Zmiana pobudliwości komórki w czasie trwania potencjału czynnościowego

1. Refrakcja bezwzględna – jest to przerwa czasowa, w której nie może pojawić się kolejny potencjał czynnościowy (pobudzenie jest niemożliwe); komórka jest w okresie depolaryzacji lub 1/3 repolaryzacji i posiada potencjał wyższy niż potencjał inaktywacji sodowej.

2. Refrakcja względna – powraca pobudliwość komórki w okresie repolaryzacji (może powstać potencjał czynnościowy), ale próg pobudliwości jest podwyższony.

Próg pobudliwości

Jest to wartość potencjału błonowego komórki po przekroczeniu, którego ulega ona pobudzeniu.

Obniżenie progu pobudliwości powoduje wzrost pobudliwości.

Pobudliwość komórki zależy od różnicy między potencjałem spoczynkowym a potencjałem progowym.

Bodziec

Zmiana w środowisku zewnętrznym lub wewnętrznym ustroju wywołują pobudzenie.

Bodziec może mieć charakter chemiczny lub fizyczny.

Cechy bodźca:

• Dostatecznie silny (duży)

• Dostatecznie dynamiczny (zmiana środowiska musi być gwałtowna, znaczna w krótkim czasie)

• Nie może być zbyt krótkotrwały – czas niezbędny dla wyzwolenia pobudzenia przez bodziec nazywamy czasem użytecznym.

Czasu użyteczny zależy od:

• Siły bodźca

• Pobudliwość tkanki

Podział bodźców

W zależności od siły:

• Podprogowe – zbyt słabe, aby mogły wywołać pobudzenie nerwu, ale zmieniające jego pobudliwość (sumowanie)

• Progowe – najsłabszy bodziec zdolny do wywołania pobudzenia

• Nadprogowe – większe niż bodźce progowe

Submaksymalne – wyzwalają pobudzenie zależne od siły

Maksymalne – powodujące największe pobudzenie

Hypermaksymalne – większe od maksymalnych, ale dające pobudzenie takie jak bodźce maksymalne.

W zależności od ich charakteru i miejsca działania:

Homologiczne – przystosowane do pobudzenia danej tkanki, komórki

Heterologiczne – nienaturalne, pobudzają komórkę, gdy posiadają dużą siłę np. ucisk na oko daje wrażenia świetlne

BUDOWA NEURONU

Synapsy

1. Nerwowo – nerwowe

2. Nerwowo – mięśniowe

Rodzaje synaps

Pomiędzy komórkami nerwowymi wyróżniamy synapsy:

• Aksono-dendrytyczne

• Aksono-somatyczne

• Aksono-aksonalne

• Dendryto-dendrytyczne

• Somato-somatyczne

Synapsy chemiczne – pod wpływem pobudzenia uwalniają na drodze egzocytozy transmitery i modulatory synaptyczne (sprzężenie elektrowydzielnicze), wiążące się z receptorami błony postsynaptycznej sprzężenie chemiczno-elektryczne; jednokierunkowe

Synapsy elektryczne – zawierają dużo połączeń jonowo - metabolicznych (koneksonów) i umożliwiają bezpośredni, dwukierunkowy przepływ jonów z jednej komórki do drugiej; szybka depolaryzacja, efektywność zależna od liczby połączeń jonowo - metabolicznych (efapsy)

BUDOWA SYNAPSY

• Część presynaptyczna

• Szczelina synaptyczna

• Część postsynaptyczna

EPSP – postsynaptyczny potencjał pobudzający (depolaryzujący)

IPSP – postsynaptyczny potencjał hamujący (hiperpolaryzujący)

Przekaźniki synaptyczne

1. Aminokwasy – glicyna, glutaminiany.

2. Klasyczne transmitery – acetylocholina, aminy katecholowe, serotonina

3. Neuropeptydy – endorfiny, enkefaliny, somatostatyna (modulatory synaptyczne).

Transmitery pobudzające (wywołujące EPSP) – Ach, dopamina, noradrenalina, adrenalina, serotonina, histamina, asparaginiany, glutaminiany.

Transmitery hamujące (wywołujące IPSP) – kwas y-aminomasłowy i glicyna

Opóźnienie synaptyczne (od 0,5 do kilku ms) – czas w którym następuje przekazanie informacji z elementu presynaptycznego do postsynaptycznego.

Egzocytoza pęcherzyków synaptycznych

1. Prąd czynnościowy w elemencie presynaptycznym otwiera zależne od napięcia kanały sodowe, co prowadzi do otwarcia zależnych od napięcia kanałów wapniowych.

