Neurovaszkuláris csatolás Farkas Eszter 2016. október 20.
Az első bizonyíték a neurovaszkuláris csatolásra Kognitív feladat végzése az agytérfogat változásával jár (Mosso, 1881)
A Roy-Sherrington elv Neurovaszkuláris csatolás, 2016. október 20. (Roy & Sherrington, J Physiol, 1890)
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)
Neurovaszkuláris csatolás: kísérleti modellek Bajuszingerlés Elektromos aktivitás Funkcionális hiperémia (Akemann et al., 2010) (Phelps, PNAS, 2000)
Neurovaszkuláris csatolás: kísérleti modellek (Akemann et al., 2010) (Niwa et al., J Neurosci, 2000)
A neurovaszkuláris csatolás strukturális alapja a neurovaszkuláris egység (Iadecola & Nedergaard., Nat Neurosci, 2007)
A neurovaszkuláris egység mikrovaszkuláris oldal Idegszöveti oldal
A neurovaszkuláris csatolás mediátorai Astrocytic vasoactive substances Neurovaszkuláris csatolás, 2016. október 20. Neuron-derived factors (Attwell et al., Nat Rev, 2010)
A neurovaszkuláris csatolás mediátorai Rövid stimuláció Hosszan tartó stimuláció (COX-2) (p450) Cauli & Hamel, Front. Neurogen., 2010
Glián alapuló szabályozási mechanizmusok Az asztrocita-végtalpak 99%-ban borítják az agyi erek felszínét Az asztorciták által lefedett területek nem fednek át Kb. 160.000 szinapszis jut egy asztrocitára (Iadecola & Nedergaard., Nat Neurosci, 2007)
Asztrociták: metabolikus egyensúly fenntartása Golgi (1885): metabolikus csatolás Végtalpak: glükóz felvétele (glükóz transzporter) Raktározás: (glikogen metabolikus puffer) Szinaptikus aktivitás: glutamát felvétele, laktát átadása
Asztrocita-hálózat: K + eltávolítása http://www.biochemj.org/csb/default.htm
Asztrociták funkcionális szincíciuma: Ca 2+ hullámok Neuronális aktivitás Intracelluláris [Ca 2+ ] emelkedik Vazodilatáció A hullámok többszáz mikrométerre terjednek Terjedési sebesség: 10-20 µm/s Az extracelluláris ATP / glutamát-koncentráció emelkedésével függnek össze
Asztrociták funkcionális szincíciuma: Ca 2+ hullámok http://synapses.mcg.edu Glu: glutamát IP 3 : inozitol trifoszfát Neuronális aktivitás Intracelluláris [Ca 2+ ] emelkedik Vazodilatáció
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
Asztrociták funkcionális szincíciuma: Ca 2+ hullámok Phospholipase A 2 (PLA 2 ) Phospholipid membrán (Iadecola & Nedergaard., Nat Neurosci, 2007)
A neurovaszkuláris csatolás egy speciális típusa: Agykérgi kúszó depolarizáció (SD)
Mit jelent az agykérgi kúszó depolarizáció kifejezés? Tankönyvek...
Miért kellene ezzel foglalkozni egyáltalán? Neurovaszkuláris csatolás, 2016. október 20.
