Nervinio audinio baltymai. Pernašos procesai smegenyse Lietuvos sveikatos mokslų universitetas Medicinos akademija Medicinos fakultetas I grupė Paulius Mikužis

Mielinas Formuoja: oligodendrocitai (CNS) arba Švano ląstelės (PNS)

Mielino baltymai (20-30% mielino) Su mielinu susijungęs glikoproteinas (MAG) – daugiausia ties mielino ir aksono sąlyčio riba. Svarbus formuojantis mielinui. P0 glikoproteinas – intgralinis Švano ląstelių plazmolemos baltymas, daugiausia išoriniuose sluoksniuose. Sudaro tarpsluoksninius ryšius. Proteolipidinis baltymas (PLP) (lipofilinas) – hidrofobiškas. Pagrindinis mielino baltymas (MBP) – tiek vidiniuose, tiek išoriniuose mielino sluoksniuose. Svarbus palaikyti teisingą mielino struktūrą.

Neuronų kūnų baltymai Citozolio baltymai – sintetinami ir lieka citozolyje; Organoidų baltymai – sintetinami citozolyje, bet įterpiami į kitų organoidų vidinę terpę; Membranų baltymai – sintetinami šET ribosomose ir įterpiami į organoidų membranas (+ sinapsinių pūslelių baltymai)

Neuronų baltymai. Citozolio baltymai Fibriliniai baltymai – citoskeletas; Fermentai – biocheminių reakcijų katalizatoriai.

Neuronų baltymai. Organoidų baltymai Branduolio Mitochondrijų Peroksisomų Tik tam tikri (modifikuoti) baltymai yra pernešami į atitinkamų organoidų vidų.

Neuronų baltymai. Membraniniai ir sekreciniai baltymai šET membranos baltymai – apsprendžia ar naujai sintezuotas baltymas liks ET, ar bus nešamas į kitus organoidus. Sinapsinių pūslelių baltymai

Neurono citoskeletas Mikrovamzdeliai (mikrotubulės) Mikrofilamentai (aktino filamentai) Neurofilamentai (tarpiniai filamentai) + įvairūs rišantieji baltymai

Citoskeletas. Mikrotubulės Sudaro α ir β tubulino dimerai, susijungę į protofilamentus (13) Eina išilgai aksono ta pačia kryptimi. Svarbūs aksoplazminei pernašai.

Citoskeletas. Neurofilamentai Gausiausia aksono fibrilinių elementų grupė; Atraminė citoskeleto dalis; Eina išilgai aksono; Sudaryti iš neurofilamentų tripletų: lengvų, vidutinių ir sunkių subvienetų. + gali būti ir kitų subvienetų: α interneksino, Nestino, periferino, vimentino.

Citoskeletas. Mikrofilamentai Globulinio baltymo aktino siūliniai polimerai. Neuronų aktinas: β ir γ aktinų mišinys. Susiję su plazmolema, prie jos jungiasi per tam tikrus baltymus (pvz. fodriną. Per membranos baltymą integriną jungiasi lamininu ir fibronektinu (neląstelinio matrikso baltymais)

Aksoplazminė pernaša Greita anterogradinė; Greita retrogradinė; Lėta (tik anterogradinė)

Greita anterogradinė pernaša Mikrovamzdeliai – „greitkelis“, kuriuo keliauja motorinis baltymas kinezinas, nešantis „krovinį“ (pūslelę arba organoidą). Kinezinas turi 2 lengvąsias grandines ir 2 motorinius subvienetus (sunkiąsias grandines). Galvutėse yra 2 centrai: ATP ir mikrovamzdeliui prijungti.

