NEUROTRANSMITERY Autor: Jan Habásko

Prezentace na téma: "NEUROTRANSMITERY Autor: Jan Habásko"— Transkript prezentace:

1 NEUROTRANSMITERY Autor: Jan Habásko
Škola: Gymnázium Jana Nerudy, škola hl. m. Prahy, Hellichova 3, Praha 1, Kraj: Hlavní město Praha Praha 2015

2 OBSAH Stavba neuronu Nervový impulz Neurotransmitery

3 STAVBA NEURONU

4 KLIDOVÝ MEMBRÁNOVÝ POTENCIÁL
Na+ Na+ Na+ Cl- Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Cl- Cl- Cl- Cl- Cl- Cl- Cl- Cl- Na+ K+ K+ K+ K+ A- A- A- A- A- A- A- K+ K+ K+ K+ A- Intracelulární prostor K+ A- A- A- K+ K+ K+ K+ A- A- K+ K+ Na+ Na+ Na+ Na+ Cl- Cl- Na+ Na+ Cl- Na+ Na+ Cl- Cl- Extracelulární prostor Na+ Cl- Cl- Cl-

5 KLIDOVÝ MEMBRÁNOVÝ POTENCIÁL
Cl- Na+ Na+ Na+ K+ Na+ Na+ Cl- Na+ K+ Cl- A- Cl- Cl- Cl- Cl- K+ Cl- K+ A- A- A- A- Na+ Na+ K+ K+ K+ A- A- K+ K+ A- Cl- A- Intracelulární prostor K+ K+ A- K+ Na+ K+ Extracelulární prostor Na+ Na+ Na+ Cl- Cl- K+ Na+ A- Na+ Cl- Cl- Cl- Cl- Na+

6 ŘEZ MEMBRÁNOU NEURONU Napěťově řízený sodíkový kanál
Inaktivační branka Membrána neuronu Extracelulární prostor Intracelulární prostor Napěťově řízený draslíkový kanál Aktivační branka Podjednotka, na kterou je navázaná inaktivační branka

7 AKČNÍ POTENCIÁL – KLIDOVÝ STAV
Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Extracelulární prostor Na+ Na+ Na+ K+ K+ Intracelulární prostor K+ K+ K+ K+ K+ K+ K+ K+ K+ K+ K+ K+ K+ K+ K+ K+ K+

8 AKČNÍ POTENCIÁL - DEPOLARIZACE
Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Extracelulární prostor Na+ Na+ Na+ K+ K+ Intracelulární prostor K+ K+ K+ K+ K+ K+ K+ K+ K+ K+ K+ K+ K+ K+ K+

9 AKČNÍ POTENCIÁL - REPOLARIZACE
Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Extracelulární prostor Na+ Na+ Na+ K+ K+ Intracelulární prostor K+ K+ K+ K+ K+ K+ K+ K+ K+ Na+ K+ K+ K+ Na+ K+ K+ Na+ Na+ K+ Na+ Na+

10 AKČNÍ POTENCIÁL - HYPERPOLARIZACE
Na+ K+ Na+ Na+ K+ Na+ K+ Na+ Na+ Extracelulární prostor Na+ Na+ Na+ K+ K+ + + + + - - - - Intracelulární prostor Na+ K+ K+ Na+ Na+ K+ K+ K+ K+ K+ Na+ K+ Na+ Na+ K+ K+ K+

11 GRAF AKČNÍHO POTENCIÁLU

12 VEDENÍ AKČNÍHO POTENCIÁLU

13 SYNAPSE Synaptické váčky (vezikuly) s neurotransmitery
Ca2+ Presynaptický neuron a presynaptický terminál Ca2+ Ca2+ N Ca2+ Ca2+ Ca2+ N N N N N Ca2+ Napěťově řízené vápenaté iontové kanály Ca2+ N SNARE proteiny Ca2+ Ca2+ Ca2+ N N Ca2+ Synaptická štěrbina N N Ca2+ Ca2+ Postsynaptický neuron Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ γ β α GDP GTP Ligandem řízené iontové kanály (ionotropní receptory) Metabotropní receptory

14 AP Ca2+ Ca2+ Ca2+ N Ca2+ Ca2+ Ca2+ N N N N N Ca2+ Ca2+ N Ca2+ Ca2+ Ca2+ N N Ca2+ N N N N N Ca2+ Ca2+ N N N N N Na+ Na+ Na+ N Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ N N N N N γ γ β β ALC α GDP GTP cAMP GTP cAMP EPSP

