Tengerimalacból izolált I. típusú ganglion spirale neuronok. elektrofiziológiai jellemzése

Hasonló dokumentumok
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:

Debreceni Egyetem Orvos- és Egészségtudományi Centrum Biofizikai és Sejtbiológiai Intézet

Érzékszervi receptorok

Membránpotenciál, akciós potenciál

Gyógyszerészeti neurobiológia. Idegélettan

Transzportfolyamatok a biológiai rendszerekben

Az ioncsatorna fehérjék szerkezete, működése és szabályozása. A patch-clamp technika

Az ingerületi folyamat sejtélettani alapjai

IONCSATORNÁK. Osztályozás töltéshordozók szerint: pozitív töltésű ion: Na+, K+, Ca2+ negatív töltésű ion: Cl-, HCO3-

Érzékelési folyamat szereplői. Az érzékelés biofizikájának alapjai. Receptor felépítése. Az inger jellemzői MILYEN? HOL? MENNYI? MEDDIG?

Az akciós potenciál (AP) 2.rész. Szentandrássy Norbert

Érzékelési folyamat szereplői. Az érzékelés biofizikájának alapjai. Inger Modalitás Receptortípus. Az inger jellemzői MILYEN? HOL? MENNYI? MEDDIG?

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

Membránpotenciál. Nyugalmi membránpotenciál. Akciós potenciál

CELLULÁRIS SZÍV- ELEKTROFIZIOLÓGIAI MÉRÉSI TECHNIKÁK. Dr. Virág László

Adatelemzési eljárások az idegrendszer kutatásban Somogyvári Zoltán

Az emberi test. 23. Megnyílik a világ A látás

FUSARIUM TOXINOK IDEGRENDSZERI HATÁSÁNAK ELEMZÉSE

A membránpotenciál. A membránpotenciál mérése

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

Részletes szakmai beszámoló

HCN csatorna gátló szerek celluláris szívelektrofiziológiai hatásai

A szívizom akciós potenciálja, és az azt meghatározó ioncsatornák

DEBRECENI EGYETEM, OEC, ÉLETTANI INTÉZET

Az idegi működés strukturális és sejtes alapjai

Nyugalmi potenciál, akciós potenciál és elektromos ingerelhetőség. A membránpotenciál mérése. Panyi György

Elektrofiziológiai alapjelenségek 1. Dr. Tóth András

Termodinamikai egyensúlyi potenciál (Nernst, Donnan). Diffúziós potenciál, Goldman-Hodgkin-Katz egyenlet.

FEJEZETEK AZ ÉLETTAN TANTÁRGYBÓL

Egy idegsejt működése

SZENT ISTVÁN EGYETEM

Emberi szövetek. A hámszövet

Ioncsatorna funkciók mérése in vitro körülmények között. Dr. Nagy Norbert Tudományos munkatárs SZTE Farmakológiai és Farmakoterápiai Intézet

Érzékelési folyamat szereplői. Az érzékelés biofizikájának alapjai. Inger Modalitás Receptortípus. Az inger jellemzői MILYEN? HOL? MENNYI? MEDDIG?

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

A látás alapjai. Látás Nyelv Emlékezet. Általános elv. Neuron idegsejt Neuronális hálózatok. Cajal és Golgi 1906 Nobel Díj A neuron

Az érzékelés biofizikájának alapjai. Érzékelési folyamat szereplői. Az inger jellemzői MILYEN? HOL? MENNYI? MEDDIG?

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

Szívbetegségek hátterében álló folyamatok megismerése a ciklusosan változó szívélettani paraméterek elemzésén keresztül

Sáry Gyula SZTE ÁOK Élettani Intézet

Az elért eredmények ismertetése 1. Csirkeembriók gerincvelő telepeiben kimutattuk, hogy az extracellularis matrix (ECM) egyik organizátor molekulája,

A Debreceni Egyetem Élettani Intézete

Ex vivo elektrofiziológia. Élettani és Neurobiológiai Tanszék

klorid ioncsatorna az ABC (ATP Binding Casette) fehérjecsaládba tartozik, amelyek általánosságban részt vesznek a gyógyszerek olyan alapvetı

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

A szívizomsejt ioncsatornái és azok működése

Az idegsejtek diverzitása

Membránszerkezet, Membránpotenciál, Akciós potenciál. Biofizika szeminárium

Ex vivo elektrofiziológia. Élettani és Neurobiológiai Tanszék

Egyetemi doktori (PhD) értekezés tézisei. Adrenerg stimuláció hatása a szívizomsejtek akciós potenciáljára, és az őket kialakító ionáramokra

jellemezhető csoportot; továbbá azt, hogy az értékorientációk összefüggnek az egészségmagatartás mutatóival.

