Biochemia układu nerwowego 

Układ  nerwowy  rozpatrywany  jest  trójtorowo:  fizjologia  układu  nerwowego  i  niektóre 
zachowania  behawioralne  związane  z  neurofizjologią,  molekularne  i  biochemiczne  aspekty 
oraz ściśle kliniczne zagadnienia.  
Neurony można podzielić na 3 grupy: 

·  sensoryczne- odbierają albo same albo z komórek receptorowych sygnał zewnętrzny 

lub  wewnętrzny  i  przekazują  go  do układu nerwowego.  Istnieje  spór czy  wypustki  to 
dwa aksony czy jest to rozgałęziony akson. To powoduje, że przy narządach zmysłów 
neurony sensoryczne pod względem kanałów jonowych zachowują się troszkę inaczej 
niż inne neurony 

·  motoryczne(lokomocyjne)-  przekazują  sygnały  do  wykonania  przez  mięśnie- 

zarówno  te  które  obsługujemy  świadomie(m.  poprzecznie  prążkowane)  jak  i 
niezależne  od  nasze  woli  (układ  sympatyczny  i  parasympatyczny-  m.  gładkie  i 
fibroblasty).  Do  tej  grupy  należą  też  tzw.  neurony  pośredniczące  o  standardowej 
budowie  (chociaż  formalnie  nie  kontaktują  się  z  mięśniami  i  innymi  efektorami)- 
posiada  największe  najbardziej  rozbudowane  ciało  komórki  neuronów,  dendryty- 
wypustki  zbierające  informacje,  jeden  długi  akson  (najdłuższy  1,5m),  który  jest 
podłączony do efektora (daje efekt). 

·  wielopolarne-  zaliczane  są  neurony  szarej  substancji  mózgowej  tworzące  sieci 

neuronalne; akson nadaje kierunek pracy sieci neuronalnej 

Podstawą  funkcjonowania  neuronów  są  kanały  jonowe  odpowiednio  zróżnicowane  co  do 
funkcji.  Muszą  utrzymać  (+)  na  zewnątrz  neuronu  a  (-)  w  środku  oraz  częściowo  utrzymać 
polaryzację-  ciało  neuronu  ma  ładunek  (-)  a  wypustki  na  końcu  mają  (+)-  jest  to  podwójna 
polaryzacja → neuronu jako całości i zewn/wnętrze błony.  
Dwa  podstawowe  typy  kanałów  to  są  kanały  K

+

  (poza  narządami  zmysłów  są  cały  czas 

otwarte i pracują płynnie wymieniając K w czasie przepływu potencjału elektrycznego przez 
wypustki neuronów) oraz ich przeciwkanały- kanały Na

+

. Wyróżniamy 3 grupy tych kanałów 

Na

+

:  otwierane  potencjałem  (kiedy  zmienia  się  polaryzacja  błony  kanał  ulega  otwarciu  lub 

zamknięciu  w  zależności  od  typu  neuronu),  kanały  otwierane  ligandem  (neurotransmiterem 
albo  neurohormonem  lub  w  przypadku  neuronów  czuciowych  sygnałem  zewnętrznym 
(światło, dźwięk), kanały otwierane sygnałem wewnątrzneuronalnym (tzw. wtórny przekaźnik 
w procesie sygnalizacji wewnątrzkomórkowej). (Budowa wszystkich typów kanałów na egz.- 
budowa kanałów Na, K, Ca, Cl). 
Kanał Na reagujący na zmianę potencjału 
Stanem  wyjściowym  jest  kanał  zamknięty  ale  aktywny.  Jeżeli  jest  brak  bodźca  (polaryzacja 
błony, ligandu, sygnału) jest kanałem nieaktywnym. Kiedy następuje wymuszenie przepływu  
sygnału-  zamknięty  aktywny  kanał  otwiera  się.  Po  przepłynięciu  porcji  jonów  Na  kanał 
otwarty  staje  się  nieaktywny-  musi  być  aktywowany  żeby  mógł  zareagować.  Kiedy  jest 
zamknięty  aktywowany  może  się  otworzyć  itd.  Cykl  przebiega  mniej  więcej  w  ten  sam 
sposób: kanał jest zamknięty ale aktywny- dociera sygnał w postaci zmiany polaryzacji błony, 
ligandu  i  kanał  się  otwiera;  w  momencie  kiedy  ustąpi  działanie  sygnału  kanał  staje  się 
nieaktywny  itd.-  kolejny  sygnał-  zamknięty  ale  aktywny,  otwarty  po  przepływie  sygnału 
nieaktywny.  Kanały  Na  sterowane  zmianą  polaryzacji  błony  posiadają  swojego  rodzaju 
odbiorniki  (sensory)  zmiany    polaryzacji  błony-  jest  to  specjalna  domena  w  podjednostkach 
kanału Na, która czuje zmianę polaryzacji błony.  
Z  kanałów  nietypowych  należy  wyróżnić  kanały  posiadające  „kulkę  na  łańcuchu”,  które  są 
nie tylko otwierane ale i zamykane tą cząsteczką w formie globularnej, która fizycznie zatyka 
kanał.    Posiadają  sensor  dla  tej  kulki  na  łańcuchu-  istnieje  filtr  pozwalający  selekcjonować 
jony przepuszczane przez dany kanał. 