15 Iontový ligandem řízený kanál
IONOTROPNÍ RECEPTORY N N Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ N N Extracelulární prostor Intracelulární prostor Iontový ligandem řízený kanál

16 RECEPTORY SPŘAŽENÉ S G-PROTEINEM
Extracelulární prostor γ γ Intracelulární prostor α β β GDP GTP α GDP GTP GDP GTP

17 RECEPTORY SPŘAŽENÉ S Gs a Gi -PROTEINEM

18 RECEPTORY SPŘAŽENÉ S Gq-PROTEINEM

19 EPSP, IPSP A SUMACE

20 CHARAKTERISTIKA NEUROTRANSMITERŮ
1) Neurotransmiter musí být syntetizován v presynaptickém neuronu. 2) Neurotransmiter se skladuje v presynaptickém terminálu a je uvolněn v dostatečně velkém množství, aby vyvolal změny na cílových buňkách. 3) Neurotransmiter je uvolněn do synaptické štěrbiny z presynaptického terminálu po příchodu akčního potenciálu do presynaptického terminálu.

21 CHARAKTERISTIKA NEUROTRANSMITERŮ
4) Postsynaptická membrána musí obsahovat receptory, na které se může neurotransmiter navázat a posléze vyvolat změny v postsynaptickém neuronu. 5) Existuje mechanismus, který inhibuje účinek neurotransmiteru (rozštěpení enzymem, vychytání gliemi nebo nervovými zakončeními presynaptického neuronu, ze kterého byl neurotransmiter uvolněn). 6) Exogenní podání neurotransmiteru vyvolá stejnou reakci jako jeho endogenní uvolnění.

22 RECEPTORY NEUROTRANSMITERŮ
Neurotransmitery se váží na: Ionotropní receptory Metabotropní receptory Ligandy vážící se na receptory neurotransmiterů: Agonisté – vyvolá stejnou buněčnou odpověď jako endogenní ligand (neurotransmiter) Antagonista – nevyvolává buněčnou odpověď, blokuje receptor

23 HEMATOENCEFALICKÁ BARIÉRA

24 ROZDĚLENÍ NEUROTRANSMITERŮ
SKUPINA CHEMICKÝCH LÁTEK PŘÍKLAD MALOMOLEKULOVÉ NEUROTRANSMITERY Acetylcholin Aminokyseliny GABA, glycin, glutamát, aspartát Biogenní aminy Noradrenalin (norepinefrin), adrenalin (epinefrin), dopamin, serotonin, histamin Plynné látky NO VELKOMOLEKULOVÉ NEUROTRANSMITERY Neuropeptidy Substance P, endorfin, anandamid

25 GLUTAMÁT

26 Metabolismus - syntéza
Krebsův cyklus Aminotransferáza + + L-Alanin Pyruvát 2-oxoglutarát L-Glutamát

27 Metabolismus - syntéza
Krebsův cyklus Glutamát dehydrogenáza + + + L-Glutamát 2-oxoglutarát

28 Astrocyt Glutamin Neuron Glutamin NH3 ADP Glutamát Glutaminsyntetáza ATP NH3 Jádro astrocytu Glutamát

29 Metabolismus - degradace
Degradace glutamátu probíhá také jako jeho deaminace na 2-oxoglutarát, který se zapojuje do Krebsova cyklu, a na amoniak.

30 Receptory Metabotropní: mGluR 1-8 – spřaženy s G-proteiny Ionotropní:
AMPA – influx Na+ a enflux K+ NMDA – specifickým agonistou N-methyl-D-aspartát – zvyšuje propustnost pro Na+, K+ a Ca2+ – k aktivaci potřeba depolarizace membrány a navázání glutamátu, popř. i glycinu Kainátové receptory

31 Úloha v lidském organismu
Motorická koordinace Uklidnění Vyvolání informací z paměti Učení Emoční a kognitivní procesy Přenos senzorických informací

32 Etiopatogeneze onemocnění lidského těla
Epilepsie Huntingtonova, Alzheimerova a Parkinsonova choroba Schizofrenie Poškození nervové tkáně po traumatu Chronická bolest Hypoxie Procesy ischemického poškození mozku

33 Agonisté a antagonisté
Agonisté NMDA: Kyselina chinolinová Cykloserin NMDA Antagonisté NMDA: Ketamin Metadon Tramadol

34 Agonisté a antagonisté
Agonista AMPA: AMPA Agonista kainátových receptorů: Kainátová kyselina Antagonisté AMPA a kainátových receptorů: Tezampanel

35 ASPARTÁT

36 Metabolismus – syntéza a degradace
Krebsův cyklus Aspartátaminotransferáza + + Glutamát 2-oxoglutarát Oxolacetát Aspartát Degradace aspartátu je jeho obrácenou syntézou.

