AsztroGlia - neuron interakció



Hasonló dokumentumok
Asztrociták: a központi idegrendszer sokoldalú sejtjei Dr Környei Zsuzsanna

Glia - neuron interakció

Glia - neuron interakció

Glia-neuron interakció aspektusai. Neurovaszkuláris. kapcsoltság

Egy idegsejt működése

Glia fiziológia I. Gliotranszmisszió. Gliotranszmitterek. Nem vezikuláris release. Kapcsoltság

IONCSATORNÁK. I. Szelektivitás és kapuzás. III. Szabályozás enzimek és alegységek által. IV. Akciós potenciál és szinaptikus átvitel

Nemszinaptikus receptorok és szubmikronos Ca2+ válaszok: A két-foton lézermikroszkópia felhasználása a farmakológiai vizsgálatokra.

A GLIASEJTEK ÉS AZ EPILEPTIKUS AKTIVITÁS KAPCSOLATA GÁSPÁR ATTILA GLIA SEJTEK ÉLETTANA EA

Glia-neuron interakció aspektusai. Neurovaszkuláris. kapcsoltság

Glia fiziológia I. Gliotranszmisszió. Gliotranszmitterek. Csatornák, receptorok Kapcsoltság, Ca ++ Ioncsatornák. Nem vezikuláris release

Glutamát transzporterek asztrocitákban. EAA- Excitatory Amino Acid Transporter (EAAT) család. főleg asztroglia, de bizonyos neuronokon is

Glia-neuron interakció aspektusai. Neuron-glia metabolikus együttműködés

IDEGSZÖVET 1. neuronok felépítése, típusai, végszervei 2. gliasejtek típusai és funkciója

AZ IDEGRENDSZER PLASZTICITÁSA TANULÁS. EMLÉKEZÉS (memória)

Az adenozin Adenozin receptorok:

Glia fiziológia I. Gliotranszmisszió. Gliotranszmitterek. Nem vezikuláris release. Kapcsoltság

Glia-neuron interakció aspektusai. Neurovaszkuláris. kapcsoltság

A neurogliaform sejtek szerepe az agykéregben

Egy idegsejt működése. a. Nyugalmi potenciál b. Transzport proteinek c. Akciós potenciál

a. Nyugalmi potenciál b. Transzport proteinek c. Akciós potenciál. Nyugalmi potenciál. 3 tényező határozza meg:

Tanulás és memória. A tanulás és a memória formái, agyi lokalizációjuk és celluláris mechanizmusok. Pszichofiziológia ea.

Neurofiziológia I. Schlett Katalin Élettani és Neurobiológiai Tanszék. tel: 8380 mellék

II. félév, 8. ANATÓMIA elıadás JGYTFK, Testnevelési és Sporttudományi Intézet. Idegrendszer SYSTEMA NERVOSUM

AZ IDEGSZÖVET Halasy Katalin

Az idegrendszer és a hormonális rednszer szabályozó működése

Humán asztrociták. Nagyobb és komplexebb. idegrendszeri fejlődésben jelentős szerepű

Jegyzőkönyv. dr. Kozsurek Márk. A CART peptid a gerincvelői szintű nociceptív információfeldolgozásban szerepet játszó neuronális hálózatokban

Mikroelektródás képalkotó eljárások Somogyvári Zoltán

Glia fiziológia I. Gliotranszmisszió. Gliotranszmitterek. Csatornák, receptorok Kapcsoltság, Ca ++ Ioncsatornák. Nem vezikuláris release

SZABADALMI LEÍRÁS. (21) A bejelentés ügyszáma: P (22) A bejelentés napja: (30) Elsõbbségi adatok: P

A tanulási és emlékezési zavarok pathofiziológiája. Szeged,

Az idegsejtek kommunikációja. a. Szinaptikus jelátvitel b. Receptorok c. Szignál transzdukció neuronokban d. Neuromoduláció

9. előadás Sejtek közötti kommunikáció

Celluláris és Molekuláris Neurobiológia 2016

ANATÓMIA FITNESS AKADÉMIA

Az agykéreg és az agykérgi aktivitás mérése

Glia-neuron interakció aspektusai. Neuron-glia metabolikus együttműködés

A membránpotenciál. A membránpotenciál mérése

AZ ASZTROCITA DISZFUNKCIÓ SZEREPE AZ EPILEPSZIÁBAN

KÉSZÍTETTE: BALOGH VERONIKA ELTE IDEGTUDOMÁNY ÉS HUMÁNBIOLÓGIA SZAKIRÁNY MSC 2015/16 II. FÉLÉV

a. Szinaptikus jelátvitel b. Receptorok c. Szignál transzdukció neuronokban d. Neuromoduláció. Szinaptikus jelátvitel.

