Kommunikáció

1. Kommunikáció

2. 2/15 Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 4-33. Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 4-33. Sejtek közötti kommunikáció • soksejtűekben elengedhetetlen összehangolni a sejtek működését • direkt és indirekt kommunikáció • direkt kommunikáció: rés-illeszkedés (gap junction) • 6 connexin = 1 connexon; 2 connexon = 1 pórus  • pórusátmérő 1,5 nm, kis szerves molekulák (1500 Ms) (IP3, cAMP, peptidek) is átjutnak • ingerlékeny sejteknél elektromos szinapszis a neve (gerinctelenek, szívizom, simaizom, stb.) • gyors és biztos átvitel - menekülő reakcióknál gyakori: Aplysia tintalövelő sejtek, Mauthner sejt inputja, rák potroh csapás, stb. • az összekapcsolt sejtek ingerküszöbe magas

3. 3/15 Indirekt kommunikáció • kémiai anyag - jel - közvetítésével történik • jeladó - jel - csatorna - jelfogó • vannak specializált jeladók (ideg-, mirigysejt), de más sejteknél is gyakori a jelkibocsátás (pl. fehérvérsejt) • a jel kémiai természete sokféle lehet: • biogén aminok: katekolaminok (NA, Adr, DA), indolaminok (5-HT), imidazol (hisztamin), észterek (ACh), stb. • aminosavak: glu, asp, tiroxin, GABA, glicin, stb. • kis peptidek, fehérjék • nukleotidok és származékaik: ATP, adenozin, stb. • szteránvázas vegyületek: nemi hormonok, mellékvesekéreg hormonok, stb.

4. 4/15 Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 8-1. Csatorna szerinti osztályozás • a csatorna szerinti a legalapvetőbb osztályozás • neurokrin • a jeladó idegsejt • a csatorna a szinaptikus rés - 20-40 nm • csak a posztszinaptikus sejthez jut el (fülbesúgás) • a jel mediátor, vagy neurotranszmitter • parakrin (autokrin) • a jeladó sokféle sejt lehet • a csatorna a szövetközti tér • közelben lévő sejtekhez jut el (beszéd társaságban) • a jelet nevezik szöveti hormonnak is • endokrin • a jeladó mirigysejt, vagy idegsejt (neuroendokrin) • a csatorna a véráram • a szervezet minden sejtjéhez eljut (rádió, TV) • a jelet hormonnak nevezik 

5. 5/15 Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 6-12. A jelfogók típusai • hidrofil jelek esetén a jelfogó a membránban • hidrofóboknál a plazmában • előbbi meglévő fehérjék működésére hat, utóbbi új fehérjék szintézisét befolyásolja • a membránreceptor internalizálódhat és lehet plazmareceptora is • membránreceptorok: • ioncsatorna receptor (ligandfüggő csatornák)ideg-, és izomsejteken - gyors neurotranszmisszióionotróp receptoroknak is nevezik • G-fehérjéhez kapcsolódó receptor - legelterjedtebbidegsejteken metabotróp receptornak neveziklassabb hatás - effektor fehérje, másodlagos hírvivő  • katalitikus, pl. tirozin kináz - növekedési faktorok használják - foszforilációt okoz tirozin aminosavon

6. 6/15 Neurokrin kommunikáció I. • Otto Loewi 1921 - Vagus-Stoff • békaszív + vagus ideg preparátum - ingerlés a szivet lassítja, az oldat egy másik szívhez adva szintén lassít • kémiai neurotranszmisszió első demonstrációja • később: ideg-izom áttevődés - hiedelem: ACh az általános serkentő transzmitter, ionotróp, Na+-K+ vegyes csatornán át (< 1 ms) • később: gátló transzmitterek Cl- csatornán át • még később: lassú transzmisszió (több 100 ms), G-fehérje mechanizmussal • neuromodulátor ha parakrin módon is hat • egy idegvégződés egy transzmittert szabadít fel, és az egy adott hatással rendelkezik - Dale-elv • ma: kismolekula + peptid együtt lehetséges

7. 7/15 Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 6-14. Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 6-13. Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 6-31,34. Neurokrin kommunikáció II. • gyors szinapszis - például az izom véglemez ,  • kurare - dél-amerikai nyílméreg hatóanyaga mint kutatási eszköz • ált. agonisták és antagonisták igen fontosak • megfordulási v. reverzál potenciál - milyen ion • EPSP = excitatory synaptic potential • IPSP = inhibitory synaptic potential • hatás a gradienstől függ - pl. Cl- • Cl- csatorna nyitása akkor is lehet gátló, ha nem okoz hiperpolarizációt - membrán söntölés • preszinaptikus vs. posztszinaptikus gátlás • a transzmitter felszabadulása kvantált: Katz (1952) - miniatür véglemez potenciálok - Ca++ hiány esetén, ingerlésre is ennek n-szerese • kb. 10.000 ACh molekula - 1 vezikulum • hatás eliminációja 

8. 8/15 Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 6-40,41. Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 6-47. Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 6-45. Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 6-43. Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 6-46. Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 6-44. Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 6-1. Az idegsejt integratív funkciója • a jeltovábbítás során gradált és minden-vagy-semmi elektromos jelek és kémiai jelek váltogatják egymást a KIR-ben  • az idegsejt integrálja a hatásokat  • térbeli szummáció, lásd térállandó  • előjel, távolság az eredési dombtól fontos szempont  • időbeli szummáció, lásd időállandó  • az eredő potenciál nagysága frekvencia-kóddal továbbítva - időbeli szummációt okozhat  • kolokalizált transzmitterek leadása - bonyolult kölcsönhatás lehet 