Membránszerkezet. Membránszerkezet, Membránpotenciál, Akciós potenciál. Folyékony mozaik modell. Membrán-modellek. Biofizika szeminárium

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

A belsőfül szövettana. Dobó Endre

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

SZAGLÁS 2

AZ OTKA K KUTATÁSI TÁMOGATÁS ZÁRÓJELENTÉSE

Kutatási beszámoló ( )

Dr. Saxné Dr. Andor Ágnes Márta. Immateriális javak a számviteli gyakorlatban

J/55. B E S Z Á M O L Ó

Látás Nyelv - Emlékezet. ETE47A001/2016_17_1/

Mennyire nyitott az emberi agy?

TRANSZPORTEREK Szakács Gergely

Gyógyszervegyületek elektrofiziológiai szűrése nagy hatáskereszt-metszetű ( semi high-troughput ) rendszereken

A szív élettana. Aszív élettana I. A szív pumpafunkciója A szívciklus A szívizom sajátosságai A szív elektrofiziológiája Az EKG

Online kérd íves felmérés a Gazdálkodás olvasóinak és szerz inek körében

Sejtek membránpotenciálja

A lézer-szkenning citometria lehetőségei. Laser-scanning cytometer (LSC) Pásztázó citométer. Az áramlási citometria fő korlátai

Gyermekek követéses objektív hallásvizsgálati eredményei zenei gyerekműsorok hatásának bemutatására

A nyugalmi potenciál megváltozása

In vitro elektrofiziológiai technikák Mike Árpád

TÓTH KÁLMÁN: SZEMLÉLETVÁLTOZÁS A CSÍPÖÍZÜLETI ARTRÓZIS MEGELŐZÉSÉBEN ÉS KEZELÉSÉBEN

Tamás László: Fülben végbemenő folyamatok nagy hangosságú zajok, zenei események tartós behatásakor. László Tamás MD

Zárójelentés. Célul tűztük ki a szilárd adalékanyagok (ható és segédanyagok) hatásának vizsgálatát mind a

AZ ÉPÍTÉSI MUNKÁK IDŐTERVEZÉSE

Az orvosi biotechnológiai mesterképzés megfeleltetése az Európai Unió új társadalmi kihívásainak a Pécsi Tudományegyetemen és a Debreceni Egyetemen

Koronikáné Pécsinger Judit

Tájékoztató a "Beszédprocesszorok beszerzése a Semmelweis Egyetem részére" tárgyú eljárás eredményéről

Az áramlási citométer és sejtszorter felépítése és működése, diagnosztikai alkalmazásai

Ph.D. Tézisek összefoglalója. Dr. Paulik Edit. Szegedi Tudományegyetem Általános Orvostudományi Kar Népegészségtani Intézet

ACTA UNIVERSITATIS SZEGEDIENSIS DE ATTILA JÓZSEF NOMINATAE ACTA JURIDICA ET PÖLITICA TOMUS XL. Fasciculus 1-26.

BIOLÓGIA 7-8. évfolyam. A tantárgy heti óraszáma A tantárgy éves óraszáma 7. évfolyam 2 óra 72 óra 8. évfolyam 1,5 óra 54 óra. 7.

A tudás alapú társadalom iskolája

Macsinka Klára. Doktori értekezés (tervezet) Témavezető: Dr. habil. Koren Csaba CSc egyetemi tanár

1. BEVEZETÉS. - a műtrágyák jellemzői - a gép konstrukciója; - a gép szakszerű beállítása és üzemeltetése.

I. Századvég-MET energetikai tanulmányíró verseny

A sejtek membránpotenciálja (MP)

Intelligens Rendszerek Elmélete. Biológiai érzékelők és tanulságok a technikai adaptáláshoz. Az érzékelés alapfogalmai

Egyetemi doktori (PhD) értekezés tézisei. CÉH-IPARTESTÜLET-SZÖVETKEZET. Társadalmi és munkaszervezési változások az endrődi lábbelikészítő iparban

Proontogenezis (megelőző szakasz) Egyedfejlődés (ontogenezis) Proontogenezis. Proontogenezis. Proontogenezis. Proontogenezis

MTA DOKTORI ÉRTEKEZÉS. Modern szürkehályog sebészet: klinikai és experimentális vizsgálatok. Dr. Biró Zsolt. Bírálata. Dr. Vörösmarthy Dániel

Membránszerkezet Nyugalmi membránpotenciál

TERMÉSZETISMERET 5. ÉVFOLYAM

Proontogenezis (megelőző szakasz) Egyedfejlődés (ontogenezis) Proontogenezis. Proontogenezis. Proontogenezis. Megtermékenyítés (fertilizáció)

Eötvös Loránd Tudományegyetem Társadalomtudományi Kar Szociológia Doktori Iskola Szociálpolitika program. Tézisfüzet.

