22222222222222,----------------------------------------------*/444444 *colony stimulating factor 1 (CSF1) = macrophage colony-stimulating factor (M-CSF) CSF1*-R antagonizálás = szelektív mikroglia irtás (depléció) egér alive, OK ugyanakkor: asztroglia depléció: letális Plexxikon is an American drug-discovery company based in Berkeley, California PLXxxxxxx= CSF1-R anatgonista
Ioncsatornák Aquaporinok Neurotranszmitter/neuro -modulátor receptorok Glutamát receptorok GABA receptorok Citokin és kemokin receptorok Endotelin receptorok Komplement rendszer Purinoreceptorok Glia fiziológia I. I. Csatornák, receptorok II. Kapcsoltság, Ca ++ Kapcsoltság Glia szincícium azaz network! Gap junctions Hemichannels Asztro network térbeli/időbeli szabályozása Gliális Ca ++, Ca ++ hullámok III.Gliotranszmisszió Gliotranszmitterek Nem vezikuláris release Vezikuláris release IV. Transzporterek, egyéb glia eredetű faktorok Gliális neurotranszmitter transzporterek Glutamát transzporterek GABA transzporterek Glycin transzporterek Egyéb transzporterek Ozmolitikumok Glia eredetű neuropeptidek Glia eredetű növekedési faktorok
Glia fiziológia II. Agyi homeosztázis szabályozása Ion-homeosztázis az extracelluláris térben K + spatial buffering Retina, K + siphoning Extracellular space Cl - homeosztázis Ca ++ homeosztázis ph szabályozás [Glu] ec szabályozása Ammónia [GABA] ec szabályozása Víz - homeosztázis szabályozása Swelling
Glia fiziológia Ioncsatornák Intracelluláris K + ic: ~100-140 mm Na + ic: <10 mm Ca ++ ic: <0,0001 mm Cl - ic: ~30-40 mm (glia) Cl - ic: ~2-10 mm (neuron) K + ec: ~2-2,5 mm Na + ec: ~130 mm Ca ++ ec: ~1.5-2 mm Cl - ec: ~100 mm Extracelluláris agyi környezet Két dolog, ami kell a membrán-potenciál kialakulásához: 1. töltéssel rendelkező ionok (pl. Na+, K+, Cl-) koncentráció-gradiense a membrán két oldala között 2. a membrán a különböző ionokra különböző mértékben legyen permeábilis
Nyugalmi állapotban NEURON Na +, Cl - és K + ionokra egyaránt permeábilis a plazmamembrán -60/-70 mv GLIA - főleg K + -ra permeábilis a plazmamembrán (a K + konduktancia túlsúlya a membránpotenciált a K + egyensúlyi potenciáljához(-90 mv) közel tartja) Gliára hiperpolarizált, negatívabb nyugalmi membrán-potenciál (kb -80/-85 mv) jellemző - magasabb az ic. Cl - konc. Intracelluláris K + ic: ~100-140 mm K + ec: ~2-2,5 mm Extracelluláris agyi környezet Intracelluláris Cl - ic: ~30-40 mm (glia) Cl - ic: ~2-10 mm (neuron) Cl - ec: ~100 mm Extracelluláris agyi környezet
Asztrociták jellegzetes elektrofiziológiai karakterisztikája (neuronokhoz képest): The input resistance of a neuron reflects the extent to which membrane channels are open. A low resistance (high conductance) implies open channels, while high resistance implies closed channels. - alacsonyabb input rezisztencia (~4 20 MΩ) és kapacitancia (~10 25 pf) - hiperpolarizált, negatívabb nyugalmi membrán-potenciál (kb -80/-85 mv) Magyarázat: asztrociták csak ún leak K+ ioncsatornákat expresszálnak, melyek passzívan ( non-gated channels ) engedik kifolyni a sejtből a K+-t, miáltal a sejt egyre negatívabb lesz, ami végső soron gátat szab a további K+ kiáramlásnak: beáll az egyensúly. A glia nyugalmi membránpotenciálja ezért megegyezik a K+ egyensúlyi potenciál értékével: -80-90 mv. De ez így erősen legyszerűsített nézet ma már!!! old fashioned, simplistic view Egyensúlyi potenciál: Adott ionra jellemzõ feszültségérték, amelynél az elektromos, és a membrán két oldala közötti koncentrációkülönbségbõl adódó diffúziós hajtóerõ éppen kioltja egymást. A Nernst-egyenlet szerint: E = RT/(zF) ln(c e /c i ), ahol E az ~, R a gázállandó, T a hõmérséklet, z a töltésszám, F a Faraday-állandó, c e és c i pedig a külsõ, ill. belsõ koncentráció. - ma már tudjuk, hogy a glia is soksok klb. ioncsatornát expresszál - glia-elektrofiziológia technikailag nehézkes még (pl. a nagyon alacsony inputrezisztencia limitálja a voltage-controlt, ezért a whole cell clamp nehéz- patch clamp kellene, de ez egy erősen volumen regulált sejtben nem könnyű ) (Rouasch 2013, Pannasch 2011)
Jelenlegi két fő K+ csatorna, amiről tudjuk, hogy a glia nyugalmi K+ konduktanciájáért felel: inward rectifier K ir 4.1 csatorna - fejlődés alatt a Kir4.1 csatornák megjelenésével párhuzamosan alakul ki az érett gliára jellemző negatív membránpotenciál - K ir 4.1 deléciója vagy farmakológiai gátlása az asztrocitákat egyértelműen depolarizálja two-pore (vagy tandem-pore) K + csatorna (K2P) "leak channels"... these results support TWIK-1 and TREK-1 as being the major components of the long-sought K(+) channels underlying the passive conductance of mature hippocampal astrocytes.. De vigyázni: glia populációk nagyban különböznek! Regionálisan, fejlődéstanilag. Pl: sőt sejten belüli eloszlás sem homogén! asztro végtalpakban több KIR4.1
Intracelluláris K + ic: ~100-140 mm K + ec: ~2-2,5 mm Extracelluláris agyi környezet Inward rectifier K+ csatornák A legtöbb K + csatorna OUTWARD áramokat mutat (K + KI a sejtből): pl. repolarizáció neuronális tüzelés után. 1949, Katz: létezik egy pont ellenkező módon működő csatorna típus is. K + ekvilibrium potenciálnál még negatívabb potenciálok aktiválják (INWARD K + áramok), míg depolarizáltabb állapotban jóval kisebb áramokat mutat. Első elnevezés: anomalous rectifiers. Ma : inward rectifiers. Feszültségfüggőek: Mg ++ és polyamin blokk pozitívabb membrán-potenciálok idején, ám negatívabb potenciálnál a blokk eltűnik: inward áramok.
konvenció szerint Inward rectifier K+ channels outward inward Nyugalmi potenciáltól (itt ez a 0 vonal) fölfele/lefele +/-60 mv (10mVként), whole cell current clamp. (K ir 2 transzfektált HEK293 sejtek) K ir.2: Strongly inwardly rectifying KIR channel: főleg INWARD K+ áramok!! K ir 4.1: Weakly inwardly rectifying KIR channel: ezek a K+ ekvilibrium potenciálnál pozitívabb (az ábrán a +60 mv irányában) feszültségek esetén a fenti ábrához képest nagyobb OUTWARD K+ áramokat mutatnak így ekkor ezek a csatornák a leaky-csatornákkal egyirányban működnek: szerepük a nyug. membránpotenciál beállítása!
