Obecná neurofyziologie

Prezentace na téma: "Obecná neurofyziologie"— Transkript prezentace:

1 Obecná neurofyziologie
Axonální transport Transdukce nervového signálu na buněčné úrovni Typologie nervových vláken Regenerace nervové tkáně Olga Vajnerová, Ústav fyziologie 2. LF UK v Praze

2 Axonální transport (axoplasmatický, axonový transport) Anterográdní
Proteosyntéza v buněčném těle (ER, Golgiho komplex) Retrográdní Přenos chemických signálů z periferie

3 Anterográdní transport
Anterográdní transport rychlý ( mm/d) MAP kinesin/mikrotubuly neurotransmitery ve vezikulách a mitochondrie   pomalý (0,5 – 10 mm/d) mechanismus neznámý komponenty cytoskeletu (aktin, myosin, tubulin), metabolické komponenty   Retrográdní transport rychlý ( mm/d) MAP dynein/ mikrotubuly staré mitochondrie, vezikuly (pinocytóza, receptorem zprostředkovaná endocytóza, transport např. růst. faktorů),

4 Axonální transport v patogenezi nemocí Vzteklina
 replikace viru - ve svalových buňkám - v nervových buňkách (retrográdní transport) - CNS behavior projevy a anterográdní transport - v buňkách slinných žláz Tetanus (Clostridium tetani) toxin je transportován retrográdně vyloučen z těla nervové buňky vychytáván zakončeními okolních buněk

5 Axonální transport ve výzkumu NS
Zkoumání nervových zapojení Anterográdní transport Radioaktivně značené AK (inkorporace do proteinů, transport, detekce autoradiograficky) Injekce do oblasti těla neuronu, identifikuje se distribuce axonů Retrográdní transport Křenová peroxidáza proniká do axonálních zakončení, transportuje se do těla neuronu, je možno ji vizualizovat. Injekce do oblasti axonálního zakončení neuronu, identifikuje se tělo neuronu.

6 Transdukce nervového signálu na buněčné úrovni
Somatodendritická část – pasivní propagace signálu, s dekrementem Axonální část –akční potenciál, šíření bez dekrementu, zákon vše nebo nic

7 Klidový membránový potenciál
Každá živá buňka v organismu

8 Membránový potenciál není potenciál
Membránový potenciál není potenciál. Je to rozdíl dvou potenciálů, tedy je to z fyzikálního hlediska napětí na membráně.

9 Klidový membránový potenciál
K+ uniká z buňky po koncentračním gradientu A- nemohou uniknout z buňky K+ A- + - Na+ Cl- Na vnější straně membrány je více kladných nábojů Na vnitřní více záporných Vzniká elektrický gradient

10 Transdukce nervového signálu na buněčné úrovni
Axonální část –akční potenciál, šíření bez dekrementu, zákon vše nebo nic

11 Axon – šíření signálu bez dekrementu
Práh Zákon vše nebo nic

12 Akční potenciál Vodivost membrány pro Na+ a pro K+

13 Akční potenciál

14 Propagace akčního potenciálu po axonu

15 Dendrit a soma – šíření signálu s dekrementem

16 Přenos signálu: dendrit – iniciální segment

17 Vznik akčního potenciálu
elektrický stimulus senzorický vstup neurotransmiter na synapsi

18 Axonální část AP – Ca2+ kanály – vylití neurotransmiteru

19 Somatodendritická část
Receptory na postsynaptické membráně Excitační – otevření kanálu pro Na+, Ca2+ depolarizace membrány Inhibiční - otevření kanálu pro K+, Cl- hyperpolarizace membrány EPSP – excitační postsynaptický potenciál IPSP – inhibiční postsynaptický potenciál

