#Medicin #Läkare #Doktor #Plugg

FRÅGOR:

 

1. Vilka två typer av synapser finns det?

2. Vilka två klasser av neurotransmittorreceptorer finns det?

3. Hur fungerar den synaps som finns i klar minoritet?

4. Ge exempel på var den finns!

5. Hur fungerar den synaps som finns i majoritet?

6. Vilka två typer av neurotransmittorer finns det?

7. Det finns över 100 st neurotransmittorer. Vad är poängen med det?

8. Vad är co-transmittorer?

9. Var tillverkas de olika neurotransmittorerna och hur går det till?

10. Hur sker borttagandet av neurotransmittorer från den synaptiska klyftan?

11. Vilka är kriterierna för att ett ämne ska kallas för neurotransmittor?

12. Vad innebär den synaptiska-vesikel-cykeln?

13. Vilken roll spelar kalcium i presynapsen?

14. Vilka molekylära mekanismer har man funnit som medverkar i reservpoolen och transmittorfrisättningen?

15. Ge exempel på sjukdomar kopplade till den presynaptiska terminalen!

16. Beskriv de jonotropa receptorerna!

17. Beskriv de metabotropa receptorerna!

18. Berätta om inbindningen av Ach till postsynaptiska receptorer!

19. Vad är en s.k reversal potential?

20. Beskriv strömmen från Ach-öppnade kanaler in i det postsynaptiska membranet!
21. Ge exempel på inhibitoriska substanser!
22. Hur kan synapser vidarebefodra information om deras postsynaptiska potential ligger under tröskelvärdet?

 

 

 

 

SVAR:

 

1. Elektriska synapser, där ström går genom gap junctions och kemiska synapser som förmedlar cell till cell - kommunikation genom utsöndring av neurotransmittorer.

2. En klass där receptormolekylen också är en jonkanal och en där receptorn och jonkanalen är två separata enheter.

 

3. De elektriska synapserna finns i minoritet. Dessa är länkade till varandra genom gap junctions. Dessa består av connexin. Sex presynaptiska och sex postsynaptiska connexinmolekyler kommer att forma en por genom vilken substanser kan diffundera (poren är mycket större än porerna i de spänningsberoende kanalerna ex). Dess storlek gör att förutom joner kan även ATP och andra intracellulära metaboliter flöda mellan cellerna. Strömmen kommer att genereras lokalt genom en presynaptisk aktionspotential. Den kan sedan flöda passivt från en cell till den andra.

 

Detta har två konsekvenser:

 

(1) flödet kan vara bidirektionellt, dvs flöda åt båda hållen i gap junction-molekylerna.

(2) transmissionen är direkt, dvs extremt snabb

 

4. De elektriska synapserna kopplar ihop system. Ex. har vi dem i hjärnstammsneuronen och dessa genererar en rytmisk elektrisk aktivitet som påverkar andningen. De finns även i interneuron i cortex, cerebellum, thalamus och hypothalamus mm. De finns även hos gliaceller som via gap junctions kan forma ett stort nätverk av intracellulär signalering.

 

5. Den pre och postsynaptiska delen har en klyfta emellan som är betydligt större än hos den elektriska synapsen. I den presynaptiska delen finns synaptiska vesikler och dessa är nyckeln för dess funktion.  Vesiklerna innhåller neurotransmittorer. Då en aktionspotential kommer till det presynaptiska neuronet sker än ändring i dess membranpotential. Då öppnas spänningsberoende kalciumkanaler i det presynaptiska membranet. En ökning av Ca2+ gör att de synaptiska vesiklerna fusserar med membranet så att dess innehåll släpps ut i den synaptiska klyftan. Neurotransmittorerna diffunderar genom klyftan och binder specifika receptorer på membranet på det postsynaptiska neuronet. Inbindningen gör att kanaler i den postsynaptiska delen öppnas (och ibland stängs) och ändrar således möjligheten för joner att in (eller ut). Strömmen som uppstår ändrar konduktansen  och membranpotentialen (oftast). Detta ökar eller minskar chansen för att avfyra en aktionspotential. Om neurotransmittorn sedan tas bort (ex av gliaceller) eller bryts ner (enzymatiskt) försvinner den uppkomna förändringen.

