Sinapses ir savienojumi starp nervu šūnām un maņu, muskuļu vai dziedzeru šūnām vai starp divām vai vairākām nervu šūnām. Tie kalpo signālu un stimulu pārraidīšanai. Stimulu pārnešana pārsvarā ir ķīmiska, izmantojot neirotransmiterus. Tur ir arī sinapses kas pārraida viņu darbības potenciāls tieši ar elektriskiem līdzekļiem, kas stimulus pārraida ātrāk un tāpēc ir izdevīgi, piemēram, muskuļos refleksa. Elektriskā sinapses, atšķirībā no ķīmiskām sinapsēm, var pārnest stimulus abos virzienos.
Kas ir sinapses?
Sinapses nodrošina stimulu un signālu pārraidi starp nervu šūnām (neironiem) un starp nervu šūnām un maņu, muskuļu un dziedzeru šūnām. Nosaukums meklējams britu fiziologam seram Čārlzam Šerringtonam un cēlies no sengrieķu valodas “syn” kopā un “haptein”, lai saprastu vai satvertu. Atkarībā no stimula pārnešanas veida no raidītāja šūnas uz uztvērēja šūnu, tiek nodalītas ķīmiskās un elektriskās sinapses. Ķīmiskās sinapsēs elektriskais potenciāls, kas jāpārraida sūtītāja šūnā, tiek pārveidots par ķīmisko kurjeru (neiromeditors) pie sinaptiskās membrānas. Šaurā plaisa, kas pastāv starp nosūtītājas un uztverošās šūnas sinapsēm, pārvar neiromeditors un agrāk elektriskā darbības potenciāls tiek tulkots atpakaļ vienā. Ja uztverošā šūna ir muskuļu vai dziedzera šūna, tā tiek pārveidota darbībā vai cita neirona gadījumā tiek pārraidīta kā elektriskā darbības potenciāls. Šāda veida signāla pārraidei ir tā priekšrocība, ka tā ir virzīta, vienvirziena informācijas pārsūtīšana. Turpretī elektriskās sinapses var pārraidīt stimulus abos virzienos, divvirzienu virzienā.
Anatomija un struktūra
Sinapsē vienmēr ir raidošā daļa vai raidītājs, kas ir termināla poga Aksons kas beidzas ar tā saukto presinaptisko membrānu. Sinapses pretējā daļa, dendrīta gala poga, beidzas ar postsinaptisko membrānu. Starp presinaptisko un postsinaptisko membrānu atrodas sinaptiskā sprauga. Tas ir ļoti šaurs un ķīmiskās sinapsēs ir no 10 līdz 20 nm. Elektriskās sinapsēs atstarpe sasniedz tikai vērtības ap 3.5 nm. Cilvēkiem sinapses tiek lēstas pēc neiedomājamas vērtības - aptuveni 100 triljoni, kas atbilst 1 ar 14 nullēm. Aksonu presinaptiskās gala pogas tur specifiskus neirotransmiterus tā sauktajos pūslīšos. Lai nodrošinātu enerģiju, termināļa pogās ir daudz mitohondriji un vēl citi organelli. Kad ierodas darbības potenciāls, pūslīši iztukšo neirotransmiterus sinaptiskā sprauga eksocitozes gaitā. Sinapses receptora daļa, dendrīta vai darbības šūnas (muskuļa vai dziedzera šūnas) gala poga, savā membrānā satur īpašus receptorus, kuriem izdalītā neiromeditors var piestāt, kā rezultātā notiek retranslācija elektriskās darbības potenciālā, muskuļu kontrakcijā vai dziedzera sekrēcijā.
Funkcija un uzdevumi
Atkarībā no to funkcijas sinapses var iedalīt efektoru sinapsēs, sensoru sinapsēs un starpneironu sinapsēs.
- Efektoru sinapses nodrošina savienojumu starp neironiem un muskuļu šūnām vai neironiem un dziedzeru šūnām.
- Uzbudinošu efektoru sinapses kalpo, lai pavēlētu muskuļu šūnām sarauties vai dziedzera šūnām izdalīties.
- Savukārt inhibējošās efektoru sinapses pārraida pretēju informāciju, proti, lai atslābinātu muskuļus un apturētu dziedzeru sekrēciju.
- Sensoru sinapsēm ir jāsaņem maņu signāli no maņu šūnām un receptoriem, piemēram, tīklenes fotoreceptoriem, sāpes receptorus (nociceptorus), termiskos sensorus, spiediena un sprieguma sensorus un daudzus citus, un nosūta tos attiecīgajiem komutācijas centriem smadzenes.
- Starpneuronālās sinapses, kas veido šķērssavienojumu starp diviem vai vairākiem neironiem, notiek milzīgā daudzumā smadzenes. Ir liels skaits iedomājamu starpsavienojumu, praktiski visi arī notiek, katram ir dažādi uzdevumi.
Piemēram, pastāv sakari starp aksoniem un dendritiem,
Aksoni un šūnu ķermeņi (soma), starp divu neironu dendrīta pinumiem un tiešas saites starp divu neironu šūnu ķermeņiem. Starpneironu sinapses tiek izmantotas sarežģītai informācijas apstrādei, piemēram, autonomā nervu sistēmas, bet arī sarežģītas informācijas apstrādei kopējā attēlā centrālajā nervu sistēmā.
- Ķīmiskās sinapses ir specializētas konkrētam neirotransmiterim vai patur šo konkrēto neirotransmiteru pūslīšos. Tāpēc ķīmiskās sinapses var diferencēt arī pēc “to” neirotransmiteriem, piemēram, adrenerģiskām, holīnerģiskām un dopamīnerģiskām sinapsēm, saskaņā ar pārvadātajiem neirotransmiteriem. adrenalīns, acetilholīns or dopamīna.
- Elektriskās sinapses rodas spēlē, kur ir svarīgs stimula pārraides ātrums, piemēram, muskuļa iedarbināšanai refleksa.
Sūdzības un slimības
2014. gadā Baltimoras pētnieki to pierādīja gēns mutācijas vadīt uz traucētu sinapses veidošanos, kas var izraisīt tādas garīgas slimības kā šizofrēnija un galvenais depresija. Daudz labāk zināms, ka toksīni vadīt līdz sinapses funkcijas traucējumiem ar dažkārt nopietnām sekām. Vai nu vielas bloķē neirotransmiteru izdalīšanos sinaptiskā sprauga vai arī tie ir tik līdzīgi neirotransmiteriem, ka to vietā piestiprinās pie postsinaptiskās membrānas receptoriem. Abos gadījumos sinaptiskā funkcija ir būtiski pilnībā traucēta un bloķēta. Eksocitozes bloķēšanas piemērs pie presinaptiskās membrānas ir botulīna toksīns sintezēja Clostridia baktērijas. Neirotoksīnam, kas pazīstams arī kā Botox, ir paralizējoša iedarbība uz muskuļiem - līdzīgi kā stingumkrampji toksīns - jo efektoru sinapses vairs nespēj pārnest kontrakcijas stimulu uz muskuļu šķiedrām. Smagos gadījumos tas var vadīt līdz elpošanas paralīzei, kuras rezultāts ir nāve. Daudzas zirnekļa, kukaiņu un medūzu indes, kā arī dažādu sēņu indes ir sinapses indes. Narkotikas piemēram, alkohols, nikotīns, halucinogēni, piemēram, LSD, un arī psihotropās zāles ir arī sinapses indes ar dažādu iedarbību.
