Nerwówka

• Pobudliwość i pobudzenie

Pobudzenie - zmiana właściwości błony komórkowej lub metabolizmu komórki pod wpływem bodźca

Substancje chemiczne - działają na większość komórek

Bodźce fizyczne - działają na receptory

Bodźce fizjologiczne - nie uszkadzają komórki i wywołują odwracalne procesy

Pobudliwość - zdolność reagowania na bodziec

Jedne komórki reagują na bodziec szybko a inne wolno.

Komórki pobudliwe - te które reagują na bodziec bardzo szybko np. nerwowe, mięśni poprzecznie prążkowanych, gładkich i mięśnia sercowego

• Potencjał spoczynkowy błony komórkowej

Między wnętrzem komórek pobudliwych a płynem zewnątrzkomórkowym występuje ujemny potencjał spoczynkowy błony komórkowej.

Wewnątrz neuronu: -60 do -80mV średnio -70 mV

W kom. Mięśniowych: -80 do -90mV

Stężenie poszczególnych jonów w płynie wewnątrz- i zewnątrzkomórkowym znacznie się różni.

Błona komórkowa jest spolaryzowana: po stronie wewnętrznej skupione są jony o ładunku ujemnym po wewnętrznej o dodatnim.

Jeżeli metabolizm kom. Nie zmienia się stężenia jonów w płynie wewnątrzkom. Nie zmieniają się.

Dyfuzja jonów K⁺ do wnętrza komórki przeciw gradientowi stężeń wymaga większej różnicy potencjałów niż -90 więc jest to proces wymagający zużycia energii.

W błonie komórkowej występują oddzielne kanały dla poszczególnych jonów

Pompa sodowo - potasowa: służy do utrzymania dużego stężenia jonów potasu i małego jonów sodu wewnątrz komórki.

Kationy sodowe napływają do komórki przez kanały dla prądów jonów sodu wiązane są przez enzym, znajduje się on w błonie komórkowej i transportuje te jony na zewnątrz jednocześnie zabierając ze sobą jony K⁺ do wnętrza.

Energia: hydroliza ATP do ADP

Składa się z dwóch podjednostek dużej alpha i małej beta.

Aktywowany jest przez jony sodowe i potasowe.

Nazwa: Na-K-ATP-aza adenozynotrifosfataza aktywowana przez sód i potas

30% metabolizmu tkanek pobudliwych zużywane jest na działanie pompy sodowo-potasowej

Wymagania:

-stały dopływ tlenu i subst. Energetycznych do kom.

-resynteza ATP z ADP (oddychanie)

-odprowadzanie CO₂

-odpowiedni stos. Kationów sodu i potasu w płynie wewnątrzkom.

-temp. 37°C

Po zatrzymaniu pompy nast. wyrównanie stęż jonów po obu stronach błony i zniknięcie różnicy potencjałów między wnętrzem i otoczeniem kom. Komórka pobudliwa traci swoje właściwości.

• Komórka nerwowa

W organizmie człowieka jest ok. biliona kom. Nerwowych, znaczna większość w OUK + neurony w zwojach nerwowych.

Funkcją neuronu jest przekazywanie informacji w postaci impulsów nerwowych.

Neurony różnią się między sobą pod względem morfologicznym i czynnościowym.

Ciało komórkowe, akson, dendryty

Ciało komórkowe: 4 do 150 µm; jądro komórkowe + neuroplazma; metabolizm i synteza składników komórkowych

Cytoplazma z niektórymi organellami przesuwa się w kierunku ortodromowym - od ciała neuronu do zakończeń aksonu.

Przepływ ortodromowy aksoplazmy- szybki: 400mm na dobę i wolny 0,5 do 10mm na dobę

Przepływ antydromowy aksoplazmy - 200mm na dobę; tak jest transportowany czynnik wzrostu nerwów NGF (od unerwianych narządów do ciała neuronów)

NGF - białko zbudowane z 6 podjednostek: 2 alfa, 2 beta i 2 gamma, masa ok. 130 kDa.

Czynność wzrostowa związana z podjednostkami beta zbliżonymi budową do insuliny.

Ciało komórki otaczają komórki tkanki podporowej: makro- i mikrogleju.

Neurony z krótkim rozgałęziającym się aksonem albo z długim nawet do 1,2 m. niektóre tworzą odgałęzienia oboczne - kolaterale.

Akson rozpoczyna się wzgórkiem aksonu

Większość długich aksonów otoczona jest przez dodatkową osłonkę mielinową (rdzenną) i noszą nazwę włókien rdzennych, bezrdzenne - bez osłonki.

Osłonka mielinowa utworzona jest przez:

Oligodendrocyty: ośrodkowy układ nerwowy

Neurolemocyty: obwodowy układ nerwowy

Owijają się one wokół aksonów tworząc osłonkę ze swojej błony komórkowej: ochrona mechaniczna i izolator elektryczny.