A citokin egyensúly. Gyulladásgátló cytokinek. Gyulladáskeltő citokinek. Védelem és sejttúlélés. Gyulladás, sejtpusztulás NA DA.

Az agyi metabolizmus, és a vérkeringés metabolikus szabályozása. Dr. Domoki Ferenc

A sejtek közötti közvetlen (direkt) kapcsolat

A nemi különbségek vizsgálatáról lévén szó, elsődleges volt a nemi hormonok, mint belső környezetbeli különbségeket létrehozó tényezők szerepének

GLUTAMINSAV-GABA CSEREFOLYAMAT A KÖZPONTI IDEGRENDSZERBEN

Glia fiziológia I. Gliotranszmisszió. Gliotranszmitterek. Nem vezikuláris release. Kapcsoltság

Computational Neuroscience

Glia-neuron interakció aspektusai. Neuron-glia metabolikus együttműködés

A köztiagy (dienchephalon)

Glia-neuron interakció aspektusai. Neuron-glia metabolikus együttműködés

A plazmamembrán felépítése

Gyógyszerészeti neurobiológia. Idegélettan

Homeosztázis és idegrendszer

AZ EMBERI TEST FELÉPÍTÉSE

Prof. Dr. Kéri Szabolcs SZTE ÁOK, Élettani Intézet, 2018

Mágneses kezelések otthon (is).

A nyugalmi potenciál megváltozása

HUMÁN ÉLETTAN I. ELİADÁSOK TEMATIKÁJA GYÓGYSZERÉSZ HALLGATÓKNAK

Jellegzetességek, specialitások

Neurotranszmisszió. Prof. Dr. Kéri Szabolcs. SZTE ÁOK, Élettani Intézet, Miért fontos a szinapszisokkal foglalkozni?

Részletes kutatási jelentés. 1/ A szintetikus Aβ-aggregátumok jellemzése

TRANSZPORTEREK Szakács Gergely

Idegrendszer egyedfejlődése. Az idegszövet jellemzése

1./ A neuron felépítése. Típusai. A membrán elektromos tulajdonságai: a nyugalmi és akcióspotenciál kialakulása. Idegrostok és típusai.

Neuronok előkészítése funkcionális vizsgálatokra. Az alkalmazható technikák előnyei és hátrányai. Neuronok izolálása I

A sejtmembrán szabályozó szerepe fiziológiás körülmények között és kóros állapotokban

Mozgás, mozgásszabályozás

(11) Lajstromszám: E (13) T2 EURÓPAI SZABADALOM SZÖVEGÉNEK FORDÍTÁSA

Hiperlipidémia okozta neurodegeneratív és vér-agy gát-elváltozások ApoB-100 transzgenikus egerekben

Tanulás az idegrendszerben. Structure Dynamics Implementation Algorithm Computation - Function

Neurotoxikológia VII. Neurotoxikológiai vizsgáló módszerek elektrofiziológia és viselkedésvizsgálat

A köztiagy, nagyagy, kisagy

A szénhidrátok lebomlása

Az idegrendszer határfelszínei és a neurovaszkuláris egység

A veseműködés élettana, a kiválasztás funkciója, az emberi test víztereinek élettana (5)

Idegszövet gyakorlat

Glia fiziológia I. Glia szincícium azaz network! Gap junctions. Hemichannels. Asztro network térbeli/időbeli szabályozása

A feladat: A glükóz aerob oxidációja. Az oxigén alternatív felhasználása. A glükóz alternatív felhasználása

A sejtek közöti kommunikáció formái. BsC II. Sejtélettani alapok Dr. Fodor János

Glia fiziológia I. Glia szincícium azaz network! Gap junctions. Hemichannels. Asztro network térbeli/időbeli szabályozása

Glia fiziológia I. Gliotranszmisszió. Gliotranszmitterek. Csatornák, receptorok Kapcsoltság, Ca ++ Ioncsatornák. Nem vezikuláris release

Pszichiátriai zavarok neurobiológiai alapjai

Élettan. előadás tárgykód: bf1c1b10 ELTE TTK, fizika BSc félév: 2015/2016., I. időpont: csütörtök, 8:15 9:45

Új szignalizációs utak a prodromális fázisban. Oláh Zita

A gerincvelő caudalis végének szerkezete (conus medullaris, filum terminale)

Glia fiziológia I. Gliotranszmisszió. Gliotranszmitterek. Nem vezikuláris release. Kapcsoltság

Gliális sejttípusok az idegrendszerben

A kémiai szinapszis (alapok)

Élettan-anatómia. 1. félév

Glia fiziológia I. Kapcsoltság. Glia szincícium/network. Gap junctions. Hemichannels. Asztro network térbeli/időbeli szabályozása

Dr. Cserépné Dr. Szabadits Eszter

1. SEJT-, ÉS SZÖVETTAN. I. A sejt

Gyakorló ápoló képzés

Nagyon köszönöm a disszertáció alapvetően pozitív megítélését és a gondos bírálatot. A következőkben válaszolok a feltett kérdésekre.

