Transmisja synaptyczna;

receptory związane z białkami G

i ich szlaki sygnalizacyjne.

http://www.vanderbilt.edu/vicb/Articles/LensSummer2005/GProtein.jpg

Synapsa

1. Synapsa metaboliczna („elektryczna”) i

chemiczna, EPSP, IPSP

2. Wydzielanie neurotransmitera

3. Receptory:

4. Cholinergiczne (nikotynowe i

muskarynowe)

5. Adrenergiczne (alfa i beta)

6. GABA

A

i

GABA

B

7. Glutaminergiczne (AMPA i NMDA),

zjawisko LTP

8. Białka G – przekazywanie informacji

(cyklaza adenylanowa, cAMP, PKA,
fosfolipaza C, PKC, DAG, IP

3

).

9. Opioidy i kanabinoidy jako

neuroprzekaźniki

Rys historyczny 

XVIII i XIX w.:

- przewodnictwo elektryczne czy chemiczne?

- neurony – ciągłość protoplazmy czy odrębne
komórki?

SŁOWA „SYNAPSA” - W WOLNYM

TŁUMACZENIU: „POŁĄCZENIE”

ZACZĘTO UŻYWAĆ NA POCZĄTKU XX

WIEKU.

„Vagusstoff”- Acetylocholina

Acetylocholina – pierwszy neurotransmiter

Synapsa chemiczna

synapse-web.org/anatomy/chemical/cleft.html

(~ 30

nm)

POŁĄCZENIA MIĘDZYKOMÓRKOWE

UMOŻLIWIAJĄCE WYMIANĘ INFORMACJI:

- złącza metaboliczne – koneksony – wymiana
cząsteczek poniżej

1 kDa

„GAP JUNCTIONS” –

SYNAPSA

ELEKTRYCZNA.

SZYBKA I 2-

KIERUNKOWA

TRANSMISJA SYGNAŁU

PRZEKAZYWANIE INFORMACJI MIĘDZY

NEURONAMI:

SYNAPSA CHEMICZNA.

PRZEWAŻA W MÓZGU

SSAKÓW.

TRANSMISJA 1-

KIERUNKOWA.

WZMOCNIENIE I

ZWIELOKROTNIENIE

SYGNAŁU

DZIAŁANIE

SYNAPSY

CHEMICZNEJ

KOMÓRKA

PRESYNAPTYCZ

NA

KOMÓRKA

POSTSYNAPTYCZ

NA

Żeby związek chemiczny mógł być nazwany

neurotransmiterem, musi spełniać kilka

warunków

1. NIESYMETRYCZNE ROZMIESZCZENIE – JEST W
KOLBCE PRESYNAPTYCZNEJ - „NADAWCZEJ”
(UPAKOWANY W PĘCHERZYKI), BRAK W
POSTSYNAPTYCZNEJ - „ODBIORCZEJ”.

3. KOMÓRKA POSTSYNAPTYCZNA MUSI MIEĆ
RECEPTORY DLA TEGO ZWIĄZKU

2. W NEURONIE MUSZĄ ISTNIEĆ MECHANIZMY
SYNTEZY TEGO ZWIĄZKU (ODPOWIEDNIE
PREKURSORY/ENZYMY)

4. W SZCZELINIE SYNAPTYCZNEJ MUSZĄ ISTNIEĆ
MECHANIZMY INAKTYWACJI TEGO ZWIĄZKU (ENZYMY
DEGRADUJĄCE, SYSTEM WYCHWYTU ZWROTNEGO)

NEURONY NIE SYNTETYZUJĄ GLUTAMINIANU!!!

ROBIĄ TO ASTROCYTY.

RODZAJE NEUROTRANSMITERÓW

•

AMINOKWASY (GLUTAMINIAN,

GABA,

GLICYNA

)

•

AMINY – GŁ. KATECHOLAMINY

(ADRENALINA, NORADRENALINA, DOPAMINA)

•

ACETYLOCHOLINA

•

POLIPEPTYDY (WAZOPRESYNA,

ENKEFALINY)

•

PURYNY (ATP)

•

GAZY (NO, CO)

NT POBUDZAJĄCE I

HAMUJĄCE

Jak dochodzi do uwalniania NT z pęcherzyków

synaptycznych?