FONTOS : - glia nagyon érzékeny az ec. K + koncentráció változásaira (pl. mikor [K] EC 4mM-ról 20 mm-ra nő, az asztrociták 25 mv-t depolarizálódnak, míg a neuronok csak 5mV-t) - asztrociták képesek a neuronális aktivitás érzékelésére: a nagy K + permeabilitás ennek egy energiát nem igénylő módja (asztrociták kicsi membránpotenciál fluktuációit ki tudták mérni pl. lassú hullámú alvás alatti oszcillációk klb. (up or down states of cortical slow wave sleep) fázisaiban) - nemcsak hogy érzékelik a neuronális aktivitást, hanem fölös K + -ot el is tüntetik a (tüzelő) neuron környezetéből Glia fiziológia See later K+ spatial buffering and syphoning Verkhratsky és Butt, 2007 I. K + csatornák II. Na + csatornák III. Ca ++ csatornák IV. Cl - csatornák V. Aquaporinok
Glia fiziológia Ioncsatornák I. K + csatornák (4 család, glián mindegyik jelen van) 1. Inward rectifier K + csatornák - ha a membrán depolarizált, zárva vannak - ha a membrán hiperpolarizált, (jobban mint E K ), nyitva vannak - inkább a befelé történő K+ influxot engedik - ezek felelősek elsősorban a glia a negatív nyugalmi membránpotenciáljáért - és fontosak az extracell K+ gyors eltávolításában (neuronális tüzeléskor)!! See later! - 20 féle K IR - K IR 4.1 -/- egér: elpusztulnak 8-20 napon belül: fehérállomány nem fejlett eléggé Kir4.1.: pl. ODC sejteken, lásd 03. előadás
Glia fiziológia Ioncsatornák Kondicionális K IR 4.1 -/- csak GFAP expresszáló sejtekben: Ezek is elpusztulnak 20-24 naposan. Erős asztrocita-depolarizáció, asztro nem tud K+-ot (és glutamátot) eltávolítani, és asztrocita fejlődési zavarok. Myelin is károsodik!
Glia fiziológia Ioncsatornák 1. K IR csatornák - más típusok is jelen vannak klb. gliasejtekben, pl. - K IR 5.1 család coassembly with Kir4.1 - K IR 3.0 család G-protein kapcsolt neurotranszmitter receptorokhoz asszociáltan - K IR 6.1, 6.2 ATP függőek, akkor aktívak ha. ic. ATP szint nagyon lecsökken segítenek a negatív nyugalmi membránpotenciál fenntartásában metabolikus challenge idején 2. Delayed rectifier K+ csatornák, K D (lassan inaktválódók) 3. Rapidly inactivating A-type K + channels, K A (gyorsan inaktválódók) 4. Calcium-activated K+ channels, K Ca - minden gliatípusban jelen vannak - sokféle K D csatorna de Big Potassium Small conductance calcium-activated potassium channels - K A -ból csak egyfélét, Kv1.4-et expresszálják gliasejtek SK - K Ca ból 3 féle van, gliában mindhárom (BK, SK, IK) előfordul - K D, K A, K Ca zárva vannak nyugalmi membránpotenciálon, - depolarizációkor nyitnak (-40 mv felett), ha ec K+ szint magas lesz - funkcióik: még bizonytalanok - Schwann sejtben Raniver-nél: K D -Kv1.5 és BK BK Potassium intermediate conductance calciumactivated channel IK