Co około 1 mm włókna rdzenne pozbawione są osłonek - przewężenia Ranviera.

Neurony czuciowe w zwojach rdzeniowych: jedna długa wypustka podobna do aksonu przewodzi impulsy w kierunku ciała komórkowego a druga krótka przekazuje impulsy do innych komórek nerwowych

• Potencjał czynnościowy

Bodziec działa na błonę kom. Zmienia jej właściwości i powoduje powst. Potencjału czynnościowego.

Do wnętrza neuronu napływają jony Na⁺ (początkowo w miejscu zadziałania bodźca) - wyrównanie ładunków elektrycznych między wnętrzem a otoczeniem - depolaryzacja błony komórkowej.

Impuls nerwowy: przesuwanie się fali depolaryzacji od miejsca zadziałania bodźca aż do zakończeń neuronu.

Synapsa: miejsce stykania się błony komórkowej aksonu (błona presynaptyczna) z błoną drugiej komórki (błona postsynaptyczna)

Postsynaptyczny potencjał pobudzający

Z zakończeń aksonów w obrębie synapsy wydzielane są transmitery które zmieniają właściwości błony postsynaptycznej.

Dzięki nim jony Na⁺ wnikają do neuronu odbierającego impuls, powodując zmniejszenie ujemnego potencjału spoczynkowego - postsynaptyczny potencjał pobudzający EPSP

Synapsy pobudzające: synapsy powodujące depolaryzację błony komórkowej

Sumowanie impulsów przestrzenne i w czasie

Stopień depolaryzacji błony zależy od ilości cząsteczek transmitera wydzielonych przez synapsę.

Postsynaptyczny potencjał pobudzający zależy od liczby cząsteczek transmitera i od liczby synaps na których jednocześnie wydziela się transmiter.

Przestrzenne sumowanie się impulsacji: wzrastanie potencjału pobudzającego w miarę zwiększania liczby synaps

Impulsy nerwowe przewodzone są przez komórki nerwowe w postaci salw. W każdej z nich odstępy między impulsami mogą się zmniejszać i zwiększać powodując zwiększanie lub zmniejszanie częstotliwości przewodzenia impulsów

Sumowanie impulsów w czasie - Jeżeli impulsy nerwowe są wysyłane w odstępach krótszych niż 5ms to postsynaptyczne potencjały pobudzające nakładają się na siebie i coraz bardziej depolaryzują błonę - sumowanie impulsów wyst. W krótkich odstępach czasu.

Potencjał iglicowy

Potencjał progowy: krytyczny potencjał błony komórkowej ciała neuronu: -55mV

Potencjał iglicowy: od 0.5 do 2ms; zachodzi po potencjale progowym w wyniku sumowania impulsów w czasie i przestrzeni; szybka depolaryzacja błony komórkowej, aż do uzyskania dodatniego potencjału +35mV - nadstrzał

Po szybkiej depolaryzacji następuje równie szybka (w pierwszej fazie) repolaryzacja błony kom.

Potencjał następczy

Potencjał następczy: faza w której repolaryzacja błony komórkowej przekracza potencjał progowy a nie osiąga spoczynkowej polaryzacji -70mV - podepolaryzacyjny potencjał następczy ADP

Hiperpolaryzacyjny potencjał następczy HAP: faza w której potencjał następczy przekracza wartość spoczynkową (wnętrze komórki bardziej ujemne)

Następnie polaryzacja powraca do wartości spoczynkowej.

Okres refrakcji bezwzględnej: czas występowania potencjału iglicowego (powyżej potencjału progowego) - błona komórkowa jest niewrażliwa na bodźce

ADP - trwa 4ms pobudliwość wzmożona

HAP - 35-40ms pobudliwość zmniejszona

Powstawanie impulsów w aksonach

W obrębie ciała neuronu potencjał iglicowy występuje rzadko.

W obrębie wzgórka i początku aksonu są wytwarzane potencjały iglicowe przewodzone do końca aksonu.

Potencjał progowy wzgórka i początku aksonu jest zbliżony do średniego potencjału spoczynkowego.

Pobudliwość zależy od gęstości kanałów dokomórkowego prądu jonów Na⁺.

W błonie kom. Wzgórka i początku aksonu jest duża gęstość kanałów - dlatego wzgórek i początek aksonu łatwiej generują potencjał iglicowy i są bardziej pobudliwe.

Postsynaptyczny potencjał hamujący

Synapsy hamujące: synapsy wysyłające transmitery hamujące przewodzenie impulsów.

Zmieniają właściwości błony komórkowej: jony K⁺ uciekają na zewnątrz a jony Cl^- wnikają do wnętrza. Ubywa jonów o dodatnim ładunku a przybywa jonów o ujemnym ładunku.

