3. Komunikacija između stanica i tkiva

Transcript

1 Sveučilište u Zagrebu Prirodoslovno-matematički fakultet Animalna fiziologija 3. Komunikacija između stanica i tkiva Prof.dr.sc. Dubravka Hranilović Biološki odsjek Zavod za animalnu fiziologiju Rooseveltov trg 6 Zagreb dubravka.hranilovic@biol.pmf.hr

2 III Komunikacija između stanica i tkiva

3 Fizička komunikacija

4 STANICE TKIVA 1) izvanstanični matriks gel (intersticijska tekućina + proteoglikani) s 3 vrste proteina: - kolagen (fleksibilan, neelastičan) - elastin (elastičan, u tkiva koja se rastežu) - fibronektin (povezuje i daje čvrstoću) 2) Cell Adhesion Molecules (CAMs) na membrani stanica

5 povezuju stanice međusobno ili ih vežu za stanični matriks

6 3) Stanični spojevi: a) Prijanjajući spojevi dezmosomi zadebljanja citoplazme (plak) + filamenti (CAMs) - daju čvrstoću tkivu koje se mora rastezati (koža, maternica)

7 b) spojevi s pukotinom (gap junctions) - koneksoni (6 koneksina) anorganski ioni, male hidrofilne molekule (< 2 nm) - srce (sinhronizirana kontrakcija), glatki mišići

8 c) čvrsti spojevi protein okludin - epitelne stanice apsorpcija tvari iz probavnog trakta krvno-moždana barijera

9 Komunikacija putem signalnih molekula

10 signalna molekula + specifični receptor odgovor sekrecija prema mjestu učinka

11 žljezdana stanica živčana stanica HORMONI NEUROTRANSMITORI neurosekretorna stanica imunosna stanica NEUROHORMONI CITOKINI

12 a) Hormoni

13 ŽLIJEZDE: egzokrine površina tijela lumen organa endokrine krvotok HORMONI

14 19.st. Berthold pokus s pijetlom 20.st. Bayliss i Starling sekretin HORMON: sinteza u posebnom tkivu/žlijezdi krvotok mjesto djelovanja mijenja aktivnost ciljnog tkiva

15 REGULACIJA AKTIVNOSTI PROTEINA: Kratkoročna fosforilacija/defosforilacija Dugoročna regulacija ekspresije

16 PODJELA PREMA STRUKTURI: 1) amini 2) peptidi 3) steroidi

17 lipofilni hormoni: difuzija prijenosni protein endokrina stanica molekula hormona krv receptor hormona ciljna stanica (c) 2003 Brooks/Cole - Thomson Learning hidrofilni hormoni: egzocitoza slobodan prijenos

18 MEHANIZAM DJELOVANJA 1) Hormoni topivi u lipidima (sati/dani) učinci na permeabilnost i transport hormon prijenosni protein jezgra mrna protein učinci na proizvodnju sekretornih proteina translacija transkripcija receptor DNA učinci na metabolizam ostali učinci (c) 2003 Brooks/Cole - Thomson Learning

19 1) Hormoni netopivi u lipidima (minute/sati) izvanstanična tekućina citoplazma hormon drugi glasnik višestruki biološki učinci receptor promijenjena funkcija stanice (c) 2003 Brooks/Cole - Thomson Learning DRUGI GLASNICI: cnmp (camp, cgmp), inozitol fosfolipidi (IP 3, DAG), Ca ++

20 camp inhibirajući hormon + Gi ATP _ adenilat ciklaza protein kinaza A + stimulirajući hormon + Gs camp (c) 2003 Brooks/Cole - Thomson Learning

21 IP3, DAG hormon stanični učinci PIP 2 receptor Gp fosfo - lipaza C DG IP 3 pohranjeni Ca 2+ + protein kinaza C stanični učinci (c) 2003 Brooks/Cole - Thomson Learning

22 Ca ++ hormon receptor G-protein ionski kanal stanični učinci (c) 2003 Brooks/Cole - Thomson Learning F

23 Receptori s intrinzičkom katalitičkom aktivnosti: inzulin tirozin kinaza

24 b) Neurotransmitori

25 ŽIVČANA STANICA: dendriti primanje podražaja primanje procesiranje prenošenje informacija akson integracija primljenih podražaja tijelo (soma) dendriti akson električni prijenos aksonski brežuljak aksonski završetci kemijski prijenos

26 difuzija iona niz konc. gradijent razlika u električnom potencijalu kemijski gradijent ravnotežni potencijal električni gradijent ELEKTROKEMIJSKA RAVNOTEŽA: električni gradijent = kemijski gradijent

27 Svaka stanica: selektivna propusnost membrane + Na/K pumpa elektrokemijski gradijent K + - veća permeabilnost - pasivni ionski kanali (trajno otvoreni) Cl - A - mirujući potencijal -70 mv (-20 do -100 mv)

28

29 - neuroni, mišićne stanice, neke receptorske stanice, praživotinje aktivno električno svojstvo - ionski kanali regulirani naponom (voltažni)

