ΜΑΘΗΜΑ 3ο ΜΕΡΟΣ Β ΔΙΑΒΙΒΑΣΗ ΣΤΗ ΝΕΥΡΟΜΥΪΚΗ ΣΥΝΑΨΗ

Transcript

1 ΜΑΘΗΜΑ 3ο ΜΕΡΟΣ Β ΔΙΑΒΙΒΑΣΗ ΣΤΗ ΝΕΥΡΟΜΥΪΚΗ ΣΥΝΑΨΗ

2 Η νευρομυϊκή σύναψη αποτελεί ιδιαίτερη μορφή σύναψης μεταξύ του κινητικού νευρώνα και της σκελετικής μυϊκής ίνας Είναι ορατή με το οπτικό μικροσκόπιο Στην επιφάνεια της μυϊκής ίνας, ο κινητικός νευράξονας διακλαδίζεται σε πολλούς λεπτούς κλάδους πάχους περίπου 2μm Κάθε κλάδος σχηματίζει πολλαπλές διογκώσεις, οι οποίες ονομάζονται συναπτικά κομβία και καλύπτονται από μια λεπτή στιβάδα κυττάρων Schwann Τα κομβία καλύπτουν μια εξειδικευμένη περιοχή της κυτταρικής μεμβράνης της μυϊκής ίνας, την τελική πλάκα, και μια συναπτική σχισμή εύρους 50nm τα χωρίζει από την επιφάνεια της μεμβράνης

3 NEYPOEΠIΣTHMH KAI ΣYMΠEPIΦOPA ΠANEΠIΣTHMIAKEΣ EKΔOΣEIΣ KPHTHΣ

4 Κάθε συναπτικό κομβίο περιέχει μιτοχόνδρια και συναπτικά κυστίδια, τα οποία συσσωρεύονται γύρω από ενεργές ζώνες, που αποτελούν τη θέση απελευθέρωσης του διαβιβαστή ακετυλοχολίνη (Ach) Ακριβώς κάτω από κάθε συναπτικό κομβίο της τελικής πλάκας βρίσκονται πολλές συναπτικές πτυχές, θέσεις στις οποίες η πυκνότητα υποδοχέων Ach είναι μεγάλη Η μυϊκή ίνα καλύπτεται από μια στοιβάδα συνδετικού ιστού το βασικό υμένα (ή βασικό πέταλο) Τόσο η προσυναπτική απόληξη όσο και η μυϊκή ίνα εκκρίνουν πρωτεΐνες στον βασικό υμένα, συμπεριλαμβανομένης της ακετυλοχολινεστεράσης, η οποία απενεργοποιεί την Ach που απελευθερώνεται από την προσυναπτική απόληξη, διασπώντας την σε οξεικό οξύ και χολίνη Η χολίνη ξαναμπαίνει στην προσυναπτική απόληξη, για να ξανασυνδεθεί με οξεικό οξύ σε Ach και να ξαναχρησιμοποιηθεί Η σύνθεση της Ach από χολίνη και οξεικό οξύ γίνεται με τη βοήθεια του ενζύμου χολινακετυλοτρνσφεράση, η δράση της διαρκεί λιγότερο από 1msec

5 NEYPOEΠIΣTHMH KAI ΣYMΠEPIΦOPA ΠANEΠIΣTHMIAKEΣ EKΔOΣEIΣ KPHTHΣ

6 Κάθε κομβίο περιέχει τασεολεγχόμενους διαύλους Ca 2+ οι οποία επιτρέπουν την εισροή Ca 2+ στην απόληξη, κάθε φορά που φθάνει ένα δυναμικό ενεργείας Τα Ca 2+ προκαλούν την σύντηξη των συναπτικών κυστιδίων με την ενεργή ζώνη, σύντηξη η οποία οδηγεί στην απελευθέρωση του περιεχομένου των κυστιδίων Οι δίαυλοι Ca 2+ της ενεργού ζώνης ευθυγραμμίζονται με τους υποδοχείς Ach Το διεγερτικό δυναμικό στο μυϊκό κύτταρο ονομάζεται δυναμικό τελικής πλάκας

