Μεμβρανική Βιοφυσική

Transcript

1 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ Μεμβρανική Βιοφυσική Ηλεκτροφυσιολογικά χαρακτηριστικά συνδεματικών διαύλων Διδάσκων: Λεκ. Χαράλαμπος Λαμπρακάκης

2 Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άλλου τύπου άδειας χρήσης, η άδεια χρήσης αναφέρεται ρητώς.

3 Ηλεκτροφυσιολογικά χαρακτηριστικά των Διαύλων IΙ Συνδεματικοί δίαυλοι GABA, γλουταμινικού Χ. Λαμπρακάκης 20141

4 Τρόποι πειραματικής ενεργοποίησης συνδεματικών δίαυλων 1. Φύσημα διαλύματος με τον αγωνιστή/ νευροδιαβιβαστή. δίαυλος Outside-out/Whole cell 2

5 Τρόποι πειραματικής ενεργοποίησης συνδεματικών δίαυλων 2. Γρήγορη εναλλαγή διαλυμάτων. 3

6 Τρόποι πειραματικής ενεργοποίησης συνδεματικών δίαυλων 3. Εισαγωγή του αγωνιστή/νευροδιαβιαστή στο διάλυμα του ηλεκτροδίου στη διαμόρφωση inside-out ή cell attached. διάλυμα με τον αγωνιστή 4

7 Τρόποι πειραματικής ενεργοποίησης συνδεματικών δίαυλων 4. Πρόκληση συναπτικής διαβίβασης στον ιστό in vivo/vitro καταγραφή Ηλεκτρικό ερέθισμα Whole-cell Νευρικός άξονας σύναψη 5

8 Συνδεματικοί δίαυλοι GABA A 6

9 Συνδεματικοί δίαυλοι GABA A Το αμινοξύ GABA γ-αμινοβουτυρικό οξύ είναι νευροδιαβιβαστής. Δύο τύποι υποδοχέων: GABA A συνδεματικοί δίαυλοι. GABA B μεταβοτροπικοί υποδοχείς συνδέονται με πρωτεϊνες G. 7

10 Τα ρεύματα απο τους διαύλους GABA A είναι ρεύματα χλωρίου Καταγραφές μεμονωμένων ρευμάτων. Σε συμμετρική συγκέντρωση χλωρίου το δυναμικό ισορροπίας των GABA A είναι στα 0 mv Ευθεία η σχέση ρέυματος τάσης Σε μικρότερο βαθμό οι δίαυλοι GABAA είναι διαπερατοί και στα διττανθρακικά (HCO 3- ). 8

11 Το δυναμικό ισορροπίας των διαύλων GABA A σε ενήλικους νευρώνες Η ενδοκυττάρια συγκέντρωση χλωρίου στα ενήλικα νευρικά κύτταρα είναι χαμηλή (~ 10 mm, ενώ η [Cl] o είναι σταθερή στα ~130 mm ). Οπότε το δυναμικό ισορροπίας GABA A είναι -58 mv. Σχέση δυναμικού ηρεμίας της μεμβράνης/δυναμικού ισορροπίας GABA A Οταν δυναμικό ισορροπίας GABA A είναι -58 mv, το τι θα συμβεί στη μεμβράνη του κυττάρου εξαρτάται από το δυναμικό ηρεμίας. Αν το δυναμικό ηρεμίας > -58 mv (π.χ. -55 mv) το ρεύμα GABA Α θα προκαλεί υπερπόλωση της μεμβράνης. Αν το δυναμικό ηρεμίας < -58 mv (π.χ. -62 mv) το ρεύμα GABA Α θα προκαλεί εκπόλωση της μεμβράνης. Όμως η [Cl] i είναι δυναμική και μπορεί να μεταβάλλεται. 9

12 Χαρακτηριστικά των μεμονωμένων διαύλων GABA A Μελέτη της διάρκειας ανοίγματος και κλεισίματος των διαύλων κατα την χορήγηση GABA. Δύο τύποι ανοιγμάτων: Σύντομο άνοιγμα t o διάρκεια t o 2.5 ms. Σειρά ανοιγμάτων t b (bursts) περιλαμβάνει σύντομα ανοίγματα διάρκεια t b ms (t o 2.5 ms). Χαρακτηριστικά κλειστής κατάστασης: οι περίοδοι σιγής. 10