30 AKCIJSKI POTENCIJAL granični potencijal (-45 mv) + DEPOLARIZACIJA - HIPERPOLARIZACIJA

31 Na + kanali se inaktiviraju K + kanali se otvaraju Na + kanali se otvaraju Na + kanali se zatvaraju K + kanali se zatvaraju K + kanali zatvoreni Granični potencijal Mirujući potencijal Na + kanali zatvoreni Dolazak struje pozitivno nabijenih iona u blizinu ionskih kanala the_nerve_impulse.html

32 apsolutni refraktorni period relativni refraktorni period

33 Refraktorni period jednosmjerno širenje akcijskog potencijala aksonki brežuljak započinjanje akcijskog pot. mijelinske ovojnice

34 Brzo širenje AP: 1) povećanje promjera aksona 2) mijelinizacija vlakana: GLIJA stanica mijelin mijelinska ovojnica akson Ranvierovi čvorovi skokovit prijenos

35 nemijelinizirana vlakna kontinuirano širenje AP

36 SINAPSA: presinaptički neuron + postsinaptička stanica + sinaptička pukotina Neurotransmitori kemijske tvari koje na svojim okončinama izlučuju neuroni radi prijenosa informacija sljedećem neuronu (mišićnoj ili žljezdanoj st.) razgradni produkt sinteza NT degradacija PREKURSOR NEUROTRANSMITOR pohrana oslobađanje vezanje na receptor transporter razgradni produkt povratni unos inaktivacija

37 IONOTROPNI - ionski kanal reguliran ligandom - brzo otvaranje / zatvaranje kanala - depolarizacija / hiperpolarizacija - brzi učinak METABOTROPNI - vezani preko G-proteina uz efektor - nastanak drugih glasnika - kaskada staničnih reakcija - spori učinak

38 POSTSINAPTIČKI POTENCIJAL ekscitacijski inhibicijski (Na + ) (K +, Cl - ) +/- PSP: vrsta ionskih kanala gradijent iona

39 psp pasivno do aksonskog brežuljka Σ (epsp, ipsp) i

40 1) klasični NEUROTRANSMITORI ionotropni RECEPTORI metabotropni acetilkolin nikotinski muskarinski amini - dopamin D 1 D 5 - noradrenalin α 1,2, β 1,2,3 - serotonin (5HT) 5-HT 3 5-HT 1,2,4,5,6,7 aminokiseline - glutamat NMDA, AMPA, kainatni mglur 1 -R 6 - GABA GABA A GABA B

41 2) NEUROPEPTIDI (opioidi, tahikinini) RECEPTORI: metabotropni INAKTIVACIJA: enzimska SINTEZA: transkripcja i translacija u tijelu neurona vezikuli transport u aksonske završetke

42 kolokalizirani s klasičnim NT u pripadajućim neuronima moduliraju učinak klasičnog NT neuromodulacija efikasnija sinapsa

43 3) NEKONVENCIONALNI NEUROTRANSMITORI (NO, endokanabinoidi) - sintetiziraju se u postsinaptičkom neuronu - djeluju preko ili bez receptora - prenose poruku presinaptičkom neuronu RETROGRADNI GLASNICI NO: Glu neuroni inaktivacija: spontana razgradnja u nitrat (30s) sintetaza dušikovog oksida

44 - brze reakcije - npr. obrambeni refleksi kod beskralješnjaka

45 IV Primanje podražaja iz okoline

46 Receptorske stanice

47 osjetni podražaj RECEPTOR promjena konformacije aktivacija unutarstanične reakcije IONSKI KANALI strujanje iona RECEPTORSKI POTENCIJAL TRANSDUKCIJA RECEPTORSKA STANICA

48

49 jačina podražaja: - frekvencija AP kvaliteta podražaja: - više receptorskih stanica reakcija na podražaj različite kvalitete

50 OSJETILNA ADAPTACIJA - promjena u percipiranom intenzitetu podražaja raspoznavanje jakog podražaja od pozadinskih RECEPTOR: tonični AP dok traje podražaj (zvuk) fazični AP na početku i kraju podražaja (dodir)

51 DINAMIČKI RASPON -od praga podražljivosti do zasićenja - donja granica: granični potencijal - gornja granica: maksimalna amplituda receptorskog potencijala - broj ionskih kanala - ravnotežni potencijal putujućih iona maksimalna frekvencija AP - refraktorni period

52 Weber-Fechnerov zakon psihofizike: jednaki porast u logaritmu intenziteta podražaja uzrokuje jednaki porast u percepciji intenziteta

53 dodatno povećanje dinamičkog raspona FRAKCIONIRANJEM Sustav receptora s različitim pragom osjetljivosti i zasićenja

54 SPONTANI AKCIJSKI POTENCIJAL povećanje osjetljivosti detekcija smjera promjene

55 VRSTE RECEPTORA energija aktivacije: - Mehanoreceptori mehanička energija -Termoreceptori promjena temperature - Elektroreceptori distorzija električnog polja - Kemoreceptori kemijski podražaj - Fotoreceptori fotoni