معلومة

هل يمكن أن يتسرب الأسيتيل كولين بعيدًا عن المشبك ويسبب تشنجات؟

هل يمكن أن يتسرب الأسيتيل كولين بعيدًا عن المشبك ويسبب تشنجات؟


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

أنا حاليا أدرس علم الصيدلة وخطر ببالي سؤال. نحن نعلم أن الأسيتيل كولين يستخدم كناقل عصبي في الموصل العصبي العضلي ، كلاهما متعاطف مع السمبتاوي ، لكن كما أفهم ، صححني إذا كنت مخطئًا ، فهم لا يتدخلون مع بعضهم البعض بسبب انفصال مواقعهم جسديًا. سؤالي هو ، هل يمكن أن يحدث بطريقة أو بأخرى الامتصاص غير الكامل للأستيل كولين في مستقبلات العضو ، دعنا نقول لاستجابة نظير الودي و "تسربت" إلى عضلة قريبة أو حتى إلى مستقبلات متعاطفة وخلق حركة لا إرادية على سبيل المثال؟


الإنزيم المسؤول عن تفكك أستيل كولين (Ach) ، بمعنى آخر.، acetylcholinesterase ، يتحلل بسرعة ، ويثبط نشاط Ach في الشق المشبكي بعد إطلاقه. هذه العملية سريعة بشكل خاص ، حيث يجب تنظيف المشبك من الناقل العصبي لحدوث احتمالية فعلية تالية (Čolović وآخرون، 2013). لذا لا ، لا تتسرب Ach بعيدًا في ظل الظروف الفسيولوجية (الشكل 1).

في الواقع ، شائعة مثبطات الكولين التي تؤدي إلى تراكم Ach عن طريق منع تدهورها ، لا تسبب تشنجات عضلية لا إرادية (تشنجات) كأعراض جانبية. ومع ذلك ، فإنها تثير تشنجات عضلية ، ولكن يمكن تفسير ذلك بسهولة من خلال زيادة احتباس Ach في الشق المشبكي ، مما يؤدي إلى تقلص العضلات لفترات طويلة.


التين. 1. الكولينستيراز نشط في الشق المشبكي. المصدر: الصحة واللياقة البدنية.

المرجعي
- Čolovi وآخرون., كور نيوروفارماكول (2013); 11(3): 315-35


خلية ما بعد المشبكي / المشبك العصبي العضلي

قم بتنزيل الفيديو من iTunes U أو Internet Archive.

صباح الخير. شكرا لك. لذا ، أريد أن أستمر اليوم في موضوع علم الأعصاب. تحدثنا آخر مرة عن آلية العمل المحتملة. اليوم أود الانتقال من إمكانية العمل إلى المشبك. لكن اسمحوا لي أن أذكرنا بإيجاز بما نقوله. لذا ، سأقدم القسم صفر ملخصًا هنا.

الأشياء ذات الصلة التي قلناها في المرة السابقة كانت هناك إمكانية غشاء تبلغ حوالي 70 مللي فولت كإمكانات الغشاء ، وهذا ما نعمل به. يتم إنشاء إمكانات الغشاء هذه من خلال تدرجات التركيز. المزيد من الكالسيوم ، المزيد من البوتاسيوم في الداخل. المزيد من الصوديوم في الخارج. المزيد من الكالسيوم في الخارج. وسأذكر أيضًا الكلوريد ، هناك المزيد من الكلوريد في الخارج عند 116 مليمولار ، وأربعة مليمترات في الخارج.

يتم إعداد تدرجات التركيز هذه بواسطة مضخات مختلفة.

إنهم هناك طوال الوقت. ثم لدينا قناة الراحة هذه.

لذلك ، لدينا هنا ناقلات.

لدينا قناة البوتاسيوم في الراحة. هذا يعني أنه مفتوح طوال الوقت. لم يتم تفعيله بأي شيء.

يسمح للبوتاسيوم بالخروج. يترك البوتاسيوم حتى يبني هذا الغشاء المحتمل بحوالي 70 تحت الصفر. عند هذه النقطة يكون من غير المواتي كهربائيًا أن تخرج الشحنات الموجبة إلى البيئة الأكثر إيجابية. على الرغم من زيادة التركيز الداخلي. ونصل إلى احتمال توازن ناقص 70. ثم لدينا بعض القنوات ذات الجهد الكهربائي.

وتأتي القنوات ذات البوابات ذات الجهد الكهربي بنكهتين هنا.

لدينا قناة الصوديوم ذات الجهد الكهربائي. تفتح قناة الصوديوم ذات الجهد الكهربائي نفسها حوالي 70 تحت الصفر. أوه ، آسف ، حوالي 50 تحت الصفر. لذا ، إذا تمكنت من الحصول على ما يصل إلى 50 تحت الصفر ، فإنها تفتح. ثم يندفع الصوديوم للداخل. إنه ينقل جهد الغشاء من سالب 50 إلى صفر إلى زائد 50.

القناة تغلق. في مكان ما حوالي 30 أو نحو ذلك يفتح قناة البوتاسيوم ، قناة البوتاسيوم المتدرجة الجهد ، ويسمح للبوتاسيوم بالاندفاع واستعادة إمكانات الراحة.

تأثير هذا هو أنه إذا كان هذا صفرًا هنا ، فلدينا إمكانية راحة. إذا صعدنا فوقه قليلاً ، نطلق النار ثم نعود للأسفل. وبعد ذلك يمكن لجهد فعل آخر بعد ميلي ثانية أو نحو ذلك أن ينزل في نفس الخلية العصبية.

وأخيرًا ، إذا نظرنا على طول محور عصبي ، فإن إمكانية الفعل هنا تتسبب في انتقال الشحنات من خلالها إلى إطلاق إمكانات فعلية هنا تؤدي إلى ترحيل الشحنات وما إلى ذلك ، وما إلى ذلك. . إنه نظام جميل.

ثم كان آخر شيء هو أنه من خلال عزل هذا تمكنا من جعل سرعة التوصيل أسرع من خلال جعل الطول الفعال أقصر في وجود مجموعة كاملة من المناطق المعزولة كهربائيًا. هذا كل شيء. إنها قطعة هندسية جميلة. كيف نعرف صحة أي من هذا؟

كنقطة جانبية مثيرة للاهتمام ، قد أذكر فقط أنه عندما تم التوصل إلى هذا ، تم عمل ذلك من قبل شخصين يدعى هودجكين وهكسلي.

فاز هودجكين وهكسلي بجائزة نوبل عن هذا العمل الجميل على هذا المحوار العملاق للحبار الذي يعد أسرع محاور على الإطلاق.

وها نحن لا نتحدث عن الحبار العملاق الذي قام شخص ما بتربيته في المرة السابقة. إنه حبار عادي. لديها محور كبير من الدهون. إنه كبير بما يكفي بحيث يمكنك فقط لصق سلك في منتصفه وكل ذلك. إنه محور عصبي كبير جدًا.

إنه محور عصبي ذو قطر عالٍ جدًا.

وكانوا قادرين على قياس هذه الأشياء كهربائيًا.

واستناداً إلى القياسات الكهربائية التي أجروها في أنواع مختلفة من المحاليل ، تمكنوا من استنتاج وجود قنوات الصوديوم وقنوات البوتاسيوم.

لكن كل هذا حدث في منتصف القرن العشرين. وبالتأكيد لم يتمكنوا من رؤية أي شيء. لم يتمكنوا من استنساخها.

لم يتمكنوا من رؤية أي شيء. وهكذا فإن فكرة وجود قنوات جزيئية فردية تتأرجح مفتوحة ، كانت فعل كل هذه الأشياء استنتاجًا غير مباشر ، ربما نوعًا ما مثل استدلال مندل على الجين أو استنتاج ستورتيفانت للخرائط الجينية. لكن في الآونة الأخيرة ، جاء الناس مع تقنية غير عادية ، كما فاز هؤلاء الأشخاص بجائزة نوبل لهذا لأنه كان رائعًا ، وهو ما يسمى Patch Clamp. مشبك التصحيح هو التقنية التالية البسيطة بشكل يبعث على السخرية. افترض أنني كنت سأصنع ماصة زجاجية.

إذن ، هذا مقطع عرضي لماصة زجاجية.

لذلك ، تدور هكذا. ويمكنني رفعه بقوة ضد الغشاء. وافترض أنني فعلت ذلك بطريقة يمكنني من خلالها الحصول على ختم رائع حقًا ولدي فقط رقعة صغيرة من الغشاء. افترض أن الرقعة الصغيرة من الغشاء بها قناة واحدة فقط. والآن ، هذه ماصة ، لنفترض أنني كنت سأمزق تلك الرقعة من الغشاء من الخلية ، والخلية الفقيرة ، ولدي ماصة زجاجية مع رقعة صغيرة من الغشاء في نهايتها بقناة أيونية واحدة معزولة. الآن ، إذا قمت بقياس التيار عبر هذه القناة عن طريق وضعه في محلول مناسب ، فربما قمت بتمزيق قناة بوتاسيوم أثناء الراحة ، حسنًا؟ إذا وضعت هذا في محلول بوتاسيوم وطبقت تيارًا ، فأنا أطبق فرقًا في الجهد ، وسأكون قادرًا على رؤية التيار. ويمكنك بالفعل قياس تيار. والأكثر روعة ، إذا قمت بذلك وقمت بنزع قناة الصوديوم ذات الجهد الكهربائي ، فقد اتضح أنه يجب أن أكون قادرًا على دراسة خصائصها عن طريق تغيير الجهد عليها وقياس التيار كدالة لـ الجهد االكهربى.

حسنًا ، اتضح أنه إذا قمت بذلك ، فأنا قادر على قياس موصلية تدفق التيار في قنوات الجهد الكهربي هذه ، في الواقع ، ما أقيسه حقًا هو توصيل قناة كهذه ، يمكنني شاهد القناة تفتح وتغلق وتفتح وتغلق بشكل كمي. يمكنني قياس الموصلية بشكل كمي. هذه ليست ميكانيكا الكم. إنها مجرد قياسات كمية للتوصيلية. ماذا سيحدث لو تم سرقة قناتين؟ الآن سأراها تسير على هذا النحو.

حسنًا ، ربما يفتح واحد آخر. عفوًا ، سيتم إغلاق أحد الآن. الآن يغلق الآخر. ومن اللافت للنظر أنه يمكنك الحصول على هذا. لذا ، يمكنك دراسة جزيء واحد ، قنوات جزيئية واحدة.

تريد أن تعرف كيف تفتح هذه القناة وبأي جهد تفتح؟

فقط اتصل بالجهد الكهربائي ومعرفة ما إذا كان مفتوحًا. هل تريد أن تعرف إلى متى يظل مفتوحًا؟ ما عليك سوى تشغيله ومعرفة المدة التي يظل فيها مفتوحًا. انه حقا رائع. هل تريد معرفة ما إذا كانت أي مواد كيميائية أخرى يمكن أن تؤثر عليها ، أو أي أيونات ، أو أي مواد كيميائية أخرى داخل الخلايا أو خارج الخلية؟ يمكنك أن تفعل ذلك.

لذا ، فإن القدرة على دراسة القنوات الفردية المعزولة جاءت جنبًا إلى جنب مع لقط التصحيح. وما يسمح به هو دراسة هائلة للفيزياء الحيوية للقنوات الفردية.

وحيث كان على الناس قبل ذلك أن ينظروا إلى الموصلية الكلية لمحور عصبي بأكمله. الآن أصبحوا قادرين ، ومن هذا الاستدلال على سلوك القنوات الفردية ، الآن ما يمكنهم فعله هو دراسة سلوك القنوات الفردية وبناء صورة اصطناعية للتوصيلية الكلية لمحور عصبي من مكوناته الفردية ومعرفة ما إذا كانت المكونات حددنا أنها كافية لشرح السلوك الذي نراه. على أي حال ، هذا لقط التصحيح.

الكثير من المرح. لذا ، الآن ، ما أريد أن أنتقل إليه الآن هو الإشارة في المشبك.

لذلك ، لدينا جسم خليتنا هنا. لقد حصلت على التشعبات عليها.

هذا هو محور عصبي لدينا. لقد تمكنا من الحصول على إمكانية عمل تبدأ عليها وتتحرك على طول الطريق.

نصل الآن إلى أحد المحطات المشبكية.

تجعلها الإشارة الكهربائية على طول الطريق إلى الطرف المشبكي ، ولكن كيف تؤثر على خلية ما بعد التشابك؟

حسنًا ، دعنا نلقي نظرة عن قرب على ذلك.

ها نحن ذا. ها هي المحطة المشبكية. لدينا إمكانات عملنا القادمة. إمكانية العمل القادمة.

وبعد ذلك تصل إلى هنا. وصلت إمكانات العمل.

أرغب في إطلاق مواد كيميائية في الشق المشبكي ، المساحة بين الخلية السابقة واللاحقة للتشابك.

أود أن أسكب مواد كيميائية هي نواقل عصبية.

لذلك ، تحتوي الخلية قبل المشبكي بشكل ملائم على حويصلات ، حويصلات صغيرة مرتبطة بالغشاء مع ناقلات عصبية معبأة مسبقًا.

نعم؟ تم تصنيع هذه الناقلات العصبية المعبأة مسبقًا بشكل ملائم بواسطة الخلية وهي جالسة هناك فقط في انتظار إطلاقها استجابة لإمكانية الفعل.

عندما يأتي جهد الفعل ، فإنه يتسبب في اندماج هذه الحويصلات المشبكية مع الغشاء. وفي اندماج الدواخل يصبح مستمرًا مع الخارج ، هذه صورة اندماج صغيرة هنا ، وتتسرب الناقلات العصبية. نعم؟

كيف تفعل ذلك ، مع ذلك ، ميكانيكيًا؟

كيف في العالم يتسبب جهد الفعل في اندماج هذه الحويصلات مع الغشاء؟ حسنًا ، بطريقة ما يجب أن تقرأ النشاط الكهربائي في نوع من النشاط الكيميائي داخل الخلايا. هذا ما يفعله.

عندما تنخفض الإشارة الكهربائية ، تذكر في الأصل أن جهد الغشاء سالب ، ولكن عندما يأتي كمون فعل ما الذي يفعله بجهد الغشاء؟ إنه يعكسها.

