vault backup: 2026-01-21 19:33:03
All checks were successful
Deploy Quartz site to GitHub Pages / build (push) Successful in 5m0s
All checks were successful
Deploy Quartz site to GitHub Pages / build (push) Successful in 5m0s
This commit is contained in:
@@ -0,0 +1,284 @@
|
||||
---
|
||||
source: Gabriels anteckningar
|
||||
lecture: Farmakologiska receptorer
|
||||
block: 1
|
||||
---
|
||||
|
||||
# Farmakologiska receptorer
|
||||
|
||||
Farmakologiska receptorer
|
||||
- Översikt
|
||||
-
|
||||
Receptorer är mottagarstrukutrer (av protein) som binder in ligander,
|
||||
även kallas “first messengers” (samlingsnamn för många olika typer av
|
||||
substanser). Vissa receptorer för vidare information IC via second
|
||||
messenger.
|
||||
-
|
||||
Det finns två typer av receptorer, cellmembranbundna och
|
||||
intracellulära
|
||||
-
|
||||
Receptorer kan integreras med varandra (oberoende av typ), t,ex slå sig
|
||||
samman (t.ex ryanodinreceptor-kanal + DHP i muskelcellens SR).
|
||||
|
||||
- Cellmembranbundna receptorer
|
||||
-
|
||||
Förankrade i cellmembranet – oftast rörliga
|
||||
-
|
||||
Metabotropa receptorer
|
||||
- Påverkar cellaktiviteten via signalerings-kaskad
|
||||
- T.ex G-proteinkopplade receptor
|
||||
-
|
||||
Har extracellulär domän
|
||||
-
|
||||
Ligand binder till receptorens extracellulära
|
||||
domän → receptorn ändrar konformation →
|
||||
G-proteinet aktiveras genom att byta GDP mot
|
||||
GTP → aktiverat G-protein startar en
|
||||
signaleringskaskad i cellen → GTP
|
||||
hydrolyseras tillbaka till GDP → signalen
|
||||
avslutas.
|
||||
-
|
||||
Jonotrop receptor – ligandstyrd jonkanal
|
||||
- Receptor som också är en jonkanal!
|
||||
- Ligandbindning inducerar konformationsändring där
|
||||
jonotrop receptorn öppnar upp jonkanalen
|
||||
- T.ex GABAA
|
||||
→ 2st GABA binder in → Cl-kanal öppnas → Cl
|
||||
strömmar passivt in → desensitiseras → stängs
|
||||
-
|
||||
Gemensamt: Liganden binder till EC domän som inducerar
|
||||
konformationsändringar och aktiverar receptorn.
|
||||
|
||||
- Intracellulära receptorer
|
||||
-
|
||||
Dessa receptorer finns i insidan av cellen och liganden måste drf
|
||||
transporteras in (oftast är liganden fettlöslig→diffusion över membran)
|
||||
-
|
||||
Receptorerna är oftast bundna till inhibitoriska proteiner när de är
|
||||
inaktiva. När liganden binder in → inhibotirska proteiner lossnar.
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
![[image-8f7eb9f9c8f5.png]]
|
||||
|
||||
|
||||
![[image-8df4692b737b.png]]
|
||||
|
||||
|
||||
![[image-851349e73995.png]]
|
||||
|
||||
-
|
||||
Två aktiva proteiner smälter samman → bildar dimer (dimeriseras) →
|
||||
transporteras till cellkärnan och påverkar genuttryck
|
||||
(transkriptionsfaktorer)
|
||||
-
|
||||
IC receptorers effekt är långvariga men tar längre tid, eftersom
|
||||
genuttryck → proteinsyntesen påverkas vilka är tidskrävande processer.
|
||||
|
||||
- Skillnader mellan membranbundna/IC receptor
|
||||
-
|
||||
Plats: På utsidan av membranet resp. intracellulärt.
|
||||
-
|
||||
Ligand: Stannar på utsidan resp. transporteras till cellkärnan.
|
||||
+ Olika typer av ligander (oftast hydrofila resp. hydrofoba)
|
||||
-
|
||||
Tar kort tid att få effekter resp. lång tid.
|
||||
-
|
||||
Effekt: Oftast kortvarig resp. långvarig
|
||||
Frågor
|
||||
1. Hur fungerar intracellulära receptorer?
|
||||
Farmakologiska receptorer
|
||||
- Receptorn oftast återvänder till utgångsläget efter väldigt kort period.
|
||||
- Liganderna oftast är reversibla, men få ligander är irreversibla (ovanliga).
|
||||
-
|
||||
Key-and-Lock: Nyckel (ligand) och nyckelhål (receptor)
|
||||
- Vid ligand-receptor interaktion uppstår olika kemiska bindningar.
|
||||
-
|
||||
Bindningar som väte-, van der Waals, hydrofoba krafter mfl. verkar
|
||||
tillsammans och är bakom bindningsstyrkan mellan ligand o receptor.
|
||||
-
|
||||
Receptorer har en ficka med specifika aa som kan orsaka olika typer av
|
||||
kemiska interaktioner.
|
||||
-
|
||||
Liganden måste ha en passande struktur och kemisk uppbyggnad för
|
||||
att kunna “falla ner i receptorn” och få relativt god bindningsstyrka.
|
||||
- Lika löser lika: polära binder polära, opolära binder opolära.
|
||||
-
|
||||
Med lämplig passform och kemiska egenskaper induceras
|
||||
konformationsändring i receptorn.
|
||||
|
||||
- G-proteinkopplat receptorer
|
||||
-
|
||||
Finns stor affinitet mellan liganden och receptor (ligand “sugs” in).
|
||||
-
|
||||
Ligand binder in → konformationsändring i receptor → (receptor
|
||||
fungerar som GEF, byter ut GDP mot GTP i G-proteinet) → G-proteinet
|
||||
ändrar form, a-subenheten lossnar → a-subenheten påverkar
|
||||
målproteiner såsom spänningskänsliga kanaler.
|
||||
-
|
||||
Så aktiveras G-proteinkopplade receptorer, såsom GABAB
|
||||
-
|
||||
När GTP hydrolyseras återgår G-protein till inaktivt tillstånd.
|
||||
- Väldigt många olika system i kroppen utnyttjar receptorer
|
||||
-
|
||||
Neurotransmission
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
![[image-f9b172a930e9.png]]
|
||||
|
||||
- Aktionspotential → Vesiklar med ligander frisätts till
|
||||
målreceptor, t.ex till muskler
|
||||
- Elektriska signaler överförs till kemiska.
|
||||
-
|
||||
Endokrina systemet
|
||||
- Endokrina körtlar frisätter hormoner i blodet → hittar slutligen
|
||||
målreceptor.
|
||||
-
|
||||
Immunsystemet
|
||||
- Aktivering av receptorer på immunceller är grunden till att
|
||||
utlösa immunsvar.
|
||||
Farmakologi
|
||||
- Receptorer är därför måltavla inom farmakologi.
|
||||
- Många läkemedel verkar genom att påverka receptorer, hämma/aktiver
|
||||
-
|
||||
Smärt, diabetes, hypertoni osv
|
||||
|
||||
- Agonister – ligander som binder och stimulerar/aktiverar receptorn
|
||||
-
|
||||
Har förmåga att påverka receptorn → svar induceras
|
||||
-
|
||||
Endogena (från kroppen) substanser som binder receptorer är agonister
|
||||
- ACh, GABA, glutamat, kortisol, serotonin osv.
|
||||
- Endogen substans namnger ofta receptorn, men inte alltid
|
||||
-
|
||||
En agonist kan aktivera receptor som i sin tur hämmar mottagarcellen.
|
||||
-
|
||||
En typ av receptor kan finnas i många olika typer av celler
|
||||
- En agonist kan därmed ge många olika effekter.
|
||||
- Farmakologisk utmaning → biverkningar
|
||||
-
|
||||
Receptorer har oftast olika subtyper.
|
||||
|
||||
- Agonistens svar kan moduleras via substanser/joner
|
||||
-
|
||||
Många receptorer oftast har flera olika bindningsställen.
|
||||
-
|
||||
Om specifika substanser binder tsm med agonisten påverkas
|
||||
agonistens svar → hämmas eller stimuleras.
|
||||
-
|
||||
Vissa receptorer kan reagera på olika endogena agonister
|
||||
-
|
||||
Vissa receptorer är både ligand- och
|
||||
spänningsstyrda, t.ex NMDA:
|
||||
- Huvudtransmittorn: glutamat
|
||||
- Co-agonist: Glycin eller D-serin (måste
|
||||
binda för kanalöppning).
|
||||
- Spänningsberoende: Depolarisering
|
||||
krävs för kanalöppning
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
![[image-1ad59cc78610.png]]
|
||||
|
||||
- Modulerande substanser: Flera endogena och exogena ämnen
|
||||
påverkar receptorn, t.ex alkohol och ketamin (hämmar).
|
||||
Frågor
|
||||
1. Varför är receptorer viktiga inom farmakologi? Varför kan receptorer orsaka
|
||||
farmakologisk utmaning? Vad är agonister?
|
||||
2. Hur moduleras agonisten? Ge exempel.
|
||||
Dos-responskurva
|
||||
- Ett sätt att illustrera relationen mellan effekten när en viss agonist binder till
|
||||
receptor, en enskild effekt från interaktionen studeras.
|
||||
-
|
||||
Kan ske i vitro, försöksdjur, människa
|
||||
- Effekten mäts ständigt i olika punkter av dos/blodkoncentration.
|
||||
-
|
||||
Inga tidspunkter!
|
||||
- Eventuellt uppnås ett fysiologiskt tak trots att receptorerna oftast ej är mättade
|
||||
-
|
||||
Detta beror på fysiologiska begränsningar (såsom maxpuls).
|
||||
-
|
||||
Celler kommer att uppnå maximal respons/effekt med
|
||||
aktivering av bara ett fåtal receptorer, inte alla.
|
||||
- T.ex perifer fatigue i muskler. Trots hög [ACh] EC och
|
||||
tillgängliga AChR kontraheras muskelfibern inte ej pga
|
||||
hög [Pi] IC → en skyddsmekanism mot
|
||||
överansträngning.
|
||||
-
|
||||
Vid denna punkt ger ökad dosering inte ökad respons.
|
||||
|
||||
- Affiniteten mellan liganden och receptorn samt dosen är avgörande för hur
|
||||
mycket ligand som binds till receptorer → avgörande för effekt.
|
||||
-
|
||||
Ligand med högre affinitet binder mer än ligand mer lägre affinitet.
|
||||
-
|
||||
Ju mer ligander som tillsätts desto mer ligand-receptorkomplex.
|
||||
-
|
||||
Sigmoidal kurva (dos på logartmisk x-axel)
|
||||
|
||||
- Emax = maximal effekt
|
||||
-
|
||||
S.k efficacy
|
||||
-
|
||||
Ju brantare kurvan är desto mer effekt
|
||||
|
||||
- Potens är mått agonistens tillslagskraft
|
||||
-
|
||||
Måtten man utgår från oftast är EC50
|
||||
- Effekten när koncentrationen ger 50 % av
|
||||
maximal effekt.