Powoduje to wzrost ujemnego potencjału we wnętrzu komórki do -80mV czyli Postsynaptyczny potencjał hamujący IPSP

Neurony w których wyst. IPSP mają zmniejszoną pobudliwość.

Neurony odbierają impulsy z synaps pobudzających i hamujących. Potencjał błony komórkowej jest wypadkową z ich działania.

• Synapsy

Kolby końcowe - synaptyczne: pokrywają ok. 40% pow. Błony komórkowej neuronu. Są zakończeniami aksonów i dzięki nim odbywa się przekazywanie impulsów między neuronami.

Średnica ok. 1µm. Pokryte błoną presynaptyczna. Znajdują się w nich mitochondria oraz pęcherzyki synaptyczne

Szczelina synaptyczna: między błoną presynaptyczna a postsynaptyczną; szerokość 15 do 50 nm; śr 20

Pęcherzyki synaptyczne: zawierają transmitery i modulatory chemiczne, w czasie przewodzenia impulsu są uwalniane do szczeliny synaptycznej i wiążą z receptorami pre- i postsynaptycznymi. Odczepiają się od nich niezmienione i trafiają do wnętrza komórek post i presynaptycznych.

Synapsy częściej przewodzące impulsy mają więcej pęcherzyków synaptycznych.

Komórka nerwowa może uwalniać na swych zakończeniach kilka rodzajów przekaźników chemicznych:

Transmitery - mała cząsteczka

Modulatory - duża cząsteczka

Transmitery pobudzające

Depolaryzują błonę postsynaptyczną.

Po związaniu z receptorem nast. aktywacja sodowa - otworzenie kanałów dla dokomórkowego prądu jonów sodowa, po 0,5ms inaktywacja sodowa i aktywacja potasowa - wychodzenie jonów potasu w czasie depolaryzacji.

Acetylocholina: powst w zakończeniach cholinergicznych z choliny i kwasu octowego pod wpływem enzymu acetylotransferazy cholinowej. Ach trafia do przestrzeni synaptycznej w wyniku egzocytozy i wiąże się z receptorem cholinergicznym (4 podjednostki, nikotynowy i muskarynowy) na błonie postsynaptycznej, tam znajduje się enzym swoista esteraza choinowa która rozkłada Ach na kw octowy i cholinę.

Dopomina i noradrenalina: ogniwa w przemianach aminokwasu fenyloalaniny. Działa na receptory od D₁ do D₅; noradrenalina na receptory alpha i beta.

Serotonina: jest metabolitem tryptofanu i działa na receptory serotoninergiczne

Aminokwasy pobudzające: sole kwasu glutaminowego i asparaginowego. Działają na receptory metabolitotropowe ( aktywacja enzymów wewnątrzkomórkowych zależnych od inozytolotrifosforanu i diacyloglicerolu) i jonotropowe (otwieranie jednego typu kanałów dla jonów Na⁺ po związaniu aminokwasów z receptorem AMPA lub kainianowym; związanie z receptorem NMDA otwiera inne kanały dla Na⁺ i Ca²⁺

¾ transmisji w mózgowiu za pośrednictwem aminokwasów pobudzających

Transmiter synaptyczny: tlenek azotu NO; wsteczny przekaźnik ułatwiający uwalnianie innego transmitera

Transmiter hamujący

Kwas gamma - aminomasłowy GABA : transmiter hamujący powodujący powst. Postsynaptycznego potencjału hamującego IPSP; działa na dwa receptory:

GABA_A - otwarcie się kanałów dokomórkowego prądu jonów Cl^-

GABA_B - otwarcie się kanałów odkomórkowego prądu jonów K⁺ i zamknięcie dokomórkowego prądu jonów Ca⁺

Modulatory synaptyczne

Związki o większych cząsteczkach niż transmitery. Są to biologicznie aktywne peptydy.

Zmieniają właściwości błony komórkowej (aktywują, inaktywują enzymy, eksternalizacja receptorów błonowych itp.) wzmacniając lub tłumiąc działanie transmiterów.

W zależności od miejsca ten sam modulator może działać torująco lub tłumiąco

Peptydy opioidowe działają na receptory opioidowe - działają tłumiąco na przewodnictwo synaptyczne.