1. Előadás Membránok felépítése, mebrán raftok

Az alsó légutak krónikus megbetegedései

Ca 2+ Transients in Astrocyte Fine Processes Occur Via Ca 2+ Influx in the Adult Mouse Hippocampus

Átírás:

EGYETEMI DOKTORI(Ph.D) ÉRTEKEZÉS TÉZISEI Tengerimalacból izolált I. típusú ganglion spirale neuronok elektrofiziológiai jellemzése Dr. Szabó Zsolt Témavezet k: Prof. Dr. Sziklai István Dr. Rusznák Zoltán DEBRECENI EGYETEM ORVOS- ÉS EGÉSZSÉGTUDOMÁNYI CENTRUM, FÜL-, ORR-, GÉGÉSZETI és FEJ- NYAKSEBÉSZETI KLINIKA és ÉLETTANI INTÉZET DEBRECEN, 2003

BEVEZETÉS A hallórendszer az idegrendszer azon része, amely a nyomáshullámok formájában érkez hangingereket elektromos jelekké, majd ezeket az elemi elektromos impulzusokat hangérzetté alakítja. A hallórendszer egyik legfontosabb perifériás eleme a bels fül részét képez csiga (cochlea), benne a Corti-féle szervvel és az els dleges érz neuronokkal. Az eml s fülre jellemz éles frekvenciakódolás, az alacsony ingerküszöb, valamint széles frekvenciatartomány, a speciálisan kialakult Corti-féle szervnek, illetve bizonyos reguláló mechanizmusoknak tulajdonítható. A receptorsejtek ingerülete, egy jellegzetes membránpotenciál változás (depolarizáció), amely szinaptikus kapcsolat révén akciós potenciálokat generál a receptorsejteket beidegz afferens idegrostokban. E rostok a ganglion spirale neuronjainak perifériás nyúlványai. A ganglion spirale neuronok sejttestei a modiolusban helyezkednek el, a centrális nyúlványai pedig, a nervus cochlearist képezik. A rendelkezésre álló adatok alapján a hangingerek analizálásának f lépései valamennyi eml s faj esetében azonosak, jóllehet vannak különbségek az egyes fajok között az érzékelhet hangfrekvencia tartomány tekintetében. A hanginger ingerületi folyamattá történ kódolásának két dönt lépése, a receptorsejtek, és a ganglion spirale neuronok aktiválódása. Ezek a fejl dés folyamán specializálódott receptorsejtek, a sz rsejtek. Kétféle sz rsejt populációt különböztetünk meg, egy dönt en szenzoros jelleg bels, valamint egy els sorban hangoló és er sít funkciójú küls sz rsejt populációt. A receptorsejtek afferens beidegzését a ganglion spirale neuronok kétféle populációja látja el. A bels sz rsejtekhez kapcsolódó idegrostok a ganglion spirale I. típusú sejtjeib l származnak, a küls sz rsejtekhez kapcsolódó afferens rostok pedig a II. típusú ganglion spirale sejtekb l erednek. A ganglion spiralet alkotó kétféle neuron populáció morfológiai és funkcionális sajátosságaiban is különbözik egymástól. A sejtek túlnyomó 2

többségét alkotó (> 95 %) I. típusú neuronok kissé elnyújtott sejttestjének átmér je 12 m-nél nagyobb, a sejttest és a nyúlványok vaskos vel shüvellyel rendelkeznek. A lényegesen ritkábban el forduló II. típusú ganglion spirale sejtek kisebbek (< 12 m), sejttestjük alakja inkább kerekded, myelinborításuk nincs. Elektrofiziológiai mérések alapján ismert, hogy az I. típusú ganglion spirale neuronok fenntartott ingerlésre egyetlen akciós potenciált,azaz gyorsan adaptálódó választ produkálnak. Az ionáramok leírását célzó kísérletek adatai az mutattták, hogy ezen sejtek rendelkeznek egy lassan aktiválódó, inaktivációt nem mutató K + -árammal, amelyik tetra-etil-ammónium (TEA), 4-aminopiridin (4-AP), és Gd-ion alkalmazásával is gátolható volt. Fül-orr-gégész számára lényeges kérdés, hogy kétoldali surditas esetén beültetett cochlearis implantátum, milyen min ség hallásélményt produkál. A csigába helyezett elektród téringerléssel közvetlenül a ganglion spirale neuronokat hozza ingerületbe, ezért fontos megismernünk e sejtek elektrofiziológiai tulajdonságait. A tézisekben bemutatott munka során az alábbi feladatok elvégzését t ztem ki célul: 1. Az irodalomban részben fellelhet megközelítésekb l kiindulva egy olyan m téti eljárás és sejtizolálási módszer kidolgozása, amely lehet vé teszi elektrofiziológiai mérések céljára felhasználható neuronok nyerését tengerimalac ganglion spiraléjából. 2. Az izolált ganglion spirale neuronok immuncitokémia azonosítása, az I. és II. típusú ganglion sejtek elkülönítésére alkalmazható morfológiai sajátságok megállapítása. 3. Hiperpolarizáció hatására aktiválódó ionáramok elvezetése I. típusú ganglion spirale neuronokról, az áramok azonosítása, kinetikai és farmakológiai jellemzése. 3