Interneurális kommunikáció

Sejtváz Mikrofilamentum (aktin)

Neurobiology. Introduction to neurosciences for Cognitive MSs.

Szinaptikus folyamatok

Átírás:

2011.04. 06. AsztroGlia - neuron interakció protoplazmás asztroglia (szürkeállomány); rostos asztroglia (fehérállomány); oligodendroglia (CNS); Schwann sejt (PNS); radiális glia (cortex); Bergmann glia (cerebellum); Müller glia (retina); ependima (ependimocyta); tanicyta; pituicyta (hyipofízis, pituitary), pinealocyta (epyphysis, pineal gland); SVZ glia; microglia

Astrocytes: "Every textbook says they don't do anything, even though they're the major cell type in the brain." (Ben Barres) Astrocyte-neuron lactate transport is required for long-term memory formation. Suzuki A. et al., Cell. 2011 144(5):810-23. Neuron: glia arány 1:10 human 1:1 rodents 6:1 nematodes

Allen and Barres, 2009

GFAP: gliális fibrilláris savas fehérje (IF) Hoechst vér/agy gát (asztroglia-endotél) liquor/agy gát (asztroglia-ependima) glia limitans (asztroglia-pia mater)

In vitro In vivo GFAP: gliális fibrilláris savas fehérje (IF) Hoechst GFAP festés: az asztrocita térfogatának csak kb. 15%- át adja ki

P37 hgfap-egfp DAPI

Asztrociták Brainbow, Lichtmann 2007 www_biology_uiowa_edu_daileylab

Átlapolódó asztrocita territóriumok (domének) Bushong, Ellismann in Volterra, Meldolesi Nature Rev Neurosci, 2005

Asztroglia szincícium Rés-kapcsolatok Idegi hálózatok mellett Glia network!

Allen and Barres, 2009 asztro neuron

- agyi mikrovaszkulatúrával - több száz neuronális nyúlvánnyal egyetlen asztrocita kapcsolatban lehet - sok neuronális sejttesttel - akár több tízezer szinapszissal - idegi őssejt-niche tagja lehet I. szinaptikus működés szabályozása II. neuro-vaszkuláris kapcsoltság; metabolikus együttműködés III. neurogenezis

Tripartite szinapszis Halassa 2007 -Glutamát reciklizálás - K + spatial buffering - Gliotranszmitter ürítés

Neuronális glutaminsav reciklizálása: glutamát-glutamin ciklus glutaminase [Glu] IC ~1-10 mm glutamine synthase [Glu] IV ~100 mm [Glu] IC ~50uM-1 mm [Glu] EC ~1uM Siegel GJ, Agranoff BW, Albers RW, et al., editors. 1999

Serkentő (glutamaterg) szinapszis GLNase Bak LK. et al. 2006 tricarboxylic acid cycle (TCA cycle; Krebs cycle; citric acid cycle)

- szabad ammónia keletkezik neuronban - hiperammonémia veszélyes lehet (gliózis, ödéma, ischemiás encephalopátia, felborult Glu/Gln ciklus) - agy ammónia ürítésének fő útja: gliális GS révén gyártott Gln leadása a vérbe -ha Gln[EC] olyan magas, hogy a neuronális Gln felvétel telített, akkor a gliális glutamin leadás gátlódik a system N transzport megfordulásával

System L : aminosav antiporter, gliális Gln ürítés és nem-neuroaktív aminosavakba (Leu, Ala) csomagolt ammónia felvétele (aminosav shuttle) System A transzporter: neuronális Gln felvétel ( concentrative, sodium-dependent and electrogenic ) System N : gliális Gln leadás/felvétel ( Na+-glutamine symporter and a H+ anti-porter, sodium-dependent, yet electroneutral Bak LK. et al. 2006

Gátló (GABA-erg) szinapszis glutamate decarboxylase GLNase Bak LK. et al. 2006 - GABA-erg neuronoknál fontosabb a re-uptake mint a szintézis - GABA-erg terminálisokban kisebb a Gln raktár - GLIA az idegi gátlást tudja kontrollálni ily módon!