Greita retrogradinė pernaša 50% arba 25% lėtesnė nei anterogradinė. Funkcija – sugrąžinti nereikalingus junginius į ląstelės somą. Reikalingas motorinis baltymas dineinas, sudarytas iš 2 sunkiųjų (ATPazė), 2 tarpinių (jungia su kroviniu), 2 tarpinių lengvųjų, kelių lengvųjų grandinių,

Lėta aksoplazminė pernaša Baltymai (fermentai, klatrinas, citoskeleto, kalmodulinas) juda išilgai aksono, nešami aksoplazmos. „Stop and go“ teorija

Neurono membranos pernašos baltymai 2 tipai: Nešikliai – skirti hidrofilinėms jonizuotoms arba nejonizuotoms medžiagoms pernešti į ląstelę; Kanalai – pro juos į ląstelę patenka jonai. jonų srautas greitesnis nei pro nešiklį; neprisotinami; yra valdomi: potencialo valdomi; ligandų valdomi. + Na+-K+ siurblys

Potencialo valdomi kanalai Ca2+ Kanalų laidumas priklauso nuo membranos potencialo, kuris keičia kanalo baltymo jonizaciją ir konformaciją.

Potencialo valdomi kanalai Na+ kanalai atsidaro tik depoliarizacijos metu, sustiprindami ją. Beveik visi potencialu valdomi Na+ jonų kanalai yra sutelkti Ranvjė sąsmaukose. Čia yra ir Na+-K+ – ATP-azė, kurios išstumia Na jonų perteklių iš neurono. Veikimo potencialo plitimas yra šuoliškas arba saltatorinis.

Ligandų valdomi kanalai Oligomeriniai baltymai, kurie kerta plazminę membraną – receptoriai. Skiriami du tipai: I tipas – kanalai valdomi iš kitos ląstelės kilusių ligandų – neuromediatorių. Prisijungus ligandui, receptoriaus konformacija taip pakinta, kad susidaro pora, pro kurią skverbiasi jonai. II tipas – kanalai, valdomi ligandų, susidariusių to paties neurono viduje. Šie ligandai yra cGMP ir cAMP. Antrojo tipo ligandų valdomų kanalų yra akies fotoreceptoriuose bei uoslės receptoriuose.

I tipo ligandų valdomi kanalai – nikotininiai Ach receptoriai

Neurotransmiterių receptoriai Adrenerginiai: α1A, α1b, α1c, α1d, α2a, α2b, α2c, α2d, β1, β2, β3 Dopaminerginiai: D1, D2, D3, D4, D5 GABAerginiai: GABAA, GABAB1a, GABAB1δ, GABAB2, GABAC Glutaminerginiai: NMDA, AMPA, kainate, mGluR1, mGluR2, mGluR3, mGluR4, mGluR5, mGluR6, mGluR7 Histaminerginiai: H1, H2, H3 Cholinerginiai: Muskarino: M1, M2, M3, M4, M5; Nikotininiai: raumenų, neuroniniai (nejautrūs α- bungarotoksinui), neuroniniai (jautrūs α-bungarotoksinui) Opioidų: μ, δ1, δ2, κ Serotonerginiai: 5-HT1A, 5-HT1B, 5-HT1D, 5-HT1E, 5-HT1F, 5-HT2A, 5-HT2B, 5- HT2C, 5-HT3, 5-HT4, 5-HT5, 5-HT6, 5-HT7 Glicinerginiai: Glicino

Veikimo potencialas VP plinta tik viena kryptimi, dėl natrio jonų kanalo inaktyvinimo. VP sklidimo greitis priklauso nuo skaidulos diametro ir mielino sluoksnio.

Veikimo potencialo perdavimas per sinapses Elektrinės sinapsės – presinapsines ir postsinapsines ląsteles jungia jonų kanalai (plyšinės jungtys). Cheminės sinapsės – dalyvauja neuromediatoriai Nr. Savybės Elektrinės sinapsės Cheminės sinapsės 1. Atstumas tarp presinapsinės ir postsinapsinės ląstelių membranų 3,5 nm 30-50 nm 2. Postsinapsinės ląstelės citoplazmos jungtis su presinapsinės ląstelės citoplazma Yra Nėra 3. Ultrastruktūros komponentai Plyšinės jungtys Presinapsinė aktyvi sritis ir pūslelės bei postsinapsiniai receptoriai 4. Impulso perdaviklis Jonų srautas Neuromediatorius 5. Impulso perdavimo delsimas Beveik nėra Yra: 0,3 ms; 1-5 ms 6. Impulso perdavimo kryptis Dvikryptis perdavimas (gali būti) Vienkryptis perdavimas