Proces wapniozależny!

synapsyna

Aktyna,

tubulina,

spektryna,

neurofilament

y

KANAŁ WAPNIOWY
BRAMKOWANY NAPIĘCIEM

CaMK II – kinaza zależna od Ca

2+

i

kalmoduliny

Ca

2+

CaMK II

CaMK II

Pi

Pi

Pi

Pi

Pi

Kalcyneury

na

(PP2B)

v-SNARE

(vesicle

SNARE)

–

synaptobrewina

t-SNARE

(target

SNARE)

– SNAP25,

syntaksyna

v-SNARE

v-SNARE

t-SNARE

t-SNARE

KOLBKA

SYNAPTYCZNA

SZCZELINA

SYNAPTYCZNA

BOTULINA

(jad

kiełbasiany):

• Enzym proteolityczny

• Uniemożliwia

wydzielenie

neurotransmitera na

złączu nerwowo-

mięśniowym –

degradacja białek

SNARE

• Śmiertelna dawka: ~

1ng/kg

(dożylnie) lub

1

mikrogram/kg

(doustnie)

• Objawy zatrucia:

upośledzenie

wydzielenia śliny,

porażenie perystaltyki

jelit, zaburzenia mowy i

połykania, porażenie

mięśni oddechowych

(zgon w wyniku

uduszenia)

Clostridium

botulinum:

• Beztlenowiec

• Występuje np. w glebie

• Formy przetrwalnikowe

obecne np. w miodzie (1

słoik miodu zawiera kilka

przetrwalników)

•

Jest stosowana w kosmetologii do

usuwania zmarszczek mimicznych,

powstających w wyniku wzmożonego

napięcia lub nawykowego kurczenia

niektórych mięśni

• Podczas jednego zabiegu pacjent

otrzymuje

ponad trzydziestokrotnie

mniejsze

stężenie niż dawka, która

mogłaby zaszkodzić człowiekowi

BOTULINA JEST NIEBEZPIECZNA,

ALE:

Antagonista – pasuje do
miejsca na receptorze,
ale słabo, więc go nie
pobudza, za to
uniemożliwia
przyłączenie właściwego
neurotransmitera

Agonista – dobrze pasuje

do miejsca wiązania

neurotransmitera i

naśladuje jego działanie

USUWANIE NT ZE

SZCZELINY

SYNAPTYCZNEJ

WYCHWYT ZWROTNY DO

KOMÓRKI

PRESYNAPTYCZNEJ LUB

GLEJU

DYFUZJA I

TRANSPORT DO

KRWI

ROZKŁAD

ENZYMATYCZNY

TYPY RECEPTORÓW

• ZWIĄZANE Z KANAŁEM

JONOWYM –

JONOTROPOWE

–

szybkie przekazywanie sygnałów

• ZWIĄZANE Z BIAŁKIEM G –

METABOTROPOWE

– wykorzystują system

przekaźników drugorzędowych (second

messengers) – wolne przekaźnictwo

• O ENDOGENNEJ

AKTYWNOŚCI

KINAZOWEJ

(Kinazy tyrozynowe lub

serynowo-treoninowe) -

Nie występują w synapsach. Aktywowane

głównie przez czynniki wzrostu

RECEPTORY ZWIĄZANE Z KANAŁEM JONOWYM

(bramkowanym) –

JONOTROPOWE

:

BRAMKOWANIE:

• napięciem – np. kanał sodowy w

neuronach

• ligandem od zewnątrz – np. r.

nikotynowy

• mechanicznie – r. czucia

dotyku

• temperaturozależne kanały jonowe

• istnieją też receptory jonotropowe

bramkowane od wewnątrz - otwierane przez

sygnały wewnątrzkomórkowe (np. przez wapń)

RECEPTORY ZWIĄZANE Z BIAŁKIEM G

http://sandwalk.blogspot.com/2007/05/g-proteins-are-signal-

transducers.html

KOMPLEKS RECEPTOR-

NEUROTRANSMITER

Receptory cholinergiczne

Acetylocholina (ACh)

receptory cholinergiczne

M

uskarynowy

Bo: wpływ ACh na
ten receptor
naśladowany jest
przez muskarynę.

Muskaryna jest
AGONISTĄ
receptorów

M

Amanita

muscaria

N

ikotynowy

Bo: wpływ ACh na ten
receptor naśladowany
jest przez nikotynę.