37 Receptory Aspartát se váže na NMDA receptory, ale nevyvolává u nich tak silnou aktivitu jako glutamát.

38 Úloha v lidském organismu
Neurotransmiter interneuronů v hippokampu Neurotransmiter neuronů, které inervují zrakovou kůru

39 Etiopatogeneze onemocnění lidského těla
Epilepsie Alzheimerova a Parkinsonova choroba

40 Agonisté a antagonisté
Antagonisté a agonisté NMDA receptoru (viz glutamát).

41 GABA

42 Glutamátdekarboxyláza Sukcinát Glutamin GABA
Astrocyt Glutamin Glutamát Neuron 2-oxoglutarát Mitochondrie ADP ATP Jádro astrocytu Glutamát NH3 Glutaminsyntetáza Glutamátdekarboxyláza Sukcinát Glutamin GABA γ β α GABA GABAtransamináza GDP Sukcinát semialdehyd Astrocyt

43 Receptory Ionotropní: GABAA – zvyšuje propustnost pro chloridy
GABAC – zvyšuje propustnost pro chloridy – pomalé otevírání, zůstává déle otevřený než GABAA Metabotropní: GABAB – spřažen s Gi-proteinem

44 Úloha v lidském organismu
Modulace přenosu signálů Modulace nociceptivních informací Výběr informací přenášejících senzorické informace

45 Etiopatogeneze onemocnění lidského těla
Huntingtonova a Parkinsonova choroba Epilepsie Úzkostné stavy a deprese Chronické bolesti Alkoholismus Plicní a střevní poruchy Schizofrenie Premenstruační syndrom

46 Etiopatogeneze onemocnění lidského těla
Poruchy spánku Drogová závislost Spasticita

47 Agonisté a antagonisté
Agonisté GABAA Benzodiazepiny (diazepam, clonazepam) Barbituráty Muscimol Antagonista GABAA Bikukulin

48 Agonisté a antagonisté
Agonista GABAB Baclofen Antagonisté GABAB Nemá klinicky významné antagonisty

49 Glycin

50 Metabolismus – syntéza a degradace
+ Tetrahydrofolát (THF) Serin + + Glycin 5,10-methylentetrahydrofolát Degradace glycinu je jeho obrácenou syntézou.

51 Receptory Ionotropní: GlyR – zvyšuje propustnost pro chloridy.
NMDA – bez navázání glutamátu a předchozí depolarizace membrány nedojde k jeho otevření.

52 Úloha v lidském organismu
Inhibiční neurotransmiter v mozkovém kmeni, sítnici, sluchových drahách Hlavní inhibiční neurotransmiter v míše

53 Etiopatogeneze onemocnění lidského těla
Epilepsie Schizofrenie

54 Agonisté a antagonisté
Cykloserin Antagonista: Strychnin

55 ACETYLCHOLIN

56 Metabolismus – syntéza a degradace
Cholin N- Methyl transferáza Cholinacetyl transferáza Serin dekarboxyláza SAM Acetyl-Co-A Etanolamin Cholin Serin Acetylcholin esteráza + Acetylcholin Cholin Acetát

57 Receptory Ionotropní: Nikotinové – mění propustnost pro Na+, K+ a Ca2+
– muskulární a neurální Metabotropní: Muskarinové – M1 → spřaženy s Gq-proteinem; nervový systém – M2 → spřaženy s Gi-proteinem; srdce – M3 → spřaženy s Gq-proteinem; žlázy, hladké svalstvo – M4 → spřaženy s Gi-proteinem; blíže neprozkoumán – M5 → spřaženy s Gq-proteinem; blíže neprozkoumán

58 Úloha v lidském organismu
Regulace procesu bdění a spánku Motivace a odměna Paměť Učení Řízení činnosti ANS a kosterního svalstva