يجعلها إيجابية من الداخل لفترة وجيزة. نعم؟ إذن ، هذه علامة على إمكانية فعل ، AP تنزل.

في هذا الغشاء لدينا قناة أخرى حساسة للجهد.

هذه القناة الحساسة للجهد هي قناة كالسيوم حساسة للجهد.

نعم؟ من الذي يرغب في تصميم قناة كالسيوم حساسة للجهد؟

ماذا يجب أن تفعل؟ ماذا تريد أن تكون خصائصه الافتتاحية والختامية؟ متى يفتح؟

بتهمة موجبة. لذلك ، عندما تحصل على إمكانات غشاء موجبة ، فإنها تتأرجح مفتوحة. ثم ماذا تفعل؟

دع الكالسيوم يتحرك. في أي طريق يريد الكالسيوم أن يذهب؟

في لأنه أكثر من ذلك. لذا ، ما سيحدث هو استجابة للعمل المحتمل الذي يندفع فيه الكالسيوم.

الآن ، ستتذكر أن الكالسيوم كان في آثار صغيرة متلاشية بالداخل ، 0.1 ميكرومولار قلنا. وتدفق الكالسيوم أمر خطير للغاية ويتم استشعاره من خلال مجموعة متنوعة من البروتينات.

على وجه الخصوص ، هناك ، عائم في الخلية ، بروتين يسمى هنا بروتين كيناز المعتمد على الكالسيوم.

بروتين كيناز المعتمد على الكالسيوم هو بروتين قادر على وضع مجموعة فوسفات.

يضع كينازه مجموعة فوسفاتية على بروتينات أخرى.

لذا ، فإن بروتين كيناز المعتمد على الكالسيوم هنا سوف يستمر ويحفز إضافة مجموعة فوسفات إلى بروتينات أخرى.

لذلك ، سوف يحفز هذا إنزيميًا. لكنها تفعل ذلك فقط في وجود الكالسيوم. لذلك ، عندما يكون هناك كالسيوم في الخلية ، يتم تنشيط كيناز المعتمد على الكالسيوم ، وهو يدور حوله ويلصق مجموعات الفوسفات ببروتينات مستهدفة محددة.

هل تعرف أين يعيش أحد هذه البروتينات المستهدفة؟ في الحويصلات.

يحدث أن تكون الحويصلات هدفًا لهذا الغرض. لذلك ، تحتوي الحويصلات على بروتين عليها. وفي واحدة من هذه المصادفات غير العادية في البيولوجيا الجزيئية ، يصادف أن يسمى البروتين الموجود على الحويصلة المشبكية ، بالصدفة ، سينابسين.

نعم؟ ليس من قبيل المصادفة تمامًا أن يطلق عليه اسم سينابسين. كان اسمه سينابسين لأنه وجد في الحويصلات المشبكية ، من الواضح. ولذا فإن ما يحدث هو أنه عندما تنخفض جهد الفعل ، فإنه يتسبب في فتح قناة الكالسيوم استجابةً للجهد الموجب. يأتي الكالسيوم ، وهو ينشط في كيناز. فوسفوريلات كيناز السينابسين.

والآن يحب الشكل الفسفوري من السينابسين الارتباط بشيء في الغشاء. هذا كل شيء. كم منكم لا يزال يعرف ما هي آلة Rube Goldberg؟ حسن. نعم. هذه واحدة من هذه الأشياء الرائعة ، حسنًا ، يجب على الآخرين منكم البحث عنها على الويب لأنها مجرد رسوم كاريكاتورية رائعة ، رسوم Rube Goldberg الكارتونية حول الجهاز حيث يصيح الديك ويذهل القط الذي يسحب الشيء الذي يتسبب في حدوث ذلك التقليب الذي يتسبب في دخول البيض في المقلاة مما يؤدي إلى طهي الشيء مما يتسبب في حدوث أي شيء.

وأنا أفكر دائمًا في هذه من منظور آلات Rube Goldberg الجزيئية الرائعة. إذن ، هذه هي آلة Rube Goldberg التي تحصل على هذه الحويصلة المشبكية لتندمج هناك.

نعم؟ حسن. كل جزء من البيولوجيا العصبية له آلية جزيئية يمكن تفسيرها على هذا النحو. لذا ، دعنا الآن ننتقل إلى الجزء التالي. كيف يتم استشعار هذه الإشارة في الخلية التالية؟ مالذي ننوي فعله؟

رقم ثلاثة. لنلق نظرة على تقاطع معين.

بدلاً من النظر إلى التقاطع بين خليتين عصبيتين ، اسمحوا لي أن أبدأ بالوصلة بين خلية عصبية وخلية عضلية ، الموصل العصبي العضلي. نعم؟ لذلك ، لقد استبدلت عصبي ما بعد التشابك بألياف عضلية هنا. هذه ألياف عضلية. لذلك ، عندما تنفث الخلايا العصبية التي تعصب ألياف العضلات ، في الواقع ، سأقوم بتوسيع ذلك قليلاً ، الخلايا العصبية التي تعصب ألياف العضلات ، ها هي العضلات ، وسأضعها على مسافة ما هنا ، عضلة ، قم برش جهاز إرسال معين استجابة لتدفق الكالسيوم. وهذا المرسل يسمى أستيل كولين ، من الآن فصاعدا ACH.

يتم رش الأسيتيل كولين في الشق المشبكي ويخرج.

وماذا تعتقد أن الأسيتيل كولين سيفعل؟

يجب أن أرسل الإشارة الكيميائية إلى الخلية التالية.

يجب أن أرسل تلك الإشارة بطريقة ما إلى السطح.

سوف يرتبط بشيء ما في الخلية التالية.

أنت تعرف الصفقة ، أليس كذلك؟ لذا ، يجب أن يرتبط ببروتين في هذه الخلية. ومن اللافت للنظر أن ما يرتبط به يسمى مستقبلات الأسيتيل كولين. نعم؟ أشياء معقولة جدا. مستقبلات الأسيتيل كولين. تصادف أن مستقبلات الأسيتيل كولين هي قناة أيونية ، لكنها ليست قناة أيونية ذات جهد كهربائي. إنها ليست قناة أيونية تفتح استجابة للجهد. إنها قناة أيونية تفتح استجابةً لأستيل كولين.

إنه ما نسميه القناة الأيونية ذات البوابات الرابطة لأنها محاطة ببوابة ليجند ، أستيل كولين. إذن ، هذا الرجل هنا عبارة عن قناة أيونية ذات بوابات ترابطية والتي ، عندما يرتبط بها الأسيتيل كولين ، تتأرجح. وما يفعله هو أنه يسمح بالصوديوم.

بنغو. الآن ، عندما يأتي الصوديوم ، ماذا يحدث؟ إمكانات العمل.

لكن يا لها من ثانية. هذه عضلة.

جميع الأغشية لديها آلية لديها القدرة على العمل؟ ناه ، خلايا الكبد سلبية جدًا.

أنت تفعل هذا لخلية كبدية توجد نوعًا ما هناك.

لكن خلايا العضلات لديها آلية عمل محتملة.

يستجيبون هنا مثل خلية عصبية ، إمكانات فعلية. وماذا يحدث عندما أفتح بعض قنوات الصوديوم لإراحة عضلاتي؟ ما هي إمكانات الراحة لعضلاتي؟ حوالي 70 ناقص ماذا يحدث عندما أقوم بفتح قنوات الصوديوم ذات البوابات الرابطة؟ يندفع الصوديوم إلى الداخل. ماذا يفعل لإمكانيات الغشاء لدي؟ يجعلها أكثر إيجابية.

ماذا يفعل ذلك؟ يؤدي إلى انتشار إمكانية العمل في جميع أنحاء العضلات. ولأن للعضلة قدرة فعلية - - كل ما عليك فعله هو إدارة هذا في رقعة صغيرة من العضلات وتنتشر في جميع أنحاء الألياف العضلية.

سيكون المشبك العصبي العضلي واحدًا كافيًا لتنشيط العضلات ، من حيث المبدأ ، لأن لديك آلية جهد الفعل هذه.

وبعد ذلك ، عندما يشتعل جهد الفعل في العضلات ، فإنه يتسبب في الواقع في فتح قنوات أخرى ، بما في ذلك بعض قنوات الكالسيوم.

تتسبب قنوات الكالسيوم في دخول الكالسيوم. يتسبب الكالسيوم في تقلص عضلاتك بسبب انزلاق الأكتين والميوسين وأشياء من هذا القبيل. هذه هي الطريقة التي يعمل.

هذه آلة Rube Goldberg. حسنا. لذا ، فلنستعد.

دعنا نطلق. دعنا نرسل إشارة عصبية عضلية لأسفل.

اتفافية. الآن ها هي المشكلة. لقد حصلت على كل هذا الأسيتيل كولين جالسًا في المشبك الخاص بي الذي ينشط قناة الصوديوم ذات بوابات الترابط مما يتسبب في دخول الصوديوم ، لكني أرغب في إرخاء عضلاتي ، من فضلك. ماذا سنفعل حيال هذا؟

يمكنني تشغيل قناة أخرى ، وربما يمكن أن يكون نشاط أستيل كولين متأخر ، نعم ، داه ، داه ، داه ، داه ، داه ، داه ، هذا ممكن. يمكنني أن أجعلها تغلق نفسها. هذه كلها احتمالات معقولة تمامًا ، وسنقوم بإحالتها إلى اللجنة الهندسية.

ماذا بعد؟ يمكنك التخلص من الأسيتيل كولين بطريقة أخرى.

اتضح أن الأخير هو الحل هنا.

نود الحصول على بعض الإنزيم الذي يمضغ الأسيتيل كولين.

ماذا عن أستيل كولينستريز؟ لذلك ، دعونا نضع أستيل كولينستراز ، ACHE ، أستيل كولينستراز في الشق المشبكي.

ثم عندما أقوم برش الأسيتيل كولين ، فإنه يصل إلى الجانب الآخر ، ولكن بسرعة كبيرة يقوم الأسيتيل كولينستراز بإفساده.

ولذا فإن لها وقتًا قصيرًا جدًا من الثبات في الشق المشبكي. نعم؟ انه يعمل انها تعمل. لذلك ، هذه هي الطريقة التي أدير بها تقاطع عصبي عضلي. نعم؟

لذا ، فإن أستيل كولينستريز مهم جدًا. الآن ، مرة أخرى ، كما هو الحال مع العديد من الأشياء التي تحدثت عنها ، نعلم حقًا أن هذه الأشياء صحيحة عندما نكون قادرين على منعها بطرق مختلفة. لذا ، أريد أن أتوقف لحظة وأتحدث عن المخدرات والسموم. لأنها تساعدنا في التحقيق في هذه العمليات المختلفة. أي شخص لديه fugu من أي وقت مضى؟

هل يعرف أي شخص ما هو الفوجو؟ ما هو الفوجو؟ إنها سمكة منتفخة.

حق. إنها سمكة منتفخة يتم تناولها في السوشي ، وهي طعام شهي غير عادي. ولما ذلك؟ حق.لأنها واحدة من السوشيات الوحيدة التي يجب أن تقلق فيها حقًا بشأن الإعداد غير السليم ، ليس فقط لتسمم غذائي أو ألم في المعدة أو شيء من هذا القبيل ، ولكن تم إعداده بشكل قاتل بشكل غير صحيح. والسبب في أنه تم تحضيرها بشكل خاطئ لأن السمكة المنتفخة تحتوي على سم معين يسمى تيترودوتوكسين. لذلك ، إذا كنت تأكل السوشي ، في الواقع ، فإن الطهاة في اليابان يحتاجون إلى ترخيص لإعداد فوغو للعملاء. كل مرة ، كل عامين ، يقوم ممثل أو شخصية مشهورة بإعداد fugu الخاصة به ويموت منها وهو موجود في الصحف. عنجد. لقد حدث هذا للناس. إنهم قادرون على القيام بذلك. على أي حال ، الذيفان الرباعي ، الذيفان الرباعي هو من الأسماك المنتفخة ، fugu. لماذا تقتلك هذه الاشياء؟

اتضح أن ما يفعله tetrodotoxin ، هذا السم الرائع من هذا السوشي ، هو أنه يرتبط بشكل لا رجعة فيه ، ويلتزم بشكل لا رجعة فيه ويمنع قنوات الصوديوم ذات الجهد الكهربائي.

لماذا قد يكون هذا شيء غير مستحسن أن يكون؟

لنفترض أنك ملتزم بشكل لا رجعة فيه وقنوات الصوديوم الخاصة بك ، قنوات الصوديوم ذات الجهد الكهربائي ، ما الذي لن تتمكن من تحقيقه؟ إمكانية العمل.

هذا غير حكيم لأن تكون غير قادر على إنجاز عمل محتمل.

يمكنك أن تتخيل أن ما يؤدي إليه حينها هو شلل وخطير للغاية ، وإذا كان لا رجعة فيه فهذا ليس بالأمر الجيد. هناك اشياء اخرى. هل سبق لأي شخص أن أطلق رمي السهام السامة في غابات أمريكا الجنوبية؟ [ضحك] حسنًا ، إذا كنت قد فعلت ذلك ، لكنت قد أرسلتها إليهم بقول. تستخدم قرة في صناعة السهام السامة. ما يفعله qurare هو أنه يرتبط بشكل عكسي ، لكنه لا يزال غير جيد ، لكنه رابط قابل للعكس لمستقبلات الأسيتيل كولين ويمنعه ، ويمنع ارتباط الأسيتيل كولين.

وبالتالي ، فإن مستقبلات الأسيتيل كولين لديك لا يمكنها الاستجابة لأسيتيل كولين الخاص بك. ماذا سيفعل ذلك؟

شلل رخو بسبب عدم قدرتك على تحريك عضلاتك.

لذا ، إذا كنت تحاول إطلاق النار على فريسة في الغابة وأرسلت السهم السام الذي يحتوي على قريش ، فسوف يتسبب ذلك في سقوط الحيوان. نعم؟ الثعابين. أوه ، أي نوع من الثعابين؟ ثعابين شريحة لحم السامة ، نعم. [ضحك] مثل ثعابين البنغاروس ، تلك السامة حقًا.

