטנים אלה הם מולקולות חלבון מיוחדות המכונות קולטנים פוסט‪-‬‬
‫סינפטיים‪.‬‬
‫הקולטנים הללו גורמים לפתיחה של תעלות יונים בממבראנת התא הפוסט‪-‬‬
‫סינפטי‪.‬‬
‫תעלות אלה נקראות ‪ ,Chemically Gated Channels‬או ‪Ligand gated‬‬
‫‪ .channels‬זאת בגלל שהתעלות (או השערים בתעלות האלה) נפתחים‬
‫כתוצאה מקישור חומר כימי לממבראנה הפוסט‪-‬סינפטית‪.‬‬
‫תעלות אלה מאפשרות ליונים מסוימים להיכנס או לצאת מהתא‪.‬‬
‫• המסקנה אם כן היא שהנוכחות של נ"ט מאפשרת ליונים להיכנס או‬
‫לצאת מהתא הבא‪ ,‬באמצעות הפעלת התעלות המיוחדות הללו‪.‬‬
‫• השינוי במינון היונים מעורר או מעכב את התא הבא‪.‬‬
‫• הפוטנציאל הפוסט‪-‬סינפטי יכול להיות דפולרי (מעורר) או היפר‪-‬פולרי‬
‫(מעכב)‪.‬‬
‫• סוג תעלת היונים הנפתחת עם הפעלת הקולטן היא שתקבע מה יקרה‪.‬‬
‫• בממבראנה הפוסט סינפטית יש ‪ 4‬סוגים עיקריים של תעלות יונים תלויות‬
‫נ"ט‪ :‬תעלות נתרן (‪ ,)Na+‬אשלגן (‪ ,)K+‬כלוריד (‪ ,)Cl-‬וסידן (‪.)Ca2+‬‬
‫• המקור העיקרי לפוטנציאל פעולה מעורר היא תעלת הנתרן (‪.)Na+‬‬
‫• כאשר נתרן נכנס לתא האפקט שלו חזק מאוד והוא גורם לדפולריזציה‪.‬‬
‫במושגים של תקשורת בין נוירונים מדובר ב‪EPSP‬‬
‫‪ – Excitatory Post Synaptic Potential‬פוטנציאל פוסט סינפטי מעורר‪.‬‬
‫• פוטנציאלים אלה גורמים לגירוי הנוירון הפוסט‪-‬סינפטי‪ ,‬על מנת לייצר‬
‫פוטנציאל פעולה‪.‬‬
‫• עכבה תגרום ל ‪.Inhibitory Post Synaptic Potential ,IPSP‬‬
‫• פוטנציאלים אלה מונעים מהנוירון הפוסט‪-‬סינפטי לייצר פוטנציאל‬
‫פעולה‪.‬‬
‫• תהליך זה מתרחש עקב פתיחה של תעלות אשלגן או כלוריד‪.‬‬
‫• מדוע פתיחת תעלות אשלגן גורמת ל ‪?IPSP‬‬
‫• רמז‪ :‬כזכור יש עודף של יוני אשלגן בתוך התא‪.‬‬
‫• מדוע פתיחת תעלות כלוריד גורמות ל ‪?IPSP‬‬
‫• רמז‪ :‬הכלוריד הוא שלילי ונמצא מחוץ לתא‪.‬‬
‫• לסיכום חלק זה‪,‬‬
‫• נוירוטרנסמיטר אקסטטורי (‪ )Excitatory Neurotransmitter‬גורם לדה‪-‬‬
‫פולריזציה של ממבראנת הנוירון או התא הפוסט‪-‬סינפטי‪.‬‬
‫• נוירוטרנסמיטר אינהיביטורי (‪ )Inhibitory Neurotransmitter‬גורם‬
‫להיפרפולרזציה של ממבראנת הנוירון או התא הפוסט‪-‬סינפטי‪.‬‬
‫סיום הפוטנציאל‬
‫• שאלה‪ :‬הנ"ט במרווח הסינפטי גורם להפעלה או עיכוב של‬
‫התא הבא‪ .‬אם כך‪ ,‬מה מונע מהנ"ט להמשיך ולהפעיל או‬
‫לעכב את התא הבא שוב ושוב ללא הפסק?‬
‫• במלים אחרות – מה מפסיק את פעולות של הנ"ט?‬
‫• תשובה‪ :‬ישנם שני מנגנונים שעושים זאת‪ ,‬ביעילות רבה‪.‬‬
‫מנגנון ‪ :1‬קליטה חוזרת‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫במנגנון זה הכפתור הסופי מסלק במהירות את הנ"ט מן‬
‫המרווח הסינפטי‪.‬‬
‫דבר זה נעשה באמצעות מולקולות נשא מיוחדות המצויות‬
‫בממבראנה‪.‬‬
‫הן מעבירות את הנ"ט "על גבן" מהמרווח הסינפטי בחזרה‬
‫לציטופלזמה‪.‬‬
‫תהליך זה הוא מהיר מאוד ולכן הקולטן הפוסט סינפטי‬
‫נחשף לנ"ט לפרק זמן קצרצר‪.‬‬
‫מנגנון ‪ :2‬דה‪-‬אקטיבציה אנזימטית‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫בדרך זו נהרסת מולקולת הנ"ט ע"י אנזים מיוחד‪.‬‬
‫יש רק נ"ט שמסיים את חייו כך‪ ,‬וזהו אציטילכולין (‪)ACh‬‬
‫נ"ט שכיח מאוד בסינפסות על גבי סיבי שריר‪ ,‬ובחלק‬
‫מהסינפסות ב ‪.CNS‬‬
‫האנזים מפרק מייד את הנ"ט הזה ובאופן יעיל מאוד‪.‬‬
‫מולקולה אחת של האנזים מפרקת ‪ 5000‬מולקולת של‬
‫הנ"ט במהלך שניה אחת‪.‬‬
‫מנגנונים להעברה‬
‫העצבית‪ :‬סיכום‬