13 Μείωση του ρεύματος GABA A με το χρόνο, παρα την συνεχόμενη έκθεση σε GABA Απευαισθητοποίηση (desensitisation) δίαυλων Μεμονωμένα ρεύματα: Μείωση της συχνότητας ανοιγμάτων (πιθανότητα ανοίγματος) (αλλα δεν επηρεάζεται ο μεσος χρόνος ανοίγματος ή το μέγεθος του ρεύματος). Μακροσκοπικά ρεύματα: Σταδιακή μείωση έντασης του ρεύματος. 11

14 Μετά τη σύσδεση του αγωνιστή GABA, o δίαυλος μεταβαίνει στην ανοικτή κατάσταση και στην κατάσταση απευαισθητοποίησης GABA C O D στην κατάσταση απευαισθητοποίησης (D), δεν περνάει ρεύμα απο τους διαύλους C *η Β είναι μία σύντομη μεταβατική κατάσταση κατα την οποία ο αγωνιστής είναι συνδεδεμένος στον υποδοχέα, ο δίαυλος είναι κλειστός και οδηγεί είτε στην ανοιχτή είτε στην απευαιθητοποιημένη κατάσταση. Β O D 12

15 Ο αγωνιστής παραμένει συνδεδεμένος στον υποδοχέα για μεγάλο χρονικό διάστημα Η σύνδεση ενός υποδοχέα (R) με το νευροδιαβιβαστή (GABA) ακολουθεί τους κανόνες φυσικοχημείας μιας χημικής αντίδρασης R+GABA R-GABA C Β O D R-GABA R R-GABA R-GABA Κατά την παρατεταμένη έκθεση με αγωνιστή: Οι υποδοχείς είναι συνδεμμένοι με τον αγωνιστή και στην απευαισθητοποιημένη κατάσταση κυρίως. Σε μερικούς υποδοχείς το GABA αποσυνδέεται και επανέρχονται στην κατάσταση C, απο την οποία με την επανασύνδεση αγωνιστή ξαναμπαίνουν στον κύκλο ανοίγματος/απευαισθητοποίησης. 13

16 Σύντομη έκθεση στο GABA, μπορεί να προκαλέσει ρεύματα που ξεπερνούν την διάρκεια έκθεσης Παρατεταμένη έκθεση (+απευαισθητοπόιηση) Σύντομη έκθεση 14

17 Μετά απο μία σύντομη έκθεση του διαύλου στο GABA, ένα ποσοστό των διαύλων είναι απευαισθητοποιημένοι Αν εκθέσουμε του διαύλους, με διαφορά χρόνου, για δεύτερη φορά στο GABA μετά απο την πρώτη σύντομη εκθέση, παρατηρούμε ότι το ρεύμα της δευτερης φοράς είναι μικρότερο απ αυτό της πρώτης. Όσο πιο μικρή η διαφορά χρόνου τόσο μικρότερο το ρεύμα στη δεύτερη έκθεση. Σημαίνει οτι ένα ποσοστό των διαύλων βρίσκεται στην απευαισθητοποιημένη κατάσταση και δέν μπορουν να ξανανοίξουν

18 Ο αγωνιστής παραμένει συνδεδεμένος στον υποδοχέα για μεγάλο χρονικό διάστημα O R-GABA C Β D R R-GABA R-GABA Κατά την σύντομη έκθεση στον αγωνιστή: Μετά την σύνδεση του GABA στους διαύλους και το άνοιγμα τους, σε κάποιους δίαυλους θα αποδεσμευτεί το GABA χωρίς την επανασύνδεση άλλου. Σε άλλους δίαυλους το GABA θα παραμείνει συνδεδεμένο και οι δίαυλοι αυτοί θα γίνετε μετάβαση μεταξύ των καταστάσεων O-D- B. 16

