Szabályozásbiológia EA

Átírás

1 Szabályozásbiológia EA Biológia MSc, 1. félév előadók: Schlett Katalin, Dobolyi Árpád, Kiss János, Világi Ildikó, Détári László Élettani és Neurobiológiai Tanszék csütörtök, 10:15 12:45

2 Szabályozásbiológia EA Idegrendszeri határfelületek és folyadékterek (Schlett) Sejtek közötti kommunikáció réskapcsolatokon keresztül (Schlett) Celluláris stressz reakciók (Világi) Homeosztázis (Dobolyi) Neuronális- endokrin- és immunrendszer kölcsönhatása (Dobolyi) A viselkedés szerveződése (Dobolyi) őszi szünet A neuroanatómia alapjai (Dobolyi) Az érzékelés neurobiológiája (Kiss J. ) A mozgás neurobiológiája (Kiss J.) Alvás-ébrenlét szabályozása (Détári) Ritmikus működések (Détári) Stresszor és stresszválasz, in vivo stresszreakciók (Világi)

3 Vizsgakövetelmények 1. és 2. előadás: minden hallgatótól a kiadott cikkekből (plusz egyéb szakirodalomból) a megadott témakörök közül 1-1 kidolgozását várom kb 5 oldalas esszék (összefoglalás) formájában, magyarul. Beküldési határidő: idegrendszeri határfelszínek: október 30. éjfél réskapcsolatok: november 29. éjfél Az összefoglalókra kapott jegyek átlaga beleszámít a vizsgaidőszakban a többi témakörből írt ZH jegyébe (témakörönként 1-1 jegyet adunk, ezeket átlagoljuk)

4 Az idegrendszer határfelszínei és a neurovaszkuláris egység

5 A központi idegrendszer védőrétegei: agyhártyák csontos koponya / gerinc + agyburkok szubdurális tér szubarachnoideális tér - dura mater (külső): kemény agyhártya - arachnoidea (középső): pókhálóhártya - pia mater (belső): érhordó agyhártya fejbőr agyfolyadék (likvor) koponyacsont vénás sinus arachnoidea fehérállomány szürkeállomány gv-i idegek arachnoid villus dura mater pia mater fehérállomány szürkeállomány szubdurális tér epidurális felszín szubarachnoideális tér

6 A központi idegrendszer védőrétegei: agyhártyák BBB

7 A choroid plexus pia mater ependyma

8 A choroid plexus

9 A cerebrospinális folyadék (CSF) keringése arachnoid villus szubarachnoideális tér agykamrák choroid plexus termelődés (főleg) az agykamrák choroid plexusaiban visszaszívódás agyi vénás szinuszokból (arachnoid villus) a hidrosztatikai nyomáskülönbség alapján vénás sinus gerincvelő szubarachnoideális tér központi csatorna dura mater arachnoidea pia mater CSF vénás vér

10 Az agyi érhálózatok és folyadékterek

11 Az agyi érhálózatok és folyadékterek

12 Az agyi érhálózatok és folyadékterek BBB perifériás erek B-CSFB

13 Határfelszínek az idegrendszerben vér-agy gát [blood-brain barrier (BBB)] vér-liquor gát [bloodcerebrospinal fluid barrier (BCSFB)] arachnoid gát vér-retina gát vér-gerincvelő gát

14 Határfelszínek az idegrendszerben vér-agy gát [blood-brain barrier (BBB)] vér-liquor gát [bloodcerebrospinal fluid barrier (BCSFB)] arachnoid gát vér-retina gát vér-gerincvelő gát vér-belső fül gát vér-ideg gát fizikai transzport metabolikus gát

15 A vér-agy gát [BBB] legnagyobb határfelszín: m 2 / humán agy; km hosszú érhálózat; sejtek max. 25 mm távolságra diffúzió is elég zonula occludentes : nagyon szoros tight junction az endotél sejtek között - paracelluláris transzport gyak. gátolt -> nagy elektromos ellenállás (~1800 Ohm/cm 2 ); ionokra, glükózra nem permeábilis - egyes vazoaktív anyagok növelhetik a paracelluláris permeabilitást - polarizált transzportereloszlás vér és agyi ISF folyadékterek szigetelése + szabályozott transzportfolyamatok JAM: junctional adhesion molecule

16 A neurovaszkuláris egység

17 A neurovaszkuláris egység érfal - endotél sejtek (tunica intima) + alaphártya - simaizom (kapillárisokban nincs!!) - periciták perivaszkuláris (Virchow-Robin) tér - leptomeningeális sejtek - makrofágok - egyéb AP sejtek juxtavaszkuláris parenchima (neuropil) - glia limitans: asztrocita talpak - mikroglia + axonok az egyes szakaszok MB összetétele eltérő

18 A neurovaszkuláris egység

19 A neurovaszkuláris egység

20 A periciták 1873, Rouget: ér körüli, kontraktilis (?) elemek - endotél sejtek mellett, MB alatt - agyi homeosztázis - BBB integritás - angiogenezis, neovaszkularizáció - CBF (cerebral blood flow) szabályozása mezodermális + velősánc (embrionális) és csontvelői (főleg felnőtt) eredet egyes érszakaszokon más-más arányban fordulnak elő, nehéz azonosítás

21 A periciták endotél sejtek PDGFb-függő borítása -> BBB integritás nő hipoxiára (<2h) elsőként reagál morfológiai változással: - luminális MB vastagszik, glia limitans alatt vékonyodik; migráló sejtalak - upa (urokináz plazminogén aktivátor) expresszió -> synaptic stripping szinapszis redisztibúció - VEGF-érzékenység nő