|
||||
-
|
||||
Ju lägre EC50 desto större potens och vice versa
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
![[image-eeb7424b163d.png]]
|
||||
|
||||
|
||||
![[image-eabe17a3fa33.png]]
|
||||
|
||||
|
||||
![[image-ae48d5faa2b7.png]]
|
||||
|
||||
- Låg EC50 → låga doser krävs för att nå 50% av Emax (efficacy) →
|
||||
kurvan ligger åt vänster. Motsatsen gäller för låg potens.
|
||||
-
|
||||
På bilden syns olika agonister med samma efficacy, dock varierar deras
|
||||
potens, där A har högst potens.
|
||||
|
||||
- Agonister som läkemedel
|
||||
-
|
||||
Många läkemedel är agonister som specifikt stimulerar en receptor
|
||||
eller en grupp av receptorer.
|
||||
-
|
||||
Eftersom olika receptorer har olika affinitet för agonister bör läkemedlet
|
||||
doseras så att endast de önskade receptorerna aktiveras.
|
||||
- Hög dosering kan orsaka att oönskade receptorer stimuleras.
|
||||
|
||||
- Antagonister
|
||||
-
|
||||
Substanser som binder receptorer och förhindrar aktivering av
|
||||
receptorn genom att (oftast) reversibelt binda in till samma
|
||||
bindningsställe som agonisten kan binda till.
|
||||
-
|
||||
Antagonister kan ha hög affinitet men inducerar ingen
|
||||
konformationsändring i receptorn → ingen effekt.
|
||||
-
|
||||
Många läkemedel är antagonister
|
||||
- Minskar effekten av en agonist (potensen minskar)
|
||||
-
|
||||
T.ex vid överdosering av morfin → morfin-receptorer kan inhiberas av
|
||||
antagonister som “tävlar” med agonisten om bindningsplatser.
|
||||
-
|
||||
Ingen dos-responskurva pga ingen effekt.
|
||||
Frågor
|
||||
1. Varför ritas dos-responskurvan, vilka variabler (x,y) visas i kurvan?
|
||||
2. Be exempel på fysiologiskt tak.
|
||||
3. Vad är efficacy respektive potens?
|
||||
|
||||
|
||||
@@ -0,0 +1,162 @@
|
||||
---
|
||||
source: Gabriels anteckningar
|
||||
lecture: Hjärnans utveckling
|
||||
block: 1
|
||||
---
|
||||
|
||||
# Hjärnans utveckling
|
||||
|
||||
Hjärnans utveckling
|
||||
- Nervsystemet i fostertiden växer via proliferation, celldelning på ett
|
||||
förutbestämt sätt
|
||||
-
|
||||
Första neruogenes vid v.8 → v.20
|
||||
-
|
||||
Sedan börjar astrocytgenes (v. 20), sedan oligodendrocytgenes
|
||||
-
|
||||
Mikroglian kommer från ett annat ursprung.
|
||||
-
|
||||
Nervsystemet producerar överskott på neuroner (max antal vid hälften
|
||||
av graviditeten) → överskottet dör via apoptos
|
||||
-
|
||||
Nervceller som man har några år efter födseln är samma hela livet,
|
||||
förutom neurogenes vid hippocampus och subventrikulära zonen.
|
||||
- Differentiation
|
||||
-
|
||||
Olika nervceller differentierar på olika sätt under en längre period och
|
||||
antar sina fenotyper (egenskaper)
|
||||
-
|
||||
Jonkanaler, kofaktorer mm. utrrycks.
|
||||
- Migration
|
||||
-
|
||||
Hjärnan börjar som ett rör
|
||||
-
|
||||
Neuroner måste migrera in till korrekt plats i det växande
|
||||
nervsystemet, annars kan fel i nervsystemet uppstå.
|
||||
-
|
||||
Neuroner migrerar mha radialglia, celler som har långa utskott från
|
||||
insidan till utsidan av röret som neuroner utnyttjar för migration.
|
||||
- Neurit-tillväxt
|
||||
-
|
||||
Utskott som växer i omogna neuroner som ska bli dendriter/axoner.
|
||||
-
|
||||
Axoner måste nå korrekt plats i nervsystemet/kroppen.
|
||||
-
|
||||
Axoner vägleds mha molekylära adresslappar som repallerar eller
|
||||
attraherar.
|
||||
- Synaptogenes
|
||||
-
|
||||
Efter att axonet har växt till korrekt plats startar synapsbildning med
|
||||
funktionella pre- och postsynaptiska strukturer.
|
||||
-
|
||||
Synaptogenes börjar redan i mitten av graviditeten.
|
||||
-
|
||||
Upp till puberteten bildas överskott av synapser, för att “testa vilka
|
||||
synapser som fungerar”. Dessa som får stimulans, stärks, övriga
|
||||
synapser elimineras.
|
||||
-
|
||||
Efter puberteten uppstår en nettominskning på antal synapser, endast
|
||||
viktiga synapser behålls.
|
||||
- Minskar drastiskt även vid t.ex demens
|
||||
-
|
||||
Vissa sjukdomar/tillstånd påverkar antal eliminerad/stärkta synapser
|
||||
- Autism → minskar eliminering → större antal synapser
|
||||
- Schizofreni → ökar eliminering → mindre antal synapser
|
||||
-
|
||||
Lagom antal synapser är bäst, ffr. rätt synapser!
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
- Synaptisk reorganisation
|
||||
-
|
||||
Fortsätter hela livet för inlärning/minne/glömska/anpassning men är
|
||||
betydligt mindre aktiv vid vuxen ålder.
|
||||
- Myelinisiering
|
||||
-
|
||||
Sker sent i tonåren och upp i 20-årsåldern
|
||||
- Hjärnan utvecklas livet ut (minne/glömska → synaptisk reorganisation)
|
||||
Frågor
|
||||
1. När startar och slutar neurogenes? Varför sker apoptos?
|
||||
2. Varför är migration av neuroner under fosterutveckling viktig? Hur sker den?
|
||||
3. Vad menas med neurit-tillväxt och hur går tillväxten till?
|
||||
4. När startar synaptogenes och när är synaptogenes som mest, varför? Finns det
|
||||
specialfall där synaptogenes bromsas/stimuleras?
|
||||
5. Vad menas med synaptisk reorganisation, när/varför sker det?
|
||||
Glutamatsynapser
|
||||
- Tidigt i utvecklingen har glutamatsynapser en svag
|
||||
AMPA-signalering eftersom AMPA-receptorer “lossnar” lätt från
|
||||
membranet, därmed är NMDA-signalering avgörande. Dessa
|
||||
synapser kallas AMPA-tysta synapser.
|
||||
- Om NMDA-aktiviteten är hög, stabiliseras AMPAR och speciell form
|
||||
av LTP sker, 0 → 1 (synapsen går från tyst till funktionell).
|
||||
-
|
||||
Synapsen blir permanent
|
||||
- Om NMDA-aktiviteten är låg, elimineras AMPAR. Synapsen “städas” av
|
||||
astrocyter och/eller mikroglia.
|
||||
- Hjärnan testar många olika synapser, mindre aktiva synapser elimineras (alltså
|
||||
de med låg nervcellsaktivitet och därmed låg NMDA-aktivitet).
|
||||
- När hjärnan mognar minskar antalet tysta synapser.
|
||||
Frågor
|
||||
1. Vad menas med tysta synapser? Vad är aktiva synapser?
|
||||
2. Hur aktiveras “tysta synapser”? Hur kan hjärnan avgöra om synaps är viktig?
|
||||
GABA-synapser
|
||||
- GABA-synapser produceras senare än Glu-synapser.
|
||||
- I början av utvecklingen är GABA-synapser exciterande/depolariserande
|
||||
-
|
||||
Beror på ökad uttryck av NKCC1 (transporterar ut klorid), hög IC [Cl]
|
||||
→ Cl-jp -40 mV
|
||||
-
|
||||
Under utvecklingen ökar uttrycket av KCC2 (transporterar in Cl), låg
|
||||
IC [Cl] → Cl-jp -80 mV
|
||||
- Då blir GABA inhiberande/hyperpolarisering.
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
![[image-d052250697ad.png]]
|
||||
|
||||
|
||||
- Under graviditeten samarbetar GABA-synapser (som då är exciterande) med
|
||||
glutamat-synapser för att stabilisera det växande synaps-nätverket.
|
||||
-
|
||||
GABA-synapser kan bidra till att omvandla tysta Glu-synapser till
|
||||
funktionella.
|
||||
- GABA-synapser övergår gradvis till att vara inhiberande, förutom vid
|
||||
förlossningen då de direkt övergår till inhiberande (switch!)
|
||||
-
|
||||
Beror på mammans hormon oxytocin → stimulerar uttryck av KCC2.
|
||||
-
|
||||
Minskar risken för hypoxi (syrebrist)
|
||||
-
|
||||
För mycket nervcellsaktivitet kräver mycket energi som i sin tur kräver
|
||||
syretillgång (oxidativ fosforylering).
|
||||
Frågor
|
||||
1. Vad är speciellt under GABA-synaps-utvecklingen, varför kan de samarbeta
|
||||
med Glu-synapser?
|
||||
2. Varför och när ändras GABA-synapsernas egenskaper?
|
||||
Nervcellsaktivitet
|
||||
- Nervcellsaktivitet är avgörande för utvecklingen av hjärnan dock finns inga
|
||||
sinnesintryck som kan trigga nervceller → lösningen är att generera
|
||||
“slumpmässiga”/ aktionspotentialer
|
||||
-
|
||||
GABA-synapser (exciterande under fostertiden) är viktigt här.
|
||||
- Synapser börjar att bildas och sedan utifrån aktivitet elimineras eller förstärks
|
||||
det synaptiska nätverket mellan olika områden.
|
||||
- Med tiden (vuxna) genereras ap inte slumpmässigt utan vid behov, oftast som
|
||||
svar på sinnesintryck.
|
||||
- Hjärnans utveckling beror på vilka nervceller som spontant aktiveras
|
||||
tillsammans eftersom spontant synka synapser stärks medan svaga elimineras.
|
||||
- Experiment
|
||||
-
|
||||
Täcker ett öga på ett ungt djur → det täckta ögat får ingen input →
|
||||
synapser för det ögat försvagas medan det andra ögat utvecklas normalt.
|
||||
Spontan aktivitet startar innan ögonen öppnas men utan sensorisk input
|
||||
under utvecklingen elimineras dessa synapser.
|
||||
- Spontan aktivitet innebär långsamma vågor av depolarisering vilket även sker
|
||||
i icke-REM-sömn vilket är viktigt för utvecklingen av hjärnan
|
||||
(inlärning/glömska) → liknar hjärnans utveckling under fostertiden.
|
||||
Frågor
|
||||
1. Hur bildas synapser utan sinnesintryck? Hur vet hjärnan vilka synapser är
|
||||
relevanta?
|
||||
2. Vad menas med spontant nervcellsaktivitet?
|
||||
|
||||
@@ -0,0 +1,506 @@
|
||||
---
|
||||
source: Gabriels anteckningar
|
||||
lecture: Nervcellsfysiologi del 2
|
||||
block: 1
|
||||
---
|
||||
|
||||
# Nervcellsfysiologi del 2
|
||||
|
||||
Nervcellsfysiologi, del 2
|
||||
- Glutamatsynapser är en excitatorisk synaps som ökar sannolikheten för ap
|
||||
-
|
||||
EPSP – Excitatory postsynaptic potential
|
||||
- Skillnaden i mp efter excitationen
|
||||
- T.ex -70 mV → -65 mV motsvarar EPSP på +5 mV
|
||||
-
|
||||
Glutamatsynapser har receptorer AMPA och NMDA
|
||||
- GABA synapser är inhibitoriska
|
||||
-
|
||||
IPSP – Inhibitory postsynaptic potential
|
||||
-
|
||||
GABAA- och GABAB receptorer.