Glia fiziológia Ioncsatornák II. Feszültségfüggő Na + csatornák, Na V - sok gliatípusban - hasonlóak neuron/izom Na+ csatornáihoz - amiben különböznek: denzitásuk: 1 Na v /10 um 2 gliában (neuronban ez 10000/um 2 ) - szerepük??? de éretlen glia-típusokban és gliatumorokban több van III. Feszültségfüggő Ca ++ csatornák, Ca v - általában glia prekurzorokon és éretlen gliasejteken: növekedés, migráció, prolif. - glia-fejlődés alatt downregulálódnak - reaktív gliában up-regulálódnak - éretlen oligodendrocita nyúlványokban jelen van myelinációban szerep? - érett asztro/myelináló oligo sejtekben mikrodoménekben: funkció itt? - glia-nyúlványok patch clampja problémás... Irodalom kevéske... egyelőre
Glia fiziológia AnIoncsatornák IV. Klorid és más anion csatornák - fontos és jellemző: asztrociták aktívan tudnak Cl t akkumulálni, magas az ic. Cl - koncentrációjuk (kb 30-40 mm) - ez főleg a Na + /K + /Cl - (NKCC) kotranszporter működésének az eredménye - csatorna nyitás: Cl - efflux - funkció: talán asztro swelling és ec. Cl - konc. szabályozása NKCC1 és 2: Symporters (minden ion egy irányba) Elektroneutrális: 1Na:1K:2C Cl - ic: ~30-40 mm (glia) Cl - ic: ~2-10 mm (neuron) Cl - ec: ~100 mm Intracelluláris Jayakumar, Norenberg 2010 Extracelluláris agyi környezet
Glia fiziológia AnIoncsatornák - csak mostanában kezdjük megérteni jelentőségüket a glia-biológiában - még sok technikai limitáció: pl. csatorna-spec antagonisták, ellenanyagok hiánya - Cl - a legnagyobb mennyiségben jelenlevő anion - ezeken a csatornákon át általában más anionok is vándorolhatnak: pl aminosavak - Cl - csatorna-családok: - CFTR channels - Ca ++ -activated Cl- channels - voltage-dependent anion-selective channels (VDACs) - ClC channels Fontosak asztroban: - volume regulated anion channels (VRACs) - Cl - csatornák asztroban való expressziója még csak néhány esetben igazolt, főleg in vivo adat kevés - pl. ClC2 van HC asztrocitákban, VRAC gyakori swelling, ozmoreguláció C. elegans
Klorid csatornák Összegyűjtötte: Jády Attila
Glia fiziológia Aquaporinok AQP - homotetramer - mindegyik monomer bidirekcionális H 2 O transzportot enged meg az adott ozmotikus gradiens mentén - központi pórus ionokra/gázokra áteresztő http://glia-uab.infomedia.com/content.asp?id=113337 Badaut 2011
Glia fiziológia Aquaporinok I. Aquaporinok: - elsősorban vízcsatornák - AQP0, 1, 2, 4, 5, 6, 8 II. Aquaglyceroporins: - víz, urea, glicerol, monokarboxilát (piruvát, laktát) transzport - AQP3, 7, 9, 10 III. Super-Aquaporinok: - citoplazmatikusak, ic. víz transzport, - organellum és vezikulaméret és homeosztázis - AQP11, 12-7 féle AQP van rágcsáló agyban - AQP1,4,9 jelenleg legismertebbek/fontosabbak AQP1: - choroid plexus epitélben - cerebrospinal folyadék előállítása AQP9: - májban a legnagyobb az expressziója - a hepatocitákban az AQP9 expresszióját a vér inzulin-tartalma szabályozza agyban? - víz, glycerol, monokarboxilát diffúzió - agyban: tanyciták (ezek csak AQP9-et expresszálnak), endotél, egyes neuron populációk - glicerol, monokarboxilátok: energia szubsztrátok agyi energia metabolizmus!
