1
0

vault backup: 2026-01-21 19:33:03
All checks were successful
Deploy Quartz site to GitHub Pages / build (push) Successful in 5m0s

This commit is contained in:
2026-01-21 19:33:03 +01:00
parent 57984b9738
commit 52dc089662
287 changed files with 8063 additions and 0 deletions

View File

@@ -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?

View File

@@ -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?

View File

@@ -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.

View File

@@ -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?

View File

@@ -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/Kkanal
- 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]]