|
||||
- Pyramidceller domineras av glutamatsynapser, med högst densitet vid
|
||||
dendritic spine.
|
||||
|
||||
- Presynaps
|
||||
-
|
||||
Glutamat och GABA finns i vesiklar vid axonterminalen (presynapsen)
|
||||
och frisätts vid utlöst ap.
|
||||
- På vesiklarnas membran finns ATP-drivna pumpar som pumpar
|
||||
in transmittorsubstanser (t.ex glutamat,GABA) från cytosolen.
|
||||
-
|
||||
Vesiklarna dockar (förankras vid membranet via
|
||||
SNARE-proteinkomplex) i det presynaptiska membranet.
|
||||
- Via SNARE-proteiner
|
||||
- V-SNARE på vesikeln (synaptobrevin) och t-SNARE på
|
||||
membranet (SNAP25, syntaxin)
|
||||
-
|
||||
Efter dockning kommer priming
|
||||
- SNARE-proteinerna tvinnar ihop
|
||||
- Vesikeln är nu redo på att skjutas iväg!
|
||||
-
|
||||
Aktionspotential
|
||||
- Utlöst ap orsakar att Ca2+-kanaler öppnas och Ca2+ flödar
|
||||
in.
|
||||
- Vesiklarna har Ca2+-receptorer (synaptotagmin) vilket stimulerar
|
||||
vesikeln att fusera, exocytos.
|
||||
-
|
||||
Överskottsmembran endocyteras tillbaka till presynaptiska membranet
|
||||
och nya vesiklar kan fyllas på med TS och återbildas, dockas, primas
|
||||
och fusera vid utlöst ap.
|
||||
|
||||
- Synapsklyftan – området mellan axonterminalen och mottagar-receptor
|
||||
-
|
||||
20 nm klyftan
|
||||
-
|
||||
Vesikeln har 40 nm diameter, innehåller ca 5000 molekyler
|
||||
-
|
||||
Vid exocytos frisätts signalsubstanser som diffunderar över till
|
||||
receptorerna pga lokalt hög konc → viktigt då
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
![[image-aaa734361f4d.png]]
|
||||
|
||||
|
||||
![[image-0fb970310490.png]]
|
||||
|
||||
|
||||
![[image-f53c59698360.png]]
|
||||
|
||||
receptorerna har låg affinitet för transmittorerna (därmed behövs hög
|
||||
konc. för att få effekt.)
|
||||
-
|
||||
Pga låg affinitet når de flesta molekylerna inte fram, ksk ca 50 bara.
|
||||
|
||||
-
|
||||
Astrocyterna har upptagningstransportörer för glutamat och GABA
|
||||
- Utifrån Na/K gradient (sekundär aktiv transport utnyttjas),
|
||||
återupptas signalmolekylerna som inte nått receptorerna
|
||||
tillbaka in i cellen.
|
||||
- Glutamat görs om till glutamin och transporteras tillbaka till
|
||||
presynapsen.
|
||||
- Alltså återanvänds signalsubstanser och membranöverskott
|
||||
ständigt → låga glutamat & GABA nivåer i hjärnan.
|
||||
|
||||
-
|
||||
Laktat
|
||||
- Astrocyter producerar laktat som biprodukt av glykolysen.
|
||||
- Nervcellerna driver ej anaerob metabolism, därmed utnyttjas
|
||||
laktat (från astrocyter och även muskler) som energisubstrat
|
||||
- → Bra förutsättning för plasticitet (inlärning) som är
|
||||
energikrävande (positiv effekt av träning).
|
||||
Frågor
|
||||
1. Vad är skillnaden mellan glutamat- och GABA synapser, vad menas med
|
||||
EPSP/IPSP och vilka receptorer har respektive synaps?
|
||||
2. Beskriv hur vesiklarna vid presynapsen förbereds och fusioneras.
|
||||
3. Hur frisätts neurotransmittor från presynapsen och hur når de receptorerna?
|
||||
4. Hur säkerställer nervcellen tillräckligt med membran och neurotransmittorer
|
||||
för kontinuerlig frisättning vid många synapser?
|
||||
|
||||
Postsynaps
|
||||
- Synapserna är små, enskilda synapser har litet inflytande och måste drf
|
||||
samarbeta (plasticitet) för att få effekt.
|
||||
|
||||
- Styrkan på synaptisk signalering bestäms utifrån tre faktorer
|
||||
-
|
||||
Synaptisk styrka ≈ n⋅p⋅q
|
||||
-
|
||||
n = antal frisättningsställen
|
||||
- I varje frisättningsställe kan det frisättas en vesikel. I hjärnbarken
|
||||
är det oftast 1, i nervsystemet finns specialfall med 100.
|
||||
-
|
||||
p = frisättningssannolikhet
|
||||
- Sannolikheten att en aktionspotential orsakar frisättning av en
|
||||
vesikel.
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
- Denna siffra varierar mellan synapser och även pga
|
||||
modulering/plasticitet men är vanligtvis liten (10-20%).
|
||||
- → ap kan därför vara opålitlig
|
||||
-
|
||||
q = kvantal storlek
|
||||
- Storlek på postsynaptisk respons efter frisättning av en vesikel.
|
||||
- Vilket beror på antal receptorer och antal transmittorer.
|
||||
|
||||
- Reverseringspotential
|
||||
-
|
||||
Alla jonkanaler har en reverseringspotential.
|
||||
-
|
||||
En potential som jonkanalen driver membranpotentialen mot.
|
||||
-
|
||||
Den potentialen där nettoflödet av involverade joner är noll.
|
||||
- Oftast motsvarar jämviktspotential
|
||||
-
|
||||
Na-kanalen får samma som jämviktspotential
|
||||
- Reverseringspotential = jämviktspotential = +60 mV
|
||||
-
|
||||
K-kanalen får samma som jämviktspotential
|
||||
- Reverseringspotential = jämviktspotential = -100 mV
|
||||
-
|
||||
Jonkanaler med NMDA-receptor får dock inte samma!
|
||||
- Permeabel för flera joner (Na/K/Ca) → jämviktspotentialen blir
|
||||
en sammanvägning av involverade joners jämviktspotential och
|
||||
hur permeabel jonkanalen är för varje jon.
|
||||
|
||||
- Desensitisering för ligandstyrda jonkanaler
|
||||
-
|
||||
Liknar inaktivering hos spänningsstyrda jonkanaler!
|
||||
-
|
||||
Ligandstyrda jonkanaler stängs en kort stund efter aktivering trots att
|
||||
liganden fortfarande binder till receptorn → desensitisering.
|
||||
-
|
||||
Stängd - Öppen - Desensitiserad.
|
||||
Frågor
|
||||
1. Förklara ekvationen för synaptisk signaleringsstyrka och förklara involverade
|
||||
variabler.
|
||||
2. Vad menas med reverseringspotential och varför är det inte samma som
|
||||
jämviktspotentialen?
|
||||
3. Vilken mekanism hos ligandstyrda jonkanaler motsvarar inaktivering hos
|
||||
spänningsstyrda jonkanaler?
|
||||
Glutamatsynaps
|
||||
- Två huvudtyper av jonotropa receptorer (receptorer som öppnas till jonkanal
|
||||
efter ligand binder in)
|
||||
-
|
||||
AMPA-receptorer
|
||||
- Öppnas av glutamat
|
||||
- Permeabel för Na/K längs deras gradient, Na in, K ut
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
- Reverseringspotential på ca 0 mV
|
||||
-
|
||||
Beror på att Na finns i högre koncentrationer än K
|
||||
och därmed får Na-jämviktspotential större
|
||||
inflytande
|
||||
- Kortvarig excitation – öppnas ca 10 ms
|
||||
- Desensitiseras efter öppning
|
||||
- AMPA receptorer står för den vanliga excitatoriska
|
||||
signaleringen för glutamatsynapser
|
||||
- Består av fyra subenheter → kräver 4st glutamat för att öppnas
|
||||
helt, minst 2st för att öppnas delvis och Na/K kan strömma
|
||||
|
||||
-
|
||||
NMDA-receptorer
|
||||
- Finns tsm med AMPA receptorerna
|
||||
- Speciell jonkanal som är ligand- och spänningsstyrd, alltså
|
||||
krävs ligandbindning och depolarisering för att öppnas.
|
||||
- Ligand: 2 glutamat och 2 glycin eller D-serin.
|
||||
- Depolarisering: Vid vilomembranpotential finns en Mg-jon som
|
||||
blockerar jonkanelns öppning/por. Vid depolarisering förflyttas
|
||||
jonen.
|
||||
- Permeabel för Na, K och Ca
|
||||
- Inflödet av Ca orsakar en rad biokemiska reaktioner inuti
|
||||
postsynaptiska neuronet såsom LTD/LTP (plasticitet).
|
||||
- Reverseringspotential på ca 0 mV
|
||||
- Långvarig EPSP – 100 ms
|
||||
- Visar sig nyligen kunna ha en form av metabotrop funktion
|
||||
-
|
||||
Tydligen har
|
||||
NMDA-receptorer stor
|
||||
inverkan på neuronet,
|
||||
därför är den svårare att
|
||||
öppna än AMPA
|
||||
-
|
||||
NMDA hämmas av många
|
||||
läkemedel, droger & etanol
|
||||
- Metabotropa receptorer är inte jonkanaler,
|
||||
utan G-kopplade ligandstyrda receptorer som
|
||||
påverkar neuronen
|
||||
Frågor
|
||||
1. Vad menas med jonotropa receptorer? Vilka receptorer har en glutamatsynaps,
|
||||
vilka likheter/skillnader har de (hur de aktiveras, reverseringspotential,
|
||||
excitations utsträckning, permeabilitet).
|
||||
2. Vad är metabotropa receptorer?
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
![[image-cc4843a948c3.png]]
|
||||
|
||||
|
||||
![[image-a0f8d4cf404f.png]]
|
||||
|
||||
GABA-synaps
|
||||
- GABAA
|
||||
-
|
||||
Jonotrop receptor
|
||||
-
|
||||
Pentamer, 5 subenheter (2 alfa, 2 beta, 1 epsilon)
|
||||
-
|
||||
Reverseringspotential på -70 mV
|
||||
-
|
||||
Genererar kortvarig IPSP (50 ms)
|
||||
-
|
||||
Aktivering kräver två GABA-molekyler.
|
||||
-
|
||||
Permeabel för anjoner, främst kloridjoner (o lite
|
||||
bikarbonat)
|
||||
-
|
||||
Många läkemedel/droger/etanol förstärker GABAA → lugnande effekt.
|
||||
-
|
||||
GABAA kan vara depolariserande eller hyperpolariserande utifrån
|
||||
[Cl] IC och EC
|
||||
- Kloridjoner saknar egna pumpar och därför ställs in
|
||||
jämviktspotential efter att Na/K jp ställts in. Därmed finns det
|
||||
inte något som aktivt håller [Cl] gradienten IC och EC såsom
|
||||
t.ex Na/K-ATPas. Alltså kan [Cl] gradienten och därmed Cl-jp
|
||||
justeras av transportörer (sekundär aktiva).