4. Depolarizáció hatására aktiválódó K + -áramok elemzése I. típusú ganglion spirale neuronokon, az egyes áramkomponensek elválasztása farmakológiai és elektrofiziológiai módszerekkel. 5. Az I. típusú ganglion spirale neuronok felszíni membránján elektromos ingerlés következtében kialakuló tüzelési mintázat tanulmányozása, továbbá annak vizsgálata, hogy miként módosul ez a mintázat az egyes ionáram-komponensek gátlását követ en. MÓDSZEREK Kísérleteinkhez 250-300 g tömeg tengerimalacokat használtunk (hímeket és n stényeket egyaránt; a DE OEC Állatetikai Bizottságának engedélyével). A vizsgálatra szánt állatot el ször pentobarbitállal elaltattuk (35 mg/kg i.p.), majd dekapitáltuk. A preparálás további lépéseit túlh tött, Na + -mentes, mesterséges cerebrospinális oldatban végeztük. A ganglion spirale feltárása érdekében el ször eltávolítottuk az os temporalet, majd kipreparáltuk a csontos cochleat és a modiolust. A modiolus széttörése után vált lehet vé a ganglion spirale darabjainak eltávolítása és a neuronok izolálása. Ezt követ en neuron-specifikus enoláz (NSE) és myelin-specifikus jelölést (S100) alkalmaztunk annak érdekében, hogy a túlél idegsejteket és az azt körülvev myelinburkot azonosítsuk. A mérések során a különböz gátlószereket egy gyors oldatcserét lehet vé tev mikroperfúziós rendszer segítségével alkalmaztuk, a kívánt szereket közvetlenül a sejtek környezetébe juttatva. Elektrofiziológiai méréseink folyamán a patch-clamp technika teljes-sejtes konfigurációját alkalmaztuk. A hiperpolarizáció-aktivált áram steady-state aktivációjának vizsgálatához kett s impulzusprotokollt használtunk -60 mv-os tartópotenciálról. A vizsgálatok során a sejtet el ször 500 ms hosszú, változó mérték hiperpolarizációnak vetettük alá ( 70 és -140 mv közötti értékeken, 10 mv-os lépésenként), majd az 4

el impulzus alatt aktiválódó áram utóáram-komponensének nagyságát vizsgáltuk a -60 mv-os tesztimpulzus alatt. Az így kapott utóáram-amplitúdót a legnagyobb értékre (azaz a -140 mv-os el impulzus után mérhet re) normáltuk, és az így nyert értékeket az alkalmazott el impulzus amplitudójának függvényében ábrázoltuk. EREDMÉNYEK 1. A ganglion spirale preparálása, a neuronok izolálása, az I. és II. típusú ganglionsejtek azonosítása A dekapitálást követ en kipreparáltuk és izoláltuk az os temporalet. A halántékcsont küls felszínét vízszintes síkban metszve el t nt a csontos cochlea. Ezt követ en finom olló segítségével mikroszkóp alatt eltávolítottuk a cochleat borító csontlemezt, mely alatt fokozatosan láthatóvá vált a csiga csontos tengelye, a modiolus. A modiolust, csigavonalát követve és környezetét eltávolítva, basalis részénél kipattintottuk, a szövetmaradványokat eltávolítottuk, majd néhány darabra törtük. Ezt követ en a modiolusból eltávolított ganglion spirale részeket 15-20 perces enzimkezelésnek, majd óvatos mechanikai titurálásnak vetettük alá. A sejteket poli-d-lizinnel el kezelt fed lemezre ülepítettük, el segítve er sebb kitapadásukat. A sejtizolálás leírt módszerét követ en természetesen mind az I., mind a II. típusú ganglion spirale neuronok jelen voltak a tárgylemezen. Annak érdekében, hogy kísérleteinket teljes bizonyossággal az I. típusú sejteken hajtsuk végre, méréseinkhez bi- vagy unipolaris megjelenés, legalább 10 m átmér j neuronokat kerestünk. Bár a fent említett kritériumok következetes alkalmazása sem zárta ki, hogy esetleg II. típusú neuronokat is vizsgálhattunk a jelen munka keretein belül, a II. típusú ganglion spirale neuronok ritka el fordulása miatt ennek valószín sége nagyon kicsi. Említést érdemel, hogy a mindösszesen 51 sejt közül, amelyeket a jelen kísérletek során vizsgáltunk, csupán hetet értékeltünk 5