7 NEYPOEΠIΣTHMH KAI ΣYMΠEPIΦOPA ΠANEΠIΣTHMIAKEΣ EKΔOΣEIΣ KPHTHΣ

8 Ένα δυναμικό ενεργείας που προέρχεται από τον προσυναπτικό κινητικό νευρώνα προκαλεί την απελευθέρωση Ach από τις νευρικές απολήξεις Στη συνέχεια η Ach διαχέεται στη συναπτική σχισμή και προσδένεται σε νικοτινικούς διαύλους υποδοχείς Ach στην τελική πλάκα Το αποτέλεσμα είναι ότι οι δίαυλοι ανοίγουν επιτρέποντας τη ροή κατιόντων (K +, Na +, και Ca 2+ ), ενώ μια καθαρή εισροή Na + προκαλεί ένα εκπολωτικό συναπτικό δυναμικό που ονομάζεται δυναμικό τελικής πλάκας

9 Το απεικονιζόμενο τρισδιάστατο μοντέλο του νικοτινικού διαύλου ιόντων που ενεργοποιείται από την Ach βασίζεται στο μοντέλο του Arthour Karlin, Το μοντέλο διαύλου-υποδοχέα αποτελείται από πολλές υπομονάδες, οι οποίες διατάσσονται έτσι ώστε να σχηματίζουν έναν πόρο Όταν δύο μόρια Ach προσδένονται στα τμήματα των υπομονάδων α που προβάλλουν στο εξωτερικό της μεμβράνης, η χωροδιάταξη του διαύλου-υποδοχέα μεταβάλλεται, με αποτέλεσμα να ανοίξει ο πόρος στο τμήμα του υποδοχέα που είναι εμβυθισμένο στη λιπιδική διπλοστοιβάδα Τα Na + και τα K + ρέουν δια μέσου του ανοικτού διαύλου, ακολουθώντας τις ηλεκτροχημικές κλίσεις συγκέντρωσεις

10 NEYPOEΠIΣTHMH KAI ΣYMΠEPIΦOPA ΠANEΠIΣTHMIAKEΣ EKΔOΣEIΣ KPHTHΣ

11 Δεδομένου ότι ο αριθμός των διαύλων που ενεργοποιούνται από την Ach περιορίζεται από τη σταθερή ποσότητα Ach που απελευθερώνεται στην επιφάνεια του μετασυναπτικού κυττάρου, οι δίαυλοι αυτοί δεν μπορούν από μόνοι τους να παράγουν αναγεννητικό δυναμικό ενεργείας Ωστόσο, με την εκπόλωση του μετασυναπτικού κυττάρου, αυτοί οι ελεγχόμενοι από διαβιβαστές δίαυλοι ενεργοποιούν τασεοελεγχόμενους διαύλους Na + στην περιοχή της τελικής πλάκας Καθώς αυξάνεται η εκπόλωση του μετασυναπτικού κυττάρου, ενεργοποιούνται οι περισσότεροι από τους διαύλους Na + και η επακόλουθη εισροή Na + δημιουργεί το απαιτούμενο ρεύμα για την παραγωγή ενός δυναμικού ενεργείας

12 NEYPOEΠIΣTHMH KAI ΣYMΠEPIΦOPA ΠANEΠIΣTHMIAKEΣ EKΔOΣEIΣ KPHTHΣ

13 Ο νικοτινικός δίαυλος-υποδοχέας που ενεργοποποιείται από την Ach, είναι μια διαμεμβρανική πρωτεΐνη και αποτελείται από πέντε υπομονάδες, δύο από τις οποίες είναι όμοιες μεταξύ τους Κάθε υπομονάδα έχει (4) υδρόφοβες περιοχές, που θεωρείται ότι σχηματίζουν διαμεμβρανικές έλικες α Οι δίαυλοι-υποδοχείς επιτελούν δύο λειτουργίες: 1. Την αναγνώριση και την πρόσδεση νευροδιαβιβαστών που προέρχονται από το προσυναπτικό κύτταρο 2. Τον έλεγχο του διαύλου ιόντων