Inne  kanały  rzadko  spotykane-  kanały  typu  shakera. Posiadają  dwie  podjednostki,  z  których 
jedna  jest  klasycznym  kanałem  a  druga  ruchomym  trzpieniem,  który  powoduje  zamknięcie 
lub otwarcie. Kanał jest zamknięty kiedy trzpień jest głęboko wsunięty, otwarty kiedy trzpień 
wysuwa się na zewnątrz komórki. Ciekawą właściwością tych kanałów jest to, że potrafią się 
one  otwierać  stopniowo  a  nie  tak  jak  jest  przy  innych  kanałach  gdzie  jest  to  proces 
dwustopniowy  (kanał  może  być  albo  otwarty  albo  całkowicie  zamknięty).  Zachodzi  tu 
stopniowe  otwieranie  się,  przesuwanie  podjednostki  ruchomej.  Naukowcy  twierdzą,  że  ta 
cecha  jest  ściśle  powiązana  za  pamięć  krótko-  i  długotrwałą  oraz  za  proces  efektywnego 
uczenia się. 
Kolejną  cechą  związaną  z  kanałami  jest  ich rozmieszczenie.  Z  reguły  kanały  rozmieszczone 
są  stosownie  do  typu aksonu.  W aksonach  niemelinowanych rozmieszczone  są  mniej  więcej 
równomiernie (dotyczy to głównie kanałów sodowych) natomiast w aksonach melinowanych 
(motoryczne  lub  występujące  w  sieciach  neuronalnych  szarej  substancji)  istnieją 
pogrupowania  w  węzłach  Ranviera,  które  zapewniają  prawidłowe  jonowe  funkcjonowanie 
aksonów.  

Dla  prawidłowego  funkcjonowania  aksonu  jako  całości  konieczne  są  elementy 

architektury molekulanej neuronów, które obejmują dwie grupy białek: 

·  białka  strukturalne-  tubulina,  który  tworzy  struktury  łączące  dendryty  z  ciałem 

komórki  i  ciało  komórki  z  aksonem  i  z  synapsą;  tubulina  jest  heterodimerem 
zbudowanej  z    podjednostki  α  i  β;  prawdopodobnie  aranżuje  się  ona  samoistnie  w 
momencie  dojrzewania  posttranslacyjnego  i  tworzy  rurki  tubulinowe  zwane 
protofilamentami, stabilizowane przez białko dyneinę (dyneinę  konstrukcyjną), która 
z kolei łączy protofilamenty tworząc architekturę wewnętrzną dendrytów i aksonów. 

·  białka  motoryczne  poruszające  się  po  tych  protofilamentach;  wyróżniamy  dwie 

grupy:  kinezyny  (poruszają  się  od  końca  (-)  do  (+)  czyli  od  ciała  komórki  na 
zewnątrz)  i  dyneiny  z  grupy  dynein  ruchomych,  które  przemieszczają  to  co 
transportują  w  odwrotną  stronę-  z  peryferii  do  ciała  komórki.  W  ten  sposób 
transportowane  są  pęcherzyki  z  neurotransmiterem(szczególnie  ważne  dla  aksonu) 
oraz  organella  (mitochondria-  musi  działać  wymiana  mitochondriów  na  najbardziej 
aktywne,  które  muszą  działać  w  pobliżu  synapsy  gdzie  jest  kumulacja  działań 
energetycznych neuronu; rybosomy w neuronach z neurotransmiterami peptydowymi, 
które służą do syntezy białek). Białka motoryczne używają energię przede wszystkim 
w postaci ATP. Kinezyny  należą do białek kroczących- poruszają się po mikrotubuli 
przez  dostawienie  nóżki.  Rozróżniamy  kinezyny  szybkie,  wolne  i  pomocnicze. 
Kinezyny  występujące  w  neuronach  są  heterotetramerami  i  składają  się  z  dimeru, 
który posiada właściwości ATPazy i równocześnie znajduje się domena łącząca to co 
jest  transportowane-  pęcherzyk  z    neurotransmiterem.  Natomiast  na  końcach  nóżek 
znajdują  się  domeny  globularne  kroczące,  które  są  cięższe  od  domen  niosących  i 
ATPazowej.  Powodują  one  dostawianie  nóżek  na  skutek  zmian  konformacji 
trzeciorzędowej  białka.  Dyneiny  zachowują  się  jak  toczące  się  koło  (nie  kroczą). 
Jeden  typ  to  dyneiny,  które  przetaczają  się  a  druga  grupa  posiada  kotwiczkę,  która 
odczepia się co umożliwia ruch. 

 
Neurotransmisja 
Neuron  klasyczny  zawiera  neurotransmitery  niskocząsteczkowe  (aminy  aromatyczne, 
aminokwasy).  Neuropeptydowy  neuron-  używa  peptydów  jako  neurotransmiterów.  Różnica 
obejmuje  funkcjonowanie  samej  synapsy.  Pierwsze  etapy  klasycznej  neurotransmisji  i 
neuropeptydotransmisji  są  takie  same.  Musi  zajść  synteza  neurotransmitera,  jego  konwersja 
do  formy  aktywnej  i  zapakowanie  do pęcherzyka  wydzielniczego  (synaptycznego),  transport 
aksonem do synapsy (kinezyny). Różnica pojawia się na procesach zachodzących w synapsie. 