|
||||
-
|
||||
Det finns två typer av Cl-transportörer, en (NKCC1) som transporterar
|
||||
in, en (KCC2) som transporterar ut klorid.
|
||||
-
|
||||
Om NKCC1 är mer aktiv ökar [Cl]i → Cl jp mer depolariserad än
|
||||
vilopotentialen, excitatorisk.
|
||||
- När GABAA öppnas → Cl-permeabiliteten ↑ →
|
||||
membranpotentialen rör sig mot Cl jp → depolarisering.
|
||||
-
|
||||
Om KCC2 är mer aktiv, minskar[Cl]i → Cl jp mer hyperpolariserad,
|
||||
inhibitorisk.
|
||||
-
|
||||
Hos omogna/tidiga neuroner är GABAA
|
||||
depolariserande/exciterande eftersom uttrycket
|
||||
NKCC1 dominerar, i senare stadier blir det tvärtom.
|
||||
-
|
||||
Dessa transportörer är en viktig regleringsmekanism
|
||||
för GABAA.
|
||||
-
|
||||
Vid nervskador kan neuroner återgå till omoget
|
||||
stadium där [Cl]i ökar → GABAA blir mindre hyperpolariserande (ksk
|
||||
även depolariserande) → mer aktiva celler → dock kan orsaka t.ex
|
||||
epilepsi
|
||||
|
||||
- GABAB
|
||||
-
|
||||
Metabotrop receptor
|
||||
-
|
||||
Genererar långvarig IPSP (0,5 s)
|
||||
-
|
||||
G-protein som är direkt kopplad till kalium-kanal.
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
![[image-f3be2e6b9597.png]]
|
||||
|
||||
|
||||
![[image-f7330938dc7b.png]]
|
||||
|
||||
|
||||
![[image-c34a08c41cd2.png]]
|
||||
|
||||
-
|
||||
När GABA binder till GABAB, aktiveras G-proteinet som orsakar att
|
||||
kaliumkanalen öppnas och kalium strömmar ut.
|
||||
-
|
||||
Reverseringspotential på -100 mV (likt kalium jp).
|
||||
Frågor
|
||||
1. Vilka receptorer har en GABA-synaps, vilka likheter/skillnader har de (hur de
|
||||
aktiveras, reverseringspotential, excitations utsträckning, permeabilitet).
|
||||
2. Vilken viktig regleringsmekanism har GABAA?
|
||||
Intrinsic excitation/inhibition
|
||||
- Alla jonkanaler förutom de ligandstyrda (GABA/glutamat) i neuronen såsom
|
||||
spänningsstyrda Na- eller K-kanaler, läckkanaler mm.
|
||||
- K-kanalerna uttrycks olika i olika typer av nervceller
|
||||
-
|
||||
Ap får olika egenskaper i olika typer av nervceller
|
||||
-
|
||||
Praktiskt, läkemedel kan riktas mot specifika K-kanaler i vissa
|
||||
nervceller (t.ex smärtneuroner) och inte alla (då dör vi).
|
||||
-
|
||||
T.ex blockerar bläckfisk Na-kanaler → dödligt gift.
|
||||
-
|
||||
Lokalanestetika blockerar all spänningskänsliga Na-kanaler i området
|
||||
|
||||
- Ca aktiverad K-kanal
|
||||
-
|
||||
Ca från insidan fungerar som ligand
|
||||
-
|
||||
Det finns två typer av efterhyperpolarisering, en kortvarig och en
|
||||
långvarig.
|
||||
- Kortvarig orsakas av depolarisering efter utlöst ap som orsakar att
|
||||
många spänningsstyrda k-kanaler öppnas under repolariseringen.
|
||||
-
|
||||
I vissa neuroner finns AHP-kanaler (after-hyperpolarization) som är
|
||||
ligandstyrda från insidan.
|
||||
- Ca från insidan binder in → K-kanaler öppnas, K strömmar ut
|
||||
- Orsakar långvarig AHP, kanalerna står öppna länge (ca 1,5 s)
|
||||
-
|
||||
Noradrenalin kan hämma Ca aktiverade K-kanaler
|
||||
genom en kedjereaktion där proteinkinas A aktiveras och
|
||||
fosforylerar kanalen som inte längre öppnar, AHP
|
||||
uteblir → samma stimulering ger därför fler ap då
|
||||
tröskelvärdet kan uppnås lättare.
|
||||
- Noradrenalin omvandlar måttlig output till ett
|
||||
kraftigt och effekten av neuronen blir kraftigare
|
||||
- Olika nervceller uttrycker olika typer av jonkanaler → olika
|
||||
sammansättningar (konstellationer) av kanaler → membranpotentialen
|
||||
förändras olika under aktionspotentialen → aktionspotentialens form och
|
||||
frekvens blir olika.
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
![[image-bf4e17cc858d.png]]
|
||||
|
||||
Frågor
|
||||
1. Vilka jonkanaler beräknas som intrinsic excitatoriska/inhibitoriska?
|
||||
2. Hur kan läkemedel hämma vissa neuroner utan att stoppa hela nervsystemet?
|
||||
3. Vilka typer av efterhyperpolarisering finns det, hur skiljer de åt och varför?
|
||||
4. Varför påverkar ap inte alla nervceller på samma sätt?
|
||||
5. Vilken effekt ger noradrenalin och varför?
|
||||
-
|
||||
Single cell RNA sequencing är relevant för att kunna kartlägga vilka gener
|
||||
(vilka kanal-typer som uttrycks) i specifika celltyper.
|
||||
Modulering
|
||||
- Hur man kan påverka sannolikheten att få en aktionspotential via
|
||||
modulatoriska neurotransmittorer (som påverkar membranpotentialen)
|
||||
-
|
||||
Transmittorerna kommer från andra nervceller, hormoner, gliaceller mm
|
||||
- Det som moduleras är
|
||||
-
|
||||
Frisättningssannolikhet
|
||||
- I olika glutamat- & GABA-synapser
|
||||
-
|
||||
Intrinsic excitabilitet
|
||||
- T.ex noradrenalin ger starkare ap
|
||||
-
|
||||
Plasticitet
|
||||
- Vanliga neurotransmittorer acetylkolin, noradrenalin, histamin, dopamin,
|
||||
serotonin
|
||||
- Alla dessa produceras och frisätts från cellkroppar i små diskreta kärnor, oftast
|
||||
i hjärnstammen med axoner som sprider sig till i princip hela nervsystemet.
|
||||
-
|
||||
Dessa celler är mer aktiva (hög konc.) på dagen än natten, drf man är
|
||||
aktiv under dagen (vaken).
|
||||
|
||||
- Co-transmittorer
|
||||
-
|
||||
Co-transmittorer är signalmolekyler som frisätts tillsammans (oftast i
|
||||
samma vesikel) med antingen glutamat eller GABA.
|
||||
- Har egna receptorer
|
||||
-
|
||||
Verkar via G-proteinkopplade (metabotropa) receptorer och har
|
||||
metabotropa effekter → påverkar second messenger i mottagarcellen.
|
||||
-
|
||||
Många psykoaktiva läkemedel påverkar dessa receptorer.
|
||||
|
||||
- Peptider kan vara Co-transmittorer
|
||||
-
|
||||
Frisätts från egna vesiklar som är mycket större än Glu/GABA.
|
||||
-
|
||||
Kan frisättas från axonterminaler och dendriter, endast specifika
|
||||
nervceller i modulära kärnor, t.ex i hypotalamus.
|
||||
-
|
||||
Orexin – typsikt för neuroner i vakenhetskärnan, utan orexin →
|
||||
narkolepsi
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
-
|
||||
Galanin – sömnkärnan (“motsatsen till orexin”)
|
||||
-
|
||||
Endorfiner (naturlig smärtlindrare)
|
||||
-
|
||||
Oxytocin (många funktioner inom sociala & reproduktiva beteenden)
|
||||
|
||||
- Retrograda modulatoriska signalsubstanser
|
||||
-
|
||||
Går från postsynaptiska neuroner till presynaptiska neuroner
|
||||
-
|
||||
Endokannabinoider – kan syntetiseras postsynaptiskt och påverkar
|
||||
frisättningssannolikheten i presynapsen
|
||||
-
|
||||
Neurotrofiner
|
||||
|
||||
- Hormoner
|
||||
-
|
||||
Kortisol, progesteron, testosteron, östrogen, ghrelin, insulin
|
||||
-
|
||||
Finns receptorer för olika hormoner på olika ställen i hjärnan
|
||||
-
|
||||
Vissa produceras till och med i hjärnan (t.ex könshormoner o insulin).
|
||||
|
||||
- Gliatransmittorer
|
||||
-
|
||||
Transmittorer från gliaceller (stödjeceller)
|
||||
-
|
||||
T.ex glutamat, D-serin, Taurin, ATP (→ adenosin).
|
||||
-
|
||||
Koffein hämmar adenosinreceptorer → piggare
|
||||
|
||||
- Neurotransmittorer
|
||||
-
|
||||
Glutamat & GABA
|
||||
|
||||
- Cytokiner och kemokiner
|
||||
-
|
||||
Utsöndras av mikroglia (CNS fagocyt)
|
||||
-
|
||||
TNFa
|
||||
-
|
||||
Känner oss sjuka
|
||||
Frågor
|
||||
1. Vad innebär modulering och vad är det som moduleras?
|
||||
2. Vad är Co-transmittorer, hur frisätts de, var binder de?
|
||||
Plasticitet
|
||||
- Plasticitet handlar om fysisk tillväxt eller krympning av synapser.
|
||||
|
||||
- Långtidspotentiering (LTP)
|
||||
-
|
||||
Förstärkning av glutamatsynapser → inlärning
|
||||
-
|
||||
Vid inlärning kommer ett antal synapser i hjärnan att förstoras fysiskt.
|
||||
-
|
||||
Vid LTP ökar antalet ffa. AMPA-receptorer i postsynapsen där de
|
||||
tättpackas och ett kluster bildas.
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
- AMPA-receptorer “flyter runt” i vesiklar intracellulärt vid det
|
||||
postsynaptiska membranet, vid LTP fuserar vesiklerna med
|
||||
membranet (exocytos) och antalet AMPA-receptorer ökar.
|
||||
- Samtidigt signaleras presynaps membranet att bilda nytt
|
||||
frisättningsställe precis mitt emot.
|
||||
-
|
||||
Presynapsen anpassar sig → nytt frisättningsställe mitt emot klustret
|
||||
-
|
||||
Resultatet blir en ny nanokolumn (förstärkt synapsstruktur).
|
||||
-
|
||||
Reversibel process: vid minskad aktivitet kan förstärkningen avlägsnas
|
||||
- Långtidsdepression (LTD)
|
||||
-
|
||||
Försvagning av Glu-synapser → glömska
|
||||
-
|
||||
Färre AMPA-receptorer → synapsstrykan minskar
|
||||
|
||||
- Sätta igång LTP
|
||||
-
|
||||
Då krävs kraftig NMDA-receptor aktivering som i sin tur behöver
|
||||
- Stark depolarisering av postsynapsen (spänningsstyrd) och
|
||||
tillgång till glycin/D-serin.
|
||||
-
|
||||
Det beror på att NMDA-receptorer orsakar stort inflöde av Ca som
|
||||
signalerar till cellen att
|
||||
- AMPA-receptorer ska exocyteras
|
||||
- Synapsen ska växa
|
||||
-
|
||||
På ca 10s blir synapsen större.
|
||||
|
||||
- Sätta igång LTD
|
||||
-
|
||||
Då krävs en svag och upprepade aktivering av NMDA-receptor (inte
|
||||
stark alls som LTP).
|
||||
-
|
||||
Låg Ca inflöde signalerar till endocytos av AMPA-receptorer →
|
||||
receptorer tas bort från membranet och synapsen blir mindre.
|
||||
|
||||
- Om NMDA-receptorer blockeras får man varken LTD eller LTP.
|
||||
Frågor
|
||||
1. Vad innebär plasticitet? Förklara skillnaden mellan LTD och LTP, hur de sätts
|
||||
igång och varför plasticitet är viktig.
