Czynność komórek
nerwowych i mięśniowych
Czynność komórek
nerwowych i mięśniowych
Pojęcia podstawowe
Pobudliwość => zdolność reagowania na
bodziec
Pobudzenie => zmiana właściwości błony
komórkowej lub metabolizmu komórkowego
Bodziec fizjologiczny <=> reakcje
odwracalne
• Mechaniczne
• Fizyczne np.. akustyczne, termiczne
• Chemiczne
Potencjał błony
komórkowej
W spoczynku ujemny:
• Neuron –60 do –90 mV (średnia 70 mV)
• Komórki mięśniowe (-80 do –90 mV)
– Wynika z przewagi anionów wewnątrz
komórki
– Obliczony z równania Nernsta = zmierzony
– E= (stała gazowa*temperatura)* log (ilorazu
stężeń) /(stała Faradaya*wartościowość
jonu)
Pompa sodowo-
Pompa sodowo-
potasowa
potasowa
Jony sodowe na zewnątrz
Jony potasowe do wewnątrz
Adenozynnotrifosfataza aktywowana przez
Na i K
1 mmol ATP=>ADP 3 mmol Na i 2 mmol K
30% metabolizmu komórkowego
Zachowanie pobudliwości kosztuje jak
obronność
Wymagania pompy Na-K
Dowóz substancji energetycznych
Dowóz tlenu
Resynteza ATP z ADP =>
oddychanie komórkowe
Odprowadzanie CO2
Temperatura ok. 37 C
Właściwych proporcji Na i K w płynie
zewnątrzkomórowym (dieta, leki !!!)
Komórka nerwowa
Około biliona komórek nerwowych
Wielokrotnie więcej komórek podporowych (mikro i makro
glejowych)
Budowa:
• Ciało komórkowe
• Akson (do 1.2 m !!) może mieć osłonkę mielinową utworzoną
przez lemmocyty
• Dendryty małe z wyjątkiem neuronów czuciowych w zwojach
rdzeniowych
Funkcja przekazywanie informacji (impulsów nerwowych)
Transport cytoplazmy do aksonu (ortodromowy)
• Szybki do 40 cm/dobę
• Wolny do 10 mm/dobę
Transport antydromowy (około 20 cm/dobę) np.NGF
(czynnik wzrostowy)
Potencjał czynnościowy
Otwieranie się kanałów sodowych
Wyrównanie ładunku błony (depolaryzacja)
Impuls nerwowy => przesuwanie się fali
depolaryzacji aż do zakończenia nerwu
Przekazywanie z komórki do komórki przez
synapsy
• Błona presynaptyczna
• Błona postsynaptyczna (zmniejszenie ładunku
ujemnego)
• Transmitery
Sumowanie impulsów
W przestrzeni im więcej cząsteczek
transmitera tym silniejszy potencjał
W czasie (impulsy są generowane
salwami)
jeżeli częściej niż co 5 ms do utrzymuje
się jeszcze poprzednia depolaryzacja
Potencjały komórkowe
1.
Progowy ok. – 55mV (np..
Wskutek sumowania w czasie lub
przestrzeni)
2.
Szybko narastająca depolaryzacja
3.
Nadstrzał + 35 mV
4.
