Neurovaszkuláris csatolás

Átírás

1 Neurovaszkuláris csatolás Farkas Eszter október 20.

2 Az első bizonyíték a neurovaszkuláris csatolásra Kognitív feladat végzése az agytérfogat változásával jár (Mosso, 1881)

3 A Roy-Sherrington elv Neurovaszkuláris csatolás, október 20. (Roy & Sherrington, J Physiol, 1890)

4 A neurovaszkuláris csatolás igazolása PET módszerrel Vízuális ingerlés emelkedett agyi vérátáramlást okoz az occipitalis kéregben; Az agyi vérátáramlás változása és a neuronális aktivitás mértéke között lineáris összefüggés van (Fox & Raichle J Neurophys, 1984)

5 Neurovaszkuláris csatolás: kísérleti modellek Bajuszingerlés Elektromos aktivitás Funkcionális hiperémia (Akemann et al., 2010) (Phelps, PNAS, 2000)

6 Neurovaszkuláris csatolás: kísérleti modellek (Akemann et al., 2010) (Niwa et al., J Neurosci, 2000)

7 A neurovaszkuláris csatolás strukturális alapja a neurovaszkuláris egység (Iadecola & Nedergaard., Nat Neurosci, 2007)

8 A neurovaszkuláris egység mikrovaszkuláris oldal Idegszöveti oldal

9 A neurovaszkuláris csatolás mediátorai Astrocytic vasoactive substances Neurovaszkuláris csatolás, október 20. Neuron-derived factors (Attwell et al., Nat Rev, 2010)

10 A neurovaszkuláris csatolás mediátorai Rövid stimuláció Hosszan tartó stimuláció (COX-2) (p450) Cauli & Hamel, Front. Neurogen., 2010

11 Glián alapuló szabályozási mechanizmusok Az asztrocita-végtalpak 99%-ban borítják az agyi erek felszínét Az asztorciták által lefedett területek nem fednek át Kb szinapszis jut egy asztrocitára (Iadecola & Nedergaard., Nat Neurosci, 2007)

12 Asztrociták: metabolikus egyensúly fenntartása Golgi (1885): metabolikus csatolás Végtalpak: glükóz felvétele (glükóz transzporter) Raktározás: (glikogen metabolikus puffer) Szinaptikus aktivitás: glutamát felvétele, laktát átadása

13 Asztrocita-hálózat: K + eltávolítása

14 Asztrociták funkcionális szincíciuma: Ca 2+ hullámok Neuronális aktivitás Intracelluláris [Ca 2+ ] emelkedik Vazodilatáció A hullámok többszáz mikrométerre terjednek Terjedési sebesség: µm/s Az extracelluláris ATP / glutamát-koncentráció emelkedésével függnek össze

15 Asztrociták funkcionális szincíciuma: Ca 2+ hullámok Glu: glutamát IP 3 : inozitol trifoszfát Neuronális aktivitás Intracelluláris [Ca 2+ ] emelkedik Vazodilatáció

16 Asztrociták funkcionális szincíciuma: Ca 2+ hullámok A tovaterjedés két lehetséges mechanizmusa: gap junction-okon keresztül ATP felszabadulása az egymással szomszédos asztrocitákból PLC: foszfolipáz C, InsP 3 : inozitol trifoszfát Haydon., Nat Rev, 2001

17 Asztrociták funkcionális szincíciuma: Ca 2+ hullámok Phospholipase A 2 (PLA 2 ) Phospholipid membrán (Iadecola & Nedergaard., Nat Neurosci, 2007)

18 A neurovaszkuláris csatolás egy speciális típusa: Agykérgi kúszó depolarizáció (SD)

19 Mit jelent az agykérgi kúszó depolarizáció kifejezés? Tankönyvek...

20 Miért kellene ezzel foglalkozni egyáltalán? Neurovaszkuláris csatolás, október 20.

21 Neurovaszkuláris Neurovascular csatolás, coupling, Nov. október 02, Az eredeti felfedezés Aristides Leão Ph.D. hallgató a Harvard Egyetem Orvosi Karán az 1940-es években - Kutatási terület: epilepszia - Altatott nyulak - Az agykéreg feltárása - Elektromosan kiváltott görcsaktivitás - ECoG elvezetés

22 Elektromos ingerlés Leão eredeti megfigyelése: agykérgi kúszó depresszió ECoG elvezetés Neurovaszkuláris Neurovascular csatolás, coupling, Nov. október 02, Elektromos ingerlés Leão AAP (1944) Journal of Neurophysiology

23

24 Agyi vérátáramlás DC potenciál EEG Neurovaszkuláris Neurovascular csatolás, coupling, Nov. október 02, Az agykérgi kúszó depolarizáció (SD) jellemzői és nevezéktana Agykérgi kúszó depresszió Agykérgi kúszó depolarizáció Véráramlási válasz (funkcionális hiperemia)

25 Kúszó depolarizáció Neuronok csoportja: Mezőpotenciál Akciós potenciál Egyetlen neuron: Transzmembrán potenciál DC potential (mv) DC min Hasonlóság: ionegyensúly átrendeződése Különbségek: mérték, időbeli felbontás, szerepet játszó ioncstornák