Glia fiziológia Aquaporin4 Agyban leggyakoribb forma. Asztro végtalpon! M1: teljes hosszúságú AQP4 izoforma (splice variáns), ~34 kda, inkább egyedi csatornák M23: rövid izoforma -31 kda, nagy OAP, >100 partikulum TIRF images A: piros-quantum-dot jelölt AQP4 molekulák motilitása a membránban B: AQP4 szekvencia Crane 2008
Ioncsatornák Aquaporinok Neurotranszmitter/neuro -modulátor receptorok Glutamát receptorok GABA receptorok Citokin és kemokin receptorok Endotelin receptorok Komplement rendszer Purinoreceptorok Glia fiziológia I. I. Csatornák, receptorok II. Kapcsoltság, Ca ++ Kapcsoltság Glia szincícium azaz network! Gap junctions Hemichannels Asztro network térbeli/időbeli szabályozása Gliális Ca ++, Ca ++ hullámok III.Gliotranszmisszió Gliotranszmitterek Nem vezikuláris release Vezikuláris release IV. Transzporterek, egyéb glia eredetű faktorok Gliális neurotranszmitter transzporterek Glutamát transzporterek GABA transzporterek Glycin transzporterek Egyéb transzporterek Ozmolitikumok Glia eredetű neuropeptidek Glia eredetű növekedési faktorok
Glia fiziológia Neurotranszmitter/neuromodulátor receptorok - szinte minden receptort expresszálnak, amit a neuronok: lokálisan azt, amit az adott környezet adott idegsejtjei - így képesek neuronális működést érzékelni Sőt: térbeli szegregáció: pl. gátló szinapszisok közelében Bergmann gliában inkább GABA receptorok koncentrálódnak - nagyon gyakran amire receptoruk van azt saját maguk is képesek szekretálni Verkhratsky és Butt, 2007
Glia fiziológia Neurotranszmitter/neuromodulátor receptorok Neurotransmitter/neuromodulator receptors in glial cells scheme showing the multiplicity of neurotransmitter receptors expressed in different types of glial cells. IICR InsP3-induced Ca2+release; CICR Ca2+-induced Ca2+ release. Ionotropic receptors: NChr Nicotinic Cholinoreceptors; GABAAR GABA receptors; GLY glycine receptors; GluR glutamate receptors (AMPA, NMDA and KA receptors); P2X purinoreceptors. Metabotropic receptors: VIP vasoactive intestinal polypeptide receptors; MChR muscarinic cholinoreceptors; NPY neuropeptide Y receptors; mglur metabotropic glutamate receptors; BK bradykinin receptors; V2 vasopressin receptors; H1R histamine receptors; OX oxytocin receptors; P2Y metabotropic purinoreceptors; 1AR adrenergic receptors; SbP substance P receptors; PAF platelet activating factor receptors; ETB endothelin receptors; 5-HT serotonin receptors Verkhratsky és Butt, 2007
Glia fiziológia Neurotranszmitter/neuromodulátor receptorok Astrocyte NT receptors Ionotropic receptors A. Glutamate receptors: AMPA/Kainate, NMDA receptors B. GABAAreceptors C. P2X (ATP) Purinoreceptors D. Glycine receptors E. Nicotinic cholinoreceptors NChR Metabotropic receptors A. Glutamate receptors, mglurs B. GABAB receptors C. Adenosine receptors: A1, A2, A3 D. P2Y (ATP) Purinoreceptors E. Adrenergic receptors: 1AR, 2AR F. Muscarinic cholinoreceptors: mchr M1 M5 G. Oxytocin and vasopressin Receptors H. Vasoactive Intestinal: VIPR 1,2,3 I. Serotonin receptors: 5-HT1A, 5-HT2A, 5-HT5A J. Angiotensin receptors: AT1, AT2 K. Bradykinin receptors: B1, B2 L. Thyrotropic-releasing hormone receptors: TRH1 M. Opioid receptors N. Histamine receptors: H1, H2 O. Dopamine receptors: D1, D2 Asztro: - rengeteg-féle NT receptor, neuropeptid, kemokin, citokin receptor Verkhratsky és Butt, 2007