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
@@ -0,0 +1,471 @@
|
||||
---
|
||||
source: Gabriels anteckningar
|
||||
lecture: Nervcellsfysiologi
|
||||
block: 1
|
||||
---
|
||||
|
||||
# Nervcellsfysiologi
|
||||
|
||||
Nervcellsfysiologi
|
||||
- Aktionspotentialen är nervcellens elektriska signal som gör det möjligt för
|
||||
kroppen att snabbt ta emot information från omgivningen och initiera passande
|
||||
reaktioner t.ex vid smärta (reflex).
|
||||
|
||||
- I hjärnan finns engram (minnesspår) som består av konstellationer av
|
||||
nervceller, nätverk.
|
||||
-
|
||||
Starka synapser gör nätverket stabilt.
|
||||
-
|
||||
Ett begrepp (t.ex äpple) motsvaras av ett specifikt engram.
|
||||
-
|
||||
När vi ser eller tänker på äpplet aktiveras nätverket genom
|
||||
aktionspotentialer → vi upplever eller återkallar begreppet
|
||||
(ett minne).
|
||||
|
||||
- Aktionspotential
|
||||
-
|
||||
Hos alla nervceller pågår hela tiden en “balans” mellan två
|
||||
typer av processer.
|
||||
-
|
||||
Excitatoriska processer ökar sannolikheten för att en
|
||||
aktionspotential uppstår och leder till excitation,
|
||||
membranpotentialen närmar sig tröskel för ap.
|
||||
-
|
||||
Inhibitoriska processer minskar sannolikheten för
|
||||
aktionspotential och ger inhibition, alltså att
|
||||
membranpotentialen förskjuts bort från tröskelvärdet
|
||||
|
||||
- Excitation och inhibition kan delas in i två huvudgrupper
|
||||
-
|
||||
Synaptisk excitation & inhibition
|
||||
- Glutamat-synapser utgör 85% av hjärnans synapser och bidrar
|
||||
till excitation.
|
||||
- GABA-synapser utgör 10-15% av hjärnans synapser och bidrar
|
||||
till inhibition.
|
||||
- I dessa synapser finns ligandstyrda jonkanaler (med receptorer)
|
||||
för antingen glutamat eller GABA.
|
||||
-
|
||||
Intrinsic excitation & inhibition
|
||||
- Utöver de synaptiska och ligandstyrda jonkanalerna (glutamat
|
||||
och GABA) finns många jonkanaler över hela nervcellen som
|
||||
utgör intrinsic excitation respektive inhibition
|
||||
-
|
||||
Dessa är oftast spänningsstyrda.
|
||||
- Intrinsic excitation: Na och Ca kanaler
|
||||
- Intrinsic inhibition: K och Cl kanaler
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
![[image-6a6b7dee2cd4.png|246x208]]
|
||||
|
||||
|
||||
![[image-47428c603724.png|271x160]]
|
||||
|
||||
|
||||
![[image-5fc5ef334078.png|276x140]]
|
||||
|
||||
- Intrinsic/synaptisk excitation/inhibition är dynamiska och
|
||||
förändras kontinuerligt för att anpassa hjärnans aktivitet efter
|
||||
aktuella behov (möjliggörs av plasticitet & modulering).
|
||||
|
||||
- Plasticitet
|
||||
-
|
||||
Hur synaptiska signaler kan förstärkas eller försvagas.
|
||||
-
|
||||
Om synapser förstärks → nya engram bildas → inlärning
|
||||
-
|
||||
Om synapser försvagas → gamla engram suddas ut → glömska
|
||||
|
||||
- Modulering
|
||||
-
|
||||
Hur lätt engram aktiveras och är tillståndsberoende.
|
||||
-
|
||||
Modulering påverkas av modulatoriska neurotransmittorer (såsom
|
||||
dopamin, serotonin, acetylkolin osv).
|
||||
-
|
||||
Tillståndsberoende, engram/minnen aktiveras utifrån behov:
|
||||
- Om du är magsjuk → sannolikheten att tänka på ett äpple är liten
|
||||
- Om du är hungrig → sannolikheten ökar
|
||||
|
||||
- Elektrofysiologi – läran om elektrisk aktivitet i biologin
|
||||
-
|
||||
Patch Clamp: Teknik för att mäta elektriska signaler på enstaka
|
||||
jonkanaler eller en cell.
|
||||
-
|
||||
Enstaka synapser (mer än 1015 i hjärnan) kan studeras för att se ifall
|
||||
signalsubstans frisätts.
|
||||
-
|
||||
Cellnivå: mäter membran- och aktionspotential.
|
||||
-
|
||||
EEG mäter aktivitetsnivån av olika nervceller i hjärnan samtidigt vilket
|
||||
bidrar till förståelsen av engram.
|
||||
-
|
||||
Dessa studeras för olika djurraser, människans cortex studeras under
|
||||
operationer eller via odling av stamceller.
|
||||
-
|
||||
Mekanismerna mellan olika djurarter är konserverade och därmed är
|
||||
jämförelser möjliga.
|
||||
Membranpotential
|
||||
- Membranpotential är spänning över membran, alla celler i kroppen har en
|
||||
negativ membranpotential.
|
||||
- Membranpotential beror
|
||||
-
|
||||
Jonkoncentration skillnad i ICM och ECM
|
||||
- Jonkoncentrations gradienten upprätthålls av energikrävande
|
||||
pumpar och transportörer.
|
||||
-
|
||||
T.ex Na/K-pumpen
|
||||
-
|
||||
Jonkanaler i membranet.
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
![[image-6a450897b148.png|256x180]]
|
||||
|
||||
|
||||
![[image-4229653bfb61.png|127x102]]
|
||||
|
||||
- Joner påverkas av den elektrokemiska gradienten, dvs kombinationen av
|
||||
koncentrationsgradient och laddningsskillnad.
|
||||
-
|
||||
Eftersom det finns fler K⁺ i cellen (ICM) diffunderar K⁺ ut mot ECM
|
||||
längs koncentrationsgradienten. Insidan är negativ pga kvarvarande
|
||||
anjoner (t.ex fosfatgrupper och proteiner) vilket drar K⁺ tillbaka in.
|
||||
-
|
||||
Jämviktspotentialen är den membranpotential (spänning) där den
|
||||
elektriska drivkraften och koncentrationgradientens drivkraft för en
|
||||
viss jon tar ut varandra, så att nettoflödet av jonen blir noll.
|
||||
-
|
||||
Om membranet endast är permeabelt för en viss jon, kommer
|
||||
membranpotentialen att motsvara den jonens jämviktspotential.
|
||||
|
||||
-
|
||||
Cellens mp är en sammanvägning av aktuella jämviktspotentialer, dvs
|
||||
utifrån vilka jontransportörer som är aktiva
|
||||
- T.ex om Na-kanalen vid ett ögonblick, kommer natriums
|
||||
jämviktspotential att dominera cellens mp
|
||||
- Vid vilomembranpotentialen är nettoflödet av joner noll.
|
||||
|
||||
- Jonkoncentrationer
|
||||
-
|
||||
Koncentrationsgradienter hålls konstanta för att undvika sjukdomar.
|
||||
-
|
||||
De upprätthålls av energikrävande pumpar och av transportörer som
|
||||
använder passiv eller sekundär aktiv transport.
|
||||
-
|
||||
Natrium
|
||||
- EC: 150 mM
|
||||
- IC: 18 mM
|
||||
-
|
||||
Kalium
|
||||
- EC: 3 mM
|
||||
- IC: 135 mM
|
||||
-
|
||||
Kalcium
|
||||
- EC: 1 mM
|
||||
- IC: 0,1 μM
|
||||
-
|
||||
Klorid
|
||||
- EC: 120 mM
|
||||
- IC: 7 mM
|
||||
Frågor
|
||||
1. Vad är membranpotential? Hur uppstår det?
|
||||
2. Förklara jämviktspotentialen och hur den bidrar till att
|
||||
bilda membranpotentialen.
|
||||
3. Vad är jonkoncentrationerna för klorid, kalcium, kalium, natrium.
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
![[image-e6fe08d933d0.png|163x261]]
|
||||
|
||||
Jämviktspotential
|
||||
- Mha Nernst ekvation kan jämviktspotentialen för en jon beräknas.
|
||||
-
|
||||
Kvoten av jonkoncentrationen ECM/ICM
|
||||
- ENa = + 60 mV
|
||||
-
|
||||
Högre [Na⁺] ute än inne → Na⁺ strömmar in i cellen.
|
||||
- EK = -100 mV
|
||||
-
|
||||
Högre [K⁺] inne än ute → K⁺ strömmar ut ur cellen.
|
||||
- Positiv jämviktspotential innebär högre konc. på utsidan och
|
||||
vice versa (för en positiv jon).
|
||||
|
||||
- Förutsätt en cell med olika joner med olika jonkoncentrationer IC och EC, dock
|
||||
finns det inga jonkanaler. Både ICM och ECM är elektroneutrala (lika
|
||||
mycket positiva och negativa laddningar):
|
||||
|
||||
-
|
||||
Nu sätter vi en kalium-kanal i cellen
|
||||
- K⁺ diffunderar ut till ECM (pga gradienten).
|
||||
- När K⁺ lämnar blir insidan mer negativ och utsidan mer positiv → en
|
||||
membranpotential uppstår.
|
||||
- Membranpotentialen byggs upp tills den balanserar K⁺-diffusionskraften
|
||||
så att nettoflödet av K⁺ upphör, en jämvikt uppstår.
|
||||
- Membranpotentialen motsvarar då K⁺ jämviktspotential, cirka –100 mV.
|
||||
|
||||
-
|
||||
Natrium-kanal
|
||||
- Detsamma gäller för natrium, dock diffunderar Na+ in (pga gradienten)
|
||||
- Elektrisk spänning bildas (insidan positiv, utsida negativ).
|
||||
- Membranpotential = jämviktspotential = +60 mV
|
||||
|
||||
-
|
||||
Klorid och kalcium påverkar membranpotentialen i mindre utsträckning
|
||||
- Kalcium har mycket lägre koncentration i både ECM och ICM jämfört
|
||||
med natrium och kalium. Därför har Ca²⁺ mycket mindre effekt på
|
||||
membranpotentialen och kan ofta försummas.
