A sejtmembrán szabályozó szerepe fiziológiás körülmények között és kóros állapotokban 17. Központi idegrendszeri neuronok ingerületi folyamatai és szinaptikus összeköttetései 18. A kalciumháztartás zavaraira visszavezethető kóros idegrendszeri folyamatok
Kémiai szinapszis Szerkezet szerint - 1. típus (30 nm rés, 1-2 µm átmérő, kerek vezikulum, aszimetrikus kép) - 2. típus (20 nm rés, 1 µm átmérő, lapos vezikulum, szimetrikus kép) Működés szerint - serkentő - gátló - reciprok Lokalizáció szerint - axo-dendritikus - axo-szomatikus - axo-axonális - dendro-dendritikus - komplex (soros)
A kémiai szinapszisok és a Ca 2+ háztartás kapcsolata I. Ca 2+ -ra permeábilis ionotrop receptorok AMPA (GluR2 kivételével) NMDA nach P 2X Intracelluláris Ca 2+ koncentráció növekedést létrehozó metabotróp receptorok mglur1, mglur5 P 2 altípusok (például P 2Y )
A kémiai szinapszisok és a Ca 2+ háztartás kapcsolata II. Feszültségvezérelt Ca 2+ csatornákat moduláló szinaptikus hatások nachr (HVA Ca 2+ áram csökkentése, szarvasmarha chromaffin sejt) machr (HVA Ca 2+ áram csökkentése, patkány hippocampus) D 2 (HVA Ca 2+ áram csökkentése, Purkinje sejt, szimpatikus neuron) D 1 (L-típusú Ca 2+ áram növelése, retina horizontális sejt) GABA B (HVA Ca 2+ áram csökkentése, több sejttípus) noradrenalin, szerotonin, glutamát
A neuronális Ca 2+ -belépés következményei 10 100 µmol/l néhány ny száz nmol/l Átlagos szabad Ca 2+ koncentráció a cytoplazmában 50-100 nmol/l Átlagos teljes Ca 2+ koncentráció a cytoplazmában 20-300 µmol/l Ca 2+ diffúziós sebessége 100-szor kisebb mint vízben Ca 2+ -kötő fehérjék calbindin, calretinin, parvalbumin: puffer szerep calmodulin, calcineurin: szabályozó funkció
A ryanodin-receptor aktiválása
Az IP 3 -receptor aktiválása
A Ca 2+ szerepe a neuronok működésének szabályozásában LVA csatornák elektromos paraméterek befolyásolása (MP oszcilláció, AP generálás) epilepsziás rohamok gátlása, megelőzése lokális Ca 2+ belépés dendritek kinövése, membránfehérjék szintézise, LTP HVA csatornák transzmitterfelszabadulás short-term potentiation, facilitáció Szinaptikus plaszticitás LTD (posztszinaptikus feed-back csökkenti a preszinaptikus transzmitter felszabadulást) LTP Membráningerlékenység befolyásolása Ca 2+ -függő ioncsatornák (K +, Cl - ) direkt gátlás defoszforiláció second-messenger -függő ioncsatornák (camp) store-operated csatornák Génexpresszió, sejtdifferenciálódás, érés c-fos, c-jun
A Ca 2+ -homeosztázis zavarai I. A feszültségfüggő Ca 2+ -csatornák patológiája hemiplegiás migrén, ataxiák (az α 1A alegység mutációja, P és Q típusú áram zavara) kisagyi ataxia, szédülés nisztagmus hemiplegiás migrén a fenti kórképek egymást átfedő tünetekkel jelenhetnek meg epilepsziák (mesterséges mutációk, emberi kórképekre emlékeztető tünetekkel, olykor igazolt humán defektusok) kihagyásos epilepszia, görcsrohamok ataxia magatartásváltozás (csökkent L-típusú áram) stargazer mice (jellegzetes fejtartás) kisagy, nyúltagy és gerincvelő atrofiája)
A Ca 2+ -homeosztázis zavarai II. A feszültségfüggő Ca 2+ -csatornák patológiája Lambert-Eaton-féle miaszteniás szindróma autoimmun eredet (valamely egyidejű tumor Ca 2+ -csatornái immunizálnak) α 1A alegység ellen termelt ellenanyagok, csökkent Ca 2+ -áram motoneuronok és vegetatív neuronok érintettek, centrális eredetű tünetek nincsenek (vér-agy gát) Amyotrophiás lateralsclerosis (ALS) immunglobulin az L-típusú csatorna α 1 alegysége ellen fokozódik vagy csökken a spinalis motoneuronok Ca 2+ - permeabilitása Fejlődési zavarok Ca 2+ -hiány miatt mesterséges phenylketonuria a feszültségfüggő csatornák károsodása miatti csökkent Ca 2+ - belépés neuronok fejlődési zavarát eredményezi
A Ca 2+ -homeosztázis zavarai III. Az IP 3 - és ryanodin-receptorok patológiája opisthotonusos egér IP 3 R1 alacsony szintje epilepszia, ataxia, kisagyi neuronok atrofiája analóg emberi kórkép létezik RyR3 mutációk deléció tanulási folyamatok változásai knock out egér fokozott lokomotor aktivitás mániás depressziós betegség (bipoláris kórkép) lítiumterápia alapja inozitol depléció (?) tartós lítiumkezelés tremor, ataxia, görcsök (hasonló az IP 3 R1 knock out egérhez) Alzheimer kór amyloid β-peptid (sejthalált okoz, Ca 2+ -csatorna?) Presenilin(PS)-1 és -2 (ER integráns membránfehérjéi) PS1 és PS2 serkenti az IP 3 R-t, emeli az ER Ca 2+ - koncentrációját, fokozza a Ca 2+ felszabadulást
A Ca 2+ -homeosztázis zavarai IV. Diabeteses neuropathia kis érzőneuronokban tartósabb Ca 2+ tranziensek a felszíni pumpa aktivitáscsökkenése miatt Öregedés (aging) nyugalmi Ca 2+ koncentráció emelkedett kisebb tranziensek, lassabb normalizálódás