59 Etiopatogeneze onemocnění lidského těla
Aferentní poruchy Schizofrenie Alzheimerova a Parkinsonova choroba Deprese Spasticita Myasthenie

60 Agonisté a antagonisté
Agonista nikotinových receptorů: Nikotin Antagonista nikotinových receptorů: Tubokurarin Agonista muskarinových receptorů: Muskarin Antagonista muskarinových receptorů: Atropin

61 Agonisté a antagonisté
Jedy: Sarin Botulotoxin Sarin Botulotoxin

62 DOPAMIN

63 Metabolismus – syntéza (katecholaminů)
Dekarboxyláza L-aromatických aminokyselin Tyrozin hydroxyláza Tyrozin L-DOPA Dopamin Fenyletanolamin-N- metyltransferáza Dopamin-β- hydroxyláza Noradrenalin Adrenalin

64 Metabolismus – degradace dopaminu
MAO COMT Dopamin 3,4-dihydrogen fenylacetaldehyd 3-Methoxytyramin Aldehyd dehydrogenáza MAO 3-Methoxy-4-hydroxyphenyl acetaldehyd Kyselina 3,4-dihydroxyfenyloctová Aldehyd dehydrogenáza COMT Kyselina homovanilová

65 Receptory Dopamin má pouze metabotropní receptory. D1-like receptory:
D1 – spřaženy s Gq-proteinem D5 – spřaženy s Gq-proteinem D2-like receptory: D2 – spřaženy s Gi-proteinem; motorická centra D3 – spřaženy s Gi-proteinem; limbický systém D4 – spřaženy s Gi-proteinem; limbický systém

66 Úloha v lidském organismu
Motivace a odměna Upevňování paměti a naučených informací Regulace sekrece hypotalamohypofyzárního systému Regulace motorických funkcí Regulace zpracovávání informací z vnějšího světa Přenos a zpracování nociceptivních signálů Ovlivnění sekrece prolaktinu

67 Etiopatogeneze onemocnění lidského těla
Parkinsonova choroba Poruchy pozornosti Huntingtonova choroba Schizofrenie Deprese Touretteův syndrom Látková závislost Poruchy příjmu potravy

68 Agonisté a antagonisté
Agonista D1: Fenoldopam Antagonista D1: Ecopipam Agonista D2: Bromokriptin Antagonisté D2: Risperidon Clozapin

69 NORADRENALIN A ADRENALIN

70 Metabolismus – degradace noradrenalinu
MAO Aldehyd dehydrogenáza COMT Normetanefrin Aldehyd dehydrogenáza COMT Kyselina vanilmandlová MAO Noradrenalin Aldehyd dehydrogenáza COMT Nestabilní aldehyd Aldehyd reduktáza

71 Metabolismus – degradace adrenalinu
MAO COMT Metanefrin Aldehyd dehydrogenáza COMT Kyselina vanilmandlová MAO Adrenalin Aldehyd dehydrogenáza COMT Nestabilní aldehyd Aldehyd reduktáza

72 Receptory Všechny receptory noradrenalinu a adrenalinu metabotropní.
α1 – spřažen s Gq-proteinem; cévy (zvýšení krevního tlaku) α2 – spřažen s Gi-proteinem; mozek β-receptory: β1 – spřažen s Gs-proteinem; srdce (zvýšení srdeční činnosti) β2 – spřažen s Gs-proteinem; hladké svaly cév a průdušek β3 – spřažen s Gs-proteinem; tuková tkáň

73 Úloha v lidském organismu
Regulace bdění a spánku Regulace nálady Paměť a učení Regulace motorických funkcí a stresové situace Regulace bolesti Regulace hypotalamohypofyzárního systému Modulace funkce glutamátu a GABY

74 Etiopatogeneze onemocnění lidského těla
Poruchy pozornosti Poruchy spánku a bdělosti Afektivní poruchy Schizofrenie Deprese Drogová závislost

75 Agonisté a antagonisté
Fenyefrin Antagonista α1: Prazosin Agonista α2: Klonidin Antagonista α2: Tolazolin

76 Agonisté a antagonisté
Isoprenalin Antagonisté β1 a β2: Beta-blokátory

77 SEROTONIN

78 Metabolismus – syntéza
Dekarboxyláza L- aromatických aminokyselin Tryptofanhy droxyláza Tryptofan 5-hydroxytryptofan 5-hydroxytryptamin (serotonin)

