Kommunikci Sejtek kztti kommunikci 215 soksejtekben elengedhetetlen sszehangolni

Kommunikáció

Sejtek közötti kommunikáció 2/15 • soksejtűekben elengedhetetlen összehangolni a sejtek működését • direkt és indirekt kommunikáció • direkt kommunikáció: rés-illeszkedés (gap junction) • 6 connexin = 1 connexon; 2 connexon = 1 pórus • pórusátmérő 1, 5 nm, kis szerves molekulák (1500 Ms) (IP 3, c. AMP, peptidek) is átjutnak • ingerlékeny sejteknél elektromos szinapszis a neve (gerinctelenek, szívizom, simaizom, stb. ) • gyors és biztos átvitel - menekülő reakcióknál gyakori: Aplysia tintalövelő sejtek, Mauthner sejt inputja, rák potroh csapás, stb. • az összekapcsolt sejtek ingerküszöbe magas

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

4/15 Csatorna szerinti osztályozás • a csatorna szerinti a legalapvetőbb osztályozás • neurokrin – – a jeladó idegsejt a csatorna a szinaptikus rés - 20 -40 nm csak a posztszinaptikus sejthez jut el (fülbesúgás) a jel mediátor, vagy neurotranszmitter • parakrin (autokrin) – – a jeladó sokféle sejt lehet a csatorna a szövetközti tér közelben lévő sejtekhez jut el (beszéd társaságban) a jelet nevezik szöveti hormonnak is • endokrin – – a jeladó mirigysejt, vagy idegsejt (neuroendokrin) a csatorna a véráram a szervezet minden sejtjéhez eljut (rádió, TV) a jelet hormonnak nevezik

A jelfogók típusai 5/15 • hidrofil jelek esetén a jelfogó a membránban • hidrofóboknál a plazmában • előbbi meglévő fehérjék működésére hat, utóbbi új fehérjék szintézisét befolyásolja • a membránreceptor internalizálódhat és lehet plazmareceptora is • membránreceptorok: – ioncsatorna receptor (ligandfüggő csatornák) ideg-, és izomsejteken - gyors neurotranszmisszió ionotróp receptoroknak is nevezik – G-fehérjéhez kapcsolódó receptor legelterjedtebb idegsejteken metabotróp receptornak nevezik lassabb hatás - effektor fehérje, másodlagos hírvivő – katalitikus, pl. tirozin kináz - növekedési faktorok használják - foszforilációt okoz tirozin aminosavon

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

Neurokrin kommunikáció II. 7/15 • gyors szinapszis - például az izom véglemez , • kurare - dél-amerikai nyílméreg hatóanyaga mint kutatási eszköz • ált. agonisták és antagonisták igen fontosak • megfordulási v. reverzál potenciál - milyen ion • EPSP = excitatory synaptic potential • IPSP = inhibitory synaptic potential • hatás a gradienstől függ - pl. Cl • Cl- csatorna nyitása akkor is lehet gátló, ha nem okoz hiperpolarizációt - membrán söntölés • preszinaptikus vs. posztszinaptikus gátlás • a transzmitter felszabadulása kvantált: Katz (1952) - miniatür véglemez potenciálok - Ca++ hiány esetén, ingerlésre is ennek n-szerese • kb. 10. 000 ACh molekula - 1 vezikulum • hatás eliminációja

8/15 Az idegsejt integratív funkciója • a jeltovábbítás során gradált és mindenvagy-semmi elektromos jelek és kémiai jelek váltogatják egymást a KIR-ben • az idegsejt integrálja a hatásokat • térbeli szummáció, lásd térállandó • előjel, távolság az eredési dombtól fontos szempont • időbeli szummáció, lásd időállandó • az eredő potenciál nagysága frekvenciakóddal továbbítva - időbeli szummációt okozhat • kolokalizált transzmitterek leadása bonyolult kölcsönhatás lehet

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

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

11/15 A hatékonyságnövekedés módjai • preszinaptikus és posztszinaptikus mechanizmus lehetséges • utóbbira nézve kevés információ van • homoszinaptikus moduláció – homoszinaptikus facilitáció • béka izom, kuráre AP gátlására • gyors ingerpár hatására 100 -200 ms hosszú, térbeli szummációt meghaladó növekedés a második EPSP-ben • mechanizmusa a Ca++ növekedés a preszinapszisban – poszttetanikus potenciáció • béka izom inger sorozattal ingerelve • depresszió, majd percekig tartó facilitáció • mechanizmusa: a hólyagocskák mind kiürülnek (depresszió), majd helyreállítódnak, miközben a Ca++ koncentráció még magas

12/15 Heteroszinaptikus moduláció • a transzmitter felszabadulást más szinapszis vagy a keringés által odajuttatott modulátor befolyásolja • pl. szerotonin - puhatestűek és gerincesek oktopamin - rovarok NA és GABA - gerincesek • idetartozik a preszinaptikus gátlás is • serkentő hatású modulációk – heteroszinaptikus facilitáció - Aplysia - érző és motoros idegsejt közötti áttevődés fokozódik 5 HT jelenlétében mechanizmus: 5 -HT - c. AMP - KS-csatorna záródik - AP hosszabb, több Ca++ lép be – long-term potenciáció - LTP pl. hippokampusz intenzív ingerlésre órákig, napokig, hetekig tartó hatásnövekedés mindig NMDA szerepel

13/15 G-fehérjéhez kapcsolt hatás • ismétlés: jel szerinti osztályozás • lipofil jel (szteroid, tiroxin) - plazmareceptor fehérjeszintézis módosítás • lipofób jel (a többi) - membránreceptor meglévő fehérje módosítása – ioncsatorna (ligand-függő) - ionotróp receptor – G-fehérjéhez kapcsolódó 7 M receptor - metabotróp receptor – katalitikus receptor - tirozin kináz, c. GMP szintetáz • a legelterjedtebb a G-fehérjéhez kötött • ligand + receptor = aktivált receptor • aktivált receptor + G-fehérje = aktivált Gfehérje (GDP - GTP csere) • aktivált G-fehérje - -alegység disszociál • -alegység - effektor fehérje aktiváció • -alegység - GTP lebontás GDP-vé - hatás vége

14/15 Effektor fehérjék • K+-csatorna - nyitás, vagy csukás • másodlagos hírvivőn keresztüli hatás • Sutherland 1970 - Nobel-díj - c. AMP rendszer • további másodlagos hírvivők felfedezése • hatásmechanizmusok: – c. AMP – IP 3 - diacilglicerol – Ca++ • • egy jel, több lehetséges útvonal egy útvonal, több lehetséges jelentőség: jel felerősítése a receptor jelenléte, és milyensége a döntő: pl. szerotonin receptorok

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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