Neuroenergetika (alap) (thought needs food) GLUT3: neuronális glükóz transzporter GLUT1: gliális glükóz transzporter Asztro: glikogén raktár! Luc Pellerin et al. 2007, 2010 MCT: laktát transzporter TCA cycle (monocarboxylate) Agyban: glükóz (majdnem) teljes oxidációja (6CO2+6H20)!! Agyi glikogén: (humán): 0,5-1,5g (0,1% of total brain weight)

Glutamáterg aktiváció: korai fázis 1. Glu ürülés szinapszisban AMPA receptor aktiváció, EPSP, Na+ belépés 2. depolarizációs hullám, fesz. függő Na+ csatornák nyílnak, Na+/K+ ATPáz visszaállítja iongradienst - ami sok energiát használ 3. oxidatív foszforiláció aktiválódik, NADH elhasználódik 5. De: AMPAR aktivációra a neuronális glükóz felvétel csökken 4. Citromsavciklus felpörög - piruvát elhasználódik, nő a glükóz és laktát lebontás 6. főleg laktátot használ az idegsejt!

Glutamáterg aktiváció: késői fázis 1. A szinaptikus résbe kerülő glutamátot az asztrocita felveszi (GLAST, GLT1 glutamát transzporterek) 2. ez nagy Na+ influxot is jelent, amit Na+/K+ ATPáz állít helyre 3. és aktiválódik a glükóz transzport 4. és a glükóz feldolgozás is a gliában 5. a glikolízis nagy citoplazmás NADH szint növekedést okoz ami segíti piruvát laktát átalakulást, és a laktát ürülést

Glutamáterg aktiváció: intenzív és hosszútávú stimuláció 1. intenzív glutamate reuptake asztrocitákban, és az ec. glükóz készlet hamar kimerül 2. ilyenkor a gliális glikogén mobilizálódik 3. glikolízis az elsődleges energiatermelési útvonal ilyenkor 4. és a laktát termelődés biztosítja a magas glikolitikus rátát

Amiről eddig beszéltünk : Asztrocita neuron laktát sönt hipotézis (ANLSH) Dienel GA, Cruz N. 2004 Pellerin et al. 2007 Astrocyte - neuron lactate shuttle Hipotézis!!! arról, hogy a neuronális aktivitás és glükóz felhasználás az asztrociták aerob glikolízisét és a neuronok laktát hasznosítását vonja maga után. A neurometabolikus community megosztott: csak glükózt vagy laktátot is használ az agy energiaként!!

Cell 144, 810 823, March 4, 2011 - Patkány HC: tanulás során ec. glikogén eredetű laktát szint nő - Gliális laktát transzporterek (MCT4 vagy MCT1) kilövése amnéziát okoz, amit L-laktát visszaállít (de a glükóz nem!!) - Neuronális laktát transzporter hiánya szintén amnéziához vezet, amit sem a laktát, sem glükóz nem állít helyre

Spatial buffering K+ eltávolítása a tüzelő neuronok környezetéből az asztrocita-hálózat által Orkand RK, Nicholls JG, Kuffler SW (1966) Effect of nerve impulses on the membrane potential of glial cells in the central nervous system. of Amphibia. J Neurophysiol 29:788 806. nervus opticus stimuláció a nem mielinált axonok körüli gliában lassú de- és repolarizáció később extracelluláris mező-potenciál mérések és aktivitás-függő [K+]ec mérések Kofuji and Newman, 2004 optikai imaging agyszeleteken (intrinsic optic signals (IOS), ec. tér zsugorodása/tágulása)

Retina, K+ siphoning 1. K+ ürül az IPL (inner plexiform layer)-ből neuronális stimulációra 2. K+ bekerül a Müller gliába 3. K+ a Müller gliából főleg az erekbe és az üvegtestbe jut a végtalpakon keresztül 4. A fény által indukált ec. [K+] csökkenés a szubretinális térben K+ kiáramláshoz vezet a Müller gliából Newman 1996 K+ reservoir Müller sejten belül a K+ konduktancia 94%-a ide koncentrálódik! (kétéltűekben) siphoning...