 

 

6. Small-molecule neurotransmitters och neuropeptider. Totalt över 100 st neurotransmittorer.

 

7. De kan inducera olika svar på samma receptor. Ex. finns det receptorer som exciteras av en typ av transmittor och inhiberas av en annan typ. Det gör att vi kan få en stor variation av våra synapser. Dessutom regerar receptorerna olika snabbt på olika transmittorsubstanser. Generellt kommer small-molecule neurotransmittorer att generera snabba svar medan neuropeptider ger ett långsammare svar.

 

8. I en synaps kan en eller flera olika substanser finnas i vesiklarna. Om fler än en transmittor finns i en nervterminal kallas de för co-transmittorer. Dessa kan packas i olika vesiklar och behöver således inte släppas samtidigt. Om både small-molecule transmittorer (smt) och neuropeptider (np) finns i en terminal brukar de släppas olika beroende på aktiviteten. En liten aktivitet gör att smt släpps medan en stor aktivitet släpper np.

 

9. Small-molecule transmittorer tillverkas lokalt i presynapsens terminal. Enzymerna som behövs för syntesen tillverkas i cellkroppen och transporteras sedan till synapsen (0.5-5 mm/dag!). Detta går så långsamt att det kallas slow-axonal-transport. Precursormolekyler till neurotransmittorerna tas upp via transportörer i terminalens plasmamembran. Enzymen syntetiserar neurotransmittorer i cytoplasman och dessa förs sedan in i veskiler via transportörer i själva vesiklarna. För vissa smt sker en del av syntesen i vesikeln (small clear-core vesicles).

 

 Neuropeptider däremot syntetiseras i cellkroppen i neuronet. Dessa transporteras i vesikler (large-dense-core vesicles) via fast-axonal-transport (400 mm/ dag) längs miktotubuli.

 

 

 10. Neurotransmittorerna diffunderar iväg från de postsynaptiska receptorerna och återupptas sedan i gliaceller eller i nervändsslut alternativt så bryts de ner av enzymer eller så sker en kombination av de två sätten. Specifika transportprotein tar bort de flesta smt genom att leverera dem tillbaka in i den presynaptiska terminalen.

 

11. (1) Substansen måste finnas i det presynaptiska neuronet, (2) substansen måste släppas som svar på en presynaptisk depolarisation som är calciumberoende, (3) specifika receptorer för substansen måste finnas på den postsynaptiska cellen.

 

12. Studier har visat att vesiklerna återanvänds. Då de förbrukats en gång går det genom flera intracellulära steg , ex blir de coated vesicles, går sedan ihop med endosomer, görs till nya vesiklar som dockas för att småningom återanvändas i klyftan. De lagras sedan i en reservpol i cytoplasman innan de åter fylls med neurotransmittorer. Hela processen tar ca 1 minut. Precursorerna till vesikeln kommer från början från ER och Golgi i cellkroppen men då dessa tar så lång tid att transportera ner blir återanvändningen bra mycket mer effektiv.

 

13. Det finns spänningsberoende Ca2+-kanaler i plasmamembranet. Sänks Kalciumkoncentrationen kommer färre vesiklar att fussera  med membranet och det blir således en lägre koncentration av transmittorsubstans i klyftan. Smt finns ofta nära plasmamembranet och dessa påverkas därför snabbare av Ca-influxen. Sker en längre influx kommer även neurotransmittorerna påverkas varpå deras vesikler kan frisättas (Därav tar de lite längre tid).

 

 14. De är mycket man inte vet ännu men det man sett är att proteinet synapsin håller vesiklerna i reservpoolen genom korsförbindelser med aktin. Om synapsinet sedan fosforyleras  av calmodulin-dependent protein kinase så frigörs vesiklarna. Själva frisättningen är dåligt förstådd men man har hittat proteiner , NSF och SNAP:s  som är involverade i processen. Vesikeln dockar, SNARE-komplex (SNAP-receptor) drar vesikelmembranet och presynapsmembranet ihop. Ca2+ binder till synaptotagmin (del av vesikeln) som i sin tur kan katalysera membranfussionen genom att binda till SNARE och plasmamembranet. mm.

 

15. Myasthenisyndrom innebär att man har en abnormal transmission som leder till svaghet i skelettmuskulaturen. Botulism och tetanus som orsakas av bakterien clostridium. Botulism får man ofta i sig via föda eller i sår. Bakterien släpper ett toxin som kan skapa en paralys av perifera neuromuskulära synapser. I extremfall kan diafragman påverkas. I botulinum kan även den glatta muskulaturen påverkas. Tetanus blockar frisättningen av inhibitoriska transmittorer från interneuron i ryggmärgen. Detta skapar en hyperexcitation och tetaniska kontraktioner i den påverkade muskeln. Dessa båda påverkar SNARE-komplexet. Även giftet från den svarta änkan påverkar vesikelfrisättningen.

