Az idegrendszert felépítő sejtek szerepe
Gyógyszerészeti neurobiológia. Idegélettan Neuronok, gliasejtek és a kémiai szinapszisok működési sajátságai
Neuronok Információkezelés Felvétel Továbbítás Feldolgozás Akciós potenciál Generálása Vezetése Átadása Általában nem osztódnak
A neuronok funkcionális típusai
Gliasejtek Neuronműködés támogatása Ionkörnyezet állandóságának fenntartása Neurotranszmitterek eltávolítása Nem-ingerlékeny sejtek Proliferációra képesek Kétirányú funkcionális kapcsolat neuronokkal Neurotranszmitter receptorok expressziója Neurotranszmitter szekréció
A nyugalmi membránpotenciált meghatározó tényezők
A.L. Hodgkin A. Huxley
1
Az akciós potenciál kialakulása
Ioncsatornák szerepe a membránpotenciál meghatározásában •
Bármely ioncsatorna megnyílása a membránpotenciált a rajta átlépni képes ion(ok) egyensúlyi potenciálja irányába mozdítja el. Adott csatorna szerepe tehát attól függ, hogy
•
- milyen hatásra aktiválódik (kapuzás vagy gating) – – –
•
- mely ion(ok) számára átjárható (szelektivitás) –
–
Akciós potenciálok információtartalma
mechanoszenzitív ioncsatornák feszültségvezérelt ioncsatornák ligandfüggő ioncsatornák
szelektív ioncsatornák - Na2+ - K+ - Ca2+ - Clnem-szelektív ioncsatornák - kationcsatornák - anioncsatornák
A neuronális membránfelszín funkcionális (elektromos) heterogenitása • polarizáltság (ingerületvezetés meghatározott iránya)
1
• posztszinaptikus potenciálok (EPSP, IPSP)
0
• relative alacsony nyugalmi membránpotenciál a sejttesten • axoneredés jelentősége (AP generálása) Single spike
Akciós potenciál sorozat
„Minden vagy semmi”-jellegből következő bináris kód
Járulékos információ a sorozat frekvenciája időtartama
• axonális vezetés (myelinhüvely, szaltatorikus ingerületvezetés) • axonterminálisok (feszültségvezérelt Ca2+ csatornák)
2
Feszültségfüggő Na+ csatornák
Feszültségfüggő Ca2+ csatornák
Feszültségfüggő Ca2+ csatornák szerkezete A feszültségvezérelt Ca2+ csatornák sajátságait döntően az α1 alegység határozza meg
Feszültségfüggő K+ csatornák
A kémiai szinapszis vázlata
Alapvető feladatuk - a nyugalmi membránpotenciál fenntartása - depolarizációt követően a nyugalmi membránpotenciál helyreállítása
Preszinaptikus neuron szinaptikus vezikulumok Szinaptikus rés Posztszinaptikus neuron posztszinaptikus denzitás
3
A kémiai szinapszis működése 1.
A kémiai szinapszis működése 2.
A kémiai szinapszis működése 3.
A kémiai szinapszis működése 4.
4
A kémiai szinapszis működése 5.
A kémiai szinapszis működése 6.
A kémiai szinapszis működése 7.
A posztszinaptikus elektromos válasz
• • • • •
EPSP - helyi depolarizáció - megfordulási potenciál 0 mV körül - kevert kationáram - nemszelektív kationcsatornák (Na+, K+ és Ca2+ permeabilitás)
• • • •
IPSP - helyi membránellenállás csökkenés, esetleg hiperpolarizáció - megfordulási potenciál -80 mV körül - szelektív K+ vagy Cl- csatorna
• •
Akciós potenciál - a poszszinaptikus membrán körüli elektrogén membránon (ahol a gyors feszültségfüggő Na2+ csatornák megtalálhatók)
5
Kémiai szinapszisok működési sajátságai
Kémiai szinapszisok működési sajátságai
• egyenirányítás
• egyenirányítás
• szinaptikus késés (kb. 0,5 ms)
• szinaptikus késés (kb. 0,5 ms)
• fáradás
• fáradás
• befolyásolhatóság • - saját modulációs rendszerek • - külső (farmakológiai) hatások
- preszinaptikus neuromoduláció - poszszinaptikus neuromoduláció - preszinaptikus transzmitter receptorok
Kémiai szinapszisok működési sajátságai
• befolyásolhatóság • - saját modulációs rendszerek • - külső (farmakológiai) hatások
Gátlás - Akciós potenciál terjedésének gátlása (helyi érzéstelenítők) - Feszültségfüggő Ca2+-csatornák blokkolása - Transzmitter szintézis vagy transzport gátlása - Posztszinaptikus receptorok gátlása (antagonisták) - Transzmitter visszavétel gátlása (depléció)
Glutamaterg transzmisszió
• egyenirányítás • szinaptikus késés (kb. 0,5 ms) • fáradás • befolyásolhatóság • - saját modulációs rendszerek • - külső (farmakológiai) hatások
Serkentés - Posztszinaptikus receptorok serkentése (agonisták) -Transzmitter visszavétel gátlása (átmenetileg) - Enzimatikus lebontás gátlása
6
GABAerg neurotranszmisszió farmakológiai befolyásolhatósága • • •
benzodiazepinek
nagy affinitású kötődés GABAA receptorhoz csatornanyílás frekvenciája fokozódik nyugtató, altató hatás
• • •
barbiturátok
kötődés GABAA receptorhoz csatorna-burst-ök időtartama nő nyugtató, altató hatás
•
glukokortikoidok
GABAA receptor serkentése
•
bicucullin
GABA kötődés kompetitív gátlása (GABAA)
•
picrotoxin
Cl--permeabilitás csökkentése (GABAA) görcskészség nő a gátlás kiesése miatt
•
strychnin
GABAA receptor gátlása (glyciné is)
•
baclofen
GABAB receptor agonista → Ca2+-csatorna gátlás
7
