Kommunikáció

Sejtek közötti kommunikáció 2/15 Sejtek közötti kommunikáció soksejtűekben elengedhetetlen összehangolni a sejtek működését direkt és indirekt kommunikáció direkt kommunikáció: rés-illeszkedés (gap junction) 6 connexin = 1 connexon; 2 connexon = 1 pórus  pórusátmérő 1,5 nm, kis szerves molekulák (1500 Ms) (IP3, cAMP, peptidek) is átjutnak ingerlékeny sejteknél elektromos szinapszis a neve (gerinctelenek, szívizom, simaizom, stb.) gyors és biztos átvitel - menekülő reakcióknál gyakori: Aplysia tintalövelő sejtek, Mauthner sejt inputja, rák potroh csapás, stb. az összekapcsolt sejtek ingerküszöbe magas Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 4-33.

Indirekt kommunikáció 3/15 Indirekt kommunikáció kémiai anyag - jel - közvetítésével történik jeladó - jel - csatorna - jelfogó vannak specializált jeladók (ideg-, mirigysejt), de más sejteknél is gyakori a jelkibocsátás (pl. fehérvérsejt) a jel kémiai természete sokféle lehet: biogén aminok: katekolaminok (NA, Adr, DA), indolaminok (5-HT), imidazol (hisztamin), észterek (ACh), stb. aminosavak: glu, asp, tiroxin, GABA, glicin, stb. kis peptidek, fehérjék nukleotidok és származékaik: ATP, adenozin, stb. szteránvázas vegyületek: nemi hormonok, mellékvesekéreg hormonok, stb.

Csatorna szerinti osztályozás 4/15 a csatorna szerinti a legalapvetőbb osztályozás neurokrin a jeladó idegsejt a csatorna a szinaptikus rés - 20-40 nm csak a posztszinaptikus sejthez jut el (fülbesúgás) a jel mediátor, vagy neurotranszmitter parakrin (autokrin) a jeladó sokféle sejt lehet a csatorna a szövetközti tér közelben lévő sejtekhez jut el (beszéd társaságban) a jelet nevezik szöveti hormonnak is endokrin a jeladó mirigysejt, vagy idegsejt (neuroendokrin) a csatorna a véráram a szervezet minden sejtjéhez eljut (rádió, TV) a jelet hormonnak nevezik  Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 8-1.

A jelfogók típusai hidrofil jelek esetén a jelfogó a membránban 5/15 A jelfogók típusai hidrofil jelek esetén a jelfogó a membránban hidrofóboknál a plazmában előbbi meglévő fehérjék működésére hat, utóbbi új fehérjék szintézisét befolyásolja a membránreceptor internalizálódhat és lehet plazmareceptora is membránreceptorok: ioncsatorna receptor (ligandfüggő csatornák) ideg-, és izomsejteken - gyors neurotranszmisszió ionotróp receptoroknak is nevezik G-fehérjéhez kapcsolódó receptor - legelterjedtebb idegsejteken metabotróp receptornak nevezik lassabb hatás - effektor fehérje, másodlagos hírvivő  katalitikus, pl. tirozin kináz - növekedési faktorok használják - foszforilációt okoz tirozin aminosavon Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 6-12.

Neurokrin kommunikáció I. 6/15 Neurokrin kommunikáció I. Otto Loewi 1921 - Vagus-Stoff békaszív + vagus ideg preparátum - ingerlés a szivet lassítja, az oldat egy másik szívhez adva szintén lassít kémiai neurotranszmisszió első demonstrációja később: ideg-izom áttevődés - hiedelem: ACh az általános serkentő transzmitter, ionotróp, Na+-K+ vegyes csatornán át (< 1 ms) később: gátló transzmitterek Cl- csatornán át még később: lassú transzmisszió (több 100 ms), G-fehérje mechanizmussal neuromodulátor ha parakrin módon is hat egy idegvégződés egy transzmittert szabadít fel, és az egy adott hatással rendelkezik - Dale-elv ma: kismolekula + peptid együtt lehetséges

Neurokrin kommunikáció II. Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 6-14. 7/15 Neurokrin kommunikáció II. Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 6-31,34. Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 6-13. gyors szinapszis - például az izom véglemez ,  kurare - dél-amerikai nyílméreg hatóanyaga mint kutatási eszköz ált. agonisták és antagonisták igen fontosak megfordulási v. reverzál potenciál - milyen ion EPSP = excitatory synaptic potential IPSP = inhibitory synaptic potential hatás a gradienstől függ - pl. Cl- Cl- csatorna nyitása akkor is lehet gátló, ha nem okoz hiperpolarizációt - membrán söntölés preszinaptikus vs. posztszinaptikus gátlás a transzmitter felszabadulása kvantált: Katz (1952) - miniatür véglemez potenciálok - Ca++ hiány esetén, ingerlésre is ennek n-szerese kb. 10.000 ACh molekula - 1 vezikulum hatás eliminációja 

Az idegsejt integratív funkciója Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 6-44. Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 6-47. 8/15 Az idegsejt integratív funkciója Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 6-1. Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 6-46. Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 6-43. a jeltovábbítás során gradált és minden-vagy-semmi elektromos jelek és kémiai jelek váltogatják egymást a KIR-ben  az idegsejt integrálja a hatásokat  térbeli szummáció, lásd térállandó  előjel, távolság az eredési dombtól fontos szempont  időbeli szummáció, lásd időállandó  az eredő potenciál nagysága frekvencia-kóddal továbbítva - időbeli szummációt okozhat  kolokalizált transzmitterek leadása - bonyolult kölcsönhatás lehet  Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 6-40,41. Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 6-45.