Klasyczne  niskocząsteczkowe  transmitery  mają  trzy  etapy:  są  przechowywane  i 
transportowane  w  obrębie  samej  synapsy  (jak  się  zbliża  bodziec  muszą  zostać 
dotransportowane  do  błony  presynaptycznej).  Przechowywanie  polega  na  tym,  że  w  obrębie 
tych  mikrotubul  są  miejsca  gdzie  gromadzone  są  na  zasadzie  upakowań  pęcherzyków 
neurosynaptycznych.  Ponieważ  są  niskocząsteczkowe  obserwuje  się  zjawisko  przeciekania- 
część neurotransmitera wycieka nie powodując żadnego efektu (zbyt mała ilość). Synapsa jest 
zdolna  do  uzupełniania  neurotransmiterów-  pierwsza  różnica  w  neurotransmisji  pomiędzy 
neuroem klasycznym a neuropeptydowym. Druga różnica- te neurotransmitery po zadziałaniu 
na  błonę  postsynaptyczną  są  wchłaniane  z  powrotem  do  neuronu  bez  względu  na  to  czy 
uległy  zmanie  na  skutek  działania  na  tą  błonę  czy  nie.  Mogą  zostać  wykorzystane  w  nowej 
syntezie  lub  systemem  transportu  zwrotnego  wracają  do  ciała  neuronu  gdzie  są  przerabiane, 
rozkładane.  W  przypadku  neuropeptydów  zachodzi  tylko  przechowywanie  i  transport  do 
błony  presynaptycznej.  W  momencie  kiedy  neuropeptyd  zostanie  wydzielony  i  zastymuluje 
błonę postsynaptyczną jest rozkładany- nie wraca, a ponieważ jest duży więc nie ma potrzeby 
uzupełniania. 
Pęcherzyki synaptyczne 
Pęcherzyki  synaptyczne  obudowane  klatryną  (  białko  triskelionowe-  składające  się  z  3 
łańcuchów ciężkich oraz 3 łańcuchów  lekkich, które tworzą węzeł tych łańcuchów ciężkich; 
łańcuchy ciężkie mają na końcach domeny globularne terminalne, które z jednej strony służą 
utrzymaniu  łańcuchów  lekkich  i  integralności  triskelionu  a  z  drugiej-  aranżują  spinanie  się 
triskelionów między sobą i aranżację pęcherzyka transportowego (neurosynaptycznego). 
 
Etapy pobudzenia synapsy: 

·  stan  spoczynku-  zarówno  akson  jak  i  dendryt  mają  spolaryzowane  błony,  akson  ma 

zgromadzone pęcherzyki z neurtransmiterem 

·  pobudzenie-  do  synapsy  dociera  pobudzenie  albo  w  formie  ligandowej  albo 

sygnałowej lub najczęściej zmiana polaryzacji błony; pęcherzyki synaptyczne zbliżają 
się  do  błony  presynaptycznej  i  następuje  integracja  z  błoną-  przygotowanie  do 
wydzielenia. Działają pompy wapniowe  w synapsie,  następuje wrzucenie dużej ilości 
Ca  do  wnętrza  synapsy  a  pojawienie  się  tego  Ca  powoduje  uwolnienie 
neurotransmitera.  

·  neurotransmiter wędruje do receptorów błony postsynaptycznej 

·  uruchomienie  zmian  w  błonie  postsynaptycznej  (depolaryzacja  błony  lub  kaskada 

transmisji  sygnału-receptor  uruchamia  białka  G  lub  fosfolipazy  β  lub  γ  albo  inny 
system typowy dla dendrytu na który został przekazany sygnał) 

 
Proces  transportu  zwrotnego  u  neurotransmiterów  klasycznych-  powrót  neurotransmitera  po 
pobudzeniu  błony  postsynaptycznej  do  synapsy.  W  momencie  kiedy  nastąpiła  stymulacja  i 
neurotransmiter  został  wydalony  do  szczeliny  synaptycznej  (zadziałał  na  błonę 
postsynaptyczną),  jest  uwalniany  z  receptorów  postsynaptycznych  i  z  udziałem  jonów  Na 
(kotransport)  wraca  do  synapsy.  Aby  zrównoważyć  te  wprowadzone  jony  Na  razem  z 
wracającym  neurotransmiterem  działa  pompa  Na/K,  która  przywraca  równowagę  Na/K 
naruszoną  na  skutek  transportu  zwrotnego.  Układ  nerwowy  jest  mocno  energochłonny- 
pochłania energię cały czas- przy syntezie neurotransmiterów, przy szykowaniu pęcherzyków 
do działania, przy przywracaniu gradacji Na i K pomiędzy synapsą a otoczeniem.  
Etapy działania pęcherzyka synaptycznego 
Pęcherzyk  synaptyczny  posiada  białka  umożliwiające  rozpoznanie  błony  presynaptycznej, 
posiada  transporter  neurotransmitera,  ATPazę  typu  V  (razem  z  transporterem  jonów  Ca 
zapewnia  odpowiednie  stężenie  jonów  wewnątrz  pęcherzyka  synaptycznego),  transporter 

ATP (kontroluje poziom neurotransmitera w pęcherzyku oraz proces przyłączenia pęcherzyka 
do błony presynaptycznej). Proces ten można podzielić na osiem etapów: 

·  przygotowanie  pęcherzyka  do  działania  (  jeżeli  długo  przebywa  w  synapsie  to 

uzupełnienie  neurotransmitera  jeżeli  krótko  to  ma  wystarczający  poziom 
neurotransmitera); wiąże się to ze zużyciem energii oraz z pracą pompy antyportowej 
neurotransmiter/H

+

 

·  przemieszczenie  z  systemem  kinezynowym  i/lub  kinezynowo  dyneinowym 

pęcherzyka z neurotransmiterem do sfery działania- w pobliże błony presynaptycznej 

·  zadokowanie pęcherzyka na błonie presynaptycznej 
·  pobranie jonów Ca

2+

   

·  uwolnienie neurotransmitera;  

·  w momencie kiedy pęcherzyk jest pusty rozpoznaje to klatryna, opłaszcza pęcherzyk; 

klatryna powoduje endocytozę pęcherzyka i jego powrót do części centralnej synapsy;  

·  następuje przywrócenie równowagi jonowej w pęcherzyku,  
·  pobranie  energii  i  pęcherzyk  z  tzw.  pustego  pęcherzyka  neurotransmiterowego  z 

powrotem  napełnia  się  neurotransmiterem  chyba,  że  jest  bardzo  zużyty  to  jest 
rozkładany a na jego miejsce napływają pęcherzyki z ciała komórki. 