Glia fiziológia Neurotranszmitter/neuromodulátor receptorok Oligodendrocyte NT receptors Ionotropic receptors A. Glutamate receptors: AMPA/Kainate, NMDA B. GABAA receptors C. Glycine receptors Metabotropic receptors A. Muscarinic cholinoreceptors: mchr M1, M2 B. P2Y (ATP) Purinoreceptors ODC: kevesebb NT receptor, mint asztron, P2Y purinoreceptor a leggyakoribb, de van AMPA és NMDA is az érett, myelináló sejteken OPC : A1 adenozin rec., mgur, GABAB, gylcin rec. developmentally regulated and regulate OPC differentiation and myelination Verkhratsky és Butt, 2007
Glia fiziológia Neurotranszmitter/neuromodulátor receptorok Schwann cell NT receptors Ionotropic receptors A. P2X (ATP) Purinoreceptors Metabotropic receptors A. P2X (ATP) Purinoreceptors B. Endothelin receptors, ETB C. Tachykinin receptors, NK1 Schwann: kevesebb NT receptor, mint asztron, P2X és P2Y purinoreceptorok Endotelin receptorok chronic inflammatory pain Tachykinin (vazodilatátor..) rec.s Verkhratsky és Butt, 2007
Glia fiziológia Neurotranszmitter/neuromodulátor receptorok Microglia NT receptors Ionotropic receptors A. P2X (ATP) Purinoreceptors B. Glutamate receptors: AMPA/Kainate Metabotropic receptors A. P2Y (ATP) Purinoreceptors B. GABAB receptors C. Muscarinic cholinergic receptors D. Cytokine/complement receptors E. Chemokine receptors (CCR1 5, CXCR4..) F. Endothelin receptors: ETB Mikro: - sokféle NT receptor, kemokin, citokin receptor Verkhratsky és Butt, 2007
Glia fiziológia Glutamát receptorok - minden típus: 4-5 subunit - AMPAR, KAR: főleg Na+/K+ - NMDAR: nagy Ca++ permeabilitás - AMPAR: leggyorsabb deszenzitizáció, - NMDAR: leglassabb deszenzitizáció InsP3/DAG kaszkád camp kaszkád - asztrocitákon mglur1,3,5 - éretlen OPC-n és mikroglián is vannak
Glia fiziológia Ionotróp Glutamát receptorok AMPA-R - GluR1-4 - Na + /K +, gyors - ha GluR2 hiányzik: Ca ++ is - asztrocitákban : gyakori, pl. cortex, hippocampus, cerebellum, retina, spinal cord, corpus callosum minden agyterületen területén - mikroglia szubpopulációban (?) KA-R - GluR5-7 és KA1-2 subunits, Na + /K + - asztrocitákon, oligodendroglián elektrofiziológia hiányzik!! NMDA-R - NR1-NR2A-D-NR3A-3B subunits, Ca ++ - lassú válaszok - kérgi, gerincvelői asztrocitákon, Müller glián sőt oligodendrocitákon sőt myelinhüvelyen De szerintük NEM direkt a Glu/GABA hatás mikroglián! NMDARs might relay information about the volume of electrical traffic of the underlying axon to the sheath and perhaps even to the parent oligodendrocyte.