9. 9/15 Plasztikusság a szinapszisban • a tanulás, a memória alapja a neuronális plasztikusság • plasztikusság kell a speciális mozgások (pl. borotválkozás, tenisz, stb.) tanulásához • szokások kialakulása is plasztikusságon alapul • egyedfejlődés során is szükség van rá, egyes kapcsolatok megszűnnek • alapja mindig a posztszinaptikus sejtből jövő visszajelzés • kifejlett élőlényben: szinaptikus hatékonyság változása

10. 10/15 D.O. Hebb posztulátuma (1949) • minden izgalmi szinapszis hatékonysága nő, ha a szinapszis aktivitása konzisztens, és pozitív módon korrelál a posztszinaptikus sejt aktivitásával

11. 11/15 Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 6-50. Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 6-49. Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig.6-48. A hatékonyságnövekedés módjai • preszinaptikus és posztszinaptikus mechanizmus lehetséges • utóbbira nézve kevés információ van • homoszinaptikus moduláció • homoszinaptikus facilitáció • béka izom, kuráre AP gátlására • gyors ingerpár hatására 100-200 ms hosszú, térbeli szummációt meghaladó növekedés a második EPSP-ben  • mechanizmusa a Ca++ növekedés a preszinapszisban  • poszttetanikus potenciáció • béka izom inger sorozattal ingerelve • depresszió, majd percekig tartó facilitáció  • mechanizmusa: a hólyagocskák mind kiürülnek (depresszió), majd helyreállítódnak, miközben a Ca++ koncentráció még magas

12. 12/15 Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 6-51. Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 6-52. Heteroszinaptikus moduláció • a transzmitter felszabadulást más szinapszis vagy a keringés által odajuttatott modulátor befolyásolja • pl. szerotonin - puhatestűek és gerincesekoktopamin - rovarokNA és GABA - gerincesek • idetartozik a preszinaptikus gátlás is • serkentő hatású modulációk • heteroszinaptikus facilitáció - Aplysia - érző és motoros idegsejt közötti áttevődés fokozódik 5-HT jelenlétébenmechanizmus: 5-HT - cAMP - KS-csatorna záródik - AP hosszabb, több Ca++ lép be  • long-term potenciáció - LTP pl. hippokampuszintenzív ingerlésre órákig, napokig, hetekig tartó hatásnövekedésmindig NMDA szerepel 

13. 13/15 Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 9-8. Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 9-9b. G-fehérjéhez kapcsolt hatás • ismétlés: jel szerinti osztályozás  • lipofil jel (szteroid, tiroxin) - plazmareceptor - fehérjeszintézis módosítás  • lipofób jel (a többi) - membránreceptor - meglévő fehérje módosítása • ioncsatorna (ligand-függő) - ionotróp receptor • G-fehérjéhez kapcsolódó 7M receptor - metabotróp receptor • katalitikus receptor - tirozin kináz, cGMP szintetáz • a legelterjedtebb a G-fehérjéhez kötött • ligand + receptor = aktivált receptor • aktivált receptor + G-fehérje = aktivált G-fehérje (GDP - GTP csere) • aktivált G-fehérje - -alegység disszociál • -alegység - effektor fehérje aktiváció • -alegység - GTP lebontás GDP-vé - hatás vége

14. 14/15 Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 6-39. Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 9-19. Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 1-4. Alberts et al.: Molecular biology of the cell, Garland Inc., N.Y., London 1989, Fig. 12-33. Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 9-10. Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 9-14. Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 9-11. Effektor fehérjék • K+-csatorna - nyitás, vagy csukás  • másodlagos hírvivőn keresztüli hatás • Sutherland 1970 - Nobel-díj - cAMP rendszer • további másodlagos hírvivők felfedezése  • hatásmechanizmusok: • cAMP  • IP3 - diacilglicerol  • Ca++  • egy jel, több lehetséges útvonal • egy útvonal, több lehetséges jel • jelentőség: jel felerősítése  • a receptor jelenléte, és milyensége a döntő: pl. szerotonin receptorok 

15. 15/15 Katalitikus receptorok Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 9-20.

17. Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 4-33. Gap junction (rés-illeszkedés)

18. Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 8-1. Csatorna szerinti felosztás

19. Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 6-12. Gyors és lassú neurotranszmisszió

20. Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 6-13. A neuromuszkuláris junkció

21. Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 6-14. A neuromuszkuláris véglemez

22. Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 6-31,34. A jel eliminációja

23. Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 6-1. Az ingerület terjedése KIR-ben

24. Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 6-43. AP generálása az axondombon

25. Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 6-44. Térbeli szummáció

26. Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 6-45. EPSP és IPSP szummációja

27. Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 6-46. Időbeli szummáció

28. Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 6-47. Frekvenciakód

29. Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 6-40,41. Neuromoduláció

30. Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig.6-48. Homoszinaptikus facilitáció

31. Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 6-49. A facilitáció Ca++ függése

32. Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 6-50. Poszttetanikus potenciáció

33. Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 6-51. Heteroszinaptikus facilitáció

34. Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 6-52. Long-term potenciáció

35. Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 9-8. Hatásmód és zsíroldékonyság

36. Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 9-9b. Zsíroldékony jelek hatásmódja

37. Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 6-39. Effektor fehérje: K+-csatorna

38. Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 9-10. Másodlagos hírvivők

39. Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 9-11. cAMP szignalizáció

40. Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 9-14. Inozitoltrifoszfát szignalizáció

41. Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 9-19. Ca++ szignalizáció

42. Alberts et al.: Molecular biology of the cell, Garland Inc., N.Y., London 1989, Fig. 12-33. A jel sokszorozódása

43. Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2000, Fig. 1-4. Szerotonin receptorok