Ioneloszls transzmembrn potencil Kmiai potencil i istd RT

Ion-eloszlás, transzmembrán potenciál Kémiai potenciál μi = μistd + RT ln ai Φ=E Elektrokémiai potenciál Nernst Goldman-Hodgkins-Katz Szemipermeábilis membránon át egyensúlyi ioneloszlás (egyensúlyi potenciál kb), ha az ionok szabadon mozoghatnak a membránon át (Nernst) Zárt ioncsatornák; működő ionpumpák, transzporterek: adott ion mozgása „gátolt” : p=permeábilitást jellemző faktor (Goldman-Hodgkins-Katz)

Alvarez-Buylla et al. , 2001, Nature Reviews Neurális Őssejt (NE-4 C) RMP [m. V] -25 - -70 m. V IR 54 ± 33 MΩ Jelitai, 2007 Radiális glia VZ: E 12 -18 -57 - -77 m. V 138 ± 6. 9 MΩ Noctor, 2002 Asztroglia, SVZ felnőtt Fiatal Neuron cortex (E 18) 85 m. V -65 m. V 34, 4 ± 2, 7 MΩ 15 -20 GΩ - Bordey, 2007 Owens, 1996

Connexinek • • Söhl, Nature Reviews 2005 • • • Időben-térben változó cx. kifejeződés Sejttipusonként változó cx. kifejeződés Neuronális: cx 36, cx 32, cx. 26, cx 43, cx 45, cx 57 Asztroglia: cx 43, cx 26, cx 30 Oligodendroglia: cx 29, cx 32, cx 47 Neurális progenitorok: cx 43, cx 36, cx 26, cx 45, cx 46, cx 37 6 db Connexin → connexon (hemichannel) 1 k. Da-ig átjárható Permeabilitás, feszültségfüggés: cx összetétel Posttranslációs módosítások, foszforilációs folyamatok

Pannexin-ek: Panx 1 (426 AS), Panx 2 (677 AS) and Panx 3 (392 AS) Penuela et al. , 2012 BBA • Ca-hullámok • Makrofág/mikroglia akkumuláció

Gap Junction /Pannexin Funkciók GJ Ca 2+ hullám generálás • • • VZ: ATP ürülés P 2 Y 1 R aktiválódik a szomszédokon IP 3 mediált Ca 2+ ürülés a raktárakból • A tovaterjedő Ca 2+ hullám amplitúdója, a terjedés távolsága nő a fejlődés során • E 16 rat: GJ block → S fázisba lépés csökkent • • VZ-ban kapcsolt kluszterek Felnőtt SVZ: GJ kapcsolt csoportok „Cx 43 osztódó sejtek általános jellemzője” Fejlődés során kapcsoltság csökken (E 15 rat) b. FGF – cx 43 upreguláció Posztmitotikus neuronok migrációja RG, RMS Fejlődő kéreg: aktivitás terjedés, szinkronizáció Elias, Kriegstein; TINS 2008

Ős/progenitorsejtek: Gap Junction (GJ) kapcsoltak nagy, szimmetrikus, passzív konduktancia I (n. A) pass. D pass+VD Alexa Fl. h. 594 V (m. V) +20 -70 pass (szimm. passive ionáram) ♦ -160 pass. D (passive decaying) pass. D + VD (voltage dependent) ▲ ● 1 n. A 10 ms Jelitai 2007

Gap Junction Passzív konduktancia a GJ kapcsoltságnak köszönhető Szimm. Passzív ionáramú őssejt + GJ blokkoló GRA Pass. D+ VD (fesz függő csat. ) őssejt + GJ blokkoló GRA Outward káliumáram mérhető VD csatornákat intracelluláris ion-változások aktiválják? GRA: 18 b-glycyrrhetinic acid pass. D+VD: időben lecsengő passív konduktancia + feszültségfüggő ionáram

Feszültségfüggő ioncsatornák Neurális irányban elkötelezödő progenitorsejtek (RA 2): LY Alexa fl. h. 594 RA 2 nestin szimm. passzív ionáramú progenitor RA 2 Alexa 594 Merge feszültség függő ionáramok 0, 1 n. A 10 ms