Pre-pro-enkefalina ( z niej enkefalina metioninowa i kefalina leucytowa); pre-pro-dynorfina ( z niej alpha-Neo-endorfina); pre-pro-opiomelanokortyna ( z niej hormony melanotropowe, enkefalina metioninowa, peptyd kortykotropowopodobny)

Kontrola ekspresji genów

Neurony nadrzędne przewodzą impulsy na podrzędne. Podrzędne uwalniają peptydy które wstecznie modulują syntezę transmiterów i modulatorów

Hamowanie presynaptyczne

3 typy synaps: aksono-dendrytyczne; aksono-somatyczne; aksono-aksonalne

Impulsy nerwowe pierwszego aksonu depolaryzują błonę presynaptyczną drugiego aksonu i zmniejszają liczbę wysyłanych cząsteczek transmitera pobudzającego. Impulsy wysyłane przez drugi akson nie depolaryzują błony postsynaptycznej.

Przewodzenie impulsów we włóknach bezrdzennych

Pod wpływem postsynaptycznego potencjału pobudzającego jony Na⁺ napływają do wnętrza komórki. Przekroczony zostaje potencjał progowy, napływ jonów jest tak duży że pojawia się potencjał iglicowy i nadstrzał. Jony odrywają się z zewnętrznej powierzchni błony komórkowej i następuje jej depolaryzacja.

Na szczycie potencjału iglicowego napływ jonów Na+ jest zahamowany. Uruchomiony zostaje odpływ jonów K⁺. następuje repolaryzacja błony komórkowej. Po przejściu impulsu pompa sodowo-potasowa przywraca odpowiednie stężenia jonów Na⁺ i K⁺ wewnątrz aksonu.

Przewodzenie polega na przesuwaniu się w sposób ciągły fali depolaryzacji a następnie repolaryzacji błony komórkowej. Od 0,5 do 2 m/s

Przewodzenie impulsów we włóknach rdzennych

Depolaryzacja spowodowana gwałtownym napływem jonów sodu do wnętrza aksonu. Następnie depolaryzacja skokowa dzięki osłonce mielinowej która spełnia rolę izolatora. Depolaryzacja błony komórkowej może przeskakiwać od cieśni do cieśni węzła pomijając odcinki odtoczone osłonką mielinową.

Prędkość od kilku do 120 m/s im większa średnica tym większa szybkość przewodzenia.

Grupy włókien nerwowych

Morfologicznie: osłonka mielinowa, średnica aksonów, umiejscowienie

Włókna dośrodkowe - aferentne; odśrodkowe - eferentne; szybkość przewodzenia impulsów, czas refrakcji

Grupa A: osłonka mielinowa; aferentne i eferentne; alpha 12-20µm;beta5-12;gamma3-6; delta 2-5

Grupa B: osłonka mielinowa, układ autonomiczny, na ich zakończeniach uwalnia się Ach, przywspółczulne i współczulne przedzwojowe np. gałęzie łączące białe

Grupa Cs: brak osłonki, uwalnia się noradrenalina, zazwojowe np. gałęzie łączące szare

Grupa Cdr: brak, aferentne, przewodzą czucie bólu

• Komórki glejowe

Liczniejsze od komórek nerwowych, nie przewodzą impulsów nerwowych, stanowią tkankę podporową, wychwytują transmitery i metabolizująje

Neuroglej: astrocyty, oligodendrocyty, ependymocyty, glikocyty, neurolemocyty (obw wytw mielinę)

Oligodendrocyty: wytwarzają mielinę w ośrodkowym

Ast rocyty: duże komórki glejowe z licznymi wypustkami - jedne otaczają naczynia krwionośne drugie stykają się z komórkami nerwowymi. Pośredniczą w wymianie subst między krwią a neuronami.

Mikrogej: właściwości żerne, otaczają miejsca uszkodzone, wytw interleukinę - czynnik wywołujący odczyn gorączkowy

• Synapsa nerwowo-mięśniowa

Zakończenie synaptyczne nerwowo - mięśniowe: miejsce stykania się aksonu z komórką mięśniową

Włókna typu A tracą osłonkę mielinową i rozdzielają się na wiele stopek końcowych. Błona komórkowa mięśnia w tym miejscu pofałdowana i zagłębiona - otacza stopki końcowe. Między nimi szczelina synaptyczna.

Depolaryzacja błony presynaptycznej.Do szczeliny synaptycznej trafia ACh z pęcherzyków synaptycznych - sprzężenie elektrowydzielnicze. Ach łączy się z receptorem na błonie postsynaptycznej i depolaryzuje ją - potencjał zakończenia synaptycznego nerwowo - mięśniowego, zachodzi się wzdłuż komórki mięśniowej i depolaryzuje jęj błonę co wyzwala skurcz. Receptory postsynaptyczne wrażliwe na Ach mogą być lokowane przez kurare. Na błonie postsynaptycznej znajduje się enzym esteraza cholinowa rozkładający Ach do choliny i kw oct owego. Inhibitory esterazy zwiększają wrażliwość błony postsynaptycznej na Ach.

Jony wapnia są niezbędne gdyż umożliwiają uwalnianie cząsteczek Ach. Jon magnezu hamuje uwalnianie.

---