Interneurális kommunikáció

Átírás

1 Interneurális kommunikáció 2010/2011 Sejtélettan II.

2 Szinapszisok osztályozása Na channel Transmitter vesicle Local circuit current Na 2+ Ca channel PRE- SYNAPTIC Ca++ PRE- SYNAPTIC Ca-induced exocytosis of transmitter POST- SYNAPTIC Gap junction channel Transmittersensitive channel POST- SYNAPTIC Synaptic cleft Elektromos szinapszis Kémiai szinapszis Kevert szinapszis (ephapsis)

3 Az elektromos szinapszis (gap junction) Open Closed szabályozás ph csökken zár [Ca 2+ ] i nő zár connexon csatornák 6 connexin molekula

4 Elektromos szinapszisok jellemzése I left (µa) Elektrotónusos potenciál változás az információ mindkét irányban terjed az információtovábbítás dekrementális az információtovábbítása késleltetés nélküli (promt) Kis molekulák is átjuthatnak V left (mv) V right (mv) I right (µa) TIME (msec) TIME (msec) LEFT AXON RIGHT AXON

5 Kémiai szinapszisok szerkezete Receptor Action potential Transmitter substance Postsynaptic cell Presynaptic nerve ending ionotróp receptorok ligand vezérelt ion csatornák metabotrop receptorok főleg modulációs feladatok többnyire a pre-szinaptikus oldalon Synaptyc cleft

6 A szinaptikus transzmisszió lépései Transmitter vesicle AP a pre-szinaptikus neuronon feszültségfüggő csatornák megnyílás [Ca 2+ ] I megemelkedése neurotranszmittert tartalmazó vezikulák migrációja és fúziója neurotranszmitter felszabadulása neurotranszmitter diffúziója a szinaptikus résbe neurotranszmitter kötődése a posztszianptikus neuron receptoraihoz A posztszinaptikus sejt permeabilitásának megváltozása (membrán potenciál) Ca channel Ca ++ Transmittersensitive channel POST- SYNAPTIC PRE- SYNAPTIC Ca-induced exocytosis of transmitter Synaptic cleft

7 Egy különleges kémiai szinapszis a neuro-muscularis junctio (NMJ) Schwann cells Muscle fiber Nerve terminal Myelinated axon Nucleus Axon Muscle fiber surface Junctional fold Synaptic vesicle A Presynaptic membrane Synaptic cleft containing AChE molecules (o) in fibrous matrix M ACh receptors in postsynaptic membrane

8 Ionotróp receptor a NMJ-ban (nachr) Acetylcholine binding sites nm Alegység-szerkezet 2 α (Ach kötőhely), β, γ, δ nem szelektív kation csatorna pore belső átmérője nagy főleg Na + influx az electro-kémiai gradiens miatt depolarizácio

9 Szinapszisok osztályozása I

10 Szinapszisok osztályozása II

11 Interneuronális szinapszisok serkentő szinapszis, az EPSP Action potential MILLIVOLTS Excitatory postsynaptic potential -80 Resting membrane potential MILLISECONDS a serkentő poszt-szinaptikus potenciál (EPSP) és az EPP tulajdonságai alapvetően megegyeznek nem-szelektív kationcsatorna a poszt-szinaptikus membránban poszt-szinaptikus sejt depolarizációja (Na + beáramlás) az EPSP elektrotónusos potenciálváltozás különbség az EPSP és az EPP között az EPSP jelentősen kisebb mint az EPP egyetlen pre-szinaptikus AP általában nem eredményez a poszt-szinaptikus sejten AP-t

12 Interneuronális szinapszisok gátló szinapszis, az IPSP EXCITATION INHIBITION mv 34 9 mv Action potential 3-14 Reversal potential -64 Excitatory synaptic potential Threshold Inhibitory synaptic potential Excitatory synaptic potential mv mv msec Inhibitory synaptic potential 1 msec a gátló poszt-szinaptikus potenciál (IPSP) és az EPSP egyes tulajdonságai megegyeznek ionotróp receptor a poszt-szinaptikus membránban az IPSP elektrotónusos potenciálváltozás de jelentős különbségek is vannak az IPSP és az EPSP között K + vagy Cl - szelektív ioncsatorna a poszt-szinaptikus sejt ingerlékenységének csökkenése (esetenként hiperpolarizációja)

13 Szinaptikus integráció alapjai AP az axon-dombon alakul ki visszaterjed(het) a soma-ra (dendrit-fára) törli az előző állapotot jelentős számú szinapszis egyetlen sejten elektrotónusus potenciálváltozás tulajdonságai kölcsönhatás az egyes szinapszisok között pre-szinaptikus sejten (a szinapszis területén) is találhatók receptorok, szinapszisok receptorok száma változhat denervációs túlérzékenység