Feszültségfüggő ioncsatornák I (p. A) kontroll Outward káliumáram Vm (m. V) p. A m. V 0, 4 n. A 10 ms Inward rectifier káliumáram (KIR) I (p. A) Vm (m. V) Nátriumáram (INa) Na+ RA 2 Na+ TTX Na+ RA 6 kontroll Ba+ ▲ 0. 4 n. A 10 ms 0. 1 n. A 1 ms

Feszültségfüggő ioncsatornák protoncsatorna Ős – káliumcsatorna Hv 1 + + N C Feszültségfüggő Inward rectifier Two-pore káliumcsatornák + + C N N N C + + + + kálciumcsatorna nátriumcsatorna C

Feszültségfüggő káliumcsatornák (75 ( gén + alternatív splicing. . . ) ) Szulfonil-urea receptor; Ic ATP/ADP szensitív K-csatorna World Journal of Surgical Oncology Asher et al. , 2010 http: //www. genenames. org/cgi-bin/genefamilies/set/274

Feszültségfüggő káliumcsatornák (75 gén) TÍPUS INWARD RECTIFIER TANDEM PORE=two- FESZÜLTSÉG AKTIVÁLT CALCIUM AKTIVÁLT K 2 P 1. x-? : TREK TRAAK TASK TWIK TALK THIK Kv 1. x-12. x big konductance: BK (100 -300 p. S) 2 x 4 tm domén 4 x 6 tm (S 1 -S 6) domén, S 4 a feszültségszenzor +béta alegység (intracellulásisan) pore, KCNKX ALTÍPUS Kir 6. x: ATPszenzitív Kir 1. x Kir 2. x Kir 3. x: GIRK Kir 4. x Kir 5. x Kir 7. x SZERKEZET Alegység ÁLT. JELLEMZŐK FESZ. ÉRZÉKENYSÉG 4 x 2 tm (M 1 M 2) domén 4 x 4 x 2 tm (M 1 M 2) domén + SUR Kv 11. 1=HERG (DR, ether-a-gogo related pot. ch, inward rectifier) Kv 7. x: KCNQ (DR) Kv 5. x, 6. x, 8. x, 9. x: modifier: önállóan nem alkot Kv 1. 1 -3, 1. 5 -3. 2: Delayed Rectifier Kv 1. 4, 3. 3 -4. 3: A-type = transient outward Intermediate kond: IK (1040 p. S) small kond: SK (4 -14 p. S) 4 x 6 tm (S 1 -S 6) (+S 0 BK -ban) domén, hosszú Cterminális + béta alegység (2 tm) + 2 x N C 4 x N C + 4 x + + + N C 15 -30 p. S, -65 m. V alatt van nyitva, membránpot stabilizálása, [K+]extracell csökkentése, neuron, szív 25 -80 p. S, ATP gátolja csatorna nyitását, SUR receptor érzékeli, pancreas, izom, ér, szív, agy 5 -70 p. S, Nyugalmi membránpotenciál stabilizálás, háttér Káram, open rectifier A-type: 20 p. S, gyors aktiváció és inakt. Akciós pot. felfutás gátló DR: 5 -27 p. S, delayed rect. Lassú aktiváció+ ’nincs’ inakt. Akciós pot. lefutás elősegítés KCNQ: 5 -7 p. S, M-áram: lassú aktiváció+inakt, ingerlékenység befolyásolása Akciós pot. repolarizációt segíti 0. 4 M [Ca 2+ic] aktiválja SM: spike trainek után afterhiperpolari záció erős, befelé rektifikál , de nincs feszültségszenzor! enyhe, befelé rektifikál enyhe, kifelé rektifikál van nincs C

K+ ionáramok Feszültségfüggő Outward Káliumáramok (Kv) „A” - tipusú Káliumáram Delayed Rectifier Káliumáram p. A kontroll TEA 4 -AP m. V TEA: Tetraethylammonium chloride m. V 4 -AP: 4 -aminopyridine

VD Na+ csatornák E 12 mouse Calretinin pozitiv sejtek funkcionális Na csatorna, reelin pozitív sejtek 41 % Na áram Nav 1. 3 Albrieux et al, 2004

VD Na+ csatornák E 14 rat VZ B’’ A’’ • Na áram előbb mint Tubulin • Főleg CP sejtjei, migráló prekurzorok • Embrionálisan SCN 3/ Nav 1. 3 • TTX sensitive • Nem kapcsolt • Amplitúdó sokszorosan kisebb • Na áram lefutása hosszabb Bahrey, Moody, 2003