26 Neurovaszkuláris Neurovascular csatolás, coupling, Nov. október 02, Terjedés Neuron Akciós potenciál m/s Agykéreg Kúszó depolarizáció 2-6 mm/min

27 Neurovaszkuláris csatolás, október 20. Membrán potentcál fluoreszcens feszültségfüggő festék + alacsony 500 μm Membránpotenciál Fluoreszcencia-intenzitás 500 μm - magas sec 5

28 Extracelluláris ionegyensúly felbomlása SD hullámfront Na + K + (Pietrobon and Moskowitz, Nat Rev, 2014)

29 DC potenciál Nyugalmi állapot Na + K + K + Na +

30 DC potenciál Depolarizáció K + Na + K + Na +

31 DC potenciál K + Na + Repolarizáció Energiát igényel!!! K + Na + Na + /K + ATPase

32 DC potenciál Nyugalmi állapot Na + K + K + Na +

33 Agyi vérátáramlási válasz Első SD Ismétlődő SD-k Kúszó depolarizáció DC 15 mv Kúszó depresszió Vérátáramlási válasz CBF 25% 60 sec Terjedő hiperemia Terjedő oligemia Terjedő hiperemia

34 Mi a kúszó depolarizációk (kór)élettani jelentősége?

35

36 Vízuális aura: villódzó fények, vakfolt

37 min min Karl Spencer Lashley Vízuális aura: A vizuális kéreg fokozott, intenzív aktivitása amelyet az aktivitás gátlása követ; A terjedés sebessége: 3 mm/min min Lashley (1941) Arch. Neurol. Psych. min

38 Pathophysiological relevance of SD migraine Link between migraine aura and SD: Rate of propagation is similar Similar electrical inhibition P.M. Milner (1958): possible connection between migraine aura and SD Nehezen bizonyítható: A kísérleti állatok (melyekben SD kiváltható) nem tudnak beszámolni a vízuális auráról Migrénes betegek: nem álltak rendelkezésre nem-invazív diagnosztikai eszközök az SD detektálására

39 Az SD előfordulásának indirekt észlelése betegekben Az 1980-as évek elején: PET módszer kidolgozása az SD-hez kapcsolódó vérátáramlási válasz kimutatása lehetséges: Tranziens hiperámiás komponens: világos sáv Hosszan elhúzódó oligémia: narancs árnyalat Lauritzen (1994) Brain

40 Mi a kúszó depolarizációk (kór)élettani jelentősége?

41

42 Agyi iszkémia: állatkísérletes modellek Hossmann (1994) Ann. Neurol. Nedergaard (1996) Adv. Neurol.

43 Seminar, University Neurovaszkuláris of Oklahoma Health csatolás, Sciences Center, Oct. október 27, Az SD-k előfordulási gyakorisága és az infarktus mérete TTC Gemma et al, Frontiers in neuroscience, Brain Aging Nedergaard (1996) Adv. Neurol.

44 Seminar, University Neurovaszkuláris of Oklahoma Health csatolás, Sciences Center, Oct. október 27, Az SD-k kumulatív hossza és az infarktus mérete Dijkhuizen et al (1999) Brain Research Gemma et al, Frontiers in neuroscience, Brain Aging

45 Az SD-k megjelenése az infarktus növekedését okozza MCAO MCAO + SD Back et al (1996) JCBFM

46 Az SD-k megjelenése az infarktus növekedését okozza Back et al (1996) JCBFM

47 Neurovaszkuláris KÖZÉLETI KÁVÉHÁZ, csatolás, Szeged; október május Iszkémiás stroke: az iszkémiás sérülés súlyosbodása Mag Penumbra Penumbra Kúszó depolarizáció Mag

48

49 A zárt koponyasérülés kísérletes modellje Sunami et al., Neurol Med Chir Tokyo, 1989 Rogatsky et al., J. Neurotrauma, 1989

50 Első bizonyíték betegekre nézve

51 Első bizonyíték betegekre nézve

52 Mérföldkő Stroke 2002; 33:

53 Hinzman et al., Neurology, 2014

54 Az SD-okozta sérülés mechanizmusai? Shin et al (2006) JCBFM.

55 Hinzman et al., Neurology, 2014

56 Agyi vérátáramlási válasz Első SD Ismétlődő SD-k Kúszó depolarizáció DC 15 mv Kúszó depresszió Vérátáramlási válasz CBF 25% 60 sec Terjedő iszkémia

57 DC potenciál Repolarizáció K + Na + Energiát igényel!!!! K + Na + Na + /K + ATPase Sejtpusztulás

58 A neurovaszkuláris csatolás típusai az iszkémiás agyban Patients: Woitzik et al., Neurology 2013 Rats: Menyhárt et al., Neurobiol. Aging, 2015 Ákos Menyhárt

59 Az áramlási válaszok előfordulása No spreading ischemia 4 of 6 SDs with spreading ischemia Ákos Menyhárt Menyhárt et al., Neurobiol. Aging, 2015

60

61 Összefoglalva Kúszó depolarizáció Metabolikus igény STROKE Sérülés Metabolikus igény kielégítetlen Véráramlási válasz Savas szöveti ph

62 Kérdések? Azt hiszem, ezt a lépést részletesebben el kellene magyarázni.