Térbeli K+ pufferelés a gliasejtek nagy K+ permeabilitásától és a glia szincíciumtól függ Inward rectifier kálium csatornák (Kir) nagy denzitásban és lokalizáltan a glián (pl Kir4.1) Kir és Aquaporinok együttes előfordulása, kolokalizáció Benfenati and Ferroni, 2010

Asztroglia szincícium calcium hullám átugrik a sejtmentes sávon Ca ++ hullám a stimulált sejt körül Ca ++ hullám amit a perfúzió eltérít Hassinger TD, 1996, PNAS 93:13268-13273

Gliotranszmisszió Asztrocita stimuláció (mechanikus, elektromos, neuronális) Gliális Ca++ válasz Gliotranszmitter ürítés Parakrin hatás környező asztrocitákra Neuronális működés szabályozása

Gliotranszmitterek Volterra, Meldolesi Nature Rev Neurosci, 2005

Ca ++ függő Glutamát release asztrocitákból In vitro több stimulus hat így: mechanikai, elektromos, Glu A Glutamát gliális mglurs és AMPA receptorok stimulációja által indítja be a gliális Glu ürítést Az asztrociták is szabályozott exocitózissal képesek glutamátot üríteni (a neuronokhoz hasonlóan) De: hemichannel is!! Gliából ürülő Glu extraszinaptikus neuronális NMDA receptorokat tud aktiválni: ezáltal pl. piramissejtek tüzelését szinkronizálni tudja kb 100 um távolságon belül 1 asztro koinnervál több neuront Gliális Glu preszinaptikus mglur vagy kainát receptorokon át növelni tudja a neuronális transzmitter ürítést

Volterra and Meldolesi 2005 Glutamát exocitózis asztrocitákból [Ca ++ ] ic hatására FM-64 kiürül a vezikulumokból VGLUT EGFP FM-64 festék TIRF együtt

ELMI Szinaptikus-szerű mikrovezikulák (SLMVs) asztrocitában (hippocampus) Méretre és formára is hasonlítanak a szinaptikus vezikulákhoz Volterra, Meldolesi Nature Rev Neurosci, 2005

(a) Normális hippocampusban az asztrociták Ca++ oszcillációja glutamát (b) ATP hatására (csillag) az asztrocitákban ürülést triggerel, Ca++ oszcilláció indul ami a piramissejtekben NMDAR-mediált (c) Ha ATP-t anti-konvulzáns valproáttal lassú, inward áramokat generál. Ezek az együtt adnak a glia Ca++ válasza gátlódik áramok szinkronizáltak klb. neuroncsoportokban. Halassa and Haydon rev. 2009

Szinaptikus transzmisszió modulációja asztrociták által Egy példa: heteroszinaptikus depresszió 1. Glutamát ürül (1, piros folt) amikor a Schaffer-kollaterális (S) - piramissejt (P) szinapszis nagy frekvenciájú tüzelése stimulál egy asztrocitát 2. Az asztrocita erre ATP kibocsátással reagál 3. Ez gyorsan adenozinná alakul (2; kék folt), ami egy másik S-P kapcsolatot a preszinaptikus adenozin A1 receptoron keresztül szupresszálni fog Volterra, Meldolesi Nature Rev Neurosci, 2005

Szinaptikus borítottság változása A hipotalamikus szupraoptikus magban az asztrociták morfológiai plaszticitása a tejelválasztással hozható összefüggésbe 1. oxytocin-termelő idegsejteken levő szinapszisokról asztrociták visszahúzzák nyúlványaikat laktáció alatt 2. így a glia kevésbé tudja visszavenni a szinapszisba ömlő glutamátot, ami képes távolabb elhelyezkedő gátló mglur receptorokat aktiválni preszinaptikusan vagy szomszédos GABAerg terminálisokon 3. Ez a neurotranszmitter-ürülés homo- és heteroszinaptikus depresszióját okozza: csökken a szinaptikus hatékonyság (csökken a neuroszekretoros sejteket beidegző afferensek hatása)

D-serine mint gliotranszmitter D-serine függő metaplaszticitás Szupraoptikus magban : (a) asztrocita-eredetű D- serine el tudja érni az NMDA receptorokat, és segíti az NMDAR mediálta transzmissziót és az LTP kialakulását (b) Ha a glianyúlványok visszahúzódnak, a D-serine nem tud ko-agonistaként működni az NMDA receptorokon, LTD alakul ki inkább (c) Gyors asztrocita (zöld) nyúlvány mozgás a dendrittüske (piros) körül Halassa and Haydon rev. 2009

Asztrociták és szinaptogenezis Néhány hetes tiszta RGC (retinal ganglion cell) vagy gerincvelői motoneuron tenyészet: - alacsony szinaptikus aktivitás, - szinaptikus fehérjék alacsony szintje Asztroglia + RGC kokultúra: - nagy szinaptikus aktivitás (100 X); - szinapszisszám nő (7X) 1 héttel asztrociták eltávolítása után a kokultúrákból: - a legtöbb szinapszis eltűnik (Ullian EM. Christopherson KS, Barres BA. Glia. 2004 Aug 15;47(3):209-16.)