 
Proces  dokowania  (  zawsze  na  egzaminie!!)-  kluczowy  dla  funkcjonowania  synapsy.  Od 
strony pęcherzyka neurotransmiterowego mamy następujące białka: 

·  synaptofizyna- białko dimeryczne 

·  synaptobrewina- (białko WAMP) wbija się w błonę presynaptyczną 

·  synaptotagnina- białko monomeryczne 

Synaptobrewinie  i  synaptotagninie  albo  tylko  synaptobrewinie  pomaga  białko  RAB  3- 
rozpoznanie białek kotwiczących. 4 w/w białka znajdują się na pęcherzyku synaptycznym. 
W  błonie  presynaptycznej  oczekuje  na  nich  kompleks  odpowiadający,  komplementarny  do 
tych 

białek→ 

synaptofizynie 

odpowiada 

dimeryczna 

synaptoporyna, 

natomiast 

synaptobrewinie,  RAB  3  i  synaptotagninie  odpowiada  kompleks  białek  monomerycznych 
syntaksyny  i  neureksyny.  Kiedy  od  strony  pęcherzyka  synaptobrewina  RAB  3  i 
synaptotagnina łączą się z syntaksyną i neureksyną to jedna z domen synaptotagniny  naciska 
na  receptory  kanału  jonowego  i  powoduje  uwolnienie  dodatkowej  porcji  jonów  Ca  z 
przestrzeni  międzybłonowej  potrzebnej  do  otworzenia  pęcherzyka  i  uwolnienia 
neurotransmitera.  Istnieją  białka  wspomagające  i  białka  porządkujące  od  wnętrza  synapsy 
powierzchnię błony presynaptycznej.  
Reakcja  błony  postsynaptycznje  przebiega  według  schematów  sygnalizacji  komórkowej- 
neurotransmisja polegająca na depolaryzacji błony, neurotransmisja polegająca na współpracy 
z  białkami  G,  które  otwierają  kanały  i  neurotransmisja  białka  G  i  wtórne  przekaźniki(często 
wzmacniają efekt w błonie postsynaptycznej). 
Neurotransmiterów  znanych  jest  kilkadziesiąt-  aminy,  złożone  pochodne  aminokwasów 
(serotonina  pochodząca od Trp- przykład  gdzie  prosta  modyfikacja  wymaga  kilkuetapowego 
procesu  enzymatycznego).  Substancje  neurotransmisyjne  zwłaszcza  niskocząsteczkowe  nie 
mogą  się  pojawiać  w sposób  czysto  przypadkowy co  jest domeną  zewnętrznego  pobudzania 
układu  nerwowego  (związki  narkotyczne).  Neuropeptydy  najczęściej  syntetyzowane  są 
wspólnie z hormonami lub neurohormonami- syntetyzowany jest prekursor wieloskładnikowy 
(endorfiny  funkcjonujące  w  neuronach  neuropeptydowych  syntetyzowane  są  razem  z 
kortykotropiną  oraz  lipotropinami).  Endorfiny  odpowiadają  za  odczuwanie  przyjemności  w 
centralnym  układzie  nerwowym  co  związane  jest  ze  zwiększeniem  aktywności  organizmu  a 
kortykotropiny  i  lipotropiny  pomagają  uruchomić  zapasy  energetyczne  żeby  zapewnić 
prawidłowe funkcjonowanie organizmu.  
 

Najważniejsze typy synaps 
Pierwsze dwie grupy związane z aminami.  

·  synapsy  noradrenergiczne-  klasycznym  neurotransmiterem  jest  norepinefryna; 

klasyczne  funkcjonowanie-  synteza  w  ciele  albo  w  synapsie,  przygotowanie 
pęcherzyka do działania, wydzielenie, noradrenalina po działaniu wraca do synapsy z 
udziałem  mitochondriów  jest  albo  rozkładana  albo  wraca  do  pęcherzyków 
synaptycznych i cykl się zamyka. 

·  synapsy  dopaminergiczne-  działają  mniej  więcej  tak  samo;  neurotransmiterem  jest 

dopamina  lub  jej  analog;  etapy  jak  wyżej;  kontrola  przez  system  MAO-  system 
oksydaz monoaminowych 

·  synapsy  aminokwasowe-  GABAergiczne  i  glutaminergiczne;  różnicą  w  stosunku  do 

synaps  aminowych  jest  fakt,  że  aminokwasy  są  ogólnym  produktem  szlaków 
metabolicznych- nie ma problemu, że neurotransmitera może być za dużo i potrzebny 
jest  system  kontrolny  MAO;  tutaj  jest  dość  komórek,  które  nadmiar  aminokwasu 
rozłożą;  kontrolę  proadzą  komórki  glejowe,  które  współuczestniczą  w  uzupełnianiu 
poziomu  Glu,  Gln,  GABA  i  równocześnie  kontrolują  ich  poziom  w  otoczeniu 
neuronów GABAergicznych i glutaminergicznych. Najważniejszą cechą metabolizmu 
komórek  glejowych  jest tzw.  uproszczony  cykl  transaminacji  i  w  jego  ramach mamy 
syntezę  kwasu  GABA,  Gln  i  Glu.  Synapsy  GABAergiczne  są  synapsami 
homogennymi-  działa  tam  tylko  kwas  GABA,  jeden  rodzaj  receptora.  W  przypadku 
synaps  glutaminergicznych  mamy  różne  typy  receptorów  (postsynaptyczne  MMDA, 
które reagują na pewne typy związków stymulujących; receptory typu kainowego- kw. 
kainowy  działa  na  nie  stymulująco, receptoty  typu  AMPA, receptory  metabotropowe 
gdzie działa np. kw. lipotenowy) 

·  synapsy  cholinergiczne-  są  odrębnym  typem  mimo,  że  zachowują  się  jak  synapsy 

neurotransmiterów  klasycznych,  niskocząsteczkowych  czyli  amin  i  aminokwasów. 
Schemat  jest  taki  sam  tyle,  że  ligand  w  szczelinie  synaptycznej  ulega  zmianie- 
acetylocholina,  która  jest  ligandem,  nerotransmiterem  jest  rozkładana  na  cholinę  i 
octan.  Octan  nie  jest  ponownie  pobierany,  pobierana  jest  tylko  cholina,  która  w 
synapsie  jest  acetylowana  i  po  acetylacji  jako  acetylocholina  wraca  do  pęcherzyka  i 
cykl się powtarza. Pojawia się tu etap rozkładu. 