لذلك ، اتضح ، سؤال رائع ، أنهم يصنعون شيئًا يسمى alpha-bungerotoxin. الأفاعي السامة ، الشيء التالي في قائمتي بالضبط. التحسين الوحيد الذي قاموا به هنا هو أن هذا مادة رابطة لا رجعة فيها لمستقبلات الأسيتيل كولين. أشياء رائعة جدا. اشياء مختلفة. سنعود إلى قناديل البحر. لكن ، في الأساس ، كل ما تعرفه هناك ضارًا هو أن تكون ضارًا بطريقة ما تؤثر على البيولوجيا الجزيئية. ليس كل ذلك يؤثر على الجهاز العصبي. أولئك الذين يحبون جمع الفطر قد يرغبون في تجنب فطر amanitas. إنهم يصنعون أمانيتاس.

Amanitan هو مادة رابطة لا رجعة فيها تؤثر على البوليميراز ، RNA polymerase. ليس من الجيد أن تخسره أيضًا. لذلك ، تحتوي جميع أجزاء هذه الدورة على سموم مثيرة للاهتمام ستؤثر عليها ، لكننا سنركز على السموم التي تؤثر على البيولوجيا العصبية اليوم.

ثم هناك شيء من صنع الإنسان. هل تتذكر ، حسنًا ، أولئك الذين سمعوا عن الحرب العالمية الأولى ، غاز الأعصاب أو ، على وجه الخصوص ، الذين يتذكرون الهجوم في مترو أنفاق طوكيو باستخدام السارين ، وهو نوع خاص من غاز الأعصاب. هل تعرف ماذا تفعل هذه الأشياء؟

وهو مثبط قوي لإنزيم أستيل كولينستراز.

ماذا سيحدث إذا قمت بتثبيط أستيلكولينستريز؟

تتوتر العضلات وأنا غير قادر على تخفيفها لأنني ، مثلما كنت أفعل هناك ، لأن الأسيتيل كولين الخاص بي لا ينكسر في المشبك. إذن ، هذه قائمة لطيفة من السموم المثيرة للاهتمام والحقائق الممتعة التي يجب معرفتها وإخبارها والأشياء الجيدة التي يجب تجنبها. هناك المزيد من المخدرات والأشياء التي يمكننا العودة إليها.

لذا ، الآن دعنا نتحدث ، دعنا ننتقل إلى المشابك العصبية الأخرى.

دعونا نلقي نظرة على المشابك العصبية.

لذلك ، نظرنا إلى تشابك عضلي عصبي. ما هي خصائص هذا العصب المشبك العضلي؟

حسنًا ، لها خاصية أن خلية عصبية واحدة تعصب ألياف عضلية واحدة. حسنا؟ كانت هذه ألياف واحد لواحد ، آسف ، خلية عصبية واحدة ، ألياف مفردة.

عندما نصل إلى التشابكات العصبية العصبية ، فهي أكثر تعقيدًا. قد تتشابك أطراف عصبية مختلفة متعددة على نفس الخلية العصبية ، كما أشرت في المرة السابقة. قد يكون هناك ألف طرف عصبي مختلف متشابك على التشعبات لخلية ما بعد المشبكي ، لكن دعونا ننظر إلى إحداها للحظة. ثم سنعود إلى كيفية عمل الألف معًا. إذن ، هذا واحد.

وها هي التغصنات التي أشترك فيها هنا.

تطلق المحطة العصبية في الشق المشبكي بعض الناقلات العصبية. اتضح أن هناك مجموعة متنوعة من الناقلات العصبية التي يتم إطلاقها بينما يتضمن الموصل العصبي العضلي الأسيتيل كولين. أحد الأمثلة التي قد تكون متورطة هنا هو شيء يسمى الغلوتامات. ما هو الغلوتامات؟

إنه حمض أميني. حمض الجلوتاميك. إنه أيون حمض الجلوتاميك. هذا في الواقع هو ناقل عصبي.

من أي وقت مضى لديك جلوتامات أحادية الصوديوم. هل يصاب أي شخص بالصداع من الجلوتامات أحادية الصوديوم؟ أنا افعل. هذا لأنه ناقل عصبي. إنه يعبث بكيمياء الدماغ.

لذلك ، الجلوتامات. يتم تحرير الغلوتامات.

وما يفعله هو وجود قناة على الخلية ما بعد التشابك والتي تربط الغلوتامات. وهي أيضًا قناة أيونية ذات بوابات ترابطية. ويمكن أن تكون ، على سبيل المثال ، قناة صوديوم.

قد تستخدم النواقل العصبية الأخرى قنوات أخرى.

ماذا يحدث إذا قمت برش بعض الجلوتامات على تغصن خلية بها قناة صوديوم تنشط بالغلوتامات؟

ماذا سيحدث في هذا التغصن؟ الصوديوم سوف يندفع في جعل الغشاء محتمل الاستقطاب ثم موجبًا ثم يسبب جهد فعل؟ لا ، لقد اتضح أن هذا الجزء الأخير لا يحدث لأن التشعبات لا تمتلك آلة عمل محتملة. ومن المثير للاهتمام أن آلية جهد الفعل محصورة بالمحور. لم يتم العثور عليه في التشعبات.

لذلك ، عندما نرش بالجلوتامات ، ما سيحدث هو إذا كان هذا طرفًا متشابكًا يحمل الغلوتامات ، فإن إمكانات الغشاء هنا ستصبح إيجابية محليًا. لكنها ليست إمكانات فعل متجددة انفجارية لأنه لا توجد قنوات صوديوم ذات جهد كهربائي ستفتح استجابة لذلك الاستقطاب المحلي. لذلك ، أصبحت إيجابية قليلاً في هذه الزاوية من الخلايا العصبية. الآن ، إذا أصبحت إيجابية قليلاً في هذه الزاوية من الخلية العصبية ، كما تعلمون ، فسوف تجذب بعض الشحنات السالبة من هنا ، إلى اليمين ، لتعويض تلك الإيجابية المحلية. ولكن إذا كانت مجرد رقعة صغيرة محلية موجبة ، فإنها تجتذب القليل من الشحنة السالبة. لكن هل سيكون ذلك كافياً لإزالة الاستقطاب هنا؟ لا. إذن ماذا تريد أن تفعل؟

عندك مزيد. لنفترض أن لديّ اثنين من مشابك الجلوتامين وقد يطلقان النار ، فقد يكون الأمر كذلك. على الاغلب لا.

ربما يتعين عليهم إطلاق النار في نفس الوقت. ربما إذا كان لدي مائة من ألف. تخيل أن لدي مئات من مشابك غلوتامين مختلفة تشتعل في وقت واحد فماذا سيحدث؟ سأحصل على شحنات موجبة في كل منهم.

وربما يكون هذا كافيًا لسحب بعض الشحنة السالبة بعيدًا عن المحور العصبي وبدء جهد فعل ، أو ربما لا. ربما تحتاج مائتي. ماذا لو لم يطلقوا النار في نفس اللحظة بالضبط؟

حسنًا ، في اللحظة التي ينطلق فيها المرء يجعله إيجابيًا محليًا ، ولكن بعد ذلك يبدأ في استعادة نفسه بحيث إذا تم فصلهما في الوقت المناسب فلن يكونا فعالين كما لو كانا يحدثان في وقت واحد.

لذلك ، لدينا هنا دائرة تكامل تناظرية معقدة للغاية. تعتمد دارة تكامل القياس على الوصول الزمني لهذه الإشارات.

وماذا تعتمد على ذلك؟ عدد الإشارات. لذا ، دعنا ننزل هذا. سنقوم بدمج الإشارات هنا.

سيعتمد ذلك على توقيتهم ، وعددهم ، وشكلهم الهندسي ، لأنه اتضح أن القيام بذلك في أماكن مختلفة في ، الآن ، قمت برسم شجرتى المتفرعة ، والتشعبات حيث أن كل هذه النتوءات الشعرية الصغيرة تخرج من جسم الخلية ، لكن التشعبات أكثر تعقيدًا من ذلك بكثير. تحتوي بعض الخلايا على أشجار شجيرية متقنة. يمكن للشجرة التغصنية ، التشعبات لبعض الخلايا العصبية ، هنا جسم الخلية ، أن تنفجر في جميع أنواع الأنماط المعقدة الرائعة. وقد يكون أكثر فاعلية إصابة نقاط الاشتباك العصبي بالقرب من جسم الخلية أو نقاط الاشتباك العصبي في أجزاء مختلفة من الشجرة. ومن ثم يمكن أن يكون للشكل الكامل لتلك الشجرة التغصنية تأثير ، ومكان ضربها له تأثير. لذا ، في حين أن إمكانات الفعل هي شيء بسيط للغاية ، يمكنك القول فقط استبداله بسلك لدراسات نمذجة الكمبيوتر ، الخير ، لم ينجح أحد فعليًا في بناء نموذج مثالي لخصائص التكامل لشجرة شجرية لمفردة الخلايا العصبية.

يمكنهم الحصول على التخمين والتقريب.

لذا ، هناك تكامل رائع يحدث هنا.

لكن اتضح أن الأمر أكثر تعقيدًا من ذلك ، لأنك ، كما ترى ، قلت إن لدينا ، لنقل ، الناقلات العصبية الغلوتاماتية هنا التي تسببت في اندفاع الشحنات الموجبة.

اتضح أن هناك نواقل عصبية أخرى تنشط قنوات أخرى في الغشاء. وعلى سبيل المثال ، هناك بعض النواقل العصبية التي تنشط ، مثل الجلايسين ، حمض أميني آخر ينشط قنوات الكلوريد الترابطية.

لذلك ، الجلوتامات ، أحد الأحماض الأمينية ينشط قنوات الصوديوم. الصوديوم يندفع للداخل. الجلايسين ينشط قنوات الكلوريد.

ماذا سيفعل الكلوريد؟ يمكن أن يأتي.

ماذا ستفعل عندما تدخل؟ نفي. يا إلهي. لذلك ، عندما يتم رش الجلايسين على كلوريد الخلية بعد التشابك ، تدخل الخلية وتصبح أكثر سلبية محليًا. وتسمى هذه المشابك المثبطة.

على النقيض من ذلك ، فإن أولئك الذين يعترفون بأيونات موجبة المشابك المثيرة.

يمكن أن تحتوي الخلايا العصبية على كل من المشابك المثبطة والمثيرة على التشعبات. لذلك ، ستتلقى الخلية ما بعد المشبكي إشارات إيجابية ، وتأتي أيونات موجبة من المشبك الاستثاري وإشارات سلبية ، وإشارات مثبطة مع دخول أيونات سالبة.

يعد تكامل الشحنة في الشجرة التغصنية مشكلة تكاملية تتعلق بالتوقيت ، والعدد ، والهندسة ، والإشارة ، الموجبة أو السالبة ، لإشارات التنشيط هذه.

هذا ما يحدث. وما يحدث هو أن الخلايا العصبية تدمج هذه الإشارات ، الإيجابية والسلبية. لذلك ، سنجعل هذا واحدًا من الخلايا العصبية الجليسينية ، سالبة ، سالبة ، سالبة.

كل هذا التكامل يحدث هنا في منطقة الخلية المسماة تلة المحور العصبي ، وهو المكان الأول الذي يتم فيه العثور على آلية جهد الفعل. وبالطبع ، فإن هذا التكامل ليس أكثر ولا أقل من معرفة ما إذا كانت إمكانات الغشاء تتعدى سالب 50. إذا تجاوزت سالب 50 فإنها تشتعل.

هل تشترك النواة في ، ما هي الطريقة التي ستشارك بها النواة؟

إنه سؤال مثير للاهتمام. أعني أن النواة تفعل ذلك ، بمعنى ما.

إن هندسة تلك الخلية لها بعض التأثير على الخواص الكهربائية وكل ذلك ، لكن إذا فكرت في الجداول الزمنية. كم مرة تطلق الخلايا العصبية؟ في كثير من الأحيان حوالي ميلي ثانية. لذا ، هذا يعني أن كل ما لدي من تقدم في العمر ، مشكلة التكامل المعقدة تحدث في غضون مللي ثانية. العمليات في النواة التي أفكر فيها عادةً تتعلق بالنسخ والترجمة وكلها تعمل بعدة أوامر من حيث الحجم بشكل أبطأ من ذلك. كما تعلم ، سيعملون ، حتى في أفضل الظروف ، في ثوانٍ ، وغالبًا في أكثر من ذلك ، قبل دقائق من حصولك على النسخ والترجمة وما شابه ذلك. لذا ، أعتقد أن النواة ، في معظمها ، تعمل بشكل أفضل من خلال إنتاج الأشياء وإخراجها إلى الأطراف ، ولكن ربما من خلال التعبير عن الجينوم لا يمكنها فعل الكثير في جزء من الألف من الثانية ذات الصلة أو نحو ذلك.

لكنني لن أصاب بالصدمة إذا كان بعض علماء الأحياء العصبية يعرفون أفضل مما أفعله أن النيوكليولي تفعل شيئًا ما. أعني أن هناك العديد من الأشياء الساطرة التي تحدث. أنا متأكد من أن الخلية قد أهدرت أي شيء ، ولكن فيما يتعلق بالعمليات التي تحدثنا عنها ربما لا.

نعم؟ لكنني دائمًا متردد في القول إن شيئًا ما لم يحدث أبدًا بأي طريقة ممكنة. حسنا. إذًا ، الآن كيف يعلق كل هذا معًا؟ حسنًا ، ليس لدينا فقط هذا التكامل المعقد داخل الشجرة التغصنية ولكن ، بالطبع ، الخلايا العصبية ملتصقة ببعضها البعض في الدوائر نفسها.

إذا كان لدينا المزيد من الوقت ، فسأرسم الدائرة التي تستخدمها لدمج الدوال المعقدة في التفاضل والتكامل ، ولكن ليس لدي الكثير من الوقت ، سأذهب هنا لدائرة أبسط بكثير.

سأعود فقط إلى الأعصاب والعضلات. وها قد بدأنا.

لنفترض أنني أضغط هنا أسفل ركبتك. ماذا يحدث؟

هناك رد فعل. دعنا على الأقل نستمر في ذلك ، حسنًا؟ ما يحدث هو عندما أضغط هناك فوق الرضفة ، هذه هي ركبتك هنا ، هناك خلية عصبية حسية.

يُخرج العصبون الحسي إشارة ويذهب إلى العمود الفقري هنا. هذا هو رد الفعل.