 

 16. De jonotropa receptorerna är en postsynaptisk receptor som har en membranöverspännande domän som formar en jonkanal. Dessa receptorer kombinerar transmittorbindande och kanal-funktioner i en enda enhet.
 De kan även kallas ligand-gated ion channels. Dessa genererar ofta snabba postsynaptiska effekter.

 

17. Metabotropiska receptorer har fått sitt namn eftersom eventuella joner som rör sig genom kanalen är beroende av mellanliggande metaboliska steg. Dessa har en intracellulär domän som indirekt påverkar kanaler genom en aktivering  av G-protein. Då G-proteinet bundits kan det interagera direkt med kanalen eller binda till andra effektorprotein som i sin tur påverkar kanalen till stängning eller öppning. Dessa receptorer kan därför också kallas G-proteinkopplade receptorer. Dessa har ofta långsamma postsynaptiska effekter.

 

 18. När Ach binder in till sin receptor öppnas ligand-gated channels. En aktionspotential i den presynaptiska klyftan kan frisätta miljoner Ach molekyler och dessa binder in till en av de tusentals receptorer som är tätt packade i det postsynaptiska membranet. Den synkroniserade öppningen av kanalerna resulterar i en end-plate current, EPC. Denna ström går oftast inåt och orsakar en depolarisering av det postsynaptiska membranet. Strömmen orsakas av hur mycket Ach som finns i klyftan (jonkanalerna är inte alls spänningskänsliga). Dessa kanaler är förmodligen permeabla för flera olika joner, dvs för både Natrium och kalium.

 

 19. Vid en ström på 0 mV syns ingen end-plate current. Vid mer positiva potentialer kommer strömmen att ändra sin polaritet och flöda utåt snarare än inåt. Vid den potential där end-plate current vänder har vi sk. reversal potential (vid ca 0 mV i neuromuskulära kopplingar).

 

 20. Kanaler som öppnas av Ach är permeabla både för Natrium och kalium men vid vilomembranpotentialen (-90 mV) är strömmen gerererad framförallt från ett natriuminflöde (netto). Vid potentialer som är mer positiva än reversal-potentialen så kommer balansen ändras. Ex. kanske vi inte får ett inflöde av Na+ utan istället ett utflöde av K+ då dess drivingforce är större. Ännu större positiva potentialer kan göra att både Na+ och K+ flödar utåt. Dessa flöden regleras av den elektrokemiska gradienten som i sin tur bestämmer magnituden och polariteten för end-plate current. Epp kommer alltså depolarisera när membranpotentialen är med negativ än E-reversal och hyperpolarisera när membranpotentialen är mer positiv än E-reversal. Den generella regeln är att "the action of a transmitter drives the postsynaptic membranepotential toward e-rev for the particular ion channels beeing activated". Se bild s. 101 i neuroscience.

 

21. Ex. glycin och GABA. Dessa kommer att vända strömmarna så att den postsynaptiska cellen depolariserar eller hyperpolariserar så att tröskelvärdet för en aktionspotential inte uppnås. Ex. GABA orsakar kanaler som är permeabla för Cl- att öppnas. Om Strömmen för Cl- är -70 mV och vilomembranpotentialen ligger på -60 mV så kommer den elektrokemiska kraften göra att negativa kloridjoner går in i cellen och producerar en hyperpolarisering. Då tröskelvärdet för en aktionspotential i detta exempel är -40 mV så kommer kloridjonerna således göra så att en aktionspotential inhiberas. Även om en depolarisering skulle ske kan substansen vara inhibitorisk om det är så att tröskelvärdet är mindre negativ än E-reversal. Grundregeln är att en exitatorisk postsynaptisk potential har en reversalpoint som är mer positiv än aktionpotentialtröskeln medan en inhibitorisk postsynaptisk potential har en reversalpoint som är mer negativ än tröskelvärdet.

 

 

 22. Neuron i CNS är ofta innerverade av tusentals synapser och den postsynaptiska potentialen som produceras i varje aktiv synaps kan summeras för att sedan bestämma beteendet hos det postsynaptiska neuronet. Eventuellt kan även gliaceller bidra till den synaptiska signaleringen.