 
Nie tylko  komórki  glejowe metabolizują  kwas gamma aminomasłowy  i Glu, Gln ale też sam 
akson dokonuje syntezy, która jest sprzężona w bardzo precyzyjny sposób pomiędzy aksonem 
a komórkami glejowymi. Okazało się też, że istnieją w mózgu takie momenty neurotransmisji 
kiedy  neurotransmiterem  jest  NO.  Tyle  tylko,  że  okazało  się,  że  nie  jest  to  przekaz 
bezpośredni  tylko  tzw.  transport  zwrotny-  w  neuronach  opartych  o  kw.  glutaminowy  NO 
pojawia  się  jako  wtórny  sygnał,  który  stymuluje  zwrotnie  synapsę  i  transmisję 
presynaptyczną.  Pojawiła  się  koncepcja  messengerów  zwrotnych-  transmisja  synaptyczna 
może  być  wzmacniana  nie  tylko  przez  siłę  sygnału  wychodzącego  z  synapsy  i  błony 
presynaptycznej ale przez siłę wzmocnienia zwrotnego pochodzącą z pobieranych także przez 
błonę  postsynaptyczną  kanałami  wapniowymi  dużą  ilość  jonów  Ca.  Z  tymi  badaniami 
powązane są również badania dotyczące procesów uczenia się. 
Z  procesami  uczenia  się  związane  są  neurony  wspomagające  dwóch  typów-  inhibitory 
pobudzające  (pobudzają  synapsę  właściwą  przy  pomocy  odpowiednich  ligandów, 
neurotransmiterów)  i  kaskady  cAMP  wzmacniającej  efekt  pracy  synapsy  przez  wzmożone 
wyrzucanie  jonów  potasowych.  W ten  sposób  prawdopodobnie  działa  pamięć  krótkotrwała  i 
pamięć  szybka.  Istnieje  też  możliwość  działania  odwrotnego  a  mianowicie  hamowania 
aktywności,  czyli  spowalnianie  działania  synapsy  neuronu  presynaptycznego.  W  tym 
przypadku  przypuszcza  się,  że  chodzi  o  pamięć  długotrwałą  i  spadek  aktywności  neuronów 

inhibitorowych  powoduje  zanikanie  pamięci.  Naruszenie  równowagi  tych  dwóch  typów 
neuronów  powoduje  sklerozę.  Ponadto  synapsa  może  być  łączona  normalnymi 
komunikatorami międzykomórkowymi- tzw. złącza komórkowe- wtedy przekaz jest nie tylko 
przez  szczelinę  presynaptyczną  ale  praktycznie  przez  kanał  między  komórkami.  Znaczenia 
tego odkrycia na razie nie znaleziono. 
 
Narządy zmysłów 
 
Oko 
Siatkówka-  dwa  typy  komórek  światłoczułych  w  naszym  oku-  czopki  i  pręciki,  które 
pochodzą  z  przekształconych  aksonów.  Zasada  reakcji  na  światło  związana  jest  ściśle  z 
rodopsyną- białko opsyna osadzone w elementach światłoczułych komórek siatkówki razem z 
przyłączonym  retinalem  w  różnych  konformacjach  co  pozwala  na  widzenie  czarno  białe- 
widzenie  intensywności  światła  (kontury  powierzchni)  oraz  na  widzenie  barwne.  Aby 
odbierać  światło,  kontury,  ruch  ważne są  pręciki  a  jeśli  chodzi  o    kolory  to  czopki,  które  co 
prawda mają mniej elementów światłoczułych ale są wrażliwe na kolory. 
Jeśli  chodzi  o  proces  reakcji  na  światło  to  jest  to  tzw.  proces  rodopsynowy,  który  obejmuje 
cykl  przemian  biochemicznych  (egz!!!!)-    obejmuje  3  cykle  białkowe  i  cykl  błonowy. 
Pierwszą reakcją jest pobudzenie rodopsyny przez światło- w momencie kiedy jest pobudzona 
następuje interakcja z transducyną, która odłącza  GDP, przyłącza GTP i rozpada się na dwie 
grupy  podjednostek:  podjednostkę  GTPazową  α  oraz  podjednostkę  właściwą  pobudzającą 
następny  cykl  czyli  fosfodiesterazę-  podjednostkę  β  współpracującą  z  podjednostką  γ. 
Zdysocjowane  podjednostki  transducyny  pobudzają  cykl  fosfodiesterazowy  gdzie  następuje 
oddysocjowanie podjednostki fosfodiesterazy γ i aktywowane w ten  sposób podj α i β razem 
powodują  zmianę  funkcjonowania  kanału-  nie  otworzenie  kanału  a  zamknięcie  kanałów  Na 
przede wszystkim i Ca. W momencie kiedy bodziec przejdzie przez komórkę sensoryczną do 
podjednostki fosfodiesterazy α i β przyłączają się podjednostki γ i następuje stan oczekiwania 
na  bodziec.  W  tym  czasie  podobna  rzecz  dzieje  się  w  transducynie-  wszystkie  trzy 
podjednostki  łączą  się  i  czekają  na  bodziec  ponownie  pobudzonej  rodopsyny.  Rodopsyna 
odbudowuje  się  z  pomocą  odpowiedniej  kinazy  białkowej  i  ATPazy  czyli  następuje  zmiana 
konformacji  retinalu.  I  znowu- pobudzenie  przez  światło,  rodopsyna  pobudzona, pobudzenie 
transducyny,  pobudzenie  fosfodiesterazy,  działanie  na  kanały,  które  się  zamykają.  W 
momencie  kiedy  cały  system  jest  nieaktywny  działa  cyklaza  guanylanowa,  która  powoduje 
uwolnienie cGMP i otworzenie  kanału kiedy system rodopsyna, transducyna, fosfodiesteraza 
jest  nieaktywny.  Sumarycznie  sprowadza  się  to  do  bardzo prostego  schematu-  w  momencie 
kiedy  mamy  pobudzenie-  kanały  Na  zamykają  się  (nie  tak  jakw  normalnych neuronach dzie 
następuje  otwarcie  kanałów  sodowych)  co  jest  sprzężone  z  funkcjonowaniem  kanałów 
potasowych. 
Jeśli  chodzi  o  związek  długości  fali  światła  z  rodzajem  rodopsyny  to  przedstawia  się  to 
następująco:  światło  czerwone-  pobudzenie  pasma  rodopsyny  albo  lumirodopsyny; 
niebieskie- lumirodopsyna i meta rodopsyna; zielone- obie metarodpsyny (?) 
 