lehetséges vagy valószín II. típusú neuronként, és az ezekr l nyert mérési eredményeket az adatok kiértékelése során nem vettük figyelembe. A ganglion spirale neuronok azonosítása céljából immuncitokémiai eljárást is alkalmaztunk. A jelölések során az idegsejtek identifikálása NSE specifikus ellenanyag segítségével történt. Fontos kiemelni, hogy az er teljes immunpozitivitással rendelkez sejtek nagyfokú hasonlóságot mutattak a fáziskontraszt mikroszkópos kép alapján I. típusú ganglion spirale sejtekként azonosított neuronokkal. Az I. típusú ganglion spirale neuronokra jellemz myelinburok meglétét anti-s100 ellenanyag alkalmazásával igazoltuk. 2. Az I. típusú ganglion spirale neuronok elektrofiziológiai jellemz i A kísérleteink során tanulmányozott sejtek alapvet elektrofiziológiai sajátságainagyon kis szórást mutattak, tovább valószín sítve, hogy az általunk vizsgált sejtek mindegyike az I. típusba tartozó ganglion spirale neuron volt. A mérések tanúsága szerint az átlagos sejtkapacitás 9 ± 2 pf-nak (n = 51), míg a nyugalmi membránpotenciál értéke -62 ± 9 mv-nak adódott (n = 19). Figyelembe véve a ganglion spirale neuronok így meghatározott nyugalmi membránpotenciálját, a kísérletek során általában -60 mv-os tartópotenciált alkalmaztunk. 2.1. Hiperpolarizáció hatására aktiválódó áram elemzése I. típusú ganglion spirale neuronokon A ganglion spirale neuronokat -60 mv-os fenntartott membránpotenciálról 3s id tartamú lépcs kben hiperpolarizálva (-70 - -140 mv), megfigyelhet volt egy lassan aktiválódó, befelé irányuló (inward), a 2 impulzus alatt inaktivációt egyáltalán nem mutató áram kialakulása. Ennek aktivációja el ször -90 mv-nál volt észrevehet, nagysága a hiperpolarizáció mértékét fokozva 6

egyre n tt, egyidej leg a kialakulás sebessége is fokozódott. A fent jellemzett áram igen lassú aktivációja és egyéb jellegzetességei alapján megfelelt a hiperpolarizáció hatására aktiválódó nem-specifikus kationáramnak (h-áram). A h- áram jelleg további bizonyítékaként kísérleteket végeztünk az általunk talált áram blokkolhatóságának megállapítása érdekében. Kísérleteinkben 1 mmol/l CsCl hatását és 1 mmol/l BaCl 2 hatását vizsgáltuk. Megfigyeltük, hogy a CsCl ebben a koncentrációban a hiperpolarizáció hatására aktiválódó áram kialakulását teljesen megakadályozta. Az igen hatékony blokkoló hatással szemben BaCl 2 jelenlétében az áram gátlása ugyanazon neuronon lényegesen kisebb mérték volt. A kontroll oldatban mind a Cs +, mind a Ba 2+ hatása teljesen revertálhatónak bizonyult. A h-áramként történ azonosítás melletti további (és dönt ) érv az áram megfordulási membránpotenciáljának (reverzálpotenciáljának) az értéke. Mivel a h-áram egy kevert kationáram, reverzálpotenciálja -50 és 20 mv között várható. Az általunk vizsgált, hiperpolarizációra aktiválódó áramkomponens megfordulási potenciálja -34 ± 7 mv-nak adódott (n = 4). Ez a megállapításunk teljes összhangban volt a ganglion spirale neuronokon hiperpolarizáció hatására aktiválódó áram h-áramként való azonosításával. 2.2. Depolarizáció hatására aktiválódó áramok jellemzése és farmakológiai szeparálása I. típusú ganglion spirale neuronokon A -60 mv-os tartópotenciálról alkalmazott, 200 ms hosszú depolarizáló négyszögimpulzusok hatására az I. típusú ganglion spirale neuronokon kifelé irányuló (outward) áramok alakultak ki. Figyelembe véve az alkalmazott oldatok összetételét, ezen áramok K + -áramokként voltak azonosíthatóak. Megállapíthattuk, hogy az áramnak volt egy inaktivációt nem mutató, fenntartott komponense, melynek aktivációja -40 mv-on vagy ennél kifejezettebb depolarizációk esetén volt tapasztalható. Er sebb depolarizáció hatására a fenntartott áramkomponens mellett megjelent egy másik, inaktiválódó (tranziens) áramféleség is, melynek 7