لا يحتاج الأمر إلى الصعود إلى عقلك. لا تحتاج إلى التفكير كثيرًا في ذلك. ويذهب إلى العمود الفقري هنا في العقد الجذرية الظهرية. هذا مقطع عرضي.

العصبون الحسي ، آسف ، يأتي هنا. وما يفعله هو أن العصبون الحسي يصنع مشابكًا ، وفي الواقع مشابكًا أخرى ، ويصنع تشابكًا عصبيًا على الخلايا العصبية الحركية. تعود الخلية العصبية الحركية وتتشابك مع تلك العضلة بالذات. إنها أبسط دائرة ممكنة.

أشعر أنني أرسل إشارة حسية واحدة إلى النخاع الشوكي ، هناك مشابك مشابك إيجابي مثير على خلية عصبية حركية ، هذه العصبون الحركي يطلق عضلاتي ويقلصها لذا أعود.

في نفس الوقت ، هذا الرجل يصنع مشابكًا عصبية أخرى ، مشابكًا مثيرًا إيجابيًا على خلية صغيرة هي عبارة عن عصبون داخلي ، وهذا هو عصبون وسيط. هذا العصبون الوسيط يصنع مشابكًا على خلية عصبية حركية ثانية ، لكن هذا المشبك المثبط.

يرسل هذا العصبون الحركي عمليته ويؤثر على العضلة المعاكسة. إذن ماذا يحدث الآن؟

لنقوم الامر. ضربت هنا.

وتعود الإشارة إلى النخاع الشوكي. تتسبب العصبون الحسي في تقلص إحدى الخلايا العصبية الحركية مباشرة عن طريق إطلاقها عليها. يتسبب في إطلاق عصبون داخلي يثبط الخلايا العصبية الحركية المعاكسة. ماذا يحدث إذا قمت بتثبيط الخلايا العصبية الحركية المعاكسة؟ أنت ترخي الانقباض ، أو على الأقل لا تنقبض العضلة المعاكسة.

لذا ، ما يحدث هو أنك ترسل إشارة موجبة للعضلة من جانب وتثبط الإشارة إلى العضلة على الجانب الآخر.

إنها دائرة بسيطة للغاية. لديها عصبون حسي واحد.

اثنان من الخلايا العصبية الحركية. انترنيورون واحد. لديها اثنين من نقاط الاشتباك العصبي الإيجابية المثيرة. لديها مشابك مثبطة سلبية واحدة.

هذا عن ذلك. من المفترض أن كل شيء آخر يحدث في الحياة اليومية هو في الأساس نفس الشيء. ربما يكون هذا هو شكل تناول الغداء ، مثل الوقوع في الحب وأشياء من هذا القبيل ، على الرغم من أن التفاصيل لا تزال بحاجة إلى تحديد كيفية عمل هذه الأشياء بالضبط. هناك مجموعة كبيرة من ، أقدم لكم الأمثلة البسيطة لأنه من الواضح أننا لا نعرف الكثير من الأمثلة المعقدة. هناك الكثير لهذا.

إذا كان لدينا وقت في الدورة ، فيمكننا الخوض في ما هو معروف عن المزيد من الدوائر. انا امزح. نحن نعلم عن الدوائر التي تساعدك على رؤية الرؤية ، والتي تسمح لك بالتقاط الإشارات في شبكية عينك ، وإرسالها مرة أخرى وإعادة بناء الأشياء بإشارات إيجابية وسلبية تسمح لك برؤية خط مستقيم ، على سبيل المثال ، والتعرف على خط مستقيم .

وهناك أنماط من الخلايا ترسل إشارات إيجابية وإشارات سلبية ، وعندما تقوم بدمجها يمكنك الحصول على إشارة إذا وفقط إذا كان هناك خط مستقيم في هذه الزاوية في مجال رؤيتك.

والناس يعرفون عن هذا النوع من الأشياء ، ولكن بعض الأشياء الأكثر تعقيدًا التي لا نعرف عنها شيئًا. هناك الكثير والكثير من الناقلات العصبية ، الجلوتامات ، الجلايسين ، الهيستامين ، السيروتونين. يمكن أن يكون ATP ناقلًا عصبيًا.

يمكن أن يكون الأدينوزين ناقلًا عصبيًا. هناك الناقلات العصبية الببتيدية.

الإندورفين والأوكسيتوسين وحتى الغازات. أكسيد النيتروز هو ناقل عصبي.

ومن ثم فإن بعض الأدوية التي قد تعرفها تعمل من خلال التأثير على هذه الناقلات العصبية. بروزاك والفئة العامة لمثبطات امتصاص السيروتونين الانتقائية. يؤثر Prozac على عملية محددة باستخدام ناقل عصبي.

هناك ناقل عصبي سيروتونين. بعد إطلاقه ، بدلاً من أن يكون أستيل كوليستيراز في المشبك يدمره أو بعض الإنزيم الآخر الذي يدمره ، يتم استعادته مرة أخرى بواسطة الخلايا.

إذا تمكنت من منع العملية التي تتناول بها السيروتونين مرة أخرى ، فسيستمر السيروتونين لفترة أطول في المشبك العصبي الخاص بك وستكون أكثر سعادة ، أو تعطي أو تأخذ ، بشكل تقريبي إلى الحد الذي يجعل المزيد من السيروتونين أمرًا جيدًا. وهذا ما تفعله Prozac.

في الواقع ، إنه أحد الأشياء التي يقوم بها Prozac. هناك دليل جيد الآن على أن بروزاك يقوم بأشياء أخرى أيضًا ، بما في ذلك التسبب في نمو الخلايا العصبية ، لكن هذه قصة أخرى كاملة.

هناك أشياء مثل الكوكايين. الكوكايين مادة سيئة لأنها تمنع بعض ناقلات الصوديوم وأشياء أخرى.

وإذا تناولت جميع الأدوية ذات التأثير النفساني المختلفة ، فإنها تؤثر على أجزاء مختلفة من هذه العمليات. لذا ، دعوت ليوم الجمعة زميلًا متخصصًا في علم الأعصاب ، لست أخصائيًا في علم الأحياء العصبية يحمل بطاقة ، للحديث عن بعض الأشياء البعيدة عن التعلم والذاكرة.

سيتحدث آندي تشيس ، وهو صديق جيد وزميل ، عن التعلم والذاكرة. ثم اقضي وقتًا ممتعًا معه ، وسأراكم لاحقًا.


إمكانات العمل

يمكن للخلايا العصبية أن تتلقى مدخلات من الخلايا العصبية الأخرى ، وإذا كانت هذه المدخلات قوية بما يكفي ، ترسل الإشارة إلى الخلايا العصبية في اتجاه مجرى النهر. عادة ما يتم نقل الإشارة بين الخلايا العصبية بواسطة مادة كيميائية تسمى ناقل عصبي. يتم نقل الإشارة داخل الخلايا العصبية (من التغصنات إلى المحطة المحورية) عن طريق انعكاس قصير لإمكانات غشاء الراحة تسمى إمكانات العمل. عندما ترتبط جزيئات الناقل العصبي بالمستقبلات الموجودة في التشعبات العصبية ، تنفتح القنوات الأيونية. في نقاط الاشتباك العصبي المثيرة ، تسمح هذه الفتحة للأيونات الموجبة بدخول الخلايا العصبية وتنتج عنها نزع الاستقطاب من الغشاء - انخفاض في الفرق في الجهد بين داخل وخارج الخلية العصبية. منبه من خلية حسية أو خلية عصبية أخرى يزيل استقطاب الخلايا العصبية المستهدفة إلى عتبة إمكاناتها (−55 مللي فولت). يتم فتح قنوات Na في تلة المحور العصبي ، مما يسمح للأيونات الموجبة بدخول الخلية (الشكل 3).

بمجرد فتح قنوات الصوديوم ، تزيل الخلايا العصبية استقطابها تمامًا إلى غشاء محتمل يبلغ حوالي +40 مللي فولت. تعتبر إمكانات الفعل حدثًا & # 8220 - أو لا شيء & # 8221 ، في ذلك ، بمجرد الوصول إلى الحد الأقصى المحتمل ، دائمًا ما يزيل العصبون استقطابًا تمامًا. بمجرد اكتمال إزالة الاستقطاب ، يجب أن تعيد الخلية الآن & # 8220 إعادة ضبط & # 8221 جهد الغشاء الخاص بها إلى إمكانات الراحة.لتحقيق ذلك ، تغلق قنوات Na + ولا يمكن فتحها. هذا يبدأ العصبون & # 8217s فترة الحرارية، حيث لا يمكنه إنتاج جهد فعل آخر لأن قنوات الصوديوم الخاصة به لن تنفتح. في الوقت نفسه ، يتم فتح قنوات K + ذات الجهد الكهربائي ، مما يسمح لـ K + بمغادرة الخلية. عندما تغادر أيونات K + الخلية ، تصبح إمكانات الغشاء سالبة مرة أخرى. انتشار K + خارج الخلية في الواقع فرط الاستقطاب الخلية ، حيث تصبح إمكانات الغشاء أكثر سلبية من إمكانات الراحة الطبيعية للخلية. في هذه المرحلة ، ستعود قنوات الصوديوم إلى حالة الراحة ، مما يعني أنها جاهزة للفتح مرة أخرى إذا تجاوزت إمكانات الغشاء الحد الأقصى المحتمل مرة أخرى. في نهاية المطاف تنتشر أيونات K + الإضافية خارج الخلية عبر قنوات تسرب البوتاسيوم ، مما يعيد الخلية من حالتها المفرطة الاستقطاب ، إلى غشاء الراحة المحتمل.

سؤال الممارسة

يمكن تقسيم تكوين جهد الفعل إلى خمس خطوات ، والتي يمكن رؤيتها في الشكل 3.

الشكل 3. إمكانية العمل

  1. يتسبب محفز من خلية حسية أو خلية عصبية أخرى في إزالة استقطاب الخلية المستهدفة نحو عتبة الإمكانات.
  2. إذا تم الوصول إلى عتبة الإثارة ، تفتح جميع قنوات Na + ويزال الغشاء من الاستقطاب.
  3. في ذروة إمكانات الفعل ، تفتح قنوات K + ويبدأ K + في مغادرة الخلية. في الوقت نفسه ، تغلق قنوات Na +.
  4. يصبح الغشاء مفرط الاستقطاب حيث تستمر أيونات K + في مغادرة الخلية. يكون الغشاء مفرط الاستقطاب في فترة مقاومة للحريق ولا يمكن أن يطلق النار.
  5. تغلق قنوات K + ويستعيد ناقل Na + / K + إمكانية الراحة.

حاصرات قنوات البوتاسيوم ، مثل الأميودارون والبروكيناميد ، والتي تستخدم لعلاج النشاط الكهربائي غير الطبيعي في القلب ، والتي تسمى خلل النظم القلبي ، تعرقل حركة K + من خلال قنوات K ذات الجهد الكهربائي. أي جزء من إمكانات الفعل تتوقع أن تؤثر عليه قنوات البوتاسيوم؟

الشكل 4. يتم إجراء جهد الفعل أسفل المحور العصبي حيث يزيل استقطاب الغشاء المحوري ، ثم يستقطب مرة أخرى.

الميالين وانتشار إمكانات العمل

للحصول على إمكانية فعلية لتوصيل المعلومات إلى خلية عصبية أخرى ، يجب أن تنتقل على طول المحور العصبي وتصل إلى المحطات الطرفية المحورية حيث يمكنها بدء إطلاق ناقل عصبي. تتأثر سرعة توصيل جهد الفعل على طول محور عصبي بقطر المحور العصبي ومقاومة المحور للتسرب الحالي. يعمل المايلين كعازل يمنع التيار من مغادرة المحور العصبي ، مما يزيد من سرعة التوصيل المحتمل للعمل. في أمراض إزالة الميالين مثل التصلب المتعدد ، يتباطأ التوصيل المحتمل للعمل بسبب تسرب التيار من مناطق المحاور المعزولة سابقًا.

الشكل 5. عقد Ranvier عبارة عن فجوات في تغطية المايلين على طول المحاور. تحتوي العقد على قنوات K + و Na + بوابات الجهد. تنتقل إمكانات العمل إلى أسفل المحور العصبي عن طريق القفز من عقدة إلى أخرى.

عقد رانفييه الموضحة في الشكل 5 عبارة عن فجوات في غمد المايلين على طول المحور العصبي. يبلغ طول هذه المساحات غير المبطنة حوالي ميكرومتر واحد وتحتوي على قنوات Na + و K + ذات جهد كهربي. تدفق الأيونات عبر هذه القنوات ، وخاصة قنوات الصوديوم ، يجدد جهد الفعل مرارًا وتكرارًا على طول المحور العصبي. يسمى هذا "القفز" لإمكانية الفعل من عقدة إلى أخرى التوصيل المملحي. إذا لم تكن عُقد Ranvier موجودة على طول محور عصبي ، فإن إمكانات الفعل ستنتشر ببطء شديد نظرًا لأن قنوات Na + و K + سيتعين عليها تجديد إمكانات العمل باستمرار في كل نقطة على طول المحور المحوري بدلاً من نقاط محددة. توفر عقد رانفييه أيضًا الطاقة للخلايا العصبية نظرًا لأن القنوات تحتاج فقط إلى أن تكون موجودة في العقد وليس على طول المحور العصبي بأكمله.


  • يتم إنتاج توكسين البوتولينوم بواسطة المطثية الوشيقية ، و C. butyricum ، و C. baratii ، و C. argentinense.
  • السلسلة الخفيفة من توكسين البوتولينوم عبارة عن إنزيم (بروتياز) يهاجم أحد بروتينات الاندماج (SNAP-25 أو syntaxin أو synaptobrevin) عند تقاطع عصبي عضلي ، مما يمنع الحويصلات من التثبيت في الغشاء وإطلاق الأسيتيل كولين.
  • تعتبر السلسلة الثقيلة من السم مهمة بشكل خاص لاستهداف السم لأنواع معينة من المحاور الطرفية.
  • السم العصبي: سم يعمل بشكل خاص على الخلايا العصبية أو مشابكها العصبية أو الجهاز العصبي بأكمله.
  • أستيل: ناقل عصبي في البشر والحيوانات الأخرى. هو استر حمض الخليك والكولين مع الصيغة الكيميائية CH3COOCH2CH2N & ltsup & gt + & lt / sup & gt (CH3) 3.
  • محور عصبي: ألياف عصبية ، وهي إسقاط طويل نحيف لخلية عصبية ، وتوصل نبضات عصبية بعيدًا عن جسم الخلية إلى المشبك.