79 Metabolismus – degradace
5-hydroxytryptamin (serotonin) 5-HT N- acetyltransferáza Acetyl-Co-A 5-hydroxyindol acetaldehyd N-acetylserotonin 5-hydroxyindol-O- methyltransferáza Aldehyd dehydrogenáza Kyselina 5-hydroxyindoloctová Melatonin

80 Receptory Ionotropní: 5-HT3 – mění propustnost pro Na+, K+ a Ca2+
Metabotropní: 5-HT1 – spřažen s Gi-proteinem 5-HT2 – spřažen s Gq-proteinem 5-HT4 – spřažen s Gs-proteinem 5-HT5 – spřažen s Gi-proteinem 5-HT6,7 – spřaženy s Gs-proteinem

81 Úloha v lidském organismu
Regulace biologického rytmu, bdění a spánku Modulace vnímání bolesti Zpracování informací v senzorických oblastech Kontrakce hladkého svalstva trávicího ústrojí a cév Modulace tělesné teploty Modulace agresivity, sexuálního chování, emocionality, nálad Navození stavu nevolnosti a zvracení

82 Etiopatogeneze onemocnění lidského těla
Deprese a stavy úzkosti Schizofrenie Migréna Poruchy spánku a pozornosti Zvýšená agresivita Poruchy příjmu potravy Alzheimerova choroba Maniodepresivní psychóza (bipolární afektivní porucha)

83 Etiopatogeneze onemocnění lidského těla
Serotoninový syndrom Drogová závislost

84 Agonisté a antagonisté
Buspiron LSD 2-methyl-5-hydroxytryptamin Antagonisté: Trazodon Clozapin Risperidon Alosetron

85 HISTAMIN

86 Metabolismus - syntéza
Histadindekarboxyláza Histamin Histidin

87 Metabolismus - degradace
Diaminoxidáza (histamináza) N-methyltransferáza Histamin Tele-methylhistamin Imidazolacetaldehyd MAO Kyselina imidazoloctová Kyselinu tele-methylimidazoloctová

88 Receptory Všechny receptoru histaminu jsou metabotropní.
H1 – spřažen s Gq-proteinem; mozek, cévy, žlázy H2 – spřažen s Gs-proteinem; sliznice žaludku, srdce, mozek, děloha, cévy H3 – spřaženy s Gi-proteinem; autoreceptory H4 – spřažen s Gs-proteinem

89 Úloha v lidském organismu
Regulace spánkového cyklu a tělesné teploty Udržování energetický a endokrinní homeostázy Učení Zpracování nociceptivních informací Příjem potravy Regulace hypotalamohypofyzárního systému Mediátor zánětu Působí na hladké svalstvo

90 Etiopatogeneze onemocnění lidského těla
Alzheimerova choroba Schizofrenie

91 Agonisté a antagonisté
Agonista H1: Nemá klinicky významné agonisty Antagonisté H1: Promethazin Desloratadin

92 Agonisté a antagonisté
Agonista H2: Betazol Antagonisté H2: Famotidin

93 OXID DUSNATÝ

94 Charakteristika Plynný neurotransmiter, syntetizovaný z L-argininu.
Degradován na dusitan a dusičnan. Tvorba paměťových stop, přenos nociceptivních informací, regulace ANS, kardiovaskulárního systému a hladkého svalstva cév. Etiopatogeneze Alzheimerovy, Parkinsonovy a Huntingtonovy chorob. Viagra

95 SUBSTANCE P

96 Charakteristika Excitační tachikyn, resp. neurokinin
Rychlá kontrakce hladkého svalstva pomocí NK1 receptorů (spřažen s G-proteinem) Přenos nociceptivních informací

97 ENDRODFIN (MET-ENKEFALIN)

98 Charakteristika Převážně inhibiční neurotransmiter patřící do opioidů
Syntetizován z POMC Váže se na tři druhy receptorů – μ, κ a δ (spřaženy s G- proteinem)

99 ANANDAMID

100 CHARAKTERISTIKA Převážně inhibiční neurotransmiter patřící k endokanabinoidům Syntetizován z fosfatidylethanolaminu CB1 a CB2 receptory THC

101 DĚKUJI ZA POZORNOST