Dla  soczewki  kluczowe  jest  właściwe  funkcjonowanie  warstw  zrogowaciałych-  gdzie 
kluczowym  białkiem  jest  krystalina  (czyni  soczewkę  i  przednią  część  rogówki  
przezroczystą). Jakiekolwiek zakłócenia związane z ciśnieniem śródgałkowym, ciśnieniem w 
komorze  przedsoczewkowej  oraz  zakłócenia  biosyntezy  białka  powodują,  że  możemy  mieć 
problemy  z  kształtem  soczewki  (krótkowzroczność,  dalekowzroczność,  astygmatyzm  itd.). 
Przy  dysfunkcjach  krystaliny  mamy  zanikanie  przezroczystości  soczewki-  zaćmę.  W  tej 
chwili przypuszcza się, że jest to związane z gospodarką jonami- Na, K, Cl, HCO

3

-

. Niektórzy 

badacze  uważają,  że  obie  komory  oka-  przed  soczewką  i  ciało  śródoczne-  posiadają  własny 

system transportu HCO

3

-

, który pozwala prawidłowo funkcjonować soczewce i gałce ocznej. 

Charakterystyczny  jest  bardzo  specyficzny  metabolizm  gałki  ocznej  (trochę  podobnie  jak  w 
przypadku erytrocytów)- uproszczony metabolizm cukrowy. Zarówno soczewka jak i wnętrze 
oka mają tylko fragment procesu glikolizy- przekształcenie glukozy do glukozo-6- fosforanu i 
glukozo-laktonu,  który  jest  wycofywany  z  oka  i  przekształcany  przez  tkanki  otaczające, 
natomiast  energia  uzyskana  z  tych  procesów  jest  wystarczająca  dla  funkcjonowania  oka. 
Drugim  procesem  jest  przekształcanie  glukozy  przez  sorbitol  we  fruktozę  i  fruktoza  jest 
podstawowym cukrem, który jest następnie metabolizowany normalnie (końcówka glikolizy i 
cykl  kwasów  trójkarboksylowych).  Dlatego  też  przy  problemach  z  ciśnieniem  oka  bardzo 
pomaga  alkohol-  sorbitol  podawany  ludziom  i  dlatego  znakomicie  działa  miód,  który  ma 
bardzo dużo fruktozy.  
 
Zmysł węchu 
 
Komórki węchowe również wykształcają się z neuronów jak komórki wzrokowe jednak mają 
nieco  inną  aranżację  gdyż  odbieraja  nie  bodziec  fizyczny  a  konkretny  związek  chemiczny, 
który zachowuje się jak ligand w kaskadzie sygnalizacji komórkowej. Warstwa śluzu w nosie 
pełni  funkcję  selektora-  pozwala  niektórym  zapachom  dotrzeć  od  razu  do  receptorów, 
niektóre  zapachy  są  transportowane  przez  białka  receptorowe,  pozostałe  są  modyfikowane 
przez  enzymy  modyfikujące,  które  uwalniają  zmodyfikowany  ligand  zapachowy  i  dopiero 
może  on  zadziałać  na  receptor.  Prawdopodobnie  bezpośrednie  działanie  na  receptory  mają 
związki  kluczowe  dla  naszego  działania  i  bezpieczeństwa  np.  siarkowodór  wykrywamy  od 
razu  (ostrzegał  nas  kiedyś  przed  zapachem  zepsutego  mięsa),  feromony  (konieczność 
rozmnażania)  a  wszystkie  pozostałe  zapachy  to  cechy  indywidualne  w  czym  udział  biorą 
białka wiążące.  
W  komórce  zapachowej  zachodzą  dwa  typy  reakcji.  Pierwszy  typ  związany  jest  z  kaskadą 
fosfolipazy C- związek zapachowy działa na receptor, na białka G, które aktywują fosfolipazę 
C,  która  uwalnia  3-fosfoinozytol-  ten  z  kolei  działa  jako  sygnał  wewnątrzkomórkowy  i 
otwiera  kanały  Ca-  Ca  dostaje  się  do  środka  i  komórka  węchowa  czuje  (następuje 
depolaryzacja).  Druga  kaskada  to  jest  działanie  zapachów  (ligandów  zapachowych)  na 
receptor,  na  białka  G  i  na  cyklazę  adenylanową.  Cyklaza  wiąże  się  jako  sygnał  wtórny 
wewnątrzkomórkowy z kanałem Na- pobór  jonów Na, depolaryzacja błony- czujemy zapach.  
 