22 A periciták agy vérátáramlás (CBF) szabályozás: - neurodegeneratív betegségekben BBB gyakran sérül: VEGF termelés csökken, hipoperfúzió - kontraktilitás, ill. beidegzés mértéke változik - agyi kapillárisok: 65%-a a NAerg beidegzésnek itt végződik és nem a prekapillárisokon ATP, NA: vazokonstrikció GABAR blokkolás: vazokonstrikció Glu serkentés: vazodilatáció funkcionális hiperémia

23 Asztroglia és a neurovaszkuláris egység funkcionális intermedier : asztroglia-borítás

24 Asztroglia és a neurovaszkuláris egység

25 A neurovaszkuláris egység és az agyi működés funkcionális hiperémia / neurovaszkuláris csatolás: agyműködés nő -> lokális CBF nő; főleg artériákon ált. feedforward hatás: neuronális aktivitás nő - > Glu release nő -> gliális uptake nő -> laktát, ATP release fokozódik fmri / BOLD (blood oxygenation level dependent contrast) mérések szenzoros, motoros és kognitív tulajdonságok neuronegyüttesek integrációs és szignalizációs működése neuron, asztocita ATP fogyasztás glükóz CBF O 2 deoxyhemoglobin átrendeződése lokális NR szignál erősödése neuronal-glial lactate shuttle

26 EEG-fMRI mérések

27 Transzport a vér-agy gáton át transzporterek (ABC: ATP binding casette) (MRP:multidrog resistance protein) transcellular; diapedesis O 2 CO 2

28

29 Transzport a vér-agy gáton át

30 Patológiás elváltozások és a BBB sérülése

31 A choroid plexus

32 A vér-liquor gát [BCSFB] 1885, Ehrlich: i.v. adott festék az agyi parenchimát nem, de a CP-t és a CVO (circumventricular organ)-t festi 1913, Goldmann: CSF-be adott festék az agyi parenchimát igen, de a CP-t és a CVO-t nem festi choroid plexus (CP): kitüremkedő pia ependima kapilláris komplex - fő funkció a CSF szekréciója fenesztrált kapilláris endotél részben fragmentált pia (kollagén) zárt choroid epitélium ependimával folytonos leaky (~vese, bél: transzporthám) - TJ összetétel a BBB-hez hasonló, de más claudin-típusok: kevésbé szelektív alaphártyával kapcsolódik (+tanicita, pituicita) mikrovillusok pia mater ependyma

33 A vér-liquor gát [BCSFB] CSF szekréció: szekréciós hám - speciális transzporter-lokalizáció apikális K-Na ATPáz apikális Na-HCO 3 - kotranszporter Na + /K + /2Cl - kotranszporter (NKCC1) - lumenben magas ozmotikus hajtóerő - aquaporin (AQP1) csatornák ; folyadékáramlás a CSF-be [retina-vér külső gát: AQP1 szintén az apikális membránban, de a folyadékáramlás a szubretinális térből befelé történik <- transzporterek fordított működése] + circumventrikuláris szervek (CVO), hipotalamo-hipofizeális rendszer: neuroendokrin hatás

34 Plazma és liquor összetétel vérplazmához képest magasabb Mg 2+ és Cl -, alacsonyabb K + és Ca 2+ szint állandó összetétel 0,5 l/nap, vérnyomástól független szerin proteáz inhibitor

35 Kidolgozandó esszé kérdések: 1. Ismertesse a központi és a perifériás idegrendszerben megtalálható jellegzetes határfelszíneket! Mi ezen struktúrák élettani jelentősége? 2. Összefoglalóan mutassa be az agyi érhálózatok és folyadékterek viszonyát, a határfelszíneket kialakító sejtek típusát és főbb jellegzetességeit! 3. Ismertesse a neurovaszkuláris egység fogalmát! Milyen alkotórészei vannak, ezek milyen elrendezést mutatnak? Mi a fiziológiás jelentősége? 4. Mi biztosítja a vér-agy gát határfelszín-jellegét, mi ennek az élettani, neurofiziológiai jelentősége? 5. Milyen módon juthatnak át anyagok a vér-agy gáton? Mutassa be az egyes transzport-típusokat példák segítségével is! 6. Ismertesse a vér cerebrospinális határfelszínt kialakító sejttípusokat, ezek funkcionális jelentőségét! Milyen transzport-folyamatok zajlanak e gáton keresztül? Mennyiben különböznek ezek a vér-agy gátra jellemző transzportfolyamatoktól? határidő: október 30.

36 Ajánlott irodalom Anatomy and Physiology of the Blood-Brain Barrier Yonatan Serlin, Ilan Shelef, Boris Knyazer, Alon Friedman Semin Cell Dev Biol. Author manuscript; available in PMC 2016 Feb 11.Published in final edited form as: Semin Cell Dev Biol Feb; 38: 2 6. Published online 2015 Feb 11. doi: /j.semcdb PMCID: PMC Blood-neural barrier: its diversity and coordinated cell-to-cell communication. Choi YK, Kim KW. BMB Rep May 31;41(5): Review. PMID: Central nervous system pericytes in health and disease. Winkler EA, Bell RD, Zlokovic BV. Nat Neurosci Oct 26;14(11): doi: /nn PMID: Molecular biology of the blood-brain and the blood-cerebrospinal fluid barriers: similarities and differences. Redzic Z. Fluids Barriers CNS Jan 18;8(1):3. doi: / PMID: egyénileg kiválasztott cikkek