Ruiz R, Cano R, Casañas JJ, Gaffield MA, Betz WJ, Tabares L. Active zones and the readily releasable pool of synaptic vesicles at the neuromuscular junction of the mouse. J Neurosci. 2011 Feb 9;31(6):2000-8. doi: 10.1523/JNEUROSCI.4663-10.2011. PMID: 21307238; PMCID: PMC6633039.

Resumen:

La liberación sincrónica de neurotransmisores es un proceso altamente regulado que ocurre en especializaciones de la membrana presináptica denominadas zonas activas (AZs, por sus siglas en inglés). Las relaciones entre las AZs, la liberación cuántica y el reabastecimiento de vesículas no están completamente comprendidas en una sinapsis madura.

Hemos medido el número, la distribución y otras propiedades de las AZs en las terminales nerviosas motoras de ratón y combinado estas observaciones con estimaciones electrofisiológicas del tamaño de la reserva de vesículas sinápticas listas para liberar (RRP, por sus siglas en inglés). En promedio, contamos 850 AZs por terminal. Asumiendo dos vesículas primarias acopladas por AZ, se predice un total de aproximadamente 1700 vesículas óptimamente posicionadas para la exocitosis.

Las estimaciones electrofisiológicas del tamaño de la RRP, utilizando un modelo cinético simple que asume una depleción exponencial de la reserva inicial y su reabastecimiento mediante reclutamiento, dieron un valor promedio de 1730 quanta durante una estimulación a 100 Hz, en un acuerdo satisfactorio con los datos morfológicos. Sin embargo, a frecuencias de estimulación más bajas, el modelo reveló que el tamaño estimado de la RRP es menor, lo que sugiere que no todas las AZs participan en la liberación a frecuencias de estimulación bajas.

Abstract:

Synchronous neurotransmitter release is a highly regulated process that takes place at specializations at the presynaptic membrane called active zones (AZs). The relationships between AZs, quantal release, and vesicle replenishment are not well understood in a mature synapse. We have measured the number, distribution, and other properties of AZs in mouse motor nerve terminals and combined these observations with electrophysiological estimates of the size of the readily releasable pool (RRP) of synaptic vesicles. On average, we counted 850 AZs per terminal. Assuming two primary docked vesicles per AZ, we predict a total of ∼1700 vesicles optimally positioned for exocytosis. Electrophysiological estimates of the size of the RRP, using a simple kinetic model that assumes exponential depletion of the initial pool and refilling by recruitment, gave an average value of 1730 quanta during 100 Hz stimulation, in satisfying agreement with the morphology. At lower stimulus frequencies, however, the model revealed that the estimated RRP size is smaller, suggesting that not all AZs participate in release at low stimulation frequencies.