Cl- ionáramok IC klorid koncentráció E 16 VZ: 37 m. M, CP: 29 m. M E 19 CP: 24 m. M P 0: 19 m. M P 16: 12 m. M Owens et al, 1998 Felnőtt CSF [Cl-]: 115 -130 m. M Blaesse et al. , 2009

Cl- ionáramok Cl- channels: Br J Pharmacol. Nov 2009; 158(Suppl 1): S 130–S 134. Cl. C 1 -7, Cl. CKa, Cl. CKb Nilius, Droogmans, 2003 • Cl. C 2 E 15 CP truncated forma • KCC 2, KCC 3 GABA switch • NKCC 1 embrionális fejlődés során megjelenik • NCBE: E 12, KCC 2 előtt • Klorid ATP-áz E 18 kimutatható

Cl- ionáramok IIIb tubulin Dapi NKCC 1 4 C RA 4 30 µm 4 C RA 10 IC: KCl → Kgluconate EC: Na. Cl → Nagluconate Kloridion mentes EC oldat Feszültségfüggő kloridáram 50 µm

Ca+ Jelitai; 2010

Ca 2+ homeosztázis • m. ES sejteken, VZ sejtekben, stb: a differenciálódás minden foyamatában szerepe van a Ca fluktuációnak • IC Ca raktárak receptorai előbb funkcionálisak, mint VD Ca ioncsatornák • IP 3 R-ok előbb működőképesek, mint Ry. R-ok • ER Ca 2+-ATP-áz nagyon korán funkcióképes • Plazmamembrán Ca 2+ pumpák, Na+/ Ca 2+ exchanger-ek hamar működőképesek és fenntartják az IC alacsony (~ 10 -8 M) Ca szintet

• • Kezdetben „spontán” oszcillációk Később VD, Ligand-függő ioncsatornák műk. Sejtmembrán: L, N, P/Q, R, T ioncsatornák IC: IP 3 R, Ry. R E 12 kifejeződnek, neurogenezis, osztódás szabályozása • L type: blastula, grastula, szöveti progenitorok, stb • Fejlődés során a csatorna-expresszió változik Ca 2+ ionháztartás • IP 3 R 1, 2, 3 m. RNS E 11; E 13 fehérje VZ-MZ különböző, funkció E 13 -tól VZ, CP • Ry. R 1, 2, 3 m. RNS, fehérje E 13 -tól, funkciót csak PP-ben (E 13) 1. Egyedi sejtek Ca 2+ fluktuáció, független 2. Szomszédos sejtek párban, szinkron Ca 2+ válasz 3. Sejt clusterek, szinkron koordinált Ca 2+ fluktuáció

Ionotróp receptorok: ligandum-vezérelt ioncsatornák N N C GABAA n. ACh. R 5 HT-3 Gly. R P 2 X Glu. R N C C

Acetylcholine Serotonin Dopamine Noradrenaline E 13, SN, VTA neocortex innervation E 15 Herlenius, Lagercrantz; 2001, 2004

GABA-termelés CNS fejlődésének minden szakaszában GAD 67 P 1 rat Popp et al. , 2009

Ionotróp GABA receptorok (GABAA) Alegységek (emberben): 6α (GABRA 1, GABRA 2, GABRA 3, GABRA 4, GABRA 5, GABRA 6) 3 β (GABRB 1, GABRB 2, GABRB 3) 3 γ (GABRG 1, GABRG 2, GABRG 3) δ (GABRD), ε (GABRE), π (GABRP θ (GABRQ) 3 ρ (GABRR 1, GABRR 2, GABRR 3 (GABAC receptorok; retina) ([http: //www. tocris. com/pdfs/gabarev. pdf]

Glutamát-vezérelt ionotróp receptorok I. II. Type ionotropic metabotropic Name Agonist(s) NMDA receptor NR 1, 2 a-d, 3 NMDA Kainate receptor (KA 1 -2) Kainate AMPA receptor (Glu. R 1 -4) AMPA m. Glu. R (m. Glu. R 1 -8) L-AP 4, ACPD, L-QA[

AMPA-receptorok α-amino-3 -hydroxy-5 -methyl-4 -isoxazolepropionic acid Q: glutamine R : arginine Flop: gyors záródás; deszenzitizálódás Glu. R 2 Ionotróp glutamát receptorok