|
||||
- Klorid saknar egen ATP-driven pump, därmed påverkar den inte
|
||||
membranpotentialen, utan ställer in sig efter membranpotentialen som
|
||||
huvudsakligen bestäms av Na & K jämviktspotentialer.
|
||||
- Vilomembranpotentialen för nervceller är -70 mV.
|
||||
-
|
||||
I en vilande nervcell dominerar K⁺-kanaler så membranpotentialen
|
||||
ligger närmare K⁺ jämviktspotential än mitt emellan Na⁺ och K⁺.
|
||||
Frågor
|
||||
1. Vad beskriver Nernst ekvation?
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
![[image-7ddf6aa4b5cc.png]]
|
||||
|
||||
2. Hur skapas jämviktspotentialer för natrium, kalium, klorid och kalcium och hur
|
||||
bidrar de till membranpotentialen?
|
||||
3. Vad är vilomembranpotentialen för nervceller?
|
||||
Jonkanaler
|
||||
- Celler har många olika jonkanaler som kan vara:
|
||||
-
|
||||
Spänningkänsliga
|
||||
-
|
||||
Ligandstyrda
|
||||
-
|
||||
Ligandstyrda från insidan, en form av second messenger finns IC och
|
||||
även kalcium
|
||||
-
|
||||
Temperatur-reglerad
|
||||
-
|
||||
Mekaniskt-reglerad
|
||||
-
|
||||
Vätejoner - pH känsliga
|
||||
-
|
||||
Läck-kanaler – alltid öppna och ansvarar för vilomembranpotential
|
||||
- Läck-kanalerna är oftast selektiva.
|
||||
- Det finns många olika läckkanaler för kalium som strömmar ut
|
||||
medan natrium har färre, Na strömmar in.
|
||||
- Jonkanalerna kan ha selektivitet för t.ex Na, K, Na/K, C.
|
||||
Frågor
|
||||
1. Vad är en läckkanal och varför är den viktig?
|
||||
Membranpotential
|
||||
- Vilomembranpotentialen är -70 mV
|
||||
- Jämviktspotentialen för: Na +60 mV, K -100 mV, Cl -75 mV
|
||||
|
||||
- Depolarisering innebär att membranpotentialen går mot noll, dvs att
|
||||
polariseringen (spänningsskillnad över membranet) minskar.
|
||||
-
|
||||
Na-kanaler öppnas: depolarisering sker.
|
||||
- Hyperpolariseringen innebär att mp går mot negativa värden, polariseringen
|
||||
ökar.
|
||||
-
|
||||
K-kanaler öppnas: hyperpolarisering sker.
|
||||
- Repolarisering innebär återpolarisering till vilomembranpotentialen.
|
||||
-
|
||||
Begreppet brukar användas endast efter
|
||||
depolarisering.
|
||||
|
||||
- Depolarisering och hyperpolarisering påminner om
|
||||
excitation och inhibition.
|
||||
- Excitation och inhibition utgår dock från
|
||||
tröskelvärdet.
|
||||
-
|
||||
Excitatoriska processer orsakar depolarisering
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
![[image-b4da9412c3f3.png]]
|
||||
|
||||
-
|
||||
Inhibitoriska processer orsakar hyperpolarisering.
|
||||
-
|
||||
Dock gäller detta inte alltid då depolarisering och hyperpolarisering
|
||||
utgår från membranpotentialen.
|
||||
- The Goldman equation beräknar vilomembranpotentialen
|
||||
-
|
||||
Permeabiliteten för respektive jon väger mycket i
|
||||
ekvationen tillsammans med jämviktspotentialer.
|
||||
Aktionspotential
|
||||
- Aktionspotentialen är en kortvarig och kraftig depolarisering av mp följt av en
|
||||
repolarisering, varar i ca 1 ms.
|
||||
- Depolarisering sker när spänningsstyrda Na⁺-kanaler öppnas (öppningen är
|
||||
kortvarig) → Na⁺ strömmar in i cellen och membranpotentialen blir mer positiv
|
||||
(depolarisering), närmar sig natriums jämviktspotential.
|
||||
-
|
||||
Ju mer depolarisering, desto högre sannolikhet att fler
|
||||
Na⁺-kanaler öppnas (positiv feedback).
|
||||
-
|
||||
När tillräckligt många kanaler öppnas når membranet
|
||||
tröskelvärdet → aktionspotential utlöses.
|
||||
-
|
||||
Membranpotentialen närmar sig natriums jämviktspotential
|
||||
under denna fas.
|
||||
|
||||
- Repolarisering
|
||||
-
|
||||
Na⁺-kanaler öppnas kortvarigt (1-2 ms) och inaktiveras sedan.
|
||||
- Na⁺-kanaler måste först inaktiveras innan de kan stängas helt,
|
||||
vilket tar cirka en tusendels sekund.
|
||||
-
|
||||
Inaktiveringen bryter positive-feedback-loopen
|
||||
-
|
||||
Inaktiveringen orsakar därmed att cellmembranets permeabilitet blir
|
||||
störst för kalium.
|
||||
-
|
||||
Depolariseringen orsakar även att fler spänningsstyrda K+-kanaler
|
||||
öppnas (dock öppnas de långsammare än Na-kanaler) vilket
|
||||
påskyndar repolariseringen.
|
||||
|
||||
- Tröskel
|
||||
-
|
||||
När tröskelvärdet uppnås utlöses en kortvarig och kraftig
|
||||
depolarisering, en aktionspotential, all-or-none.
|
||||
-
|
||||
Tröskelvärdet är membranpotentialen där natrium-inflödet precis
|
||||
överstiger kalium-utflödet. Då utlöses ap och inget kan hindra
|
||||
positiv-feedback-loopen (förutom inaktiveringen).
|
||||
-
|
||||
Tröskelvärdet uppnås oftast av en initial depolarisering orsakad av
|
||||
excitatoriska processer såsom glutamat synapser.
|
||||
-
|
||||
Vid –70 mV balanserar Na⁺-inflödet K⁺-utflödet.
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
![[image-cc26b069c838.png]]
|
||||
|
||||
|
||||
![[image-890efd1a83f3.png]]
|
||||
|
||||
-
|
||||
Vid –65 mV blir Na⁺-inflödet lite större än K⁺-utflödet. Vanligtvis
|
||||
återgår membranpotentialen då till vilomembranpotential.
|
||||
-
|
||||
Men om depolariseringen fortsätter, öppnas fler och fler Na⁺-kanaler och
|
||||
en positiv feedback-loop startar mot aktionspotential.
|
||||
|
||||
-
|
||||
Tröskeln är lägst vid Axon Initial Segment (AIS) pga hög densitet av
|
||||
Na-kanaler. Ap startar från AIS och sprider sig.
|
||||
Frågor
|
||||
1. Vad är en aktionspotential? Beskriv hur aktionspotentialen startar, vad ap beror
|
||||
på och hur repolariseringen sker.
|
||||
2. Vad är tröskelvärdet? Vad orsakar att tröskelvärdet uppnås?
|
||||
3. Varför är tröskeln lägst vid AIS?
|
||||
|
||||
Fortledning av aktionspotential
|
||||
- Bilden visar ett axon med aktionspotential som är på väg mot
|
||||
höger och har sitt maxvärde i mitten.
|
||||
-
|
||||
Maxvärde: Membranpotential = + 30 mV
|
||||
-
|
||||
Framför: Vilomembranpotential = -70 mV
|
||||
- Ap har inte påverkat detta segment än
|
||||
-
|
||||
Bakom: Vilomembranpotential = -70 mv (repolariserat)
|
||||
- Alltså finns en laddningsskillnad inuti nervcellens axon, dvs
|
||||
spänning.
|
||||
- Strömmen som genereras av spänningsskillnaden sprider sig inuti axonet (från
|
||||
depolariserat segment mot vilopotential) och utanför axonet i en sluten krets
|
||||
-
|
||||
Praktiskt då strömmen på utsidan av membranet kan mätas.
|
||||
- Jonströmmen i insidan bidrar till att depolarisera framförliggande membran
|
||||
och fler spänningsstyrda Na-kanaler aktiveras vilket genererar en ny ap.
|
||||
- Processen upprepas med den nya ap och längs axonet.
|
||||
- På detta sätt fortplantas ap längs axonet.
|
||||
- Notera att ap sprider sig även till dendriterna och soma, alltså retrograd.
|
||||
|
||||
- Notera att trots samma jonström bakåt depolariseras inte det
|
||||
bakåtliggande membranet eftersom Na⁺-kanalerna där är inaktiverade
|
||||
och inte kan öppnas
|
||||
|
||||
- Ledningshastighet beror på
|
||||
-
|
||||
Diameter
|
||||
- Ökad diameter = snabbare ledningshastighet
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
![[image-17117fae3630.png]]
|
||||
|
||||
|
||||
![[image-68d7cb75d396.png]]
|
||||
|
||||
- Större axondiameter minskar resistansen på jonströmmen vilket
|
||||
gör att strömmen kan depolarisera membranet längre fram.
|
||||
-
|
||||
Myelin
|
||||
- Myelin isolerar axonet och därmed sänker axonets kapacitans,
|
||||
förmåga att hålla laddningar.
|
||||
- Detta bidrar till att färre laddningar krävs för att
|
||||
uppnå samma membranpotential/aktionspotential.
|
||||
- Därmed kan strömmen snabbare depolarisera
|
||||
längre fram och snabbare, från en nod till en
|
||||
annan.
|
||||
-
|
||||
Temperatur
|
||||
- Ledningshastigheten ökar med temperaturen till en viss gräns.
|
||||
- Mest optimala är 370C
|
||||
- Positivt med ökad T: Reagerar snabbare med hög T, snabbare
|
||||
depolarisering
|
||||
- Negativt med ökad T: Inaktiveringen går också snabbare.
|
||||
- Vid brytpunkten där inaktiveringen sker så pass snabbt att inga
|
||||
joner hinner transporteras.
|
||||
Frågor
|
||||
1. Förklara hur aktionspotentialen fortleds.
|
||||
2. Ange tre olika faktorer som påverkar ledningshastigheten och hur.
|
||||
-
|
||||
Snabbaste ledningshastighet är 100 m/s medan segaste 0,1 m/s
|
||||
Refraktäritet
|
||||
- Refraktäritet är den period efter en aktionspotential då nervcellen inte kan,
|
||||
eller har svårare att, generera en ny aktionspotential och “känner ingen
|
||||
stimulans”.
|
||||
- Absolut refraktkär period
|
||||
-
|
||||
Direkt efter utlöst ap som varar i någon/några millisekunder.
|
||||
-
|
||||
Omöjligt att få ny ap då Na-kanalerna är inaktiverade (varken
|
||||
öppna/stängda)
|
||||
- Relativ refraktär period
|
||||
-
|
||||
Alla de spänningsstyrda kanalerna återvänder inte tillsammans från
|
||||
inaktiverat läge till stängt läge, utan successivt, en efter en.
|
||||
-
|
||||
Ju fler kanaler som övergår till stängt läge, desto enklare att få ny ap.
|
||||
-
|
||||
Alltså är ap möjligt, men med högt tröskelvärde.
|
||||
-
|
||||
Tar ca 10 millisekunder.
|
||||
-
|
||||
Under denna period är membranpotentialen hyperpolariserad på grund
|
||||
av kvarstående öppna K⁺-kanaler vilket gör att membranpotentialen
|
||||
ligger längre från tröskelvärdet än normalt.