19 Πως μπορούμε να προβλέψουμε τις πιθανές μεταβατικιές καταστάσεις; Μελέτη ρευμάτων μεμονωμένων διαύλων: Παράδειγμα οι διάρκεια ανοιχτών ή κλειστών καταστάσεων διάρκεια ανοιχτών καταστάσεων διάρκεια κλειστών καταστάσεων Αριθμός των κατανομών Ο αριθμός των κατανομών μπορεί να είναι ενδεικτικός για τον αριθμό των μεταβατικών καταστάσεων. Μεγάλες τιμές διάρκειας ανοιχτών καταστάσεων πιστεύεται ότι αντιπροσωπεύουν υποδοχείς που είναι πλήρως δεσμευμένοι με αγωνιστή, ενώ μικρές διάρκειες αντιπορσωπεύουν μερική δέσμευση (πχ ένα μόνο μόριο GABA αντί για δύο). 17

20 Πως μπορούμε να προβλέψουμε τις πιθανές μεταβατικιές καταστάσεις; Απο τα δεδομένα των καταγραφών μεμονωμένων διαύλων, δημιουργούνται μαθηματικά μοντέλα προσομοίωσης. Διαπιστώνουμε κατα πόσο προβλεπει τα πειραματικά δεδομένα Π.χ. Μοντέλα Markov C Β O D Στοχαστικό μοντέλο στο οποίο η μελλοντική πορεία μια διεργασίας εξαρτάται αποκλειστικά απο την παρούσα κατάσταση. 18

21 Παραδείγματα μοντέλων μεταβατικών καταστάσεων συνδεματικών διαύλων 19

22 Μοντέλο προσομοίωσης Markov των κινητικών ιδιοτήτων των υποδοχέων GABA A on1 O1 U B1 B2 off1 b1 r1 a1 d1 D1 on2 off2 Πιό ρεαλιστικό μοντέλο. O2 b2 r2 a2 d2 D2 Μπορεί να εξηγήσει απευαισθητοποίηση και ανοίγματα μετά απο σύντομη έκθεση U = Αδέσμευτος (unbound). B 1= Δεσμευμένο 1 μόριο GABA (bound). B2 = Δεσμευμένa 2 μόριa GABA. O = Ανοιχτός δίαυλος (open). D= Απευαισθητοποίηση (desensitized). Σταθερές μεταβολής on1 3x10-6 1x10-5 /M s on2 3.5x x10-6 /M s off /s off /s b1 8 8 /s a1 8 8 /s d /s r /s b /s a /s d /s r /s 20 M = Molar, s = seconds

23 Ενα πιο πολύπλοκο μοντέλο προσαρμοσμένο σε δεδομένα απο συγκεκριμένο δίαυλο Ανάλυση διάρκειας ανοιχτών και κλειστών περιόδων υποδεικνύει 3 ανοιχτές και 13 κλειστές καταστάσεις στό α 1 β 3 γ 2 δίαυλο κατά Haas and MacDonald

24 Οι Ιδιότητες των συναπτικών ρευμάτων Τα συναπτικά ρεύματα αποτελούνται απο μία γρήγορη αύξουσα φάση (0.5-5 ms) και μία πιο αργή φθίνουσα φάση (10 μέχρι >100 ms) 0 ρεύμα αύξουσα φάση φθίνουσα φάση Τα συναπτικά ρεύματα προκύπουν απο το άθροισμα μεμονωμένων ρευμάτων. 22

25 Η φθίνουσα φάση του συναπτικού ρευματος μπορεί να περιγραφεί από την φθίνουσα εκθετική συνάρτηση (exponential decay function) εκθετική συνάρτηση φθίνουνα εκθετική συνάρτηση φθίνουνα εκθετική με αρνητικό ρεύμα f(x) = e x f(x) = A. e -x f(x) = -A. e -x A = το ύψος στο σημείο x=0 = αρχή της φθίνουσας φάσης του ρεύματος = μέγεθος. 23

26 Στη διαμόρφωση του συναπτικού ρεύματος εκτός απο τους διαύλους όμως συμμετέχουν και το προσυναπτικό άκρο Πως; Έκκριση του νευροδιαβιβαστής (κινητική της έκκρισης). Διάρκεια έκκρισης (σύντομη παρατεταμένη). Διάχυση νευροδιαβιβαστή στη συναπτική σχισμή. Η χρονική διάρκεια παραμονής και η συγκέντρωση του νευροδιαβιβαστή στη συναπτική σχισμή. 24