Nikotyna jest AGONISTĄ
receptorów
cholinergicznych

N

Receptory cholinergiczne

Acetylocholina (ACh)

receptory cholinergiczne

N

ikotynow

y

M

uskaryno

wy

nikotynowy



GD

P



GT

P

GT

P





PLC

PIP

2

IP

3

DAG

UMIARKOWANE STĘŻENIA KURARY I
ZWIĄZKÓW KURAROPODOBNYCH
STOSOWANE BYŁY W CELU UZYSKANIA
ZWIOTCZENIA MIĘŚNI PODCZAS
ZABIEGÓW W ZNIECZULENIU OGÓLNYM.

KURARA

– mieszanina alkaloidów używana

przez Indian Ameryki Południowej do
zatruwania strzał

• Najważniejszy składnik aktywny –

tubokuraryna

– ANTAGONISTA receptorów

N

• Konkuruje z

ACh

o miejsce na receptorze

N

• Skutek: Blokada przekazywania sygnału do
mięśni szkieletowych = PARALIŻ (tzw. paraliż
wiotki)

ACETYLOCHOLINESTERAZA

Najdoskonalszy katalizator – rozkłada 14 000

cząsteczek AcCH/s

Blokowana przez

Sarin

Receptory adrenergiczne

sprzężone z białkami G

-adrenergiczne  

 i 

 – większe powinowactwo do

noradrenaliny

-adrenergiczne    

   – większe powinowactwo

do adrenaliny

- wzrost stężenia IP

3

i DAG

– obniżenie stężenia cAMP
– głównie wzrost stężenia cAMP

Receptor -adrenergiczny





GD

P

Cyklaza

adenylanowa





Adrenalina,

noradrenalina

GT

P



Cyklaza

adenylano

wa

ATP

cAM

P

PKA

fosforylacja

białek

GT

P





GD

P

Cyklaza

adenylanowa

cAMP

AMP

fosfodiesteraza

cAMP

kofeina

teofilina

-

KOFEINA – 1,3,7

TRIMETYLOKSANTYNA

WZMAGA

LIPOLIZĘ

ROZSZERZA

NACZYNIA

KRWIONOŚNE

ROZKURCZA

OSKRZELA

HAMUJE

FOSFODIESTERA

ZĘ

Receptor -adrenergiczny





GD

P

Fosfolipaza C





Adrenalina,

noradrenalina

Fosfolipaza C

GT

P



GT

P

PIP

2

fosfatydyloinozy
tolo(4,5)bisfosfo

ran

IP3

(inozytolo(1,4,5)trifosforan)

DAG

(diacyloglicerol)

wzrost Ca

2+

(otwiera IP

3

-zależne kanały

wapniowe)

PKC

Rozkład adrenaliny:

adrenalin

a

MAO

oksydaza

monoaminowa

COMT

o-

metylotransferaza

katecholowa

Mechanizm działania receptorów adrenergicznych

α1

GTP

GDP

PLC

PIP

2

IP3/

DAG

Efekty:

wzrost Ca

2+

,

aktywacja PKC
(fosforylacja
białek)

α2

GTP

GDP

CA

Efekty:

Spadek
cAMP

Hamowan

ie!

β

GTP

GDP

CA

ATP

cAMP

Efekty:

wzrost cAMP
aktywacja PKA
(fosforylacja
białek)

Białko

G

q

Białko

G

s

Białko

G

i

CYKLICZNA FOSFORYLACJA –

DEFOSFORYLACJA BIAŁEK TO POWSZECHNY

MECHANIZM REGULACJI ICH AKTYWNOŚCI

KINAZA

BIAŁKOWA

FOSFATAZA

BIAŁKOWA

W GENOMIE CZŁOWIEKA ODNALEZIONO DOTYCHCZAS

SEKWENCJE OKOŁO 500 KINAZ BIAŁKOWYCH (Science

(2001) 291 Feb 16).

ZNALEZIONO TEŻ OK. 100 FOSFATAZ

BIAŁKOWYCH

Receptor GABA

GABA – kwas -aminomasłowy

(aminobutanowy)

(dekarboksylowany glutaminian)

• GABA

A

– Kanał chlorkowy

• GABA

B

– Receptor metabotropowy

Jego pobudzenie prowadzi do hiperpolaryzacji
komórek postsynaptycznych poprzez otwarcie
kanałów potasowych (K wypływa z komórki
zgodnie z gradientem stężenia!)