14 Ο μηχανισμός νευρομυϊκής μετάδοσης στο σκελετικό μυ είναι δυνατόν να συνοψισθεί στις ακόλουθες φάσεις : 1. Διέγερση της νευρικής απόληξης (εκπόλωση της μεμβράνης της) από την άφιξη της νευρικής ώσης 2. Απελευθέρωση Ach στη συναπτική σχισμή 3. Διάχυση της Ach στο χώρο της σχισμής και δέσμευση στον αντίστοιχο μετασυναπτικό υποδοχέα 4. Εκπόλωση της μετασυναπτική μεμβράνης (ανάπτυξη δυναμικού τελικής κινητικής πλάκας) 5. Διέγερση της μυϊκής ίνας (ανάπτυξη δυναμικού δράσης της μυϊκής ίνας) 6. Σύσπαση της μυϊκής ίνας

15 ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ Κάθε νευρική ώση οδηγεί στην παραγωγή ενός μόνο δυναμικού δράσης της μυϊκής ίνας, επειδή ο χρόνος που δρα η Ach είναι πολύ μικρός (1-2 msec) Μετά την απελευθέρωσή της, ένα μικρό ποσοστό διαχέεται στον εξωσυναπτικό μεσοκυττάριο χώρο, ενώ η κύρια ποσότητα της Ach διασπάται από ένα ένζυμο, την ακετυλοχολινεστεράση της συναπτικής σχισμής και αδρανοποιείται Ο χρόνος, που χρειάζεται για την απομάκρυνσή της, είναι μικρότερος από την ανερέθιστη περίοδο της μυϊκής ίνας και γι αυτό η ίδια ποσότητα δε μπορεί να προκαλέσει δεύτερο δυναμικό δράσης

16 Παράγοντες που επηρεάζουν τη νευρομυϊκή μετάδοση 1. Η Χαμηλή συγκέντρωση Ca 2+ και η υψηλή συγκέντρωση Mg 2+ στη συναπτική σχισμή, ελαττώνουν την ποσότητα της Ach που ελευθερώνεται σε κάθε νευρική ώση 2. Ουσίες που εξουδετερώνουν την ακετυλοχολινεστεράση (νεοστιγμίνη, φυσοστιγμίνη κ.α.) αυξάνουν τη νευρομυϊκή αγωγιμότητα, επειδή παρατείνουν το χρόνο δράσης της Ach 3. Ουσίες με δράση όμοια μ αυτήν της Ach (μεταχολίνη, καρβαχόλη, νικοτίνη) είναι δυνατό να διεγείρουν τις μυϊκές ίνες σε μεγάλες δόσεις όμως προκαλούν συνεχή μερική εκπόλωση και διακοπή της νευρομυϊκής αγωγιμότητας) 4. Ουσίες της ομάδος του κουραρίου (π.χ. D-τουβοκουραρίνη) ελαττώνουν (μέχρι διακοπής) τη νευρομυϊκή αγωγιμότητα, επειδή ανταγωνίζονται τη δράση της Ach ( σύνδεση με τους ίδιους υποδοχείς της μετασυναπτικής μεμβράνης) Τα αποθέματα της Ach, που υπάρχουν στη νευρική απόληξη, επαρκούν για τη μετάδοση μεγάλου αριθμού ερεθισμάτων, έτσι για να προκληθεί κάματος της νευρομυϊκής σύναψης, πρέπει να μεταδίδονται ερεθίσματα, με συχνότητα μεγαλύτερη από 100/sec (φυσιολογικά κανένας κινητικός νευρώνας δε φτάνει τα 100/ sec ), επί αρκετά λεπτά της ώρας

17 Το δυναμικό τελικής πλάκας είναι δυνατόν να απομονωθεί και να μελετηθεί με τη βοήθεια φαρμακευτικών ουσιών Υπό φυσιολογικές συνθήκες, ο ερεθισμός του κινητικού νευράξονα προκαλεί ένα δυναμικό ενέργειας (συνεχές γραμμή) Η διακεκομένη γραμμή δείχνει την προβλεπόμενη χρονική εξέλιξη του δυναμικού τελικής πλάκας το οποίο προκαλεί την εκδήλωση του δυναμικού ενεργείας Το δυναμικό τελικής πλάκας είναι δυνατόν να απομονωθεί με παρουσία κουραρίου, το κουράριο αποκλείει την πρόσδεση της Ach στον υποδοχέα της με αποτέλεσμα το εύρος του δυναμικού τελικής πλάκας να παραμένει κάτω από τον ουδό