jelenléte csak a +10 - +20 mv-os membránpotenciál sávban volt igazán nyilvánvaló. A különböz kifelé irányuló K + -áram komponensek szétválasztásának klasszikus módszere a különféle csatornagátló szerek alkalmazása. Kísérleteinkben 1 mmol/l és 10 mmol/l TEA + igen er teljesen blokkolta a kifelé irányuló áramot. A TEA + -érzékeny áram kinetikai tulajdonságait értékelve megállapíthattuk, hogy ennek a komponensnek a megjelenése dönt en a kés i típusú K + -csatornák aktiválódásának volt a következménye. A TEA + -érzékeny és TEA + -rezisztens áramok összehasonlítása azonban azt is nyilvánvalóvá tette, hogy a nem gátolható áram egy jelentékenynek mondható nem-inaktiválódó frakciót, míg a TEA + - érzékeny áram számottev inaktiválódó komponenst tartalmazott, bár ez utóbbi inaktivációja lassúbb volt, mint a TEA + -rezisztens komponens esetében tapasztalt inaktivációs sebesség. Ez a tény felvetette annak valószín ségét, hogy az I. típusú ganglion spirale neuronokon jelen lehettek tranziens kifelé irányuló K + -áramok is. A tranziens áramkomponens tanulmányozása céljából a következ lépésben különböz 4-aminopiridin (4-AP) koncentrációk kifelé irányuló K + - áramokra kifejtett hatásait vizsgáltuk. Megállapítottuk, hogy 100 mol/l 4-AP jelenlétében mind a gyorsan, mind a lassan inaktiválódó áramkomponens elt nt, és pusztán egy lassan aktiválódó, ugyanakkor inaktivációt nem mutató áramféleség volt megfigyelhet. A kísérletek alapján szembet n volt, hogy a depolarizáció hatására aktiválódó K + -áramnak jelent s része volt érzékeny relatíve alacsony (100 mol/l) 4-AP koncentráció alkalmazására is. A 4-AP-érzékeny áramkomponens I. típusú ganglion spirale neuronok tüzelési mintázatát meghatározó szerepének vizsgálata céljából áram-clamp körülmények között mértük a sejtek ingerlésre adott válaszát, valamint ennek esetleges módosulását 4-AP hatására. Kontroll körülmények között a neuron csupán egyetlen akciós potenciállal válaszolt az impulzus kezdetén, és ez a viselkedés 100 mol/l 4-AP jelenlétében sem változott, azaz a vizsgált sejtek esetében a gátlószer jelenlétében sem figyelhettük meg több akciós potenciál 8

tüzelését. A kialakult akciós potenciál egyes paraméterei ugyanakkor jellegzetesen módosultak 4-AP jelenlétében. A legjelent sebb változások között megfigyelhet volt a megnövekedett csúcsamplitúdó, a lelassult repolarizáció, továbbá az a tény, hogy az akciós potenciált követ plató pozitívabb membránpotenciálon alakult ki. Figyelemreméltó az a tény, hogy a 4-AP már 30 mol/l-es koncentrációban is jelentékenyen csökkentette a kifelé irányuló áramok nagyságát. Ennek a nagy 4-AP-érzékenységet mutató áramnak a jelenléte azt sugallta, hogy az I. típusú ganglion spirale neuronok esetleg rendelkezhetnek egy dendrotoxinérzékeny (DTX) áramkomponenssel is. Kísérleteink során 200 nmol/l DTX-t alkalmaztunk az extracelluláris oldatban és megállapítottuk, hogy a depolarizáció alkalmazása során kialakuló, kifelé irányuló áramnak mintegy 30%-át gátolta a drog. A fentieken túlmen en vizsgáltuk a DTX hatását az I. típusú ganglion spirale neuronok tüzelési mintázatára, és megállapítottuk, hogy DTX alkalmazása sem változtatta meg ezen sejtek igen gyorsan adaptálódó tüzelési sajátosságait. MEGBESZÉLÉS A kísérletek kezdetekor az egyik els feladat a ganglion spirale neuronok izolálására alkalmas módszer megtalálása volt. A közlemények számos speciesen végzett munkáról számoltak be, de az eljárások leírása során a szerz k els sorban az általuk kapott adatok bemutatására koncentráltak, és csak kevésbé a preparátum el állításának részleteire. A metodika kidolgozása során sikerült elérnünk azt, hogy nagy biztonsággal tudjunk ionáram mérések céljára alkalmas neuronokat nyerni. Az általunk kidolgozott és optimálisnak ítélt módszernek a korábbi technikákkal összevetve néhány jellegzetessége említést érdemel. A sejtizolálási módszerek esetében a legnagyobb kihívás és egyben az egyik leggyakoribb kritikai célpont annak bizonyítása, hogy a kapott sejtek membránja meg rzi fiziológiás szerkezetét és m ködését. A f problémát az enzimkezelés megválasztása jelentette. Kísérleteinkben a kollagenáz/pronáz kombinációt találtuk a legmegfelel bbnek, 9