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
![[image-f0398d936822.jpeg]]
|
||||
|
||||
|
||||
- Refraktäritet utgör alltså en begränsning på antal ap en nervcell kan
|
||||
generera under en viss period, maximalt 500 ap/s.
|
||||
- De flesta nervcellerna har ett maximum runt 100-200 ap/s
|
||||
Frågor
|
||||
1. Vad innebär refraktäritet? Vad är skillnaden mellan absolut och relativa?
|
||||
|
||||
|
||||
@@ -0,0 +1,467 @@
|
||||
---
|
||||
source: Gabriels anteckningar
|
||||
lecture: Skelettmuskelfysiologi
|
||||
block: 1
|
||||
---
|
||||
|
||||
# Skelettmuskelfysiologi
|
||||
|
||||
Skelettmuskelfysiologi
|
||||
- Motorisk enhet är den minsta enheten som kontrolleras av CNS
|
||||
-
|
||||
Motoriska enheten innefattar ett α-motorneuron och alla muskelfibrer
|
||||
som neuronet synapsar/innerverar.
|
||||
-
|
||||
Ap i neuronet orsakar alltid kontraktion genom att frisätta
|
||||
transmittorer som depolariserar muskelfibrerna (uppnår ap).
|
||||
-
|
||||
Motoriska enheter är olika stora (kan innervera 5 och upp
|
||||
till 10000 muskelfibrer).
|
||||
|
||||
- Uppbyggnad av skelettmuskel
|
||||
-
|
||||
Muskelfiber = muskelcell
|
||||
-
|
||||
Muskelcell har flera cellkärnor → multinukleär
|
||||
-
|
||||
Muskelfascikel = bunt av muskelfibrer.
|
||||
-
|
||||
Muskelfibrer = bunt av myofibriller
|
||||
-
|
||||
Myofibriller finns intracellulärt och består av
|
||||
sarkomerer (minsta kontraktila enheten).
|
||||
|
||||
- Sarkomerer byggs upp av myofilament
|
||||
-
|
||||
Aktin – utgår från Z-diskar
|
||||
-
|
||||
Myosin – förankrad också till Z-diskar via titin (elastiska egenskaper)
|
||||
- Vid depolarisering binder myosintrådarna till aktintrådarna och
|
||||
“drar” dem till sig → kontraktion
|
||||
- Z-trådarna förs närmare varandra (sarkomeren förkortas)
|
||||
|
||||
- Neuromuskulär synaps
|
||||
-
|
||||
Neuromuskulär synaps är väldig stor, med 1000 frisättningsställen
|
||||
(n = 1000) per muskelfiber → enorma mängder transmittorer
|
||||
frisätts!
|
||||
-
|
||||
Därför har synapsen hög EPSP på ca +50 mV,
|
||||
ändplattepotential/EPP.
|
||||
-
|
||||
Därmed är det garanterat att uppnå tröskelvärdet i muskelfibern →
|
||||
ap → kontraktion.
|
||||
-
|
||||
Synapsen finns oftast i mitten av muskelcellen och sprids ut mot
|
||||
ändar
|
||||
- Axonen har ledningshastighet på ca 10 m/s, bra för koordination
|
||||
|
||||
-
|
||||
Acetylkolin (ACh) som transmittor
|
||||
- Finns i stora mängder i speciella vesiklar i presynapsen
|
||||
- Orsakar excitation i postsynapsen
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
![[image-fef60a923b9f.png]]
|
||||
|
||||
|
||||
![[image-ed74afaf6726.png]]
|
||||
|
||||
|
||||
![[image-87a9e2c1c74f.png]]
|
||||
|
||||
-
|
||||
Acetylkolinreceptor av nikotintyp på postsynapsen
|
||||
- Jonotrop receptor med 2a, 2b, 1 epsilon subenheter
|
||||
- Kräver bindning av två ACh
|
||||
- Öppnar upp Na/K–kanal
|
||||
- Reverseringspotential 0 mV
|
||||
-
|
||||
Acetylkolinesteras (AChE)
|
||||
- I CNS avslutas transmissionen via astrocyter.
|
||||
- I neuromuskulära synapser avslutas de via enzymet AChE som
|
||||
bryter ned acetylkolin till → acetyl + kolin.
|
||||
- Tar endast 1 ms → hög säkerhet
|
||||
Frågor
|
||||
1. Vad består en motorisk enhet av och vad är dess funktion?
|
||||
2. Beskriv uppbyggnaden av skelettmuskler och myofilament.
|
||||
3. Varför sker alltid en muskelkontraktion om α-motorneuron aktiveras?
|
||||
4. Var i muskeln finns neuromuskulära synapsen? Vilken transmittor används,
|
||||
vilken receptor har den och hur avslutas transmissionen?
|
||||
Farmakologisk aspekt
|
||||
- Postsynaptiskt
|
||||
-
|
||||
Curare = pilgift
|
||||
-
|
||||
Curare är en antagonist till ACh i de nikotinerga AChR som hindrar ap
|
||||
i muskelfibrer, neuronet kan ej överföra signal till skelettmuskeln →
|
||||
ingen kontraktion.
|
||||
-
|
||||
Dödlig då höga doser påverkar även andningsmuskler.
|
||||
- Kan användas för relaxation
|
||||
-
|
||||
Myasthenia gravis – autoimmun sjukdom där kroppen producerar
|
||||
antikroppar mot AChR → muskelsvaghet
|
||||
|
||||
-
|
||||
ACh-agonister
|
||||
- Binder & aktiverar nikotinerga AChR → kanalen öppnas → bryts
|
||||
dock inte ned av AChE → ger upphov till desensitisering
|
||||
- Används inom intensivvård, initialt leder det till muskelkramper
|
||||
(depolarisering) följt av avslappnad (desensitisering).
|
||||
|
||||
-
|
||||
AChE inhibitorer
|
||||
- ACh ansamlas → muskelkramp (initial) → muskelavslappnad
|
||||
(desensitisering)
|
||||
- Reversibla inhibitorer används som behandling mot myasthenia gravis
|
||||
- Irreversibla i krig (nervgaser → död)
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
![[image-57e303bb0f7e.png]]
|
||||
|
||||
- Postsynaptiskt finns botulinumtoxin som orsakar protolys av
|
||||
SNARE-proteiner → vesiklar exocyteras ej (lokal förlamning).
|
||||
Frågor
|
||||
1. Ge ex. på postsynaptisk antagonist till neuromuskulära synapsen.
|
||||
2. Vad är effekten av AChR-agonister, AChE inhibitorer, varför?
|
||||
3. Vad orsakar botulinumtoxin, varför?
|
||||
Utveckling hos myocyter
|
||||
- Omogen muskelcell
|
||||
-
|
||||
Bildas genom att flera myoblaster fuserar/smälter samman för att bilda
|
||||
en multinukleär muskelcell/muskelfiber (myocyt)
|
||||
-
|
||||
Uttrycker många nikotinerga AChR som har y-subenhet istället för
|
||||
epsilon.
|
||||
-
|
||||
När axon kommer fram, omvandlas y- till e-subenheter.
|
||||
-
|
||||
I början innerveras varje muskelfiber av flera a-motorneuroner
|
||||
(konkurrens), sedan bildas en stor synaps med en a-motorneuron.
|
||||
|
||||
|
||||
- Perifier nervskada
|
||||
-
|
||||
Axonet degeneras.
|
||||
-
|
||||
Orsakar att AChR omvandlas till omogna AChR med y-
|
||||
istället för e-subenheter och uttrycks i större mängder över hela fiber.
|
||||
-
|
||||
Gamma har högre affinitet till ACh och kan reagera på
|
||||
“bakgrundsnivåer” av ACh.
|
||||
- Uttrycket av AChR ger alltså axonet möjlighet att växa ut igen.
|
||||
-
|
||||
Om axonet hittar rätt
|
||||
- Motorneuronet innerverar så många muskelfibrer som möjligt
|
||||
(viktig för neuronets överlevnad)
|
||||
- Neuromuskulära synapser återbildas → AChR mognar.
|
||||
-
|
||||
Om axonet ej hittar rätt
|
||||
- Motorneuronet degenereras (kräver faktorer av muskelcellen för
|
||||
överlevnad)
|
||||
Frågor
|
||||
1. Beskriv en omogen muskelcell, hur den bildas och hur den mognar.
|
||||
2. Vad händer vid en perifier nervskada?
|
||||
Kontraktion
|
||||
- ACh binder till AChR → aktionspotential i 1 ms → Ca2+-inflöde → myosin
|
||||
binder och “drar” aktin → kontraktion
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
![[image-7f5a436d98e8.png]]
|
||||
|
||||
|
||||
![[image-7a974e286497.png]]
|
||||
|
||||
- Sarkoplasmatiska retikulum (SR)
|
||||
-
|
||||
Membranomsluten organell som finns längs T-tubuli (inbuktningar i
|
||||
muskelcellen)
|
||||
-
|
||||
SR lagrar Ca2+, större [Ca2+] än i cytosolen (men ej högre än EC).
|
||||
-
|
||||
SR har följande strukturer
|
||||
- SERCA: Ca2+-pump (ATP) som ständigt pumpar in Ca2+
|
||||
- Ryanodinreceptor-kanal: Spänningsstyrd Ca2+-kanal
|
||||
- Speciell DHP: DHP egentligen är spänningstyrd Ca2+-kanal men
|
||||
i muskler är den fysiskt bunden till ryanodinreceptor och
|
||||
fungerar som spänningssensor som mekaniskt öppnar/stänger
|
||||
ryanodinreceptor-kanaler utifrån spänningen
|
||||
-
|
||||
Vid ap → DHP öppnar ryanodinreceptor-kanal → Ca2+ flödar ut från SR
|
||||
till cytoplasman → myosin binder aktin → kontraktion.
|
||||
-
|
||||
Skiljer mellan hjärtmuskel och skelettmuskel.
|
||||
|
||||
- Myosin-aktin-cykeln
|
||||
-
|
||||
Aktinfilamentet är spiralformad aktinmonomerer (“proteinkulor”), där
|
||||
varje proteinkula har ett bindningsställe för myosin.
|
||||
- Spiralformen är viktig så myosin inte krockar med varandra.
|
||||
-
|
||||
Bindningsställen för myosin i aktinfilamentet är dock blockerade av
|
||||
tropomyosin → steriskt hinder.
|
||||
-
|
||||
Vid hög IC [Ca2+] binder Ca2+ till troponin som fysiskt flyttar bort
|
||||
tropomyosin → bindningsstället synliggörs.
|
||||
1. Myosin antar högt energitillstånd – genom att hydrolysera ATP till
|
||||
ADP + Pi som binds till myosinet.
|
||||
2. Myosin binder aktin – när bindningsstället blottas kan myosinarmen
|
||||
som är i ett högt energitillstånd binda aktin.
|
||||
3. Myosin “nickar” aktin – Pi lossnar vilket frigör energi som drar
|
||||
aktinfilamentet mot sarkomerens mitt, ADP-lossnar
|
||||
4. ATP binder till myosinarmen → Myosinets affinitet till aktin minskar
|
||||
→ släpper loss aktin och antar lågt energitillstånd.