27 Η μεταβολή της συγκέντρωσης του νευροδιαβιβαστή στη συναπτική σχισμή παίζει ρόλο στον καθορισμό των κινητικών ιδιοτήτων των συναπτικών ρευμάτων Μεμβρανικός μεταφορέας GABA Απομακρύνει τον διαβιβαστή απο την συναπτική σχισμή. 25

28 Διάχυση του νευροδιαβιβαστή εκτός συναπτικής σχισμής και ενεργοποίηση εξωσυναπτικών υποδοχέων μπορεί να επηρεάσει τις κινητικές ιδιότητες ιονικών ρευμάτων σε οριζμένες περιπτώσεις 26

29 μέγεθος Η σημασία των κινητικών ιδιοτήτων των χρόνική διάρκεια συναπτικών ρευμάτων Η χρονική διάρκεια και το μέγεθος της αναστολής ελέγχεται απο τη μορφή των ιονικών ρευμάτων. Τα νευρικά κύτταρα δέχονται έναν μεγάλο αριθμό συνάψεων. Οι κινητικές ιδιότητες των συναπτικών ρευμάτων τους θα είναι καθοριστικός παράγοντας για την ανίχνευση συμπτώσεων συναπτικών γεγονότων και τον τρόπο με τον οποίο θα αθροιστούν (χρονική άθροιση). Παράδειγμα, η άθροιση διεγερτικών συναπτικών ρευμάτων για τη δημιουργία δυναμικού δράσης. Οι κινητικές ιδιότητες ιονικών ρευμάτων παίζουν σημαντικό ρόλο στην επεξεργασία 27 της συναπτικής πληροφορίας (υπολογιστική ικανότητα νευρικού συστήματος).

30 Πως τα συναπτικά ρεύματα θα επηρεάσουν το δυναμικό της μεμβράνης; Στη κινητική των συναπτικών ρευμάτων (που καθορίζεται απο τα χαρακτηριστικά των διαύλων θα συνυπολογιστούν οι παθητικές ιδιότητες της μεβράνης. ΔV m (t) = I m R m (1-e -t/τ ) Το I m δεν είναι σταθερό στο χρόνο αλλά θα μεταβάλλεται σύμφωνα με τις διότητες των διαύλων. 28

31 Συνδεματικοί δίαυλοι γλουταμικού οξέος 29

32 Οι τύποι διαύλων γλουταμινικού και οι υπομονάδες τους 30

33 Δίαυλοι AMPA-Kainate Είναι διαπερατοί στο Κ + και στο Νa + και σε ορισμένες περιπτωσεις στο Ca 2+. Το δυναμικό ισσοροπίας βρίσκεται κοντά στο 0 mv. Όλες οι υπομονάδες του δίαυλου AMPA (GluR1-4) και οι GluR5, GluR6, GluR7 υπομονάδες του Kainate μπορούν να δημιουργήσουν ομοιομερείς ή ετερομερείς δίαυλους. Ενώ οι KA1 KA2 υπομονάδες του Kainate δεν δημιουργούν ομοιομερείς δίαυλους αλλα πρέπει να συνδυαστουν με άλλες υπομονάδες. 31

34 Οι υπομονάδες των διαύλων AMPA υπόκεινται εναλλακτικό μάτισμα στο mrna τους Γίνεται συνδιασμός διαφορετικών εξονίων του pro-mrna. Το αποτέλεσμα είναι διαφορετικές μορφές των υπομονάδων. Οι ενναλακτικές μορφές ονομάζονται flip ή flop και προέρχονται απο ενναλακτικό μάτιασμα μιας αλληλουχίας 38 αμινοξέοων πριν τη δομή Μ4 υπομονάδες AMPA: GluR1 flip GluR2 flip GluR3 flip GluR4 flip GluR1 flop GluR2 flop GluR3 flop GluR4 flop Οι ισομορφές flip επιτρέπουν δίαυλους με μεγαλύτερη αγωγιμότητα. Και στους δίαυλους Kainate παρατηρείται ενναλακτικό μάτιασμα σε ορισμένες υπομονάδες. 32