Plasztikusság a szinapszisban 9/15 Plasztikusság a szinapszisban a tanulás, a memória alapja a neuronális plasztikusság plasztikusság kell a speciális mozgások (pl. borotválkozás, tenisz, stb.) tanulásához szokások kialakulása is plasztikusságon alapul egyedfejlődés során is szükség van rá, egyes kapcsolatok megszűnnek alapja mindig a posztszinaptikus sejtből jövő visszajelzés kifejlett élőlényben: szinaptikus hatékonyság változása

D.O. Hebb posztulátuma (1949) 10/15 D.O. Hebb posztulátuma (1949) minden izgalmi szinapszis hatékonysága nő, ha a szinapszis aktivitása konzisztens, és pozitív módon korrelál a posztszinaptikus sejt aktivitásával

A hatékonyságnövekedés módjai Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig.6-48. 11/15 A hatékonyságnövekedés módjai Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 6-49. preszinaptikus és posztszinaptikus mechanizmus lehetséges utóbbira nézve kevés információ van homoszinaptikus moduláció homoszinaptikus facilitáció béka izom, kuráre AP gátlására gyors ingerpár hatására 100-200 ms hosszú, térbeli szummációt meghaladó növekedés a második EPSP-ben  mechanizmusa a Ca++ növekedés a preszinapszisban  poszttetanikus potenciáció béka izom inger sorozattal ingerelve depresszió, majd percekig tartó facilitáció  mechanizmusa: a hólyagocskák mind kiürülnek (depresszió), majd helyreállítódnak, miközben a Ca++ koncentráció még magas Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 6-50.

Heteroszinaptikus moduláció Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 6-51. 12/15 Heteroszinaptikus moduláció a transzmitter felszabadulást más szinapszis vagy a keringés által odajuttatott modulátor befolyásolja pl. szerotonin - puhatestűek és gerincesek oktopamin - rovarok NA és GABA - gerincesek idetartozik a preszinaptikus gátlás is serkentő hatású modulációk heteroszinaptikus facilitáció - Aplysia - érző és motoros idegsejt közötti áttevődés fokozódik 5-HT jelenlétében mechanizmus: 5-HT - cAMP - KS-csatorna záródik - AP hosszabb, több Ca++ lép be  long-term potenciáció - LTP pl. hippokampusz intenzív ingerlésre órákig, napokig, hetekig tartó hatásnövekedés mindig NMDA szerepel  Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 6-52.

G-fehérjéhez kapcsolt hatás Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 9-8. 13/15 G-fehérjéhez kapcsolt hatás Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 9-9b. ismétlés: jel szerinti osztályozás  lipofil jel (szteroid, tiroxin) - plazmareceptor - fehérjeszintézis módosítás  lipofób jel (a többi) - membránreceptor - meglévő fehérje módosítása ioncsatorna (ligand-függő) - ionotróp receptor G-fehérjéhez kapcsolódó 7M receptor - metabotróp receptor katalitikus receptor - tirozin kináz, cGMP szintetáz a legelterjedtebb a G-fehérjéhez kötött ligand + receptor = aktivált receptor aktivált receptor + G-fehérje = aktivált G-fehérje (GDP - GTP csere) aktivált G-fehérje - -alegység disszociál -alegység - effektor fehérje aktiváció -alegység - GTP lebontás GDP-vé - hatás vége

Effektor fehérjék K+-csatorna - nyitás, vagy csukás  Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 6-39. Alberts et al.: Molecular biology of the cell, Garland Inc., N.Y., London 1989, Fig. 12-33. 14/15 Effektor fehérjék Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 9-11. Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 1-4. Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 9-10. Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 9-19. K+-csatorna - nyitás, vagy csukás  másodlagos hírvivőn keresztüli hatás Sutherland 1970 - Nobel-díj - cAMP rendszer további másodlagos hírvivők felfedezése  hatásmechanizmusok: cAMP  IP3 - diacilglicerol  Ca++  egy jel, több lehetséges útvonal egy útvonal, több lehetséges jel jelentőség: jel felerősítése  a receptor jelenléte, és milyensége a döntő: pl. szerotonin receptorok  Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 9-14.

Katalitikus receptorok 15/15 Katalitikus receptorok Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 9-20.

Gap junction (rés-illeszkedés) Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 4-33.

Csatorna szerinti felosztás Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 8-1.

Gyors és lassú neurotranszmisszió Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 6-12.

A neuromuszkuláris junkció Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 6-13.

A neuromuszkuláris véglemez Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 6-14.

A jel eliminációja Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 6-31,34.

Az ingerület terjedése KIR-ben Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 6-1.

AP generálása az axondombon Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 6-43.

Térbeli szummáció Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 6-44.

EPSP és IPSP szummációja Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 6-45.

Időbeli szummáció Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 6-46.

Frekvenciakód Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 6-47.

Neuromoduláció Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 6-40,41.

Homoszinaptikus facilitáció Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig.6-48.

A facilitáció Ca++ függése Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 6-49.

Poszttetanikus potenciáció Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 6-50.

Heteroszinaptikus facilitáció Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 6-51.

Long-term potenciáció Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 6-52.

Hatásmód és zsíroldékonyság Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 9-8.

Zsíroldékony jelek hatásmódja Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 9-9b.

Effektor fehérje: K+-csatorna Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 6-39.

Másodlagos hírvivők Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 9-10.

cAMP szignalizáció Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 9-11.

Inozitoltrifoszfát szignalizáció Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 9-14.

Ca++ szignalizáció Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 9-19.

A jel sokszorozódása Alberts et al.: Molecular biology of the cell, Garland Inc., N.Y., London 1989, Fig. 12-33.

Szerotonin receptorok Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 1-4.