|
||||
5. Kan hydrolysera ATP → högt energitillstånd, hög affinitet till aktin →
|
||||
binder in osv
|
||||
-
|
||||
Cykeln upprepas så länge hög IC [Ca2+] finns och tillgång till ATP.
|
||||
Frågor
|
||||
1. Vad orsakar en muskelkontraktion? Vad är SR, var finns
|
||||
den, hur bidrar den till kontraktionen?
|
||||
2. Beskriv myosin-aktin-cykeln.
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
![[image-f5629fc596b7.png]]
|
||||
|
||||
Kontraktion
|
||||
- [Ca2+] sjunker IC pga SERCA-pumpar → relaxerar muskeln
|
||||
- Om inget ATP finns i skelettmuskeln förblir myosin bunden till aktin →
|
||||
kontraherad muskel, kramp.
|
||||
-
|
||||
ATP sänker myosinets affinitet till aktin.
|
||||
-
|
||||
Händer vid död → likstelhet.
|
||||
-
|
||||
Levande muskelceller har skyddsmekanismer mot detta.
|
||||
|
||||
- Muskelstyrkan är proportionell mot mängden aktiva aktin-myosin
|
||||
bindningar (korsbryggor).
|
||||
- Ökad antal parallellkopplad sarkomerer (t.ex styrketräning) → styrka
|
||||
- Ökad antal seriekopplade sarkomerer (t.ex stretching)→ flexibilitet/större
|
||||
dynamik.
|
||||
|
||||
|
||||
- Relationen mellan sarkomerens längd och
|
||||
kraftutveckling
|
||||
-
|
||||
Optimal längd = maximal styrka
|
||||
- Optimal överlapp mellan aktin &
|
||||
myosin → maximal
|
||||
aktin-myosin-bindningar → maximal
|
||||
styrka
|
||||
-
|
||||
För korta (kontraherad) sarkomerer
|
||||
- Aktin överlappar → vissa bindningsställen blockeras
|
||||
- Även myosintrådarna stöttar på varandra eller Z-disk
|
||||
-
|
||||
För långa sarkomerer
|
||||
- Minskad antal aktin-myosin-bindningar (aktin & myosin
|
||||
överlappar mindre)
|
||||
|
||||
- Relationen mellan kraftutveckling och kontraktionshastighet
|
||||
-
|
||||
Låg hastighet = mer kraft
|
||||
-
|
||||
Hög hastighet = mindre kraft
|
||||
-
|
||||
Isometrisk kontraktion (ingen hastighet = maximal
|
||||
kraft)
|
||||
-
|
||||
Relationen beror på att vid hög kontraktionshastighet
|
||||
hinner inte alla myosinarmar i sarkomererna binda
|
||||
aktin samtidigt eftersom vissa just har just släppt eller
|
||||
håller på att binda igen.
|
||||
-
|
||||
Låg hastighet → fler myosinarmar genererar kraft tillsammans.
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
![[image-b9317cecdb9d.jpeg]]
|
||||
|
||||
|
||||
![[image-002c91e1ef10.png]]
|
||||
|
||||
- Excentrisk kontraktion
|
||||
-
|
||||
Maximal kontraktion/aktin-myosinbindningar men muskeln förlängs
|
||||
ändå - excentrisk kontraktion
|
||||
-
|
||||
Excentrisk kontraktion genererar högst kraftutveckling (mer än
|
||||
isometrisk också) pga ökad tension (maximal passiv & aktiv tension)!
|
||||
- Aktiv tension = aktin-myosinbindningar
|
||||
- Passiv tension = muskelfibrer sträcks, förlängning
|
||||
-
|
||||
Maximal tension = maximal kraftutveckling
|
||||
-
|
||||
För hög tension (excentrisk kontraktion) kan orsaka skador i Z-diskarna
|
||||
i enstaka myofibriller eller även många muskelfibrer.
|
||||
-
|
||||
Träningsvärk beror på dessa skador och den efterföljande
|
||||
inflammationen som leder till reparation och muskeltillväxt.
|
||||
|
||||
- Högre belastning aktiverar fler myosinfilament.
|
||||
-
|
||||
Vid viloläge är myosinarmar “infällda”/”otillgängliga”
|
||||
-
|
||||
Vid ökad spänning/tension (passiv eller aktiv) övergår fler och
|
||||
fler myosinarmar från infällda till aktiva som kan binda in
|
||||
aktin.
|
||||
-
|
||||
Det finns en automatisk inbyggd rekrytering av myosinarmar
|
||||
utifrån ökning på spänning.
|
||||
- Elasiticitet
|
||||
-
|
||||
Vid kontraktion är muskeln mindre elastisk.
|
||||
-
|
||||
Ca2+ minskar även titins elasticitet
|
||||
- Praktiskt för att förankra myosin medan aktin dras
|
||||
-
|
||||
Stretching bör därför göras när musklerna är avslappnade.
|
||||
Frågor
|
||||
1. Hur stoppar en muskelcell kontraktion i rätt tid? Vad är likstelhet?
|
||||
2. Vad avgör muskelstyrkan? Hur kan muskelns dynamik resp. styrka öka?
|
||||
3. Vad är relationen mellan sarkomerens längd och kraftutveckling, varför?
|
||||
4. Vad är relationen mellan kontraktion hastigheten och kraftutveckling, varför?
|
||||
5. Varför har excentrisk kontraktion maximal kraftutveckling?
|
||||
6. Vad orsakas träningsvärk av?
|
||||
7. Vad menas med "inbyggd rekrytering av myosinarmar” i muskelcellen?
|
||||
8. Varför bör stretching göras när musklerna är avslappnade?
|
||||
Nervsystemets inflytande
|
||||
- Nervsystemet kan reglera kontraktionsstyrkan i motorisk enhet-nivå (ej
|
||||
enskilda muskelfibrer) via två mekanismer.
|
||||
|
||||
- Summation
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
![[image-7625eabd7d55.png]]
|
||||
|
||||
-
|
||||
Ökad frekvens av ap översätts till ökad kontraktionsstyrka.
|
||||
-
|
||||
Det beror på att IC Ca2+ inte hinner pumpas tillbaka till SR i samma
|
||||
takt som ryanodinreceptor-kanaler släpper Ca2+ ut till IC
|
||||
- Eftersom upprepade ap ger muskeln inte möjligheten att
|
||||
relaxera till följd av hög frekvens av ap.
|
||||
- Maximal summation = maximal
|
||||
kontraktion
|
||||
→ [Ca2+] IC hålls hög → tropomyosin blockerar
|
||||
ej aktinsbindningsställen → maximal
|
||||
aktin-myosin-bindning
|
||||
|
||||
-
|
||||
Effekten av summationen börjar när perioden
|
||||
mellan två på varandra ap är max 200 ms.
|
||||
- 5 Hz (5 ap/s)
|
||||
-
|
||||
Summationen uppnår maximum vid 20 ms (50 Hz)
|
||||
-
|
||||
Motorneuronen arbetar mellan 5-50Hz.
|
||||
|
||||
- Rektyrering
|
||||
-
|
||||
I en muskel finns oftast stora mängder motoriska enheter, dessa kan
|
||||
samarbeta – rekrytering
|
||||
-
|
||||
Motoriska enheterna har olika egenskaper (både muskelfibrer och
|
||||
a-motorneuroner).
|
||||
-
|
||||
Rekryteringen sker på ett förutsatt sätt, utifrån enheternas egenskaper.
|
||||
-
|
||||
Det finns tre typer av motoriska enheter
|
||||
- S (Slow)
|
||||
-
|
||||
Motorneuronet har lägst tröskel → högst excitabilitet
|
||||
-
|
||||
Muskelfibrerna uthålliga men genererar låg
|
||||
kontraktionsstyrka/kraft.
|
||||
- FR (Fast, fatigue resisting)
|
||||
-
|
||||
Egenskaper mellan S & FF.
|
||||
- FF (Fast, fatigue)
|
||||
-
|
||||
Motorneuronet har högst tröskel → lägst excitabilitet
|
||||
-
|
||||
Muskelfibrer är explosiva (hög kontraktionsstyrka), ej
|
||||
uthålliga
|
||||
-
|
||||
Skillnaderna beror på myosin, enzymer, metabolism mm.
|
||||
-
|
||||
Summation av olika typer är olika
|
||||
- S – Orkar länge
|
||||
- FF – Kontraktionsstyrkan avtar efter 1-2 min
|
||||
trots summation (fatigue, läs nedan).
|
||||
-
|
||||
Ordning typerna aktiveras i
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
![[image-48ae977e1db8.png]]
|
||||
|
||||
|
||||
![[image-33b296507317.png]]
|
||||
|
||||
1. S – Låg kontraktion vid lätt arbete
|
||||
2. FR – Medel kontraktion
|
||||
3. FF – Maximal
|
||||
-
|
||||
Rekryteringsordningen är programmerad i ryggmärgen.
|
||||
- Tidigare typer stängs inte av när nya läggs till.
|
||||
- Fatigue
|
||||
-
|
||||
Muskeltrötthet där kontraktionstyrkan minskar trots aktiverad muskel
|
||||
-
|
||||
Perifer fatigue
|
||||
- Beror huvudsakligen på ökad ATP-hydrolys. Hög IC [Pi]
|
||||
hämmar ryanodinreceptor-kanaler → minskad [Ca2+] IC →
|
||||
tropomyosin täcker bindningsstället → ↓ myosin-aktinbindningar.
|
||||
- Skyddsmekanism mot likhetskramp
|
||||
- Perifer fatigue beror på muskelns fysiologiska begränsningar →
|
||||
kan drf inte påverkas.
|
||||
- Kontraktionsstyrkan minskar men inte ap-frekvensen i EMG.
|
||||
-
|
||||
Central fatigue
|
||||
- Frekvensen ap sjunker parallellt med kontraktionsstyrkan, i
|
||||
EMG.
|
||||
- Beror på motorneuronet, börjar med maximal ap-frekvens och
|
||||
sjunker med tiden
|
||||
-
|
||||
Motorneuronets excitabilitet sjunker & inhibitionen ökar
|
||||
-
|
||||
Ökad muskelaktivitet → ökad laktatnivåer → låg pH →
|
||||
aktivering av pH-känsliga smärtafferenter som skickar
|
||||
inhibitoriska signaler till motorneuronet
|
||||
- Kan “påverka” genom att excitera a-motorneuronet mer.
|
||||
Frågor
|
||||
1. Hur kan nervsystemet reglera muskelkraft?
|
||||
2. Vad menas med fatigue? Vilka två typer finns?
|
||||
Muskeltillväxt
|
||||
- Initieras av excentrisk kontraktion → små mikroskador i
|
||||
sarkomerer → inflammatorisk respons (makrofager invaderar) →
|
||||
cytokiner & tillväxtsfaktorer frisätts → signalerar åt cellen för
|
||||
proteinsyntes och aktivering av stamceller → satellitceller
|
||||
prolifererar och differentierar till myoblaster och smälter samman,
|
||||
med muskelcellen → ökad produktion (pga ökad antal kärnor) av
|
||||
sarkomerer (inkorporeras parallellt) och myofibriller →
|
||||
muskeltillväxt, hypertrofi (ökad tvärsnittsarea)!
|
||||
Frågor
|
||||
1. Hur går muskeltillväxten till?
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
![[image-0c6403ebe86d.png]]
|
||||
Reference in New Issue
Block a user