35 Μετα-μεταγραφική επεξεργασία του RNA των δίαυλων AMPA-Kainate στο σημείο Q/R έχει ως αποτέλεσμα ενναλακτικές υπομονάδες Είναι μία μετα-μεταγραφική επεξεργασία βάσεων του RNA Συμβαίνει μόνο στην υπομονάδα GluR2 του δίαυλου AMPA και στις GluR5 και GluR6 του Kainate. Η επεξεργασία γίνετε απο το ένζυμο double stranded RNA adenosine deaminase που αλλάζει μία αδενοσίνη σε ινοσίνη στην περιοχή του mrna των υπομονάδων που κωδικοποιεί τη δομή Μ2. Αυτό έχει ώς αποτέλεσμα να αλλάξει η αλληλουχία αμινοξέων στο συγκερκιμένο σημείο (Q/R) από αργινίνη (Q) σέ γλουταμίνη (R). 33

36 Η Q/R επεξεργασία έχει σαν αποτέλεσμα τη αλλαγές στη εκλεκτικότητα των διαυλων AMPA και Kainate Η επεξεργασία Q/R επηρεάζει τη διαπέρατότητα στο ασβέστιο. Δίαυλοι που περιέχουν επεξεργαμένες υπομονάδες δηλαδή R (γλουταμίνη στη Q/R τοποθεσία) δεν είναι διαπερατοί στο Ca 2+. Ενω δίαυλοι με μή επεξεργασμένες υπομονάδες, δηλ. Q, είναι διαπερατοί τόσο στο Κ +, Νa + όσο και στο Ca 2+. Επιπλέον διαφέρει η σχέση ρεύματος/τάσης μακροσκοπικών ρευμάτων δίαυλων με επεξεργασμένες υπομονάδες : Η επεξεργασία της υπομονάδας GluR2 του δίαυλου AMPA ρυθμίζεται αναπτυξιακά, στο ενήλικο 99% των υπομονάδων είναι της μορφής R. Αντίθετα οι υπομονάδες GluR5, GluR6 του δίαυλου Kainate απαντώνται καί στις δύο μορφές στο ενήλικο. 34

37 Ιδιότητες των διαύλων NMDA Είναι ετεροτετραμερείς. Αποτελούνται υποχρεωτικά απο 2 NR1 υπομονάδες και δύο εκ των τεσσάρων ισομορφών της NR2. Ο ρόλος των NR3 υπομονάδων δεν είναι γνωστός. Οι διάφορες ισομορφές των υπομονάδων NR2 προσδίδουν στον δίαυλο διαφορετικές ιδιότητες. Το γλουταμινικό οξύ συνδέεται στο στόμιο S1/S2 των NR2 υπομονάδων. Ενώ στο στόμιο που δημιουργείται απο τις S1/S2 δομές των NR1 υπομονάδων δεν συνδέεται γλουταμινικό οξύ αλλά ο νευροδιαβιβαστής γλυκίνη που έχει ρόλο συναγωνιστή. Οι δίαυλοι είναι διαπερατοί στο Na +, K + και Ca 2+ (οι υπομονάδες NR έχουν ασπαραγίνη (Ν) στην δομή Μ2 στην ομόλογη της Q/R τοποθεσίας των δίαυλων AMPA). Μέτρηση με φθορίζουσα χηλική ένωση ευαίσθητη στη συγκέντωση του ασβεστίου. 35

38 Η γλυκίνη είναι συν-αγωνιστής των δίαυλων NMDA Δεν έχει δράση στο δίαυλο NMDA απο μόνη της. Αυξάνει όμως το μακροσκοπικό ρεύμα που προκαλλεί το γλουταμινικό οξύ. Στο επίπεδο μεμονωμένων ρευμάτων (μικροσκοπικό) η γλυκίνη αυξάνει τη συχνότητα ανοίγματος. Δεν έχει καμία δράση στου δίαυλους AMPA και Kainate. Η Γλυκίνη περιέχεται σε συγκεντρώσεις μμ στο εγκεφαλονωτιαίο υγρό. 36

