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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)
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• 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
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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.
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¿ 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 sontransportadas al nucleo, peroxisoma y mitocondrias;
c) proteinas que se sintetizan en el RER
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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)
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- 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 delcitoesqueleto. 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
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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)
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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
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La membrana está polarizada
El interior de la célula tiene carga negativa; vs el exterior, que tiene carga positiva
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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.
(-75mV)
Período refractario.- tiempo que sucede antes que un nuevo PA pueda gatillar nuevos cambios de corriente
PA.- UmbralEs “de todo o nada”2-3 mseg
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En la neurona hay variospuntos (sinápsis) con diferentes potenciales, lo quecrea una corriente entre estospuntos (impulso nervioso).
El impulso activa los canales que estan adelante y estaminiregión de la membrana se depolariza (PA2).
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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).
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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.
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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 NAserotonina 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)
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Tipos de sinapsis segun sitio de recepciónSinapsis 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 terceraneurona afectando la liberacion del NT de la segunda neurona. Inhibitorias.
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1012 neuronas
Glia 10 veces másnumerosas que neurona
Representa el 50 % de la masa cerebral
Ratio glia:neurona aumentaen la evolución
Citología y fisiología de las células de la neuroglía. Sistema de señales neurona-glía y glía-neurona
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Rudolf L. Virchow, 1821-1902
P. del Río Hortega, ,1882-1945
en 1846, diferencia entre neuronas y otros tejidos intersticiales. Diónombre a neuroglia (nervwenkitt = pegamento nervioso).
• Desarrolla la tinción de carbonato de plata amoniacal
• “tercer elemento” de Cajal• microglia and
oligodendroglia
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La glía está constituida por diversos tipos celulares
Microglia (derivan de células stemhemopoiéticas)
Macroglia (derivan del ectodermo)– Oligodendroglía– Célula ependimaria– Astroglía– Célula Schwann (SNP)
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Tipos de astrocitos• Clasificación anatómica
Protoplásmico: se encuentran en la sustancia gris. Tienen muchos procesos ramificados, que terminan sobre vasos sanguíneos, sinapsis y axones
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Tipos de astrocitos
• Clasificación anatómica
Fibroso: se encuentran en la sustancia blanca. Tienen procesos delgados, no ramificados que terminan sobre vasos sanguíneos.
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NA
Unidad vascular-neurona-glía
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).
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unidad vascular-neurona-glíaMediante acoplamiento, los astrocitos puedendesarrollar 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 trasmisiónsináptica, mediante la secreción de compuestosbiológicamente activos.
Relación astrocito-vaso sanguíneo
Regulan el flujo vascular y el aporte de glucosa y oxígeno a zonas cerebrales activas
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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
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Las células gliales forman un sincitio continuo
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S-100
Proteína milenícabásica
oligodendroglia
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)
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microglia
Son los macrófagos del SN.
Se activan en respuesta al daño, secretan compuestos que activanlos astrocitos y los promueven a secretar compuestos neurotróficos de protección para las neuronas.
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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.
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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
Rudolf Virchow, 1821-1902
Soporte estructural
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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 endoteliocapilar.
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Las células troncales neuralesson células gliales
¿cúal es el rol de la neurona y glíapara producir un microambienteneural favorable de diferenciación?¿qué factores regulan la diferenciación celular?
Tratamiento potencial•Cancer•Daño en la médula espinal•Daño muscular•Daño cardiaco •Enfermedades neurodegenerativas