In summary, it seems that astrocytes, oligodendrocytes as well as polydendrocytes express NMDA receptors of quite similar composition, mainly containing the GluN1 and GluN2 subunits, but more importantly, the unusual GluN3A subunit as well. The co-assembly of these subunits within glial NMDA receptors markedly alters their properties, resulting in a weak or even absent sensitivity to Mg 2+ ; as a result, glial NMDA receptors may be potentially active at the resting membrane potential, which is in contrast to neurons. De: eléggé ellentmondó expressziós adatok The most probable composition of NMDA receptors in glial cells. The most probable composition of NMDA receptors in astrocytes, oligodendrocytes and polydendrocytes in particular CNS regions under physiological and pathological conditions, based on published data predominantly from functional studies. Question marks indicate unknown NMDA receptor composition. Note the presumed absence of NMDA receptors in hippocampal astrocytes under physiological conditions.
Glia fiziológia GABA receptorok GABA A -asztrocitákban minden agyterületen -ligand-vezérelt Cl - csatorna, olyan mint a neuronális DE - asztroban Cl - ic ~30-40 mm, neuronban 2-10 mm!! - asztroban Cl - ekvilibrium potenciál: - 40 mv, - neuronban Cl - ekvilibrium potenciál: - 70 mv, - GABA A akitvációra neuronban Cl- influx és hiperpolarizáció, gliában Cl - efflux és depolarizáció következik be, SŐT a GABA A akitváció a gliális K+ csatornákat is gátolja és így facilitálja a depolarizációt GABA B néhány asztrocita és OPC szubpopulációban
Glia fiziológia Citokin és kemokin receptorok Minden gliatípusban, általában osztódás, növekedés, metabolizmus kontroll Type I citokin receptorok IL2 (beta), IL3, IL4, IL5, IL6, IL7, IL9, IL11, IL12, GM-CSF, G-CSF, LIF, CNTF, Erythropoetin (Epo), LIF, CNTF, Thrombopoietin (TPO), Prolactin, Growth hormone Type II citokin receptorok IFN-alpha, IFN-beta, IFN-gamma, IL10, IL22, and tissue factor Chemokine receptorok CC chemokine receptors, CXC chemokine receptors, CX3C chemokine receptors, XC chemokine receptor Tumor necrosis factor receptor (TNFR) TGF-beta receptors TGFBR1, TGFBR2, and TGFBR3 Immunoglobulin szupercsaládba tartozó citokin receptorok IL1R (type I and II), IL6R, PDGFR, SCFR, CSF-1R, etc. cytokines are involved in autocrine signalling, paracrine signalling and endocrine signalling as immunomodulating agents JAK/STAT általában http://www.sinobiological.com/cytokine-receptor-classification-signaling-disease-therapeutic-targeting-a- 1311.html
Ioncsatornák Aquaporinok Neurotranszmitter/neuro -modulátor receptorok Glutamát receptorok GABA receptorok Citokin és kemokin receptorok Endotelin receptorok Komplement rendszer Purinoreceptorok Glia fiziológia I. I. Csatornák, receptorok II. Kapcsoltság, Ca ++ Kapcsoltság Glia szincícium azaz network! Gap junctions Hemichannels Asztro network térbeli/időbeli szabályozása Gliális Ca ++, Ca ++ hullámok III.Gliotranszmisszió Gliotranszmitterek Nem vezikuláris release Vezikuláris release IV. Transzporterek, egyéb glia eredetű faktorok Gliális neurotranszmitter transzporterek Glutamát transzporterek GABA transzporterek Glycin transzporterek Egyéb transzporterek Ozmolitikumok Glia eredetű neuropeptidek Glia eredetű növekedési faktorok
Glia fiziológia Endotelin receptorok (39 AS) (21AS) - név: endotél termeli - kis peptide, 21 AS (de találtak 31 AS endotelineket is) - vazoaktív peptidek: simaizom-kontrakció, vérnyomásnövekedés ligand: ET1, ET2, ET3 (asztro is szekretálja) - ET A, ET B1 és ET B2 receptorok, és ET C -G protein coupled, ic Ca++ -ET B -t találtak mikroglián is (Ca++ release ic. raktárakból) - ET A és ET B receptor van asztrocitákon: aktivációjukra csökken a GJ kapcsoltság!!! - swelling szabályozása gliában pl. ECE: ET converting enzymes http://www.endothelin-conferences.org/endothelin%20biology/
A három ET izopeptid közül az ET-1 a legfontosabb. Schematic figure of the arterial wall under healthy conditions (left) and in endothelial dysfunction (right). In healthy arteries the production of ET-1 is small and the bioavailability of NO is preserved. This means that the balance of effects favours vasorelaxation through increased signalling of cyclic GMP. In endothelial dysfunction there is increased expression of ET-1 in smooth muscle cells and macrophages (MØ). There is also increased expression of ET B receptors on smooth muscle cells mediating vasoconstriction. ET-1 may decrease endothelial NO synthase (enos) expression, thereby reducing NO production. Both the ET A and the ET B receptor on smooth muscle cells may mediate formation of superoxide (O 2 ) in endothelial dysfunction. Superoxide will decrease the biological activity of NO by forming peroxynitrate (ONOO ). Collectively the balance of effects is shifted towards more vasoconstriction, inflammation and oxidative stress in endothelial dysfunction. Böhm, Pernow 2008
Astrocytes may play an important role in the genesis of glaucoma... zöldhályog Intraocular pressure (IOP) Ischemia/ hypoxia Tumor necrosis factor-α (TNF-α) A zöldhályog kialakulásának során a szemben található ún. csarnokvíz termelődése és elfolyása közötti egyensúly felborul, a szemnyomás megemelkedik, ez pedig a szaruhártya vizenyőjét és a látóidegfő vérellátási zavarát okozza. A vérellátási zavar következtében az ideghártya és a látóidegfő idegsejtjei elpusztulnak. Bár a folyamattal visszafordíthatatlan látásromlás alakul ki, az időben felismert és kezelt betegség esetén ez a romlás megállítható.