39 Οι δίαυλοι NMDA φράσσονται απο Μαγνήσιο εξωκυτταρικά Φυσιολογική εξωκυττάρια συγκέντρωση ιόντων Mg 2+ (1 mm) φράσσει τον δίαυλο. Μεμονομένα ρεύματα: Το Mg 2+ μειώνει τη διάρκεια ανοίγματος Η δράση του Mg 2+ εξαρτάται από τη διαφορά δυναμικού. Εκπόλωση μειώνει την ισχύ της φράξης ενώ σε θετικές τιμές διαφοράς δυναμικού δεν γίνεται φράξη. Τα ιόντα Mg 2+ εισέρχονται και φράσσουν τον δίαυλο όταν ανοίγει και εμποδίζουν την διέλευση των ιόντων του Κ +, Na + και Ca 2+. Μετάλλαξη της ασπαραγίνης σε αργινίνη (στη τοποθεσία Q/R της δομής Μ2) αναιρεί τη δράση του Mg 2+ Ερώτηση: πως επηρεάζει τα μακροσκοπικά ρεύματα το μαγνήσιο; 37

40 Οι διάφορες κατηγορίες δίαυλων γλουταμινικού οξέος μπορούν να συνυπάρχουν στις συνάψεις Καταγραφές συναπτικών ρευμάτων AMPA-NMDA AMPA-Kainate 38

41 Η πλαστικότητα της συναπτικής διαβίβασης στις συνάψεις γλουταμινικού οξέως (synap c plas city) 39

42 Short-term poten a on (STP) Βραχυπρόθεσμη ενδυνάμωση της συναπτικής διαβίβασης Επαναλαμβανόμενη διέγερση προσυναπτικού νευρώνα προκαλεί αύξηση στο μέγεθος του μετασυναπτικού ρεύματος. Η αύξηση αυτή διαρκεί μικρό χρονικό διάστημα < 1 s. Το συναπτικό ρεύμα επανέρχεται στα φυσιολογικά επίπεδα. (φωτόλυση χηλικής ένωσης που δεσμέυει το ασβέστιο μέσα στο προσυναπτικό άξονα). Εξαρτάται απο τη συγκέντρωση του ασβεστίου στο προσυναπτικό άξονα (υπολοιπόμενο Ca2+ απο την προηγούμενη διέγερση που προστίθεται στο της επόμενης διέγερσης αυξάνει την πιθανότητα απελευθέρωσης του νευροδιαβιβαστή). 40

43 Long-term Poten a on (LTP) Μακροπρόθεσμη ενδυνάμωση της συναπτικής διαβίβασης Είχε πρωτοπαρατηρηθεί στον Ιππόκαμπο, δομή του εγκεφάλου που παίζει σημαντικό ρόλο στη μνήμη και μάθηση. Πλέον συναντάται σε πολλές δομές του εγκεφάλου. Σύναψη Schaffer (CA3-CA1) με πυραμιδικά: Διέγερση υψηλής συχνότητας (τετανική) των αξόνων Schaffer προκαλεί άξηση του μεγέθους του μετασυναπτικού δυναμικού στά πυραμιδικά κύτταρα. 41

44 Η ενδυνάμωση της συναπτικής διαβίβασης είναι εξιδικευμένη για την σύναψη στην οποία προκλήθηκε Διέγερση υψηλής συχνότητας τών αξόνων 1 προκαλεί αύξηση των μετασυναπτικών δυναμικών τών συνάψεων μεταξύ των αξόνων 1 και του πυραμιδικού κύτταρου αλλά όχι μεταξύ των αξόνων 2 και του ίδιου πυραμιδικού κυττάρου. 42

45 Οι δύο φάσεις του LTP Επαγωγή του LTP Η εκπόλωση του μετασυναπτικού κυττάρου συνεισφέρει στην επαγωγή του LTP (η τετανική διέγερση μπορεί να υποκατασταθεί με εκπόλωση του μετασυναπτικού κυττάρου, υπερπόλωση αναιρεί την τετανική διέγερση). Είναι αναγκαία η ενεργοποίηση μετασυναπτικών δίαυλων NMDA (αναστολή του LTP με APV κατα την επαγωγή, καμία δράση του CNQX). Είναι αναγκαία η αύξηση της συγκέντρωση του Ca 2+ στο μετασυναπτικό κύτταρο (έγχυση της χηλικής ένωσης BAPTA στο μετασυναπτικό κυτταρο αναστέλλει το LTP). Γίνεται ενεργοποίηση μεταβοτροπικών υποδοχέων γλουταμινικού οξέως στο μετασυναπτικό κύτταρο. Αυτό προκαλεί δράση της Πρωτεϊνικής Κινάσης C η οποία φωσφορυλιώνει τους δίαυλους NMDA αυξάνοντας τη δραστηριότητα τους. Συντήρηση του LTP Είναι αποτέλεσμα διαρκούς ενίσχυσης των συναπτικών ρευμάτων AMPA. (η συναπτική εκπόλωση αναστέλλεται απο το CNQX αλλα όχι από το APV) Αυξηση της συγκέντρωσης του ασβεστίου έχει ως αποτέλεσμα την ενεργοποίηση της CAMKινάσης ΙΙ η οποία φωσφορυλιώνει και αυξάνει τη δραστηριότητα των δίαυλων AMPA. Επιπλέον προκαλείται επιπλέον εισαγωγή δίαυλων AMPA στη μεμβράνη απο τις ενδοκυτταρικές αποθήκες. 43