GABA

A

Cl

-

Cl

-

GABA

Barbitura
ny

Steroidy

Alkohol

Benzodiazepi
ny

- Valium
- Relanium

Witamina B6 – kofaktor

syntezy kwasu GABA

Toksyna tężca (produkowana przez

beztlenowca Clostridium tetani =

Bacillus tetani).

tetanos - gr. sztywny, napięty

Proteaza – blokuje

hamowanie

motoneuronów –

uniemożliwia

wydzielenie gł.

GABA i

glicyny.

Śmiertelność

~ 30%

wwwuser.gwdg.de/~hbruegg/ct/tetanus2.gif

RECEPTORY GLUTAMINERGICZNE.

1.Jonotropowe: NMDA i AMPA

2.Metabotropowe: mGlu

AMPA – kwas -amino-3-

hydroksy-5-metylo-4-
izoksazylopropionowy

Receptor jonotropowy - kanał
sodowy

NMDA – kwas n-metylo-d-
asparginowy

Receptor jonotropowy - kanał
wapniowy

fencyklidyn

a

(Angel

dust)

GLICYNA

Zn

2+

GLUTAMINIA
N

POLIAMINA

NMDA

Jeśli jeden lub więcej receptorów AMPA jest pobudzanych

powtarzalnym bodźcem, do komórki wnika wystarczająca

ilość Na

+

, by zdepolaryzować wstępnie błonę komórkową.

To powoduje usunięcie Mg

2+

i umożliwia glutaminianowi

aktywację receptorów NMDA.

-70 mV

-60 mV

Transmiter

pobudzając

y

EPSP

-55 mV

DRAŻNIENIE NEURONÓW POJEDYNCZYMI

IMPULSAMI ZWYKLE NIE PROWADZI DO

POWSTANIA POTENCJAŁU CZYNNOŚCIOWEGO

EPSP

(EXCITATORY

POSTSYNAPTIC POTENTIAL)

–

postsynaptyczny

potencjał pobudzający

POWSTAJE NP. PO

POBUDZENIU RECEPTORÓW

AMPA LUB NIKOTYNOWYCH

IPSP

(INHIBITORY

POSTSYNAPTIC POTENTIAL)

–

postsynaptyczny

potencjał hamujący

POWSTAJE NP. PO

POBUDZENIU

RECEPTORÓW GABA

LTP – Long-Term

Potentiation =

długotrwałe

wzmocnienie

N

O

Endorfiny (endogenne morfiny) - 2 typy:

1. Hormony wydzielane do krwiobiegu i powodujące

ogólną euforię:

dynorfina

(κ)

, met-enkefalina

(δ).

2. Wydzielane miejscowo w mózgu:

beta-endorfina

(μ)

100-200X SKUTECZNIEJSZE OD

MORFINY!!!

Działanie przeciwbólowe, uspokajające, euforyzujące,
depresja ośrodka oddechowego, obniżenie ciśnienia
tętniczego

OPIOIDY

Substancje działające na

receptory opioidowe

.

Receptory te - μ, κ, δ - występują głównie w

Ośrodkowym UN.

OPIATY

– alkaloidy pochodzące z - opium makowego

(Papaver somniferum)

-

Morfina (Morfeusz, bóg snu) – stanowi ~10% opium

-

Kodeina (tabletki przeciwkaszlowe!) – metylmorfina -
~0.5% opium

-

Heroina (syntetyk wytwarzany z morfiny przez dodanie 2
grup acetylowych) – 10 x silniejsza od morfiny

http://www.opioids.com/

Receptory kanabinoidowe – CB

• Endogenny ligand – ANANDAMID – zaangażowany w
regulację nastroju, emocji, odczuwania bólu, apetytu,
zdolności poznawczych i zapamiętywania

• Wiążą THC – tetrahydrokanabinol, główny składnik
psychoaktywny Cannabis sativa

Skróty:

N-ethylmaleimide-Sensitive Factor
(NSF)
soluble NSF association protein
(SNAP)
SNAP Receptors (SNAREs)
vesicle SNARE (vSNARE)
target SNARE (tSNARE)

PLC - fosfolipaza C
PKA (PKC) – kinaza białkowa A (C)
CA – cyklaza adenylanowa

DAG – diacyloglicerol
IP3 – inozytolo(1,4,5)trifosforan
PIP2 –
fosfatydyloinozytolo(4,5)bisfosforan