Repolaryzacja
Wszystko w czasie 0,5 do 2 ms
Potencjał następczy
Zwolnienie repolaryzacji
1. Podpolaryzacyjny potencjał następczy (<-70
mV)
2. Hiperpolaryzacyjny potencjał następczy (> -70
mV)
3. Osiągnięcie wartości wyjściowej – 70 mV
Pobudliwość zależy od gęstości
kanałów Na
–
Największa w
•
błonie komórkowej wzgórka aksonu
•
Początkowym odcinku aksonu
Synapsy
40% powierzchni błony komórkowej = kolby
synaptyczne
•
Powierzchnia ok. 1um
•
Na zewnątrz szczelina synaptyczna => błona postsynaptyczna
•
Wewnątrz pęcherzyki synaptyczne
» Gęstość wzrasta wraz ze zbliżaniem się do szczeliny
» Im częściej są przewodzone bodźce tym ich więcej
» Wewnątrz transmitery i modulatory
W czasie przewodzenia impulsu transmitery i
modulatory
1. przedostają się do szczeliny synaptycznej
2. Wiążą się z receptorem
3. Odczepiają się niezmienione
Transmitery i modulatory
Transmitery = mała cząsteczka
Modulatory = większa cząsteczka
Transmitery pobudzające
• Actetylocholina
• Adenozyna
• Aminy:
» Dopamina
» Noradrenalina
» Serotonina
• Aminokwasy pobudzające (sole kwasu):
» Asparaginowego
» Glutaminowego
Acetylocholina
Powstaje z choliny i kwasu octowego
Receptory cholinergiczne
• Nikotynowy
• Muskarynowe
» M1-M4 M2(serce) M4 (gruczoły)
Acetylocholina jest rozkładana przez
• Esterazę cholinową w błonie postsynaptycznej
• Niespecyficzne esterazy (pseudocholinesterazy) w
osoczu
Aminy katecholowe
Powstają w wyniku przemian
fenyloalaniny
Fenyloalanina=> tyrozyna =>
dihydroksyfenyloalanina =>
dopamina => noradrenalina
=> adrenalina => kwas
dihydroksymasłowy => kwas
wanilinooksymigdałowy
Receptory adrenergiczne
Dopamina => dopaminergiczne
D1 do D5.
Noradrenalina => adrenergiczne
alfa i beta
Serotonina => serotoninergiczne (7)
od 5-HT1A
do 5HT-4
Inne transmitery
Serotonina (5 hydroksytryptamina)
– Powstaje z przemiany tryptofanu
– Działa przez receptory serotoninnergiczne (7)
Aminokwasy pobudzające (sole kwasu):
» Asparaginowego
» Glutaminowego
– Działanie na receptory:
• metabolitotropowe inozytylotrifosforan i diacyloglicerol
• i jonotropowe (Na) i działanie na receptory
» Kainianowy
» N-metyloDasparaginianu (NMDA) =Na i Ca
¾ transmisji pubudzających w mózgu
W okresie niedotlenienia działają cytotoksycznie
Tlenek azotu
Tlenek azotu
Powstaje z argininy
Działa jako tzw. wsteczny
przekaźnik => ułatwia uwalnianie
innego transmittera
Występuje w wielu komórkach
organizmu
Transmitter hamujący
Kwas gamma-
aminomasłowy GABA
Powstaje przez dekarboksylację
kwasu glutaminowego
Otwiera kanały chlorkowe =>
zwięszenie ujemnego potencjału w
komórce
Tworzy postsynaptyczny potencjał
hamujący = hiperpolaryzacja
Modulatory synaptyczne
=
kotransmitery
Cząsteczki większe niż transmiterów
Aktywują lub dezaktywują enzymy błonowe
Wzmacniają lub tłumią działanie
transmiterów
Nazwa często od miejsca odkrycia lub
działania np..
• Kortykoliberyna
• Oksytocyna
• Tyreoliberyna
• Neuropeptyd Y
Peptydy opioidowe
i nie tylko
Działanie za pośrednictwem receptorów
opioidowych
Pochodzenie pre-pro:
» Opiomelanokortyna
» Enkefalina
» Dynorfina
Adenozynotrifosforany
Prostaglandyny
Kontrola ekspresji genów
Transport wsteczny (po związaniu
się z receptorem presynaptycznym
i internalizacji)
Przyśpieszenie lub opóźnienie
transkrypcji Mrna
Hamowanie
Hamowanie
presynaptyczne
presynaptyczne
W synapsach aksono-aksonalnych
Depolaryzacja błony presynaptycznej
=>zmniejszenie liczby cząsteczek
transmitera
=>brak pobudzenia błony
postynaptycznej
Przewodzenie impulsów
We włóknach bezrdzennych
• Sposób ciągły
depolaryzacja/repolaryzacja
• Szybkość 0,5- 2 m/s
We włóknach rdzennych
• Depolaryzacja skokowa
• Szybkość do 120 m/s