mivel ez a kezelés el segítette a myelinhüvely eltávolítását is (ennek jelenléte a patch-clamp konfiguráció kialakítását lehetetlenné teszi). Enzimemésztés esetében természetesen mindig fennáll a veszélye annak, hogy a túl hosszú expozíció a sejtmembránt roncsolja. Tapasztalataink szerint a 37 C-on végrehajtott 15-20 perces kezelés eredményezte a legnagyobb sejthozamot a neuronok károsítása nélkül. Izolált sejtek szuszpenziójában végrehajtott mérések esetében gyakori probléma a sejtek mozgékonysága, azaz az állandó perfúzió miatti helyváltoztatás. A sejtek kitapadásának el segítése céljából az üvegfelületet poli- D-lizinnel vontuk be. Az általunk kifejlesztett és bemutatott eljárást számos kompromisszum eredményének tekintjük, ugyanakkor alkalmasnak arra, hogy céljainknak megfelel izolált ganglion sejteket szolgáltasson. Ennek legfontosabb bizonyítékai a morfológiai jelek, a fiziológiás nyugalmi membránpotenciál, akciós potenciálok tüzelésének képessége, a különféle K + -áramok aktiválhatósága és a depolarizáció hatására létrejöv citoplazmatikus Ca 2+ koncentráció növekedés (utóbbi a jelen értekezésben nem közölt adat). Kísérleteink során ellentétben, az irodalomban néhány szerz által leírtakkal- tengerimalacban nem tapasztaltunk heterogenitást az I. típusú ganglion spirale sejtek elektrofiziológiai sajátosságaiban, mivel egyetlen általunk vizsgált neuron sem mutatott lassan vagy egyáltalán nem adaptálódó választ. Az értekezés egyik legfontosabb eredményének azon megállapítás t nik, mely szerint nagyfokú hasonlóság fedezhet fel az I. típusú ganglion spirale neuronok és néhány, a hallópálya felépítésében résztvev centrálisabb idegsejt (els sorban a nucleus cochlearis ventralis bushy-sejtjei és a nucleus corporis trapezoidei f sejtjei) K + -áram mintázata között. Valamennyi itt felsorolt neuron rendelkezik egy inaktivációt nem, de TEA + -érzékenységet mutató áramkomponenssel, membránjukban pedig expresszálódik egy nagy 4-APérzékenységet mutató, depolarizáció-aktivált K + -csatorna. Úgy t nik továbbá, hogy a fenti sejtek egy DTX-érzékeny komponenssel is rendelkeznek. A fenti adatok azt 10

sugallják, hogy ezen neuronok általános membrán-sajátságaiért, és különösképpen a gyorsan adaptálódó akciós potenciál-mintázat megjelenéséért hasonló ioncsatorna-mintázat lehet felel s. A leírt hasonlóságok mellett a különbségekre is ki kell térnünk. Annak ellenére, hogy a DTX-érzékeny áramkomponens mindhárom említett neuronféleségben jelen van, úgy t nik, hogy az egyes sejtekben betöltött szerepe eltér. Különösen érdekes, hogy a bushy-sejtekben, a madarak nucleus magnocellularisában található sejtekben, valamint a nucleus corporis trapezoidei f sejtjeiben ezen áramkomponens gátlása a jellegzetes, gyorsan adaptálódó választ egy lényegesen lassabban adaptálódó mintázattá változtatja. Hasonló beavatkozás (azaz a DTX-érzékeny ionáram gátlása) az I. típusú ganglion spirale sejtek tüzelési mintázatában nem okozott a fentiekhez hasonló jelent s változást. Ebb l arra következtethetünk, hogy az I. típusú ganglion spirale sejtek DTX-érzékeny áramkomponensének nincs annyira meghatározó jelent sége a gyorsan adaptálódó válasz kialakításában, mint azt a hallópálya másodlagos és harmadlagos szenzoros neuronjai esetében kimutatták. A hiperpolarizáció hatására aktiválódó áram (h-áram) paraméterei megegyeztek az irodalomban leírtakkal, amib l arra is következtethetünk, hogy a sejtizolálás során az enzimkezelés nem befolyásolta a vizsgált sejtek membránsajátságait. A h-áramhoz számos sejtfunkció rendelhet, így a nyugalmi membránpotenciál értékét is befolyásolhatja, megakadályozhatja egyes neuronok hosszantartó gátlását és hozzájárulhat bizonyos neurontípusok spontán aktivitásának kialakulásához. A DTX-érzékeny komponensr l megmutatták, hogy számos más sejttípus esetén kiemelked en fontos szereppel bír a gyorsan adaptálódó akciós potenciálmintázat kialakításában, ám ehhez az áramhoz nem lehetett hasonló funkciót rendelni az I. típusú ganglion spirale sejtek esetében. Ugyanakkor DTX és/vagy alacsony koncentrációjú 4-AP jelenlétében a nyugalmi membránpotenciál pozitívabbá vált, ami arra utal, hogy az ezen szerekre érzékeny csatornák a 11