Sinapsių rūšys pagal sąveikaujančias neurono dalis

Cheminės sinapsės

Sinapsinės pūslelės Po sintezės visų tipų mediatoriai yra kaupiami pūslelėse – apsauga nuo fermentų poveikio. Pūslelės susidaro Goldžio komplekse. Mažos tankios, mažos skaidrios, didelės tankios. Kaupimo teorija – rūgštinė pūslelių terpė. Su citoskeletu jungia kaldesminas. Pūslelės baltymai: sinapsinai, sinaptofizinas, sinaptotagminas, sintaksinas, sintaptobrevinas/VAMP, Rab3 ir rafilinas, SV-2, vakuolinis protonų siurblys.

Sinapsinės pūslelės ciklas

Sinapsinių pūslelių endocitozė Vyksta dviem būdais – nervinės galūnės membranos srityje, nutolusioje nuo aktyviosios srities ir aktyviojoje nervinės galūnės srityje.

II - aktyviojoje nervinės galūnės srityje I - nervinės galūnės membranos srityje, nutolusioje nuo aktyviosios srities Įsiurbiama tik nedidelė dalis aksolemos, kuri sudaro dideles vakuolines pūsleles. Manoma, kad fiziologinėmis sąlygomis ši endocitozė nevyksta – membrana įsiurbiama tik labai stipriai sudirginus neuroną. Dėl egzocitozės padidėjus nervinės galūnės plotui, membrana raukšlėjasi, darosi klostės. Membranos vidus padengtas baltymu klatrinu. Padedant membranos integraliniams SNARE baltymams, iš klosčių susidaro klatrinu dengtos pūslelės. Jos susilieja su endosoma, joje dėl rūgščios terpės netenka membranos, ir vėl atsiskyrusi membraninė pūslelė gali kaupti neuromediatorių.

Neuromediatoriaus įtaka Gali sukelti membranos depoliarizaciją – dirginantysis neuromediatorius, sukeliantis dirginantįjį postsinapsinį potencialą. Gali sukelti postsinapsinės membranos hiperpoliarizaciją – slopinantysis neuromediatorius. Pagal tai skiriamos: dirginančiosios ir slopinančiosios sinapsės.

Laikinė ir erdvinė potencialų sumacija Išsiskyrusio mediatoriaus pakanka sukelti tik nedidelę postsinapsinės membranos depoliarizaciją – individualusis potencialas. Tai mažesnė nei slenkstinė riba, reikalinga veikimo potencialui kilti. Laikinė sumacija: stiprus dirginimas lemia dažnas VP serijas, neuromediatorių kvantai išsiskiria vienas po kito. Pirmasis kvantas šiek tiek depoliarizuoja membraną, antrasis labiau ir t.t. Erdvinė sumacija: kiekvienas neuronas sudaro daug sinapsių, tad skirtingose neurono vietose gali kilti individualiųjų potencialų, kurie gali būti sumuojami ir todėl gali kilti vienas VP.

Laikinė ir erdvinė potencialų sumacija

Postsinapsinės ląstelės atskas į neuromediatorių Neuromediatoriai jungiasi su postsinapsinės membranos specifiniais receptoriais ir juos aktyvina (membrana depoliarizuojama arba hiperpoliarizuojama) Receptoriai: Jonotropiniai – veikia kaip jonų kanalai (Ach, GABA, Gly receptoriai) Metabotropiniai – keičia ląstelės metabolizmą, joje pakinta jonų koncentracija ir sukuriamas veikimo potencialas (dopaminerginiai, adrenerginiai) Kai kurie neurotransmiteriai gali jungtis tiek su jonotropiniais, tiek su metabotropiniais receptoriais (pvz.; Glu)

Literatūra Siegel GJ, Agranoff BW, Albers RW, et al., editors. Basic Neurochemistry: Molecular, Cellular and Medical Aspects. 6th edition. Philadelphia: Lippincott-Raven; 1999. Praškevičius A., Ivanovienė L., Stasiūnienė N. ir kt. Biochemija. Kaunas: KMU leidykla; 2003. Praškevičius A. ir kt. Audinių ir organų sistemų biochemija. Kaunas: KMU leidykla, 2003.