توكسين البوتولينوم هو بروتين وسم عصبي ينتجه كلوستريديوم بوتيولينوم ، وبتريكوم ، وباراتي ، وسي سي أرجنتينينس. يمكن أن يسبب توكسين البوتولينوم التسمم الغذائي ، وهو مرض خطير يهدد حياة الإنسان والحيوان. في عام 1949 ، اكتشف فريق Arnold Burgen & rsquos ، من خلال تجربة أنيقة ، أن توكسين البوتولينوم يمنع الانتقال العصبي العضلي من خلال انخفاض إطلاق الأسيتيل كولين. في عام 1973 ، استخدم آلان سكوت توكسين البوتولينوم من النوع A (BTX-A) في تجارب القردة. في عام 1980 ، استخدم BTX-A رسميًا لأول مرة في البشر لعلاج & ldquocrossed eyes & rdquo (الحول) ، وهي حالة لا تتماشى فيها العينان بشكل صحيح مع بعضهما البعض ، بالإضافة إلى & ldquouncontrollable blink & rdquo (تشنج الجفن). في عام 1993 ، أظهر باسريتشا وزملاؤه أنه يمكن استخدام توكسين البوتولينوم لعلاج تعذر الارتخاء المريئي ، وهو تشنج في العضلة العاصرة للمريء السفلية. في عام 1994 ، أظهر بشارة أن حقن توكسين البوتولينوم تمنع التعرق وكان هذا أول دليل على الاستخدام غير العضلي لـ BTX-A في البشر. تم الإبلاغ عن التأثير التجميلي لـ BTX-A على التجاعيد لأول مرة بواسطة J.D و J.A Carruthers في دراسة أجريت عام 1992 على BTX-A لعلاج خطوط العبوس المقطب. يتزايد قبول استخدام BTX-A لعلاج اضطرابات آلام العضلات ، مع وجود موافقات معلقة في العديد من الدول الأوروبية. تعد فعالية BTX-A في علاج مجموعة متنوعة من الحالات الطبية الأخرى (بما في ذلك ضعف البروستات والربو وغيرها) مجالًا للدراسة المستمرة.

شكل: سم البوتولينيوم: هيكل توكسين البوتولينوم ، وهو بروتين وسم عصبي تنتجه بكتيريا كلوستريديوم بوتولينوم

يمكن أن ينتقل التسمم الغذائي الذي تنتقل عن طريق الطعام من خلال الطعام الذي لم يتم تسخينه بشكل صحيح قبل تعليبه ، أو من خلال الطعام من علبة لم يتم طهيها بشكل صحيح. لا يمكن منع معظم حالات التسمم السُّجقي عند الرضع لأن البكتيريا المسببة لهذا المرض موجودة في التربة والغبار. يمكن أيضًا العثور على البكتيريا داخل المنازل على الأرضيات والسجاد والكونترتوب ، حتى بعد التنظيف. يمكن أن يحتوي العسل على البكتيريا التي تسبب التسمم السُّجقِّي للرضع ، لذلك يجب عدم إطعام الأطفال الذين تقل أعمارهم عن 12 شهرًا بالعسل.

توكسين البوتولينوم عبارة عن بولي ببتيد ثنائي السلسلة مع سلسلة ثقيلة 100 كيلو دالتون مرتبطة برابطة ثاني كبريتيد إلى سلسلة خفيفة بقدرة 50 كيلو دالتون. هذه السلسلة الخفيفة عبارة عن إنزيم (بروتياز) يهاجم أحد بروتينات الاندماج (SNAP-25 أو syntaxin أو synaptobrevin) عند تقاطع عصبي عضلي ، مما يمنع الحويصلات من التثبيت في الغشاء لإطلاق أستيل كولين. عن طريق تثبيط إطلاق الأسيتيل كولين ، يتداخل السم مع النبضات العصبية ويسبب شللًا رخوًا (ترهلاً) للعضلات في التسمم الغذائي ، على عكس الشلل التشنجي الذي يظهر في الكزاز. تعتبر السلسلة الثقيلة من السم مهمة بشكل خاص لاستهداف السم لأنواع معينة من المحاور الطرفية. يجب أن يدخل السم داخل المحاور الطرفية لإحداث الشلل. بعد ربط السلسلة الثقيلة للسم بالبروتينات الموجودة على سطح المحاور العصبية ، يمكن نقل السم إلى الخلايا العصبية عن طريق الالتقام الخلوي. السلسلة الخفيفة قادرة على شق الحويصلات الداخلية والوصول إلى السيتوبلازم. السلسلة الخفيفة من السم لها نشاط الأنزيم البروتيني. يعمل النوع A من السموم على تحلل بروتين SNAP-25 ، وهو نوع من بروتين SNARE. مطلوب بروتين SNAP-25 لدمج الحويصلة التي تطلق الناقلات العصبية من نهايات المحور العصبي (على وجه الخصوص أستيل كولين). توكسين البوتولينوم يشق هذه الأعصاب على وجه التحديد ، وبالتالي يمنع حويصلات الإفراز العصبي من الالتحام / الاندماج مع غشاء البلازما المشبك العصبي وإطلاق الناقلات العصبية الخاصة بهم.


الحلول الصحية من رعاتنا

Bucholz و R.W. و JD Heckman و C.M. كورت براون. كسر روكوود وغرين عند البالغين. الطبعة السادسة. فيلادلفيا: ليبينكوت ، وليامز وويلكينز ، 2006.

داروف ، آر بي ، وآخرون. طب الأعصاب برادليز في الممارسة السريرية ، الطبعة السادسة. فيلادلفيا: إلسفير سوندرز ، 2012.

كاسبر ، د. ، وآخرون. مبادئ هاريسون للطب الباطني ، الطبعة التاسعة عشر. ماكجرو هيل التعليم / الطب ، 2015.

راكيل وروبرت إي وديفيد ب.راكيل. كتاب طب الأسرة ، الطبعة التاسعة. فيلادلفيا: إلسفير سوندرز ، 2015.


تأثير أستيل كولين على غشاء العضلات

يؤدي تدفق الصوديوم إلى إزالة استقطاب الخلية العضلية في المنطقة المجاورة للوحة النهاية الحركية. يعني نزع الاستقطاب أن الفرق في الشحنة بين داخل وخارج العضلات يتم تقليله. هناك نوع مختلف من قنوات الصوديوم ، يتم تنشيطه استجابة لإزالة الاستقطاب ، ويسمح بدخول المزيد من الصوديوم وتنتشر موجة الإثارة في جميع أنحاء الخلية العضلية. هذا يؤدي إلى إطلاق أيونات الكالسيوم من مواقع التخزين داخل الخلية العضلية. تبدأ أيونات الكالسيوم سلسلة من الأحداث البيوكيميائية التي تشمل تروبونين ، تروبوميوسين وميوسين التي تسبب انقباض العضلات.


بعض المراجعات للامتحان 3

عندما يطلق عليه الأطفال - تبدأ علامة GOWER'S SIGN & quot في الطفولة ، وتؤثر على الساقين أولاً - تصبح عضلات الساق متضخمة بسبب فرط التعويض من عضلات الساقين الضعيفة [ينهض الطفل من الأرض عن طريق المشي / الدفع للخلف على اليدين لأن الفخذين أيضًا ضعيف لتمديد الجسم]

- يسبب الوفاة عند إصابة عضلات الجهاز التنفسي

- لا يوجد علاج ، ولكن العلاج باستخدام العضلات

-عرض على & quotJerry's Kids & quot Labour Day Telethon

-إذا كان الحافز قويًا بدرجة كافية ، فإنه سيثير إمكانية العمل. إذا كان ضعيفًا جدًا أو عتبة فرعية (-70 إلى -54 ميللي فولت) ، فلن يؤدي ذلك إلى استفزاز نقطة وصول.
- حافز عتبة وحافز أقوى من حافز عتبة سيطلق نفس قوة فعل الجهد.

- ليست قوية بما يكفي من تلقاء نفسها للقيام بأي عمل مفيد. (إنها ليست الطريقة التي تعمل بها العضلات في الجسم بشكل طبيعي ، ولكنها توفر معلومات مفيدة في إعدادات المختبر)

- تتغير المسافة ، لا تتغير النغمة

- قد تتغير النغمة ، لكن المسافة لا تتغير

- تكون العقود أسرع لأن الشبكة الساركوبلازمية تطلق الكالسيوم بسرعة

- مقتبس من أجل التمثيل الغذائي اللاهوائي [يعمل بشكل جيد مع الأكسجين الذي يأتي من الدم ولكن التعب أكثر بسبب الحاجة إلى المزيد من الأكسجين من أماكن أخرى]

1. تبدأ الانقباضات بالكالسيوم من السائل الخلالي (ECF) ---- أي أن إزالة الاستقطاب ناتج عن تدفق Ca + 2 ، وليس Na +

2. يرتبط الكالسيوم ببروتين يسمى CALMODULIN في الساركوبلازم - & gtCa + 2 لا يرتبط بالأكتين

المهام:
- التوازن (التوازن)
- التنسيق العضلي
--وضع الجسم
- يضبط حركات الجسم التي تبدأها أجزاء أخرى من الدماغ

وظائف الوطاء:
- وظيفة الغدد الصماء (التوازن)
-مركز درجة حرارة
- الشهوة الجنسية / الجوع / الغضب / الخوف

يتضمن 6 أنواع مختلفة من الخلايا:
1. الخلايا النجمية
2. الخلايا البطانية العصبية
3. الخلايا الدبقية الصغيرة
4. خلايا شوان (IN PNS)
5. Oligodendrocytes
6- الخلايا الساتلية (IN PNS)

- يتم تدمير المايلين الموجود في الجهاز العصبي المركزي بواسطة الأجسام المضادة المناعية الذاتية
**تم تدمير OLIGODENDROCYTES**

- يتم استبدال المايلين بأنسجة ندبة صلبة ، مما يقطع جهد الفعل

نتيجة:
- تعطل التوصيل العصبي: الرؤية المزدوجة ، الهزات ، التنميل ، عيوب الكلام ، إلخ.

- تُرى في الإناث أكثر من الذكور.
- البونسيت: بين 20-40 سنة
- الوفاة عادة بعد 25 عامًا من التشخيص عن طريق توقيف الجهاز التنفسي لأن الحجاب الحاجز لا ينقبض بشكل صحيح ولا يسمح له بالتنفس

النتيجة: لا يمكن تكسير الجليكوليبيدات في الدماغ وتتراكم في & quotinsulation & quot أو المايلين في الخلايا العصبية
- يتداخل مع التوصيل العصبي لأن الدهون السكرية المتراكمة تضغط على المحور العصبي

** شائع في السكان اليهود الأشكناز

أعراض:
- العمى
--فقدان التنسيق
--مرض عقلي


ريتشاردز في الدماغ

تشابك عصبى: من اليونانية سينابتين، مما يعني الارتباط معًا. الموقع حيث يتم الاتصال بين الخلايا العصبية. حيث تصل "نهايات المحوار" للخلايا العصبية المرسلة إلى نهاية فرع "التغصنات" من الخلايا العصبية المستقبلة ، ولكن لا تلمسها تمامًا. يستخدم العصبون التشعبات الخاصة به لتلقي "إشارات" من الخلايا العصبية الأخرى و "محوره" لإرسال إشارات إلى الخلايا الأخرى. (كاندل ، 65)

كل خلية عصبية تصنع ما بين ألف إلى عشرة آلاف نقطة تشابك عصبية مع عصبونات أخرى. يمكن أن يكون المشبك إما قيد التشغيل ("مثيرًا") أو مغلقًا ("مثبط"). قطعة من الدماغ بحجم حبة الرمل تحتوي على مليار نقطة الاشتباك العصبي. (راماشاندران ، 8) في حين أن المشابك العصبية نفسها لا تأخذ في الحسبان كل ما يفعله الدماغ ، فإنها تشارك بشكل حاسم في كل فعل أو فكرة لدينا ، وفي كل "عاطفة" نعبر عنها ونختبرها. (LeDoux، 64) المشبك محاط بالعديد من الهياكل المحيطة بما في ذلك "الخلايا الدبقية" ، والمحاور والتشعبات الأخرى ، والمشابك العصبية الأخرى. (Kolb، 153) ملاحظة المحرر - الصفة: "synaptic" ، الفعل: "synapse". يشار إليها أيضًا باسم "المشبك العصبي".

ربط: تنتقل الناقلات العصبية عبر المشبك مثل الطوافات عبر النهر وتلتصق بمستقبلات على الجانب الآخر من المشبك. ينتج عن "تنشيط" هذه المستقبلات حدث كهربائي آخر. (غولدبرغ 2 ، 28)

المشبك الكيميائي: تقاطع (خارج خلوي) حيث يتم إطلاق "جزيئات الرسول" عند تحفيزها بواسطة جهد فعل. (كولب ، ١٥٣) المشبك حيث تطلق إحدى الخلايا "نواقل عصبية" في "الشق المشبكي" ، ويرتبط الناقل العصبي بمستقبلات "غشاء" الخلية الأخرى. (باتيستا ، 29)

المشبك الكهربائي: المشبك حيث يمكن أن تنتقل الأيونات أو الجزيئات الصغيرة من خلية إلى خلية أخرى عن طريق عبور القنوات الصغيرة المتجاورة الموجودة في أغشية الخلية للخليتين. (باتيستاس ، 28) غشاء مدمج قبل المشبكي وما بعد المشبكي يسمح لإمكانية الفعل بالمرور مباشرة من خلية عصبية إلى أخرى. (Kolb، 153) في الإرسال التشابكي الكهربائي ، يتم توصيل الإشارات الكهربائية كتدفق "تيار" عبر المشابك الكهربائية. (MeSH) يُشار إليه أيضًا باسم "مفترق فجوة".