Zmysł smaku 
 
Mechanizm  działania  jest  podobny  chociaż  tutaj  mamy  do  czynienia  z  przekształconymi 
komórkami  nabłonka,  które  tworzą  kubki  smakowe  i  do  tych  komórek  nabłonka  dobiegają 
dopiero neurony czuciowe. Obecnie wiadomo już, że na języku nie ma kubków na konkretny 
smak- wszystkie kubki są mieszane tylko maja przewagę komórek reagujących na konkretny 
smak. Ponadto wykryto piąty smak- smak mięsny, który rozpoznaje  nukleotydy. Mechanizm 
rozpoznawania nukleotydów nie jest jeszcze poznany. 
Smak najszybciej wykrywany  to smak słony.  Mechanizm działania jest bardzo prosty. Duże 
stężenie  jonów  Na  w  stosunku  do  fizjologicznego    powoduje,  że  wnikają  one  do  komórki 
czującej  smak  słony  i  zmieniają  działanie  trzech  pomp-  pompy  antyportowej  Na/K, 
niezależnie  działających  kanałów  Na  i  K  oraz  kanału  Ca.  Zmiana  relacji  Na/K  powoduje 
depolaryzację  błony  co  pobudza  neuron,  który  odbiera  sygnał  od  komórki  sensorycznej- 
czujemy smak słony.  
Wykrywanie  substancji  słodkich-  monosacharydów  odbywa  się  poprzez  kaskadę  białka  G  z 
cyklazą  adenylanową;  cAMP  powoduje  aktywację  kanałów  K  co  powoduje  zmianę 
polaryzacji  błony,  jony  Ca  i  pobudzenie  neuronu,  który  komunikuje  się  z  komórką  czującą 

smak  słodki.  Prawdopodobnie komórki  czujące  smak  słodki  mają  alternatywne  receptory  na 
ligandy,  które  nie  mają  smaku  słodkiego,  gdzie  następuje  kaskada  fosfolipazy  C  i  reakcja 
polegająca  wyłącznie  na  pobraniu  jonów  Ca  (nie  depolaryzacja  błony)-  czujemy,  że  coś  nie 
jest słodkie ale też nie odczuwamy goryczy przykrej. 
Dla  goryczy  przykrej  mamy  dwa  niezależne  systemy  czucia.  System  białka  G  sprzężony  z 
fosfolipazą C (mechanizm pobudzenia komórki nerwowej na zasadzie uwolnienia jonów Ca z 
zapasów własnych komórki sensorycznej i jony Ca pobudzają reakcję synaptyczną. Drugi typ 
reakcji oparty jest o transducynę i jest to białko albo bardzo podobne do transducyny oka albo 
białko  o  charakterze  kinazy  białkowej  (na  razie  tego  nie  wiadomo).  Białko  to  powoduje 
bodziec  ale  nie  w  oparciu  o  Ca  własny  komórki  sensorycznej  ale  w  oparciu  o  jony  Ca 
pobierane z  zewnątrz.  W tym miejscu  jest spór  jakiego  typu  ligandy  smaku  gorzkiego  w  ten 
sposób działają.  
Smak kwaśny- zmiana stężenia jonów H

+

. Smak mięsny wciąż jest badany. 

 
Narząd słuchu 
 
Komórki  działają  podobnie  jak  komórki  smakowe  z  tym,  że  reagują  one  nie  na  bodziec 
chemiczny tylko na bodziec fizyczny- fale dźwiękową. Mechanizm jest stosunkowo niejasny. 
Wiadomo,  że  obejmuje  on  trzy  procesy.  Po  pierwsze  w  błonie,  w  której  osadzone  są  rzęski 
czuciowe następuje pobranie jonów potasowych co prawdopodobnie automatycznie powoduje 
depolaryzację błony. Drugie zjawisko wynika w sposób pośredni z pojawienia się  jonów K i 
jest  to  pobranie  dużej  ilości  Ca  z  zewnątrz  komórki.  Trzecie  zjawisko-  interakcja  pomiędzy 
własnymi jonami Ca a pompą K i Ca usuwającą K i Ca z komórki słuchowej.  
Rzęski  w  kępkach  odbierających  dźwięki-  aranżacja  dwóch  typów  rzęsek;  rzęski  dłuższe, 
które  są  stabilne  i  krótsze,  które  są  ruchome.  Krótsze  posiadają  domenę  elastyczną  podobną 
do  domeny  elastycznej  w  miozynie.  Ta  domena  łączy  się  z  białkiem  motorycznym- 
prawdopodobnie  z  dyneiną  i  równocześnie  powoduje  otwieranie  kanałów  potasowych. 
Stosownie  do  proporcji  długości,  ilości  domen  elastycznych,  ilości  białek  motorycznych- 
całość działa jako rzecz zblokowana tzw. kinocilium. Proporcja kinocilium (rzęsek dłuższych) 
do  stereociliów  (rzęsek  krótszych)  decyduje  o  tym  jakie  komórka  słuchowa  odbiera 
wysokości tonów i częstotliwości tonów.  
 
Patologie układu nerwowego i narządu zmysłów 
 
Patologie  tego  rodzaju  związane  są  często  z  patologiami  ogólnymi  a  tylko  w  jednym 
przypadku  są  ściśle  przypisane  układowi  nerwowemu  (mutacje  w  obrębie  synaps).  W 
przypadku mutacji i nieprawidłowego funkcjonowania synaps dopaminergicznych pojawia się 
schizofrenia.  Ostatnio  schizofrenii  nie  uważa  się  jako  jednolitej  choroby  a  dopuszcza  się,  że 
schizofrenia  zależy  nie  tylko  od  mutacji  w  obrębie  synaps  dopaminergicznych  ale  także 
GABAergicznych i serotoninergicznych. Niektóre grupy schizofrenii są dużo łagodniejsze np. 
mutacje w obrębie synaps serotoninergicznych.  
Z synapsami dopaminergicznymi wiąże się także choroby afektywne- manie prześladowcze. 
Choroba Parkinsona dotyczy prawdopodobnie synaps GABAergicznych i dopaminergicznych 
ale nie w substancji szarej tylko w móżdżku, który odpowiada za właściwości ruchowe. 
Kolejna  grupa  chorób  to  wszelkiego  rodzaju  migreny,  które  wiążą  się  z  synapsami 
serotoninergicznymi. 
 Dopóki  nie  przebadano  dokładnie  złogów  amyloidowych  (złoża  białka  w  neuronach), 
chorobę Alzheimera uważano za wynik mutacji w obrębie synaps cholinergicznych (działają z 
neurotransmiterem acetylocholiną). W tej chwili chorobę Alzheimera uważa się za klasyczny 
przykład  choroby  wielokierunkowej  gdzie  złoża  amyloidowe  pojawiają  się  w  ostatniej  fazie 

