Funciones del sistema nervioso transducción de señales : 1. recepción – de señales externas e internas, vía órganos de los sentidos y nocireceptores 2. integración- de la información (SNC-cerebro y médula espinal) 3. respuesta- motora (órganos efectores vía sistema nervioso periférico y músculos) y humoral (sistema endocrino)

• Santiago Ramón y Cajal (1852-1934), Histólogo español, estructura del sistema nervioso. • Anatomía de las neuronas • 1012 neuronas en el cerebro

Teoría neuronal.- El SN está formado por células individualizadas que contactan entre ellas en puntos especializados (sinapsis). 1000-10.000 sinapsis/neurona

La neurona es la unidad funcional del sistema nervioso • Ciclo Celular. Las neuronas no se dividen, pero hay formación de nuevas neuronas durante la vida adulta a partir de células troncales (neurogénesis postnatal) • El cerebro expresa el más alto porcentaje de la información genetica codificada en el DNA. Se expresan alrededor de 100.000 mRNA distintos, lo que es 10-20 más que en el riñón y en el hígado. • Esto se debe a la gran variedad de tipos neuronales; y también a que cada una de las 1012neuronas que existen en un cerebro expresan más genes que cada célula hepática o renal.

¿ Qué tipos de proteinas expresa el cerebro ? 2. La neurona sintetiza tres clases de proteinas: a) Proteinas que se sintetizan en el citosol y quedan alli; b) proteinas que se sintetizan en el citosol y son transportadas al nucleo, peroxisoma y mitocondrias; c) proteinas que se sintetizan en el RER

Proteínas neuronales • Proteínas de membrana: canales iónicos, receptores, etc • Proteínas citoplasmáticas: organelas, enzimas, etc • Proteínas de secreción (NT, neuropéptidos) • Proteínas del citoesqueleto: microfilamentos (actina), filamentos intermedios, microtúbulos (tubulina)

- Flujo axonal anterogrado. El axoplasma (citoesqueleto y proteinas solubles) se transporta lentamente. Dos componentes cinéticos: a) el lento se mueve a un ritmo de de 0.2-2.5 mm/dia, y transporta las formas solubles de las proteinas del citoesqueleto. b) el más rapido se mueve a 5 mm/dia, y transporta una mezcla de proteinas: actina, clatrina, enzimas, etc.

- Transporte retrógrado Es rápido (aprox. 200 mm/dia). Transporta materiales desde la terminal hasta el soma para degradación o reutilización. Son paquetes rodeados de membranas formados por endocitosis y que pertenecen al sistema lisosomal. Transporte de virus (herpes, rabia, polio)y toxinas (tetanos) desde los nervios periféricos. Transporte de organelas

Proteínas de unión a MT: dineina y kinesina

diferentes tipos de neuronas A) Multipolar B) Bipolar

Neuronas sensoriales o bipolares portan mensajes desde los órganos de los sentidos al sistema nervioso central (SNC) Neuronas motoras o multipolares llevan señales desde el SNC músculos y glándulas (neuronas motoras de la médula espinal, neuronas piramidales,etc)

Las neuronas exhiben excitabilidad. Las propiedades electrofisiológicas de la neurona residen en su membrana plasmática, donde poseen canales de Na y K dependientes de voltaje

La membrana está polarizada

El interior de la célula tiene carga negativa; vs el exterior, que tiene carga positiva

Se abren canales de Na+ tq el Na+ difunde hacia el interior ( -70 mV a +58 mV). Despolarización (cambios en la carga eléctrica de la célula) Se cierran los canales de Na+ y se abren los canales de K+.El K+ sale al exterior. el interior se torna nuevamente (-). Repolarización.

PA.- Umbral Es “de todo o nada” 2-3 mseg

(-75mV) Período refractario.- tiempo que sucede antes que un nuevo PA pueda gatillar nuevos cambios de corriente

En la neurona hay varios puntos (sinápsis) con diferentes potenciales, lo que crea una corriente entre estos puntos (impulso nervioso). El impulso activa los canales que estan adelante y esta miniregión de la membrana se depolariza (PA2).

Sinapsis eléctrica: Estructura: - Mediadas por la formación de uniones en hendidura (gap junction).

-transmision muy rápida. Velocidad es importante para ciertos mecanismos (por ej. reacción de escape).

Sinapsis química - 20-40 nm espacio intersinaptico - las membranas pre- y post-sinapticas presentan diferenciaciones diferentes (membranas asimétricas). - Citoplasma pre-sináptico: vesiculas sinápticas que contienen unas 1000 ó más moleculas de neurotransmisor. -Potencial de acción presináptico gatilla exocitosis y liberación de NT. -NT se une a receptores presentes en membrana postsinática, lo cual a su vez gatilla apertura de canales iónicos, transmitiendo la depolarización en la membrana postsináptica.