يطلق: يؤدي وصول "نبضة عصبية" إلى محطة محوار عصبية إلى قيام الحويصلات المشبكية بإفراز جزيئات الناقل العصبي في الفراغ المشبكي بين العصبون الذي أطلقها والخلايا العصبية المجاورة. (ذا برين ليزلي إيفرسن ، 76)

جهد متشابك: إشارة محلية مقصورة على مساحة معينة. لا تنتشر بنشاط. (كاندل ، 449) تغيير في "إمكانات الغشاء" لعصب ما بعد المشبكي. يمكن أن يكون الجهد المشبكي إما مثيرًا أو مثبطًا. إذا كانت قوية بما فيه الكفاية ، فإن إمكانية التشابك المثيرة ستؤدي إلى إمكانية عمل في خلية ما بعد المشبكي. (Kandel، 450) يشار إليها أيضًا باسم "إشارة محلية".

تنظيم متشابك: بمجرد اكتمال النقل المشبكي ، يجب تعطيل جزيئات الناقل العصبي بسرعة وإلا فإنها ستعمل لفترة طويلة جدًا. (The Brain-Leslie Iversen ، 78) إذا لم يتم تناول الناقلات العصبية بكفاءة ، فسوف يفشل الاتصال عبر المشبك لأن الخليج سيصبح مشبعًا بالرسائل التي لا معنى لها. إذا تم تناول النواقل العصبية بسرعة كبيرة ، فستظهر الرسالة لفترة وجيزة جدًا بحيث يكون لها تأثير كامل على خلية ما بعد المشبكي. (الحقول ، 23) من خلال تنظيم تدفق المعلومات عبر المشبك ، يمكن تقوية (المسارات العصبية) أو إضعافها ، مما يسمح في الواقع لـ (المسارات) بتغيير سلوكهم من التجربة - أي "التعلم". (الحقول ، 22) يجب تنظيم كل الإثارة ، للحفاظ على الوظائف الطبيعية ولمنع الإصابة. (ليدوكس ، 53)

التحلل الأنزيمي: "الإنزيمات" في الشق المشبكي تدمر النواقل العصبية (غير الضرورية). (Kolb، 155) على سبيل المثال ، يتم تدمير الناقل العصبي "أستيل كولين" بواسطة إنزيم "أستيل كولينستراز" ، والذي يمكن أن يشق 25000 جزيء من جهاز الإرسال في الثانية. (الحقول ، 22)

إعادة امتصاص: جزيئات البروتين في الغشاء "الدبقي" تضخ الناقل العصبي من الشق المشبكي إلى "الخلية النجمية" حيث تتم إعادة معالجتها. بعد تصفية الناقل العصبي وإعادة تدويره ، تسلم الخلية النجمية المادة المعاد معالجتها مرة أخرى إلى الطرف قبل المشبكي. ثم تقوم العصبون بتفاعل كيميائي بسيط لتحويل الناقل العصبي الخامل مرة أخرى إلى ناقل عصبي نشط وإعادة حزمه إلى "حويصلات متشابكة". (الحقول ، 22) يتمتع Reuptake بميزة على التدهور الأنزيمي حيث يمكن حفظ جزيئات الناقل العصبي من خلال عدة دورات من الإطلاق والاستعادة. (ذا برين ليزلي إيفرسن ، 78)

انتشار متشابك: بعض الناقلات العصبية (غير الضرورية) تنتشر ببساطة بعيدًا عن الشق المشبكي ولم تعد متوفرة "للربط" بـ "المستقبلات". (كولب ، 155)

قوة متشابكة: (فعالية) الاتصال بين زوج من الخلايا العصبية المتصلة. إذا تم توصيل اثنين من الخلايا العصبية بقوة ، فإن الرسالة بينهما تأتي بصوت عالٍ وواضحة ، ولكن إذا كانا متصلين بشكل ضعيف ، فإن الرسائل تكون باهتة. (سيريبريوم 2009 ، 71)

هيبيان التعلم: التغييرات في قوة الاتصال بين اثنين من الخلايا العصبية بسبب حقيقة أن خلية ما بعد المشبكية كانت نشطة عند وصول مدخلات ما قبل المشبكي. (ليدوكس ، 137)

هياكل متشابكة: الخلايا العصبية الفردية نفسها عبارة عن كيانات معقدة ذات أشكال فريدة وآلاف من "المدخلات" و "المخرجات". تأتي روابطها البينية ، المشابك العصبية ، مجهزة بـ "خوارزميات" تعليمية تعدل قوتها. (كوخ ، 10)

الخلايا العصبية بعد المشبكي: الخلية العصبية التي تستقبل إشارات من عصبون آخر عند المشبك. تؤثر الإشارات على استثارة خلية ما بعد التشابك. (كاندل ، 445) غشاء موجود على جانب إدخال المرسل من المشبك. (Kolb، 153) يُشار إليه أيضًا باسم "الهدف" و "الخلية المستهدفة" و "الخلية ما بعد المشبكي" و "الخلية المستقبلة" و "الخلايا العصبية المستقبلة".

الخلايا العصبية قبل المشبكي: العصبون الذي يرسل إشارات إلى عصبون آخر عند المشبك. (كاندل ، 445) خلية عصبية تنتقل بواسطتها موجة من الإثارة إلى المشبك. (GHR) يوجد الغشاء على جانب خرج المرسل من المشبك. (كولب ، 153) تتركز "الحويصلات المشبكية" في أطراف ما قبل المشبكي.إنهم (يلتقطون) بنشاط جزيئات الإرسال من "السيتوبلازم". في بعض نقاط الاشتباك العصبي على الأقل ، يحدث إطلاق المرسل عن طريق اندماج هذه الحويصلات مع الغشاء قبل المشبكي ، متبوعًا (إطلاق) محتوياتها. (MeSH) ملاحظة المحرر - يمكن للمحاور أن تتصل بالتشعبات العصبية الأخرى ("axodendritic") أو مباشرة بجسم خلية عصبون آخر ("أكسوسوماتي"). يمكن أن تتشابك مباشرة مع العضلات في الوصلات العصبية العضلية ("المحور المحوري"). يُشار إليها أيضًا باسم "خلية ما قبل المشبك" و "الخلية المرسلة" و "إرسال الخلايا العصبية".

مستقبلات: بروتينات متخصصة (سطح الخلية) على السطح الخارجي لغشاء الخلية المستهدفة ، والتي تتعرف على الناقل العصبي الذي تم إطلاقه في المفتاح المشبكي ويلتقطه. (كاندل ، 91) جزيئات بروتينية كبيرة تعمل بمثابة "آلات بيولوجية". يوجد في كل مستقبل ممر ("قناة") يمكن أن ينفتح في التغصنات (أو في "جسم الخلية") للخلايا العصبية المستقبلة عند وجود ناقل عصبي تم الكشف عن. عندما يفتح النفق عبر المستقبل لفترة وجيزة ، تتسرب "الأيونات" المشحونة العائمة في المحلول ، مما يقلل "الجهد" داخل العصبون ما بعد المشبكي. إذا كان تغير الجهد كبيرًا بدرجة كافية ، فإن انخفاض الجهد يحفز العصبون بعد المشبكي على "إطلاق" (جهد فعل) من محواره لإرسال إشارة إلى الخلية العصبية التالية في "الدائرة". (الحقول ، 20) تحدد المستقبلات ما إذا كان الفعل المشبكي سيكون مثيرًا أم مثبطًا عن طريق التحكم في "القنوات الأيونية" المختلفة في "غشاء الخلية" ، وبشكل أساسي "الصوديوم" للإثارة ، و "الكلوريد" للتثبيط. (The Brain-Eric Kandel ، 30) يُشار إليه أيضًا باسم "مستقبلات المشبك" و "بروتين المستقبل" و "مستقبل ما بعد المشبكي". ملاحظة المحرر - لا ينبغي الخلط بينه وبين "المستقبلات الحسية".

مستقبلات مثيرة: مستقبل يتعرف بشكل اختياري على جزيئات الناقل العصبي و "يربطها". (ليدوكس ، 54)

مستقبلات جابا: بروتين على سطح الخلية يربط "حمض جاما أمينوبوتيريك" ويؤدي إلى تغييرات تؤثر على سلوك الخلايا. تتحكم مستقبلات GABA في "قنوات الكلوريد". (MeSH) مجموعة متنوعة من العقاقير المهدئة ، بما في ذلك "الباربيتورات" و "الكحول" و "التخدير العام" ، ترتبط بمستقبلات GABA وتنتج تأثيرًا مهدئًا على "السلوك" من خلال تعزيز الوظائف "المثبطة" للمستقبلات. (كاندل ، 99) عندما تكون مستقبلات GABA مشغولة ، يصبح الجزء الداخلي للخلية أكثر سلبية بسبب تدفق الأيونات السالبة ، وخاصة "الكلوريد" ، من خلال ممر في المستقبل. هذا يجعل الأمر أكثر صعوبة بالنسبة للغلوتامات المنبعثة من الأطراف الأخرى لتحفيز جهد الفعل بشكل كافٍ. (LeDoux، 55) ملاحظة المحرر - مستقبل GABA قد يكون "مستقبل مؤثر في الأيض" أو "مستقبل أيضي".

مستقبلات الجلوتامات: عندما يرتبط الغلوتامات بالجزء الخارجي (من هذا المستقبل) ، ينفتح ممر عبر المستقبل ، مما يسمح للأيونات الموجبة الشحنة في "السائل خارج الخلية" بالتحرك داخل الخلية ، مما يغير التوازن الكيميائي بين الخارج والداخل. إذا تم شغل عدد كافٍ من مستقبلات الجلوتامات في نفس الوقت ، يصبح الجهد الداخلي موجبًا بدرجة كافية ، ومن ثم يحدث جهد فعل. (LeDoux، 55) تميل مستقبلات الجلوتامات إلى التواجد خارج التشعبات ، خاصة على العمود الفقري (الشجيري) ، بينما تميل مستقبلات GABA إلى التواجد في جسم الخلية ، أو على جزء من التشعبات القريبة من جسم الخلية. (LeDoux، 56) ملاحظة المحرر - مستقبل الغلوتامات قد يكون "مستقبل مؤثر في الأيض" أو "مستقبل أيضي".

مستقبلات Ionotropic: إحدى فئتين رئيسيتين من المستقبلات. بروتين يمتد عبر غشاء سطح الخلية ، ويحتوي على "موقع ربط" ناقل عصبي و "قناة أيونية" يمكن للأيونات أن تمر من خلالها. يؤدي ارتباط الناقل العصبي المناسب إلى فتح أو إغلاق القناة الأيونية مباشرة أمام حركة الأيونات. (Kandel، 449) ملاحظة المحرر - عادة ما يتم إغلاق المستقبلات المؤثرة على الشوارد حتى يرتبط "ligand" بالمستقبل. إنها أمثلة على "القنوات الأيونية المترابطة".

مستقبلات التمثيل الغذائي: بروتين على سطح الخلية يربط ناقل عصبي أو "هرمون" ("المرسل الأول") ثم "ينشط" مادة كيميائية داخل الخلية ("المرسال الثاني") التي تبدأ استجابة على مستوى الخلية. (Kandel، 442) ملاحظة المحرر - لا تحتوي المستقبلات الأيضية على قنوات أيونية ، ولكن إذا ارتبط بها ناقل عصبي ، فقد يتسبب ذلك في فتح قناة أيونية في مكان آخر على غشاء العصبون بعد المشبكي.

مستقبلات الأفيون: بروتينات غشاء الخلية التي تربط "المواد الأفيونية" وتسبب تغيرات داخل الخلايا تؤثر على سلوك الخلايا. تشتمل "الروابط" "الداخلية" للمستقبلات الأفيونية في الثدييات على ثلاث عائلات من الببتيدات ، و "إنكيفالين" و "إندورفين" و "داينورفين". (MeSH) ملاحظة المحرر - هذه مستقبلات تشارك في تصور "الألم" ودمجها "والتجربة العاطفية. توجد في مناطق معينة من الدماغ تربط الأدوية الأفيونية. كما أنها تتركز في مناطق النخاع الشوكي. يُشار إليه أيضًا باسم "مستقبلات المواد الأفيونية".

شق متشابك: فجوة صغيرة في المشبك بين محور عصبون واحد وتغصن عصبون آخر. (كاندل ، 65) خليج صغير من الماء المالح يغمر كل خلية في الجسم. (الحقول ، 19) متناهية الصغر ضيقة (25 جزء من المليار من المتر). أثبت (اختراع) "المجهر الإلكتروني" أن كل مشابك في الجسم بها هوة من الفصل بين الخلايا العصبية قبل المشبكية والخلايا العصبية بعد المشبكية. تمر رسالة عبر المشبك في حوالي عُشر طرفة عين ، ولكن بالمقارنة مع سرعة النبض العصبي التي تبلغ مائتي ميل في الساعة ، فإن المشبك يبطئ تدفق المعلومات إلى حد كبير مثل حجرة الأدوات الموجودة على مقبض الباب. (الحقول ، 20) يُشار إليها أيضًا باسم "الخليج المتشابك".