choroby.  Poza  dysfunkcją  synaps  cholinergicznych  choroba  ta  jest  przykładem  serpinopatii 
(zakłócenia  syntezy  inhibitorów  enzymów  proteolitycznych)  a  także  zakłócenia  kaskady 
dojrzewania proteolitycznego białek.  
Kolejna  grupa  chorób  to  tzw.  miastemie-  wiążą  się  z  zakłóceniem  funkcjonowania  synaps 
nerwowo- mięśniowych- niemożność pobudzania mięśni do skurczu.  
Pląsawice (głównie Huntingtona) związane są z synapsami dwóch rodzajów: GABAergiczne i 
glutaminergiczne- niemożliwość utrzymania stabilnego napięcia mięśni (drgawki). Pląsawice 
rozróżnia się w zależności od tego, które typy synaps są mocniej zdegenerowane i czy są one 
związane także z synapsami nerwowo- mięśniowymi. 
Zakłócenia  w  działaniu  synaps  neuropeptydowych  związane  są  z  padaczką,  śpiączkami 
pochodzenia  endogennego  oraz  hipoglikemią  dziedziczną-  w/w  przypadki  to  czyste 
neuropatie. 
 
Ponadto  z  funkcjonowaniem  neuronów  mogą  wiązać  się  następujące  uszkodzenia 
patologiczne 

·  syndrom  antyfosfolipidowy-  zakłóca  autonomiczną  pracę  serca,  pojawianie  się  na 

zasadzie syndromu  autoagresywnego dużej ilości  przeciwciał przeciwko kardiolipinie 
i przeciwko syntetazie kwasu lizobifosfatydowego.  

·  kanałopatie- uszkodzenia w strukturze białkowej kanałów lub podjednostek kanałów; 

do tej grupy  należy m.in. stwardnienie rozsiane 

·  choroby związane  z  kanałami  w obrębie  szczeliny  synaptycznej-wiążą  się  z mutacją 

białka  CFTR  (specyficzne  białko  błony  postsynaptycznej,  które  jest  jednoznacznie 
związane ze stwardnieniem rozsianym) 

·  choroby  neurologiczne  ekscytotoksyczne  –  wiążą  się  one  z  nieprawidłowym 

poziomem 

(najczęściej 

zbyt 

wysokim 

stężeniem) 

neurotransmiterów 

lub 

nieprawidłowym  pobieraniem  zwrotnym  neurotransmiterów.  Są  to  3  grupy  chorób 
tzw.  amiotropie-  niezdolność  pewnych  grup  mięśni  do  reakcji    na  bodziec  nerwowy, 
niektóre stany epileptyczne i niektóre tzw. wrodzone degeneracje obszarów mózgu. 

·  syndrom  zmęczenia-  ok.  30  syndromów  (Ashera,  Pendreda?)  -  zakłócone  są  białka 

odpowiedzialne 

za 

wiązanie 

pęcherzyka 

z 

neurotransmiterem 

do 

błony 

presynaptycznej  a  dodatkowo  prawdopodobnie  zakłócone  są  niektóre  białka  w 
komórkach glejowych 

·  syndrom  permanentnego  świądu-  zakłócone  są  receptory  opioidowe,  receptory 

histaminowe, hormony wazokonstrykcyjne (powodują obkurczanie się naczyń) 

·  bezsenności (ansomie)- dochodzi przede wszystkim do zakłócenia sieci neuronalnych 

ii  niemożność  prawidłowego  kojarzenia  się  neuronów  między  sobą.  Część 
bezsenności powiązana jest ze zmianami w komórkach węchowych 

·  nieprawidłowe  widzenie  barw-  jeżeli  mamy  nieprawidłowy  odbiór  barwy czerwonej 

(pigment  czerwony  rodopsynowy  jest  na  niewłaściwym  poziomie)  mamy  tzw. 
trichomację  (daltonizm);  jeżeli  jest  nieprawidłowy  poziom  rodopsyny  odbierającej 
kolor  zielony-  deuteroanomalia. Natomiast jeśli  uszkodzony  jest pigment  odbierający 
światło  niebieskie-  dichromacja.  Jeżeli  równocześnie  uszkodzony  jest  czerwony  i 
zielony-  protanopia,  jeśli  zielony  i  niebieski-  deuteranopia.  Dotychczas  nie 
stwierdzono jednoczesnego uszkodzenia zielonego i niebieskiego. 

·  zakłócenia  pamięci  związane  są  z  kinazami  białkowymi,  z  równowagą  systemu  Ca 

wolnego oraz Ca związanego z kalmoduliną oraz kinazami białkowymi typu C 

·  porażenie  komórek  węchowych  i/lub  komórek  smakowych-  nadmiarowy  (dobry) 

smak/węch  lub  brak  (zły)  smak/węch;    związane  jest  z  mutacjami  w  obrębie  trzech 
białek-  T1F3  (utrzymuje  białka  G  na  błonie  w pobliżu  receptorów),  T2R  (odpowiada 

za  prawidłową  reakcję  białka  G  z  wtórnym  enzymem  np.  z  fosfolipazą,  cyklozą 
adenylanową), α gustducyna- podjednostka α białek G związanych ze smakiem