Neurotrasmisores • acetilcolina.... Unión neuro-muscular (Contracción muscular.) • Aminas biogénicas (CNS): epinefrina (adrenalina) y nor-epinefrina (noradrenalina) [catecholamines]... (contracción cardiaca) depresión = niveles disminuidos de A y NA serotonina y dopamina – conducta, atención, aprendizaje • aminoácidos – ASP & GLU - excitatorios (CNS) – GLY & GABA - inhibitorios (Cl-) • péptidos (neuropéptidos) – endorfinas, NPY, etc Una neurona libera en sus dendritas y axón el mismo “set” de NT y neuropéptidos (moduladores de la trasmisión sináptica)

Tipos de sinapsis segun sitio de recepción Sinapsis axo-somática: -sinapsis excitatorias e inhibitorias Sinapsis axodendrítica: -Puede ser sobre el tronco de la dendrita o sobre las espinas dendriticas. Excitatorias. Espina dendrítica: sitio especializado de recepcion sinaptica. Sinápsis axo-axónica: No tiene efecto sobre la neurona (segunda) que inerva, sino que indirectamente afecta a la tercera neurona afectando la liberacion del NT de la segunda neurona. Inhibitorias.

Citología y fisiología de las células de la neuroglía. Sistema de señales neurona-glía y glía-neurona

1012 neuronas Glia 10 veces más numerosas que neurona Representa el 50 % de la masa cerebral Ratio glia:neurona aumenta en la evolución

Rudolf L. Virchow, 1821-1902

en 1846, diferencia entre neuronas y otros tejidos intersticiales. Dió nombre a neuroglia (nervwenkitt = pegamento nervioso).

P. del Río Hortega, ,1882-1945

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Desarrolla la tinción de carbonato de plata amoniacal “tercer elemento” de Cajal microglia and oligodendroglia

La glía está constituida por diversos tipos celulares Microglia (derivan de células stem hemopoiéticas) Macroglia (derivan del ectodermo) – Oligodendroglía – Célula ependimaria – Astroglía – Célula Schwann (SNP)

Tipos de astrocitos • Clasificación anatómica Protoplásmico: se encuentran en la sustancia gris. Tienen muchos procesos ramificados, que terminan sobre vasos sanguíneos, sinapsis y axones

Tipos de astrocitos • Clasificación anatómica Fibroso: se encuentran en la sustancia blanca. Tienen procesos delgados, no ramificados que terminan sobre vasos sanguíneos.

Unidad vascular-neurona-glía

N

A V

A

A

Los procesos de astrocitos adyacentes no se solapan. Dividen regiones del cerebro en compartimentos separados, en diferentes dominios de un astrocito individual (territorio de un astrocito).

unidad vascular-neurona-glía Mediante acoplamiento, los astrocitos pueden desarrollar funciones especiales: Relación astrocito-soma neuronal Se acoplan metabólicamente con la neurona Relación astrocito-axón Regulan la concentración de K+en el espacio intercelular Relación astrocito-terminal sináptica Regulan la concentración NT en espacio intercelular (homeostasis de espacio intercelular) Modulan la actividad neuronal y la trasmisión sináptica, mediante la secreción de compuestos biológicamente activos. Relación astrocito-vaso sanguíneo Regulan el flujo vascular y el aporte de glucosa y oxígeno a zonas cerebrales activas

Astrocitos regulan el flujo vascular y el aporte de glucosa y oxígeno a zonas cerebrales activas

Por acción de Neurotrasmisores liberados por las neuronas, los astrocitos secretan compuestos vasodilatadores y constrictores

Las células gliales forman un sincitio continuo

oligodendroglia

S-100 Proteína mileníca básica

Unidad funcional glía-axón

a. Mantenimiento de la estructura axonal. b. Propagación del potencial de acción 5 m/sec (sin mielina) 100 m/sec (con mielina)

microglia

Son los macrófagos del SN. Se activan en respuesta al daño, secretan compuestos que activan los astrocitos y los promueven a secretar compuestos neurotróficos de protección para las neuronas.

Las células ependimarias recubren los ventrículos cerebrales y el canal central de la médula espinal • Secretorio (OSC, PC), aporta moléculas al LCR • No secretorio alteración del neuroepitelio (SN embrionario) y epéndimo adulto producen hidrocefalia y malformaciones de la corteza cerebral.

Rudolf Virchow, 1821-1902

Soporte estructural

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Homeostasis del microambiente cerebral Aportan sustancias biologicamente activas a las neuronas (acoplamiento metabólico) Forman y modulan las sinapsis (plasticidad) Regulan el flujo vascular Barrera sangre-cerebro Desarrollo neural (glía radial) Regulan la actividad neuroendocrina

Barrera hematoencefálica Las células endoteliales de los vasos sanguíneos se unen a través de uniones estrechas, lo que impide el paso libre de sustancias desde el vaso sanguíneo hacia el parénquima nervioso Los astrocitos inducen las formación de uniones estrechas en el endotelio capilar.

Las células troncales neurales son células gliales

¿cúal es el rol de la neurona y glía para producir un microambiente neural favorable de diferenciación?¿qué factores regulan la diferenciación celular?

Tratamiento potencial •Cancer •Daño en la médula espinal •Daño muscular •Daño cardiaco •Enfermedades neurodegenerativas