Synapses on ristmikud närvirakkude ja sensoorsete, lihas- või näärmerakkude või kahe või enama närviraku vahel. Need on signaalide ja stiimulite edastamiseks. Stiimuli ülekanne toimub neurotransmitterite abil enamasti keemiliselt. On ka sünapside mis edastavad nende tegevuspotentsiaal otse elektriliste vahenditega, mis muudab stiimulite edastamise kiiremaks ja on seetõttu kasulik näiteks lihastes refleks. Elektriline sünapside, erinevalt keemilistest sünapsidest, võib edastada stiimuleid mõlemas suunas.
Mis on sünapsid?
Sünapsid võimaldavad edastada stiimuleid ja signaale närvirakkude (neuronite) ning närvirakkude ning sensoorsete, lihas- ja näärmerakkude vahel. See nimi pärineb Briti füsioloogilt Sir Charles Sherrringtonilt ja tuleneb Vana-Kreeka sõnadest “syn” koos ja haardest haaramiseks. Vastavalt saatjaelemendilt vastuvõturakule toimuva stiimuli ülekande tüübile eristatakse keemilisi ja elektrilisi sünapsi. Keemilistes sünapsides muundatakse saatva elemendi poolt edastatav elektriline potentsiaal keemiliseks messengeriks (neurotransmitter) sünaptilisel membraanil. Kitsas vahe, mis eksisteerib saatva ja vastuvõtva raku sünapside vahel, ületab neurotransmitter ja varem elektriline tegevuspotentsiaal tõlgitakse tagasi üheks. Kui vastuvõttev rakk on lihas- või näärmerakk, teisendatakse see toiminguks või edastatakse teise neuroni korral elektriliselt tegevuspotentsiaal. Seda tüüpi signaali edastamisel on eelis, et see on suunatud, ühesuunaline teabe edastamine. Seevastu elektrilised sünapsid võivad edastada stiimuleid mõlemas suunas, kahesuunaliselt.
Anatoomia ja struktuur
Sünaps koosneb alati edastavast osast või saatjast, mis on terminali nupp axon mis lõpeb nn presünaptilise membraaniga. Sünapsi vastupidine vastuvõttev osa, dendriidi otsanupp, lõpeb postsünaptilise membraaniga. Presünaptilise ja postsünaptilise membraani vahel on sünaptiline lõhe. See on väga kitsas ja on keemilistes sünapsides 10–20 nm. Elektrilistes sünapsides saavutab vahe ainult umbes 3.5 nm väärtused. Inimestel on sünapside arv hinnanguliselt umbes 100 triljonit, mis vastab 1-le 14 nulliga. Aksonite presünaptilised terminalinupud hoiavad nn vesiikulites spetsiifilisi neurotransmittereid. Energia tagamiseks sisaldavad terminalinupud arvukalt mitokondrid ja veel teised organellid. Aktsioonipotentsiaali saabudes tühjendavad vesiikulid neurotransmitterid sünaptiline lõhe eksotsütoosi käigus. Sünapsi retseptorosa, dendriidi või toimeraku (lihase- või näärmerakk) terminalinupp, sisaldab oma membraanis spetsiaalseid retseptoreid, millele vabanenud neurotransmitter võib dokkida, mille tulemuseks on ümbertegemine elektriliseks potentsiaaliks või lihaste kokkutõmbumine või näärmete sekretsioon.
Funktsioon ja ülesanded
Sõltuvalt nende funktsioonidest võib sünapsid jagada efektor-, sensori- ja interneuronaalseteks sünapsideks.
- Efektor-sünapsid pakuvad ühendust neuronite ja lihasrakkude või neuronite ja näärmerakkude vahel.
- Põnevat efektorisünapsi kasutatakse lihasrakkude kokkutõmbamiseks või näärmerakkude eritamiseks.
- Inhibeerivad efektor-sünapsid edastavad seevastu vastupidist teavet, nimelt lihaste lõdvestamiseks ja näärmete sekretsiooni peatamiseks.
- Sensori sünapside ülesandeks on sensoorsete signaalide vastuvõtmine sensoorsetest rakkudest ja retseptoritest, nagu võrkkesta fotoretseptorid, valu retseptorid (notsitseptorid), termoandurid, rõhu- ja pingeandurid ning paljud teised ning edastavad need vastavasse aju.
- Interneuronaalsed sünapsid, mis moodustavad ristseose kahe või enama neuroni vahel, esinevad tohutul hulgal aju. Mõeldavaid ühendusi on suur hulk, praktiliselt kõik ka toimuvad, millel kõigil on erinevad ülesanded.
Näiteks aksonite ja dendriitide vahel on seosed,
Aksonid ja rakukehad (soma) kahe neuroni dendriidipõimikute vahel ja otsesed ühendused kahe neuroni rakukehade vahel. Interneuronaalseid sünapse kasutatakse teabe keerukaks töötlemiseks, näiteks autonoomses närvisüsteem, vaid ka keeruka teabe töötlemiseks kesknärvisüsteemi üldpildiks.
- Keemilised sünapsid on igaüks spetsialiseerunud konkreetsele neurotransmitterile või hoiavad seda konkreetset neurotransmitterit oma vesiikulites. Seetõttu saab keemilisi sünapse diferentseerida ka vastavalt nende "neurotransmitteritele", nagu adrenergilised, kolinergilised ja dopaminergilised sünapsid, vastavalt kantavatele neurotransmitteritele adrenaliin, atsetüülkoliin or dopamiini.
- Elektrilised sünapsid tulevad mängu, kus oluline on stiimuli ülekandekiirus, näiteks lihase käivitamisel refleks.
Kaebused ja haigused
2014. aastal näitasid Baltimore'i teadlased seda kindlat geen mutatsioone viima sünapsi moodustumise halvenemisele, mis võib põhjustada vaimuhaigusi, näiteks skisofreenia ja duur depressioon. On palju paremini teada, et toksiinid viima sünapsifunktsiooni häirete korral, millel on mõnikord tõsised mõjud. Mõlemad ained blokeerivad neurotransmitterite vabanemist sünaptiline lõhe või on nad neurotransmitteritega nii sarnased, et nad dokkivad nende asemel postsünaptilise membraani retseptoritele. Mõlemal juhul on sünaptiline funktsioon oluliselt täielikult häiritud ja blokeeritud. Näide eksotsütoosi blokeerimisest presünaptilises membraanis on botuliinitoksiin sünteesib Clostridia bakterid. Neurotoksiinil, tuntud ka kui Botox, on lihaseid halvav toime - sarnaselt teetanus toksiin - kuna efektor-sünapsid ei suuda enam lihaskiududele kontraktsioonistiimulit edastada. Rasketel juhtudel võib see nii olla viima hingamishalvatuseni, mis põhjustab surma. Paljud ämblik-, putukate- ja millimallimürgid, samuti mitmesuguste seente mürgid on sünapsimürgid. Narkootikumide nagu alkohol, nikotiin, hallutsinogeenid nagu LSDja ka psühhotroopsed ravimid on ka erineva toimega sünapsimürgid.