خلايا رود مستقبلات الضوء: سوما والمشبك ☆

الآلية الجزيئية لاستتباب الكالسيوم في مشابك القضيب

Ca 2+ هو رسول ثان مهم للغاية في كل من المستقبلات الضوئية النامية والبالغين ، وهو مطلوب لتنظيم وظيفة الجزء الخارجي ، والتعبير الجيني ، وتجميع وحجم الشريط وإطلاق الحويصلة المشبكية. خروج الخلايا في المشابك الشريطية للشبكية يتزامن مع [Ca 2+]أنا "النقاط الساخنة" بوساطة تنشيط قنوات Ca المتخصصة المكونة من α1 الوحدة الفرعية المسامية المشفرة بواسطة جين CACNA1F (Cav1.4). يتم تعديل خصائص التنشيط والبوابة لهذه القنوات بواسطة المساعد β و γ و α2δ4 الوحدات الفرعية وبروتينات ربط الكالسيوم 2+ مثل كالمودولين و CaBP4. من بين الاختلافات المهمة بين القنوات المحتوية على Cav1.4 وقنوات Ca 2+ ذات البوابات ذات الجهد الكهربائي التي تدفع إطلاق جهاز الإرسال عند المشابك التقليدية (Cav2.1 - P / Q type و Cav2.2 - N- type isoforms) هي الكثافة العالية ، جهد تنشيط منخفض وقلة التعطيل. الميزة الرئيسية لعلم وظائف الأعضاء Cav1.4 هي أن القنوات تنشط بجهد منخفض بشكل مدهش (−60 mV في الثدييات −42 mV في البرمائيات وتعبّر بشكل غير متجانس عن خلايا HEK293) ، وتبلغ ذروتها عند ∼ 0 mV وتظهر توصيل قناة واحدة أقل بخمسة أضعاف واحتمال التنشيط مقارنة بالأشكال الإسوية الأخرى للقناة من النوع L. يعد التنشيط عند الفولتية السالبة أمرًا بالغ الأهمية للوظيفة المناسبة للنقل العصبي لقضيب التوتر من خلال السماح بـ "الضبط" بين تحرير جهاز الإرسال والنطاق الديناميكي لجهود قضيب الجزء الخارجي (التي تتراوح من ∼-45 mV في الظلام إلى ∼ -75 mV في الضوء- الخلايا المشبعة). يمكن التحول إلى الاتجاه السلبي من خلال ارتباط CaBP4 ("الشكل الإسوي للبروتين المرتبط بالكالودولين 4") ، وهو بروتين رابط معدّل Ca 2+ يتم التعبير عنه بشكل انتقائي في أطراف مستقبلات الضوء. ميزة أخرى مهمة لوظيفة Cav1.4 هي عدم وجود Ca 2+ - التعطيل المعتمد (CDI) والتعطيل المحدود المعتمد على الجهد (VDI) والذي يضمن عدم تنشيط القناة في وجود نزع الاستقطاب المستمر. ومع ذلك ، يتم تعديل كل من السعة والحركية لتنشيط القناة بواسطة الدهون والبروتينات الأخرى ، بما في ذلك الأحماض الدهنية غير المشبعة طويلة السلسلة (LC-PUFAs مثل DHA وحمض الأراكيدونيك) ، مستقبلات القنب CB1 ، مستقبلات الدوبامين D4 ، السوماتوستاتين والأنسولين.

القياسات المباشرة لـ [Ca 2+]أنا أظهر النطاق الديناميكي داخل أطراف القضيب أن النطاق الديناميكي هو 10 أضعاف ، ويتراوح من 50 نانومتر في الضوء و 500 نانومتر في الظلام ، وأن إطلاق الحويصلة هو وظيفة خطية لـ [Ca 2+]أنا. يبقى أن نرى إلى أي مدى يتم التوسط في خروج الخلايا من الحويصلات التي يمكن إطلاقها بسهولة بواسطة متوسط ​​مكاني عالمي [Ca 2+]أنا في طرف القضيب (في هذه الحالة يتم تنظيم إطلاق الحويصلة بواسطة & lt & ltμM Ca 2+) ، عن طريق النطاقات الدقيقة للكالسيوم و / أو النطاقات النانوية للكالسيوم (عملية تتطلب ارتفاعات & gt & gtμM Ca 2+). تدعم الأدلة التجريبية من الدراسات التي أجريت في المشابك الشريطية العديد من النماذج المختلفة. من الممكن أن يشمل إفراز العصب جميع (النطاق النانوي ، النطاق الصغير ومستويات الكالسيوم 2+ العالمية) نتيجة للتنظيم المعقد للتوازن قبل المشبكي Ca 2+ من خلال قنوات Cav1.4 ، وقنوات مستقبلات الريانودين والقنوات التي تديرها المتاجر. سيتم فهم هذه العملية بشكل أفضل بعد التحديد القاطع للنماذج الإسوية لقضيب synaptotagmin.

يقوم Ca 2+ أيضًا بتعديل إمكانات غشاء القضيب من خلال تيارات الكلوريد المعتمدة على anoctamin Ca 2+ (ANO2 أناCl (كاليفورنيا)) ، تيارات البوتاسيوم (BK) و Ca 2+ - إطلاق Ca 2+ (CICR). تؤدي طفرات فقدان واكتساب الوظيفة في جينات CACNA1F أو CaBP4 إلى الإضرار بتدفق Ca 2+ وإطلاق جهاز الإرسال ، مما يضعف الرؤية الليلية في الأمراض البشرية مثل العمى الليلي الثابت الخلقي المرتبط بـ X (CSNB2). تم عرض العشرات من طفرات CACNA1F على تجميع وتوجيه ووظيفة المشبك الشريطي. أدت هذه الدراسات أيضًا إلى فكرة مثيرة للاهتمام مفادها أن قنوات Cav1.4 قد يكون لها وظيفة مزدوجة من خلال إخضاع كل من تدفق Ca 2+ وسقالات المركب الجزيئي قبل المشبكي.

أحد المتطلبات الرئيسية لنقل الإشارات بالقرب من العتبة البصرية المطلقة (أي اكتشاف الفوتونات الفردية) هو أن تكون إشارات الكالسيوم قبل المشبكية قادرة على الاستجابة للتغيرات الصغيرة (ميكرو فولت) في إمكانات الغشاء. لتحقيق ذلك ، تحتوي المشابك على آلية "مفجر" تجمع بين تدفق Ca 2+ الذي يعمل بالجهد مع إطلاق Ca 2+ من "مخازن ryanodine". وبالتالي ، يعتمد النقل العصبي للقضيب على ثلاث آليات على الأقل منفصلة وظيفيًا وجزيئيًا لكنها متفاعلة: (1) تعمل القنوات التي تعمل بالجهد على دفع الإفراز الطوري السريع أثناء عمليات إزالة الاستقطاب الكبيرة والقصيرة ، (2) الإفراج الجماعي الذي يحدث أثناء إزالة الاستقطاب الضعيفة و / أو المستمرة (المستحثة) من خلال التقاط عدد قليل من الكميات) يتم إخضاعها بواسطة CICR ويمكن أن تحدث في مواقع خارج الرحم ، بينما (3) قنوات تديرها المتاجر تساهم في [Ca 2+] i في ظل ظروف تشبع الضوء عند إغلاق قنوات Ca 2+ ذات الجهد الكهربائي ومخازن الطوارئ المستنفدة من Ca 2+. يضخم CICR إشارات الفوتون الفردي الضعيفة ويوسع النطاق الديناميكي للمشبك عن طريق زيادة مدى ما قبل المشبكي القابل للتعديل [Ca 2+]أنا. يعتمد مدى تنشيطه خطيًا على الحالة المستقرة [Ca 2+]أنا المستويات وقد تساهم في الفقدان الواضح للتعاون ، وهي ظاهرة مميزة للإفراز الخلوي للقضيب والانتقال المشبكي (الشكل 2). إن مساهمة CICR في الإفراز الخلوي أقل وضوحًا في المخروط والمشابك العصبية التي لا تعتمد كثيرًا على النقل الصادق للتغيرات الصغيرة المتلاشية في الجهد قبل المشبكي. ميزة أخرى مهمة لإشارات القضيب هي أنه مع إغلاق قنوات Cav1.4 وتصبح مخازن ER Ca 2+ - مستنفدة في ظل ظروف تتكيف مع الضوء ، تنشط الخلية مسارات التدفق التعويضية المستقلة عن الجهد والتي تضمن أن الخلية تحافظ على الحد الأدنى من مستويات الحالة المستقرة [Ca 2+] ط. تشكل هذه المسارات آلية دخول Ca 2+ (SOCE) التي يتم تشغيلها بواسطة المتجر استنادًا إلى مستشعرات استنفاد STIM1 والقنوات المقترنة Ca 2+ التي يتم تشغيلها في المتجر. تم اقتراح أن تنشيط هذه القنوات يزيد من النطاق الديناميكي لإشارات القضيب في النطاق المتوسط ​​الحجم. ومع ذلك ، قد تتعطل هذه الدوائر في قضبان متدهورة ، مما يؤدي إلى نشاط تذبذب وتعطل خروج الخلايا.

الشكل 2 . يتناسب إطلاق الغلوتامات من القضبان مع وظيفة التنشيط لقنوات الكالسيوم من النوع L في طرف القضيب.

بيانات من Witkovsky، P.، Schmitz، Y.، Akopian، A.، Krizaj، D.، Tranchina، D.، 1997. كسب قضيب لنقل متشابك الخلية الأفقي: علاقة بإطلاق الغلوتامات وتيار الكالسيوم الحساس للداي هيدروبيريدين. J. نيوروسسي. 17 ، 7297-7306.

لتبقى قادرة على البقاء ودعم إرسال إشارة الضوء (بوساطة انخفاض في [Ca 2+] i) ، يجب أن تكون القضبان قادرة على إزالة Ca 2+ بكفاءة من العصارة الخلوية. يتم تحقيق ذلك عن طريق تنشيط Ca 2+ ATPases عالية التقارب (الأشكال الإسوية PMCA 1 و 2) ، وشبكة الهيولى العضلية الإندوبلازمية Ca 2+ ATPases (SERCA isoform 2) و uniporters الميتوكوندريا. تعبر القضبان وليس المخاريط عن الشكل الإسوي PMCA2 عالي التقارب الذي يزيد من حساسية المشبك للانخفاضات الصغيرة في الضوء (الشكل 3). يتطلب توصيل PMCAs إلى مشابك القضيب السقالات و / أو تنشيط قناة Cav1.4 ، وهي عملية تتعطل في شبكية العين المصممة وراثيًا لتفتقر إلى CACNA1F.

الشكل 3. PMCAs هي ناقلات الكالسيوم التي تلعب وظيفة حاسمة في التحكم في انتقال متشابك بين القضبان وخلايا ما بعد المشبكي. تعبر القضبان عن كل من الأشكال الإسوية PMCA1 منخفضة التقارب و PMCA2 عالية التقارب بينما تعبر الأقماع (التي تم تسميتها بواسطة Lectin PNA) عن PMCA1 فقط. لاحظ تعبير باسون بروتين السقالات الشريطية في أطراف متشابكة في طبقة الضفيرة الخارجية (OPL). ONL، الطبقة النووية الخارجية لشبكية العين يكون، الأجزاء الداخلية من قضبان نظام التشغيل، الأجزاء الخارجية من قضبان.

البيانات من Duncan، JL، Yang، H.، Doan، T.، Silverstein، RS، Murphy، GJ، Nune، G.، Liu، X.، Copenhagen، D.، Tempel، BL، Rieke، F.، Krizaj، 2006. تم تعديل الإشارات البصرية سكوتوبي في شبكية الفأر عن طريق قذف الكالسيوم بغشاء البلازما عالي التقارب. J. نيوروسسي. 26 (27) ، 7201-7211 ، وغير منشورة.

تحبس الميتوكوندريا المستقبلة للضوء كميات كبيرة من أيونات الكالسيوم 2+ وبالتالي قد تعمل كآلية تخزين تعزل وظيفيًا تدفقات الكالسيوم 2+ بين الأجزاء الداخلية والخارجية. تعبر الأجزاء الداخلية للقضيب أيضًا عن BK ، Kالخامس، كسي ان، كx قنوات البوتاسيوم وقنوات كلوريد أنوكتامين 2 (ANO2) التي قد تتحد مع مضخة PMCA. أهمية خاصة هي K.سي ان القنوات التي تكمن وراء التيار المنشط بفرط الاستقطاب (أناح) في سوما ، محور عصبي ومحطة والتي تعارض الإشارة المظلمة عن طريق تقليل مدى فرط الاستقطاب أثناء التعرض المستمر للإضاءة الشديدة. على الرغم من أن دور قنوات الكلوريد وتنظيم كلوريد مستقبلات الضوء بشكل عام غير واضح ، إلا أن قنوات ANO2 قد تساعد في استقرار الخلية عند إمكاناتها المظلمة وبالتالي حمايتها من إزالة الاستقطاب المتجدد. تحتوي محطة القضيب على العديد من ناقلات الأيونات ذات الوظائف المتخصصة التي تشمل تنظيم حركية التيار الضوئي والقدرة الأيضية للقضبان. بالإضافة إلى PMCAs ، هناك Na / K ATPases (وحدتان فرعيتان ATP1A3 و ATP1B2) التي تحافظ على تدرجات Na + و K + المطلوبة للحفاظ على التيار الضوئي المتداول ولربط retinoschisin ، وهو بروتين له وظيفة غير معروفة حتى الآن مع طفرات موجودة معروف بتسببه في مرض الشبكية (انشقاق الشبكية عند الأحداث المرتبط بالكروموسوم X). تساعد ناقلات الغلوتامات بغشاء البلازما (EAAT5) وناقل الجلوتامين (ربما SN1 / SN2) على تجديد تجمع الغلوتامات قبل المشبكي من خلال دورة الجلوتامات الجلوتامين.


المواد والأساليب

علم الوراثة

الجميع C. ايليجانس نمت السلالات عند 20 درجة مئوية كما هو موصوف [43]. تم تحوير السلالة من النوع البري N2 باستخدام EMS باتباع الإجراءات القياسية [43]. ال n2420 تم عزل الطفرة بناءً على سلوكها المتقلص من بين ذرية F2 للحيوانات التي تحمل ما يقرب من 6000 جينوم أحادي الصبغية مطفرة. ال n2420 تم تهجين طفرة عكسية ضد N2 عدة مرات. تم تعيينه إلى كروموسوم X عن طريق الارتباط بـ لون 2 أيضا، n2420 أظهر الذكور تقلصًا تلقائيًا في السلوك. تم وضع خرائط أخرى ثلاثية العوامل n2420 ما بين dpy-8 و un-6: من عند n2420 / dpy-8 unc-6 متغايرة الزيجوت ، 18/19 Dpy non-Unc منفصلة n2420، و 1/18 Unc non-Dpy منفصلة n2420. اختبرنا اثنين من أوجه القصور uDf1 و stDf1 التي تزيل المنطقة التي تحتوي على أكر -2 ولاحظوا ذلك n2420 / دف عرضت الحيوانات حركة برية كما فعلت مدافع / + الحيوانات.