14 A kolinerg szinapszis A acetate Ch choline Na + 1 synaptic cleft postsynaptic cell AcCoA + Ch Choline-acetiltransferase Ch A AChE ACh 2 H + AChE A + Ch ACh ATP PG Ca 2+ ACh ATP PG postsynaptic receptor Na + channel Ca 2+ channel praesynaptic receptor Ach bontás a szinaptikus résben kolin visszavétele ko-transzporttal Ach szintézis a szinapszisban vezikulák axonális transzportja receptorok a pre-szinaptikus sejten new vesicle

15 Jelátvitel a szinaptikus terminálon

16 Az adrenerg szinapszis K + Na + NE MAO H + NE NE reserpine NE cocaine NE + Cl - Na + receptor NA sorsa diffúzióval távozik (bontás pl. májban) ko-traszporttal visszavételre kerül intracellulárisan bomlik (MAO, COMT) NA szintézis a szinapszisban a kokain és a rezerpin hatása bár mind a kettő NA transzportot gátol hatásuk részben ellentétes

17 Auto-inhibició a szinapszisban

18 Serotonerg szinapszis

19 Szinaptikus integráció formái Monoszinaptikus Poliszinaptikus Pre-szinaptikus Potencírozás (poszttetanikus) Facilitáció Gátlás Poszt-szinaptikus Adaptáció Plaszticitás Facilitáció Gátlás Időbeli szummáció Konvergencia Divergencia Térbeli szummáció Aktív zóna Széli zóna

20 Érző-neuron

21 Mozgató neuron

22 Szinaptikus integráció alapjai AP az axon-dombon alakul ki visszaterjed(het) a soma-ra (dendrit-fára) törli az előző állapotot jelentős számú szinapszis egyetlen sejten elektrotónusus potenciálváltozás tulajdonságai kölcsönhatás az egyes szinapszisok között pre-szinaptikus sejten (a szinapszis területén) is találhatók receptorok, szinapszisok receptorok száma változhat denervációs túlérzékenység

23 Szinaptikus integráció formái tér - és időbeli szummáció spatial Presynaptic inputs Input 1 Input 2 Postsynaptic neuron Single a.p. in 1. Single a.p. in 2. Simultaneous a.p.s in 1. and 2. temporal Single a.p. in 1. Two a.p.s in 1. in rapid succession Monoszinaptikus Poliszinaptikus Pre-szinaptikus Potencírozás (poszt-tetanikus) Facilitáció Gátlás Poszt-szinaptikus Adaptáció Plaszticitás Facilitáció Gátlás Időbeli szummáció Konvergencia Divergencia Térbeli szummáció Aktív zóna Széli zóna

24 Szinaptikus integráció formái potencírozás Trains of impulses Presynaptic neuron Synapse Synaptic potential Postsynaptic cell 20 impulses per second: Growth of synaptic potentials 1 sec 60 impulses per second: action potentials are generated 20 mv Two impulses F=(V 2 V 1 ) / V 1 2 mv V 1 V 2 10 msec Synaptic potential for one impulse Synaptic potential for two impulses Active calcium Ca e Pre-szinaptikus Potencírozás (poszt-tetanikus) Facilitáció Gátlás Monoszinaptikus Poszt-szinaptikus Adaptáció Plaszticitás Facilitáció Gátlás Időbeli szummáció TIME Poliszinaptikus Konvergencia Divergencia Térbeli szummáció Aktív zóna Széli zóna

25 Szinaptikus integráció formái pre- és poszt-szinaptikus gátlás Inhibitory presynaptic axon Excitatory presynaptic axon Axon colleteral Presynaptic inhibition occurs here Postsynaptic neuron Monoszinaptikus Poliszinaptikus Pre-szinaptikus Potencírozás (poszt-tetanikus) Facilitáció Gátlás Poszt-szinaptikus Adaptáció Plaszticitás Facilitáció Gátlás Időbeli szummáció Konvergencia Divergencia Aktív zóna Térbeli szummáció Széli zóna

26 Neurotranszmitterek osztályozása kis molekulájú, gyors Class I Ach Class II (aminok) noradrenalin adrenalin dopamin serotonin histamin Class III (aminosavak) GABA glicin glutamát aszpartát neuropeptidek, lassú hipotalamikus RH CRH, TRH, GHRH, GnRH hipofízis TH ACTH, TSH, GH, LH, FSH, prolactin oxitocin, ADH β-endorfin, α-msh Agyban és a GI traktusban ható peptidek Leu- és Met-enkefalin P anyag gasztrin CCK VIP neurotensin egyéb szövetekben Angiotensin II Bradikinin Karnozin kalcitonin (és CGRP)

27 Szinapszisok farmakológiai befolyásolhatósága Neurotranszmitter (Ach) felszabadulás serkent high [Ca 2+ ] e gátol botulinum toxin magas [Mg 2+ ] e Neurotranszmitter (Ach) lebontás Serkent gátol eserin (phyzostigmine) peszticidek, harci gázok A receptor (nachr) megnyílása serkent nikotin carbachol gátol d-tubocurarine α-bungarotoxin

28

29 Köszönöm a figyelmet