Neurovaszkuláris Neurovascular csatolás, coupling, 2016. Nov. október 02, 2015 20. 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
Elektromos ingerlés Leão eredeti megfigyelése: agykérgi kúszó depresszió ECoG elvezetés Neurovaszkuláris Neurovascular csatolás, coupling, 2016. Nov. október 02, 2015 20. Elektromos ingerlés Leão AAP (1944) Journal of Neurophysiology
Agyi vérátáramlás DC potenciál EEG Neurovaszkuláris Neurovascular csatolás, coupling, 2016. Nov. október 02, 2015 20. Az agykérgi kúszó depolarizáció (SD) jellemzői és nevezéktana Agykérgi kúszó depresszió Agykérgi kúszó depolarizáció Véráramlási válasz (funkcionális hiperemia)
Kúszó depolarizáció Neuronok csoportja: Mezőpotenciál Akciós potenciál Egyetlen neuron: Transzmembrán potenciál DC potential (mv) 15 10 5 0 DC - + 2 min Hasonlóság: ionegyensúly átrendeződése Különbségek: mérték, időbeli felbontás, szerepet játszó ioncstornák
Neurovaszkuláris Neurovascular csatolás, coupling, 2016. Nov. október 02, 2015 20. Terjedés Neuron Akciós potenciál 1-120 m/s Agykéreg Kúszó depolarizáció 2-6 mm/min
Neurovaszkuláris csatolás, 2016. október 20. Membrán potentcál fluoreszcens feszültségfüggő festék + alacsony 500 μm Membránpotenciál Fluoreszcencia-intenzitás 500 μm - magas 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 0 sec 5
Extracelluláris ionegyensúly felbomlása SD hullámfront Na + K + (Pietrobon and Moskowitz, Nat Rev, 2014)
DC potenciál Nyugalmi állapot Na + K + K + Na +
DC potenciál Depolarizáció K + Na + K + Na +
DC potenciál K + Na + Repolarizáció Energiát igényel!!! K + Na + Na + /K + ATPase
DC potenciál Nyugalmi állapot Na + K + K + Na +
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
Mi a kúszó depolarizációk (kór)élettani jelentősége?
Vízuális aura: villódzó fények, vakfolt
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
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
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
Mi a kúszó depolarizációk (kór)élettani jelentősége?
Agyi iszkémia: állatkísérletes modellek Hossmann (1994) Ann. Neurol. Nedergaard (1996) Adv. Neurol.
Seminar, University Neurovaszkuláris of Oklahoma Health csatolás, Sciences Center, 2016. Oct. október 27, 2014. 20. Az SD-k előfordulási gyakorisága és az infarktus mérete TTC Gemma et al, Frontiers in neuroscience, Brain Aging Nedergaard (1996) Adv. Neurol.
Seminar, University Neurovaszkuláris of Oklahoma Health csatolás, Sciences Center, 2016. Oct. október 27, 2014. 20. Az SD-k kumulatív hossza és az infarktus mérete Dijkhuizen et al (1999) Brain Research Gemma et al, Frontiers in neuroscience, Brain Aging
Az SD-k megjelenése az infarktus növekedését okozza MCAO MCAO + SD Back et al (1996) JCBFM
Az SD-k megjelenése az infarktus növekedését okozza Back et al (1996) JCBFM
Neurovaszkuláris KÖZÉLETI KÁVÉHÁZ, csatolás, Szeged; 2016. 2016. október május20. 19. Iszkémiás stroke: az iszkémiás sérülés súlyosbodása Mag Penumbra Penumbra Kúszó depolarizáció Mag
A zárt koponyasérülés kísérletes modellje Sunami et al., Neurol Med Chir Tokyo, 1989 Rogatsky et al., J. Neurotrauma, 1989
Első bizonyíték betegekre nézve
Első bizonyíték betegekre nézve
Mérföldkő Stroke 2002; 33:2738-2743.
Hinzman et al., Neurology, 2014
Az SD-okozta sérülés mechanizmusai? Shin et al (2006) JCBFM.
Hinzman et al., Neurology, 2014
Agyi vérátáramlási válasz Első SD Ismétlődő SD-k Kúszó depolarizáció DC 15 mv Kúszó depresszió Vérátáramlási válasz CBF 25% 60 sec Terjedő iszkémia
DC potenciál Repolarizáció K + Na + Energiát igényel!!!! K + Na + Na + /K + ATPase Sejtpusztulás
A neurovaszkuláris csatolás típusai az iszkémiás agyban Patients: Woitzik et al., Neurology 2013 Rats: Menyhárt et al., Neurobiol. Aging, 2015 Ákos Menyhárt
Az áramlási válaszok előfordulása No spreading ischemia 4 of 6 SDs with spreading ischemia Ákos Menyhárt Menyhárt et al., Neurobiol. Aging, 2015
Összefoglalva Kúszó depolarizáció Metabolikus igény STROKE Sérülés Metabolikus igény kielégítetlen Véráramlási válasz Savas szöveti ph
Kérdések? Azt hiszem, ezt a lépést részletesebben el kellene magyarázni.