2. Zwiększenie stężenia wapnia w cytoplazmie

3. Wapń wiąże się z białkami pęcherzyków i następuje egzocytoza.

Sprzężenie chemiczno-elektryczne

Uwolniony w procesie egzocytozy neurotransmiter łączy się z receptorami w błonie postsynaptycznej i powoduje zmiany konformacji białek tej błony, czego konsekwencją są zmiany przepuszczalności dla jonów:

Rodzaj tych zmian i kierunek przepływu jonów jest powodem powstania:

• EPSP – postsynaptycznego potencjału pobudzającego

• IPSP – postsynaptycznego potencjału hamującego

Ciała komórkowe neuronów i ich wypustki mogą być pokryte wieloma zakończeniami włokien presynaptycznych zarówno pobudzających jak i hamujących (alfa-motoneutrony nawet do kilkudziesięciu tysięcy). Efekt końcowy, który wystąpi w komórce docelowej zależy od sumy efektów wywieranych przez wszystkie aktualnie pobudzone zakończenia presynaptyczne.

Mechanizm hamowania synaptycznego

• Presynaptyczne

• Postsynaptyczne

Sumowanie czasowe i przestrzenne

Sumowanie czasowe bodźców jest to stopniowe zwiększanie depolaryzacji błony komórkowej neuronu wskutek pobudzenia wywołanego przez kolejne bodźce, co prowadzi do zwiększenia pobudliwości neuronu i wywołania prądu czynnościowego.

Sumowanie przestrzenne bodźców jest to sumowanie się postsynaptycznych potencjałów pobudzających powstałych w skutek pobudzenia różnych synaps w obrębie tego samego neuronu co prowadzi do wywołania prądu czynnościowego.

Konwergencja skupianie się synaps różnych neuronów na jednym neuronie

Dywergencja rozprzestrzenianie się pobudzenia z jednego neuronu na liczne

• Otwarta – rozprzestrzenianie się ma charakter jednokierunkowy lub wielokierunkowy i nie powraca do neuronu

• Zamknięta – pobudzenie rozprzestrzeniania się w obszarze zamkniętym i powraca do neuronu wysyłającego

Krwiotworzenie (Hematopoeza)

• Rozwój układu krwiotwórczego

• Szpik kostny jako główny narząd krwiotwórczy

• Metody badania szpiku

• Krwiotwórcze komórki macierzyste (KKM)

• Regulacja krwiotworzenia

• Przeszczepianie komórek krwiotwórczych

Skróty

• KKM – krwiotwórcza komórka macierzysta

• KKU – krwiotwórcza komórka ukierunkowana (=progenitorowa)

• CSF- colony stimulating factor

• CFU- colony forming unit

KOMÓRKA MACIERZYSTA

• Totipotencjalna

• Pluripotencjalna

• Multipotencjalna

• Monopotencjalna

KM są niezróżnicowanymi komórkami o nieograniczonej możliwości samoodnowy oraz posiadają zdolność do różnicowanie się w inne typy komórek.

Totipotencjalne = zapłodniony oocyt (zygota)

Pluripotencjalne= KM Embrionalne

Multipotencjalne = KM Mezodermalne, KM Endodermalne, KM Ektodermalne

Monopotencjalne = KM Ukierunkowane tkankowo

Rozwój układu krwiotwórczego

KKM przemieszczają się podczas embriogenezy pomiędzy rożnymi obszarami zarodka/płodu wykazującymi aktywność krwiotwórczą – w poszukiwaniu ostatecznego miejsca ich przeznaczenia, jakim jest szpik kostny.

SDF-1 (stromal derived factor-1) – chemokina wiążąca się z receptorem CXCR4

- SDF-1 jest głównym chemoatraktantem dla KKM

- Myszy knock-out dla SDF-1 lub CXCR4 giną wewnątrzmacicznie i nie wytwarzają prawidłowego szpiku kostnego.

Chemotaksja do SDF-1

Komórki jednojądrzaste szpiku

SZPIK KOSTNY JAKO GŁÓWNY NARZĄD KRWIOTWÓRCZY

Szpik kostny jest głównym narządem krwiotwórczym

-szpik czerwony (aktywny),

-szpik żółty (tkanka tłuszczowa)

Szpik kostny jest głównym narządem krwiotwórczym po porodzie. W niektórych stanach patologicznych hematopoeza występuje w innych miejscach ciała np. w wątrobie.