20 Excitační a inhibiční postsynaptický potenciál

21 Inerakce synapsí

22 Sumace prostorová a časová
Prostorová sumace Časová sumace Presynaptický AP Postsynaptický EPSP Čas Čas

23 Potenciálové změny v oblasti iniciálního segmentu
Interakce všech synapsí Prostorová sumace – proudy z mnoha vstupů se sčítají Časová sumace – jestliže AP přichází v kratším intervalu, než je trvání EPSP Iniciální segment

24 Transdukce nervového signálu na buněčné úrovni
EPSP IPSP Initial segment AP Ca2+ influx Neurotransmitter Neurotransmitter releasing

25 Modulace signálu aktivitou jednotlivé buňky Discharge configurations (Pálící vzorce různých buněk)
EPSP IPSP

26 Modulace signálu aktivitou jednotlivé buňky
1. AP, napětím ovládané Na+ kanály na těle buňky v oblasti iniciálního segmentu 2. ADP, after depolarization (následná depolarizace), vysokoprahové Ca2+ kanály na dendritech, aktivované AP 3. AHP, after-hyperpolarization, Ca2+ ovládané K+ kanály 4. Rebound depolarizace nízkokoprahové Ca2+ kanály, deinaktivované během AHP, aktivované, když se hyperpolarizce zmenší, pravděpodobná lokalizace na těle neuronu Modulace signálu aktivitou jednotlivé buňky Threshold RMP Hammond, C.:Cellular and Molecular Neurobiology. Academic Press, San Diego 2001: str. 407.

27 Vznik akčního potenciálu
elektrický stimulus senzorický vstup neurotransmiter na synapsi

28 Senzorický vstup Senzorická transdukce – konverze stimulu z vnějšího nebo vnitřního prostředí na elektrický signál Fototransdukce Chemotransdukce Mechanotransdukce Signály: zvukové vlny (sluch), chuť, foton (zrak), dotek, bolest, čich, svalové vřeténko

29 Osmoreceptory, termoreceptory
Senzorický vstup Senzorická transdukce – konverze stimulu z vnějšího nebo vnitřního prostředí na elektrický signál Fototransdukce Chemotransdukce Mechanotransdukce zvukové vlny (sluch) Dotek Bolest svalové vřeténko Chuť Bolest čich foton (zrak) Osmoreceptory, termoreceptory

30 Typologie nervových vláken

31

32 Myelinizace Lokální proudy musí urazit větší vzdálenost než dosáhnou přístupu k axoplasmě v místě dalšího Ranvierova zářezu (saltatorní vedení) Způsob, jak zlepšit vedení v axonu je jeho myelinizace

33 Složený akční potenciál
Záznam AP na periferním nervu Jestliže mají všechna vlákna jednotnou rychlost vedení Jestliže mají jednotlivá vlákna různou rychlost vedení

34 Smíšený nerv se všemi typy vláken

35 Klasifikace nervových vláken podle Erlangera - Gassera

36

37 Klasifikace nervových vláken podle Lloyda

38 Dva odlišné systémy klasifikace nervových vláken

39

40

41 Myelinizace axonu v periferním NS
Degenerace a regenerace axonu Myelinizace axonu v periferním NS Schwannova buňka

42 Myelinizace axonu v periferním NS
Basal lamina

43 Poškození axonu v PNS Komprese, rozdrcení, přetětí – degenerace distální části (walleriánská degenerace, odstranění makrofágy) Zůstávají Schwannovy buňky a bazální lamina (Büngnerův proužek) Proximální pahýl dorůstá (axonal sprouting) Prognosis quo ad functionem Komprese, rozdrcení – dobrá, nalezení správného cíle na periferii Přetětí – horší, regenerace méně pravděpodobná

44 Myelinizace axonu v centrálním NS

45 Poškození axonu v CNS Oligodendrocyty netvoří Büngnerův proužek
Regenerace není možná

46 Poškození axonu v PNS při amputaci
Proximální pahýl vrůstá do pojivové tkáně (není navazující Schwannova buňka) Slepý konec tvoří neurom – fantómová bolest