مثبطات n2420 تم عزلها على النحو التالي: عشرة EMS مطفرة n2420 تم وضع حيوانات L4 P0 على لوحة NGM كبيرة وتم نقلها إلى أطباق طازجة يوميًا لمدة 2 د. تم جمع حيوانات الشباب F2 البالغة من كل لوحة P0 ووضعها بعيدًا عن طعام البكتيريا على طبق جديد. بعد ساعة واحدة ، تم جمع الديدان التي زحفت في الطعام. تم حفظ حيوان أو اثنين فقط من هذه الحيوانات لكل طبق لضمان استقلالية العزلات. قمنا بفحص ما يقدر بـ 120،000 جينوم أحادي الصبغية المطفرة. تم تهجين ثلاثة وخمسين طفرة مثبطة مع N2. توجد قائمة بالسلالات التي تحتوي على طفرات الكابت في الجدول S1. حددنا تلك التي لم تفصل بين n2420 النمط الظاهري متحولة بعد التهجين الخلفي كطفرات افتراضية داخل الجين ، والتي حددنا لها تسلسل الحمض النووي أكر -2 المكان. فصل طفرات القامع خارج الجين n2420مثل الحيوانات وتم تجميعها في فئات مقاومة للليفاميزول أو حساسة للليفاميزول. تم إجراء اختبارات تكميلية مع طفرات معروفة مقاومة للليفاميزول باستخدام إجراءات قياسية ، وبعد ذلك أكد تحديد تسلسل الحمض النووي للطفرات الكابتة هوية الجينات. ال acr-12 (n2616) تم تحديد الطفرة بين X: 11.80 (pkP6133) و X: 12.93 (pkP6122) باستخدام أشكال النوكليوتيدات المفردة بين سلالة N2 وسلالة هاواي CB4856 [44] ، [45]. الجميع acr-12 تم تأكيد الطفرات عن طريق تحديد تسلسل الحمض النووي. تم إنشاء طفرات مزدوجة أخرى باستخدام إجراءات قياسية ، وتم تأكيد الأنماط الجينية من خلال تحديد تسلسل الأليل. يتم عرض معلومات حول هذه السلالات في الجدول S2.

البيولوجيا الجزيئية

تم إجراء البيولوجيا الجزيئية العامة وفقًا لـ Sambrook et al. [46]. تم استخدام مكتبة cosmid مبنية على pJB8 [47] في عملية الإنقاذ الأولية لتحول السلالة الجرثومية لـ acr-2 (n2420gf) النمط الظاهري.تم إنشاء Subclones pSC175 و pSC176 و pSC178 من استنساخ cosmid C46C10 المنقذ. تم حقن DNA Cosmid و plasmid عند 10 نانوغرام / مل و 50 نانوغرام / مل ، على التوالي ، باستخدام pRF4 كعلامة حقن نقدي باتباع الإجراءات المعيارية [48]. تم فحص خطوط مستقلة متعددة لإنقاذ النمط الظاهري للتشنج. لتحديد تسلسل الطفرات ، تم استخدام أزواج من البادئات لتضخيم كل حدود exon و intron. أكر -2 تم عزل cDNAs عن طريق فحص مكتبة cDNA مختلطة المراحل أعدها P. Okkema ، باستخدام أكر -2 الحمض النووي الجيني كمسبار. تم عزل أربعة مستنسخات مستقلة من 2 × 10 6 لويحات. ثلاثة منها كانت لها مدخلات متشابهة الحجم وتسلسلات نهائية متطابقة. تم تحديد التسلسلات الكاملة لاستنساخ cDNA 21A ، مما أكد البنية الجينية المتوقعة لـ أكر -2.

نسخ أكر -2 تم تصنيع تركيبات GFP مدفوعة بالمروج (pSC205) أو mCherry (pCZGY847) باستخدام 3.5 كيلو بايت أو 1.8 كيلو بايت من أكر -2 5 ′ تسلسلات المنبع ، على التوالي. يشتمل المروج 3.5 كيلو بايت أيضًا على جين المنبع بالكامل F38B6.1 وجزء من F38B6.2 يتضمن المروج 1.8 كيلو بايت منطقة المروج فقط من أكر -2. Punc-25-acr-2 (pSC374) عن طريق استبدال ملف أكر -2 مروج 1 كيلو بايت un-25 المروجين. Pacr-12 :: ACR-12 تم إنشاء الجينات المحورة باستخدام تضخيم PCR acr-12 DNA الجينومي الذي تضمن 1.4 كيلو بايت من متواليات 5 المنبع ، ومنطقة التشفير بأكملها ، و 0.9 كيلو بايت من 3 متواليات المصب. un-63 تم استنساخ (كدنا) من pAF55 (Prab-3 :: unc-63) [49]. بونك -25-أكر -12 (pCZGY745) ، باكر -2 أكر -12 (pCZGY744) ، Punc-25-unc-63 (كدنا) (pCZGY745) و Pacr-2-unc-63 (كدنا) (pCZGY744) باستخدام تقنية استنساخ البوابة (Invitrogen) (الجدول S2). تم تأكيد تسلسل استنساخ الحمض النووي الناتج. تم إنشاء الخطوط المعدلة وراثيا باستخدام أي منهما النمط العادي 15 (+)أو pRF4 أو Pttx-3-XFP كعلامات حقن نقدي (الجدول S2). تم تشكيل تكامل المصفوفات خارج الصبغيات بعد طفرات Trimethyl Psoralen-UV.

التحديد الكمي لمعدلات التشنج

تم وضع 10 إلى 20 يرقة L4 على أطباق NGM المصنفة حديثًا. في اليوم التالي ، تم نقل الشباب إلى أطباق طازجة وتسجيلهم بالفيديو لمدة 90 ثانية ، خمسة إطارات في الثانية. تم تسجيل مقاطع الفيديو من قبل المراقبين المكفوفين عن التركيب الجيني. تم تعريف "التشنج" على أنه حدث يتضمن أنف الدودة يتحرك للخلف دون أن يتحرك ذيل الدودة. لكل سلالة ، تم إجراء مراقبة بالفيديو على الديدان من تجربتين مستقلتين على الأقل.

تحليل الصيدلة

تم إجراء جميع التلاعبات الدوائية وفقًا للإجراءات المنشورة [7] ، [8] ، [21]. تم شراء الأدوية من Sigma-Aldrich. بالنسبة لمقايسات الليفاميزول والألديكارب ، تم وضع خنثى بالغين بعمر 1 د على أطباق تحتوي على العقار ذي التركيز المختار ، ولوحظت التأثيرات على حركة الحيوانات على فترات تتراوح من 15 إلى 30 دقيقة. تم تسجيل الحيوانات على أنها مشلولة عند عدم ملاحظة أي حركات جسدية استجابة للدس. في اختبارات الميكاميلامين ، آثار الدواء على acr-2 (n2420gf) تم تقييم الحيوانات لأول مرة باستخدام سلسلة تركيز من 50 ميكرومتر إلى 400 ميكرومتر ، وسلوك acr-2 (n2420gf) تم قمع الحيوانات إلى النوع البري تقريبًا بعد 5 ساعات على أطباق تحتوي على 100 ميكرومتر إلى 400 ميكرومتر من الميكاميلامين. تم إجراء القياس الكمي لمعدل التشنج على خنثى بالغين بعمر 1 د. تم وضع الحيوانات لأول مرة على أطباق بذر بدون دواء ، وتم تسجيل معدل التشنج بالفيديو على النحو الوارد أعلاه لضبط الوقت 0. ثم تم نقل الحيوانات إلى أطباق بذر تحتوي على 100 ميكرومتر من الميكاميلامين ، وسجل معدل التشنج كل 60 دقيقة لمدة 3 ساعات. . تم بعد ذلك نقل الحيوانات إلى أطباق لا تحتوي على دواء وتم تسجيلها بالفيديو بعد 30 دقيقة.

فحص تتبع دودة

تم إجراء تجارب تتبع الدودة وفقًا لـ [50]. تم تحضير ألواح NGM القياسية بإضافة 0.01٪ من البروموفينول الأزرق (Sigma-Aldrich) وتم السماح لها بالتبريد لمدة 5 ساعات على الأقل. تم بعد ذلك نشر الصفائح باستخدام 240 ميكرولتر من 2٪ من بكتيريا HB101 في وسط M9 وتم تحضينها طوال الليل عند درجة حرارة الغرفة. في اليوم التالي ، تم وضع خمس ديدان حامل على كل لوحة في قطرة 5 ميكرولتر من وسط M9. تم تسجيل المقايسات بتردد 1 إطار / ثانية لمدة 10 دقائق ، بدءًا من امتصاص قطرات M9. تم تحليل صور الفيديو باستخدام برنامج ImageJ (NIH).

دراسات الفيزيولوجيا الكهربية

تم تكييف الطرق الكهربية من الدراسات السابقة [28] ، [51]. تم لصق الديدان الخيطية البالغة (Histoacryl Blue ، B. Braun) على طول الجانب الظهري من الجسم على سطح غطاء بلاستيكي. تم استخدام قضيب تنجستن حاد (أنظمة A-M) لإجراء شق جانبي وإزالة الأحشاء. تم لصق رفرف بشرة مرة أخرى لفضح عضلات جدار الجسم الإنسي البطني ، وعولج المستحضر بواسطة كولاجيناز من النوع الرابع لمدة 20 ثانية بتركيز 0.5 مجم / مل.

بالنسبة للأشكال 4 و 5 أ و 5 ب و S2 و S4 ، تم تسجيل التيارات الغشائية في تكوين الخلية الكاملة باستخدام مضخم تثبيت التصحيح EPC-10 (HEKA). تم التحكم في التحصيل والجهد القيادي باستخدام برنامج HEKA Patchmaster. بالنسبة للأشكال 5C و S3 ، تم تسجيل التيارات الغشائية باستخدام مضخم التصحيح المشبك RK-400 (Bio-Logic). تم التحكم في الاكتساب والجهد القيادي باستخدام برنامج pClamp9 (Axon Instruments) الذي يقود 1322A Digidata (Axon Instruments). تم تحليل البيانات ورسمها باستخدام برنامج Mini Analysis (Synaptosoft) و Microcal Origin (برنامج Microcal). كانت مقاومة ماصات التسجيل في حدود 3-4.5 متر مكعب. لم يتم تعويض السعة والمقاومة وتيار التسرب. أجريت جميع التجارب في درجة حرارة الغرفة.

احتوى محلول الحمام على 150 ملي مول كلوريد الصوديوم ، 5 ملي مول كلوريد ، 1 ملي مول كلوريد الصوديوم2، 10 ملي جلوكوز ، 15 ملي مولار HEPES ، والسكروز إلى 340 ملي أسمنت (الرقم الهيدروجيني 7.35). كاكل خارجي2 كان التركيز 0.5 أو 2 أو 5 ملم ، كما هو موضح في كل شكل. ل 0.5 ملي كاكل2 محلول تركيز MgCl2 تمت زيادته إلى 4 مم للمساعدة في استقرار الغشاء [52]. احتوى محلول الماصة على 125 ملي مولار من غلوكونات ، 20 ملي مولار KOH ، 10 ملي مولار هيبس ، 1 ملي MgATP ، 3 ملي NaATP ، 5 ملي مولار EGTA ، 15 ملي كلوريد الصوديوم ، والسكروز إلى 335 ملي أوسم (درجة الحموضة 7.2). تم تخفيف GABA إلى 0.1 ملي مولار في محلول الحمام الذي يحتوي على 2 ملي مول كلوريد الكالسيوم2 وتم طرده بالضغط بالقرب من خلايا العضلات. تم الحصول على جميع المواد الكيميائية من Sigma-Aldrich.

دراسات الفيزيولوجيا الكهربية لـ X. laevis البويضات

X. laevis تم تحضير البويضات وحقنها وربطها بالجهد ودمجها بشكل فائق وفقًا للإجراء الموصوف في [13]. تم عمل كل مجموعة من التسجيلات في نفس اليوم ، 2 أو 3 أيام بعد حقن الحمض النووي الريبي. تم إجراء تجارب الاستجابة للجرعة كما هو موضح في [13]. تم استبعاد القيم التي تم الحصول عليها عند 500 ميكرومتر و 1 مم من الملاءمة بسبب كتلة القناة المفتوحة التي لوحظت عند تركيزات عالية من الأسيتيل كولين. تم إجراء عزل الحمض النووي الريبي كما هو موضح في [13]. تم الحصول على (كدنا) عن طريق النسخ العكسي PCR باستخدام مجموعات التمهيدي التالية.

أكر -2 (+) و acr-2 (n2420gf): oTB429 5′-AAACTCGAGatgaagaagacggtcaaaat-3 ′ و oTB430 5′-TTTGGGCCCttaagaatacatcagac-3 ′

أكر -3: oTB439 5′-AAACTCGAGatgcagaaaatggttatt-3 ′ و oTB440-5′-TTTGGCCCtcatgaattcaacatttc-3 ′

acr-12: oTB431 5′-AAACTCGAGatgctctataaaaaacg-3 ′ و oTB432-5′-TTTGGGCCCtcacttcaagttccatgaac-3 ′.

تم هضم شظايا PCR باستخدام إنزيمات تقييد XhoI و Bsp120I واستنساخها في pTB207 ، وهو ناقل تعبير للنسخ في المختبر يحتوي على 3 ′ UTR من Xenopus laevis جين β-globin. استنساخ البلازميد الناتج هو pTB244 أكر -2، pTB245 acr-2 (n2420gf)، pTB246 acr-12، و pTB247 أكر -3. بالإضافة إلى ذلك ، استخدمنا الحيوانات المستنسخة التالية الموضحة في [13]: pTB211 un-38، ص + TB212 un-63، pTB215 ريك -3، pTB216 un-74و pTB217 un-50.

تم تصنيع cRNA في المختبر من قوالب DNA البلازميد الخطية باستخدام مجموعة النسخ mMessage mMachine T7 (Ambion). تم إعادة تعليق الحمض الريبي النووي الريبي المترسب بكلوريد الليثيوم في ماء خالٍ من الحمض النووي الريبي وتخزينه عند درجة حرارة -80 درجة مئوية.

كلوريد أسيتيل كولين (-) - طرطرات هيدروجين النيكوتين (نيك) ، 1،1-ثنائي ميثيل-4-فينيل بيبرازين يوديد (DMPP) ، كولين بيطرطرات (تشو) ، (-) - هيدروكلوريد رباعي (ليفاميزول ، ليف) ، ميكاميلامين تم شراء هيدروكلوريد (Mec) من Sigma-Aldrich.


شاهد الفيديو: تأثير الأستيل كولين (شهر فبراير 2023).