46 Long-term Depression (LTD) Μακροπρόθεσμη αποδυνάμωση της συναπτικής διαβίβασης Στη παρεγγεφαλίδα σύγχρονη διέγερση χαμηλής συχνότητας των παράλληλων και των αναρριχητικών ινών συγχρόνως,προκαλεί μείωση του συναπτικού δυναμικού μεταξύ των αξόνων των παράλληλων ινών και των κυττάρων Purkinje. Επαγωγή του LTD: Αναγκαία η αυξηση της συγκέντρωσης του μετασυναπτικού ασβεστίου Αναγκαία η ενεργοποίηση μετασυναπτικών δίαυλων AMPA. Δεν παρατηρείται με διέγερση μόνο των παράλληλων ινών. Δεν παρατηρείται με διέγερση μόνο των αναρριχητικών ινών. Διέγερση των αναρριχητικών ινών προκαλεί ενεργοποίηση τασικών δίαυλων Ca2+. Διέγερση των παράλληλων ινών προκαλεί την ενεργοποίηση δίαυλων AMPA. Συντήρηση του LTD : Αναγκαία η δράση μεταβοτροπικών υποδοχέων γλουταμινικού και της πρωτεϊνικής κινάσης C, με αποτέλεσμα τη φωσφορυλίωση και απενεργοποίηση των δίαυλων AMPA. 44

47 45

48 46

49 Τέλος Ενότητας

50 Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων» έχει χρηματοδοτήσει μόνο τη αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους.

51 Σημειώματα

52 Σημείωμα Ιστορικού Εκδόσεων Έργου Το παρόν έργο αποτελεί την έκδοση 1.0. Έχουν προηγηθεί οι κάτωθι εκδόσεις: Έκδοση 1.0 διαθέσιμη εδώ.

53 Σημείωμα Αναφοράς Copyright Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων, Διδάσκων: Λεκ. Χαράλαμπος Λαμπρακάκης. «Μεμβρανική Βιοφυσική. Ηλεκτροφυσιολογικά χαρακτηριστικά συνδεματικών διαύλων». Έκδοση: 1.0. Ιωάννινα Διαθέσιμο από τη δικτυακή διεύθυνση:

54 Σημείωμα Αδειοδότησης Το παρόν υλικό διατίθεται με τους όρους της άδειας χρήσης Creative Commons Αναφορά Δημιουργού - Μη Εμπορική Χρήση Όχι Παράγωγα Έργα, Διεθνής Έκδοση 4.0 [1] ή μεταγενέστερη. [1] Ως Μη Εμπορική ορίζεται η χρήση: που δεν περιλαμβάνει άμεσο ή έμμεσο οικονομικό όφελος από την χρήση του έργου, για το διανομέα του έργου και αδειοδόχο. που δεν περιλαμβάνει οικονομική συναλλαγή ως προϋπόθεση για τη χρήση ή πρόσβαση στο έργο. που δεν προσπορίζει στο διανομέα του έργου και αδειοδόχο έμμεσο οικονομικό όφελος (π.χ. διαφημίσεις) από την προβολή του έργου σε διαδικτυακό τόπο. Ο δικαιούχος μπορεί να παρέχει στον αδειοδόχο ξεχωριστή άδεια να χρησιμοποιεί το έργο για εμπορική χρήση, εφόσον αυτό του ζητηθεί.