nyugalmi potenciál környékén részben aktiváltak, így hozzájárulhatnak a ganglion spirale neuronok nyugalmi membránpotenciáljának a kialakításához. A tranziens áramok szerepe továbbra is tisztázatlan marad. Az általunk vizsgált neuronokban nem játszottak jelent s szerepet a tüzelési sajátosságok kialakításában. Érdemes azonban figyelembe venni, hogy a tranziens áram hozzájárulása a teljes K + -áramhoz eltér lehet a ganglion spirale neuronok sejttestjén és a szinaptikus végz déseiben. A hallórendszer frekvenciadiszkriminációs képességének szempontjából alapvet en fontos, hogy a hallópálya teljes hosszában (azaz a bels fült l a hallókéregig) igen er teljes tonotópia figyelhet meg, így fontos lenne olyan cochlearis implantátumok tervezése és használata, amelyek egy meghatározott frekvenciájú hanginger hatására els sorban az adott hangmagasságnak megfelel ganglion spirale neuronokat hozzák ingerületbe. Ezen túlmen en a készüléknek olyan kisülési mintázatot kellene létrehoznia a neuronokban, amit azok fiziológiás körülmények között produkálnak a hangingerekre válaszul. A jelen értekezés a ganglion spirale neuronok membránsajátságainak és tüzelési mintázatának pontosabb megértését célozta, így - legalábbis reményeink szerint - el segítheti az eddigieknél hatékonyabban m köd cochlearis implantátumok tervezését és gyártását. 12

A téziseket megalapozó tudományos munkák jegyzéke Közlemények 1. Szabó, Zs., Harasztosi, Cs., Sziklai, I., Sz cs, G., Rusznák, Z. Ionic currents determining the membrane characteristics of type I spiral ganglion neurones of the guinea pig. Eur. J. Neurosci. 16, 1887-1895, 2002. [ IF:4,163] 2. Szabó, Zs., Harasztosi, Cs., Sz cs, G., Sziklai, I., Rusznák, Z. A detailed procedure and dissection guide for the isolation of spiral ganglion cells of the guinea pig for electrophysiological experiments. Brain Res. Prot. 10, 139-147 2003. [ IF:1,109] 3. Szabó Zs., Harasztosi Cs., Kovács I., Sz cs G., Rusznák Z., Sziklai I. Tengerimalacból izolált I. típusú ganglion spirale neuron depolarizációja által aktivál K + áramok jellemzése. Fül-, Orr-, Gégegyógyászat 49, 114-123, 2003. Idézhet kivonatok 1. Szabó, Zs., Harasztosi, Cs., Sz cs, G., Rusznák, Z., Sziklai, I. Ionic currents of type I spiral ganglion neurones of the guinea pig. Acta Oto-Rhyno-Laryng. Belg. 56, 286a, 2002. 2. Harasztosi, Cs., Szabó, Zs., Rusznák, Z., Sz cs, G., Sziklai, I. An improved procedure for the isolation of spiral ganglion cells of the guinea pig. Acta Oto-Rhyno-Laryng. Belg. 56, 287a, 2002. El adások és poszterek 1. Szabó Zs., Harasztosi Cs., Sz cs G., Kovács L., Sziklai I., Rusznák Z. Tengerimalac cochleájából izolált ganglion spirale neuronok vizsgálata. MÉT 66. vándorgy lése, Szeged, 06-08 2001. 13

2. Szabó Zs., Harasztosi Cs., Sz cs G., Kovács L., Sziklai I., Rusznák Z. Tengerimalac cochleájából izolált ganglion spirale neuronok vizsgálata. Magyar Fül- Orr- Gégeorvosok Egyesülete Audiológiai Szekciójának Vándorgy lése, Pécs, 06-08 2001. 3. Szabó Zs., Harasztosi Cs., Sz cs G., Kovács L., Rusznák Z., Sziklai I. Tengerimalacból izolált ganglion spirale neuronok vizsgálata. 25 éves a Gyermekegészségügyi Központ tudományos ülés, Miskolc, 2001. 4. Harasztosi, Cs., Szabó, Zs., Rusznák, Z., Sziklai, I., Sz cs, G. Membrane properties of type I spiral ganglion neurones of the guinea pig. IBRO International Workshop on Signalling Mechanisms in the Central and Peripheral Nervous System, Debrecen, 24-26 2001. 5. Szabó, Zs., Harasztosi, Cs., Sz cs, G., Rusznák, Z., Sziklai I. Ionic currents of type I spiral ganglion neurones of the guinea pig. 39 th Inner Ear Biology Workshop, Liege, 08-10 2002. 6. Harasztosi, Cs., Szabó, Zs., Rusznák, Z., Sz cs, G., Sziklai I. An improved procedure for the isolation of spiral ganglion cells of the guinea pig. 39 th Inner Ear Biology Workshop, Liege, 08-10 09. 7. Szabó, Zs., Harasztosi, Cs., Rusznák, Z., Sziklai, I. Inhibition of potassium currents in spiral ganglion neurons of the guinea pig. Association for Research in Otolaryngology, 25, 601., Florida, USA, 2002. 14