Glia fiziológia - C3, C4, C5 komplement fehérjék Komplement rendszer nagy glikoproteinek - ezek kis darabjai (kb 76 AS), a C3a, C4a, C5a az anaphylotoxin-ok (vérszérumban inflammatorikus reakciót indukálnak és ér áteresztő-képességet növelik; kemotaxis-reguláció, ROS termelés..) - asztro és mikroglián ezek receptorai expresszálódnak, és több komplement-komponenst saját maguk is szekretálhatnak
Glia fiziológia ATP Purinoreceptorok Purinerg nukleotidok: ATP, adenozin és metabolitjaik Purinoreceptorok: P1-Adenozin és P2-ATP receptorok minden gliatípus expresszál valamennyit ezekből ATP: widespread gliotransmitter! 1972, Geoffrey Burnstock az ATP neurotranszmitter : nem adrenerg, nem kolinerg gátló neuronokban az autonóm idegrendszerben 1976, első purinreceptorok leírása 1992 után purinerg rendszer iránti érdeklődés nagyon megnő
ATP release sejtekből 1. 2. 3. klb. csatornákon át connexinek, pannexinek maxi-anion csatornák volume-regulált anion csatornák (VRACs) exocitózis (kotranszmitter..) Vesicular nucleotide transporter (VNUT) is responsible for vesicular ATP storage in ATPsecreting cells. sérült sejtekből P2X7 receptor nagy pórus: főleg Cl-.. és Glu- és ATP Corriden and Insel 2010; Fitz JG 2007
Sejtből KI: exocitózis vagy transzportereken át 2. AMP-nek jelenleg nincs ismert receptora 1. 3. EC IC Ectonucleotidases are ectoenzymes that hydrolyze extracellular nucleotides to the respective nucleosides. NTPDases:ecto-nucleoside triphosphate diphosphohydrolases (ekto-atpázok) NTPDase 1-8 (humán), ATP ADP AMP 5 -nucleotidase (5'-NT): AMP adenosine http://www.uni-leipzig.de/~straeter/research/ntpdase.html
http://www.herbalzym.com/ Glia fiziológia Purinoreceptorok Koffein: AR antagonista Adenozin P1 receptorok A1, A2A, A2B, A3 receptorok - G protein coupled metabotrop - asztrocitákban mindhárom lehet - extracell. adenozin általában ATP bontás - ektonukleotidázok révén keletkezik (de lehetséges neuronális vagy gliális adenozin release is) - AR stimulálás glutamát transzporter expressziót növeli asztrocitán - OPCn axon/glia kommunikációt közvetítenek
Glia fiziológia PT Porcine testis sejt Asztrocita + virus Viral Epidemics in a Cell Culture Gönci 2010
Glia fiziológia Primer asztrocita tenyészet + virus saját eredmény unpublished
Glia fiziológia Purinoreceptorok -ligand vezérelt ioncsatornák -trimerek: homo vagy heteromerek - ATP kötésre gyors konformációváltás; Na +, K +, Ca ++ - 7 subunit, külön géneken kódolva -P2X7 aktivációra extra nagy pórust képez és hosszantartó Ca ++ influxot enged meg aktivációjához nagy ATP konc. kell : ez neuronsérüléskor jellemző -asztro, ODC, Müller glia, mikro gyors deszenzitizációs idők P2X7, P2Y12 Mikroglia!! - klasszikus 7 TM metabotrop receptorok - CNS-ben: P2Y1, P2Y6, P2Y11, P2Y12, P2Y13, P2Y14 - ic Ca ++ tranziens (secmin) növekedése Coddou 2011 Verkhratsky és Butt, 2007
Schematic illustration of examples of signal transduction pathways in astroglial cells following P2X7R activation. After channel opening the P2X7R is permeable for Na+,K+ and Ca2+. Activation of the P2X7R triggers the efflux of K+ from cells and activates IL-1 converting enzyme, leading to cleavage of pro-il-1βto mature IL-1βand release from the cell. Many events downstream of P2X7R activation are dependent on extracellular calcium influx. Stimulation of ionotropic P2X7Rs leads to activation of phospholipases A2and D (PLA2, D) and protein kinase C (PKC), e.g. resulting in the activation of glycogen synthase kinase 3 (GSK3) or the activation of caspase cascades. Furthermore, the induction of second messenger and enzyme cascades promoted e.g. the activation of mitogen activated protein kinase (MAPK) pathway proteins (ERK1/2), p38 MAPK, and c- Jun N-terminal kinase (JNK) as well as PI3K/Akt activation. The activity of transcription factors, such as nuclear factorκb (NF-κB), cyclic element-binding protein (CREB), and activator protein (AP-1) are also up-regulated, leading to the expression of proinflammatory genes, such as cyclooxygenase-2 (COX-2) or inducible nitric oxide synthase (inos); this in turn causes the production of arachidonic acid (AA) or nitric oxide (NO), respectively. Finally, the release of ATP via pannexin-1 (Panx1) hemichannels as well as of ATP and glutamate via P2X7 Rs was also found to take place. The present data suggest that astroglial P2X7R stimulation is associated with neurological disorders leading to neuroinflammation, and apoptosis. The inset summarises examples of P2X7R mediated effects in astrocytes. Franke et al. 2012