Synapsen
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Neuronen und Synapsen Prof. Dr. Silvio Rizzoli Tel: 39 33630; email [email protected] Neuronen und Synapsen 1. Stunde: Übersicht über Eigenschaften des Neurons und des Axons. Elektrische Synapsen. 2. Stunde: Die chemische Synapse. Die neuromuskuläre Endplatte als Beispiel. 3. Stunde: Die Mechanismen der Exozytose. 4. Stunde: Die Mechanismen der Endozytose. 5. Stunde: Postsynaptische Rezeptoren. 6. Stunde: Synaptische Integration: Summierung, Inhibition. 7. Stunde: Synaptische Plastizität. 8. Stunde: Gliazellen. Membranen Figure 10-1 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) Plasmamembran aus Phospholipiden Hydrophob Hydrophil Lipophob Lipophil Kopfgruppe + Phosphat + Glycerol + 2 Fettsäurereste Plasmamembran aus Phospholipiden Hydratation: Anlagerung von Wassermolekülen an Ionen oder polare moleküle Ionenkanälen: Proteinkomplexe Na-Kanälen Eijkelkamp et al., 2012 Das Aktionspotential (AP) Detlev Schild Leitwerte Was konnte Alles-oder-Nichts hier bedeuten? Detlev Schild Refraktärzeiten Detlev Schild Funktionelle Bereiche eines Neurons Klinke, Pape, Kurtz, Silbernagl. Physiologie, Thieme, 2009 Gliazellen Klinke, Pape, Kurtz, Silbernagl. Physiologie, Thieme, 2009 Informationsleitung Klinke, Pape, Kurtz, Silbernagl. Physiologie, Thieme, 2009 Synapsen Gap Junctions sind Poren von eine Zelle in eine benachbarte Zelle Detlev Schild Struktur von Gap Junctions Atomkraftmikroskopie http://www.asu.edu/news/research/res earch_images/afm.jpg Sosinsky et al., 2005 Gap junctions sind Poren von eine Zelle in eine benachbarte Zelle Detlev Schild Gap junctions sind nicht Tight Junctions! Epithelia Permeabilität Warum? Detlev Schild Neuronen und Synapsen 1. Stunde: Übersicht über Eigenschaften des Neurons und des Axons. Elektrische Synapsen. 2. Stunde: Die chemische Synapse. Die neuromuskuläre Endplatte als Beispiel. 3. Stunde: Die Mechanismen der Exozytose. 4. Stunde: Die Mechanismen der Endozytose. 5. Stunde: Postsynaptische Rezeptoren. 6. Stunde: Synaptische Integration: Summierung, Inhibition. 7. Stunde: Synaptische Plastizität. 8. Stunde: Gliazellen. Synapsen Alberts, Johnson, Walter, Lewis. Molecular Biology of the Cell, Taylor & Francis, 2007 Synapsen Birks, 1960 Minis vs. EPSC (EPP) EPSCs Katz, J Neurocytol, 1993; Rizzoli and Betz, J Neurosci, 2002 Elektrophysiologie Del Castillo and Katz, J Physiol, 1955; Rizzoli and Betz, Science, 2004 Minis vs. EPSC (EPP) Boyd und Martin, 1995; courtesy of John Heuser Minis vs. EPSC (EPP) Boyd und Martin, 1995; courtesy of John Heuser Minis vs. EPSC (EPP) Boyd und Martin, 1995; courtesy of John Heuser Nicht-stimulierte Synapse Heuser and Reese, 1973 Stimulierte Synapse Heuser and Reese, 1973 Heuser and Reese, 1973 1970; Courtesy of John Heuser 1970; Courtesy of John Heuser 1970; Courtesy of John Heuser 1970; Courtesy of John Heuser 1970; Courtesy of John Heuser 1979; Courtesy of John Heuser Endplatte Klinke, Pape, Kurtz, Silbernagl. Physiologie, Thieme, 2009 Subsynaptische Einfaltungen Slater, J Neurocytol, 2003 Pharmakologie: Courtesy of Detlev Schild Neuronen und Synapsen 1. Stunde: Übersicht über Eigenschaften des Neurons und des Axons. Elektrische Synapsen. 2. Stunde: Die chemische Synapse. Die neuromuskuläre Endplatte als Beispiel. 3. Stunde: Die Mechanismen der Exozytose. 4. Stunde: Die Mechanismen der Endozytose. 5. Stunde: Postsynaptische Rezeptoren. 6. Stunde: Synaptische Integration: Summierung, Inhibition. 7. Stunde: Synaptische Plastizität. 8. Stunde: Gliazellen. Vesikelrezyklierung Rizzoli, EMBO J, 2014 Vesikelfusion: docking, SNAREs, synaptotagmin Rizzoli, EMBO J, 2014 Freisetzung (SNAREs) SNARES Jahn and Scheller, Nat Rev Molec Cell Biol, 2006 Post-Vesikelfusion: SNARE freisetzung Rizzoli, EMBO J, 2014 Pharmakologie: SNAREs Tetanus Sir Charles Bell's portrait of a man with generalized tetanus and evident opisthotonus and risus sardonicus.(Original in the Royal College of Surgeons of Edinburgh, Scotland) Courtesy of Diethelm Richter Neuronen und Synapsen 1. Stunde: Übersicht über Eigenschaften des Neurons und des Axons. Elektrische Synapsen. 2. Stunde: Die chemische Synapse. Die neuromuskuläre Endplatte als Beispiel. 3. Stunde: Die Mechanismen der Exozytose. 4. Stunde: Die Mechanismen der Endozytose. 5. Stunde: Postsynaptische Rezeptoren. 6. Stunde: Synaptische Integration: Summierung, Inhibition. 7. Stunde: Synaptische Plastizität. 8. Stunde: Gliazellen. Vesikelrezyklierung Rizzoli, EMBO J, 2014 Endozytosis McMahon and Boucrot, 2012 Endozytosis McMahon and Boucrot, 2012 Un-coating und re-filling Rizzoli, EMBO J, 2014 Sekundär aktiver Transport: Anti – und Symporter Detlev Schild Neuronen und Synapsen 1. Stunde: Übersicht über Eigenschaften des Neurons und des Axons. Elektrische Synapsen. 2. Stunde: Die chemische Synapse. Die neuromuskuläre Endplatte als Beispiel. 3. Stunde: Die Mechanismen der Exozytose. 4. Stunde: Die Mechanismen der Endozytose. 5. Stunde: Postsynaptische Rezeptoren. 6. Stunde: Synaptische Integration: Summierung, Inhibition. 7. Stunde: Synaptische Plastizität. 8. Stunde: Gliazellen. Ionenkanälen: Proteinkomplexe Electronmikroskopie Tollkirsche = Atropa belladonna (Parasympatholytikum) Tollkirsche = Atropa belladonna (Parasympatholytikum) Atropin ↑ Bindet an den muskarinischen Rezeptoren des Parasympathikus (ACh) Wirkung ACh ↓ Lähmung des parasympathisch innervierten sphincter pupillae (Nervus oculomotorius) Mydriasis Mechanismen: Ionotrope Rezeptoren Schmidt, Lang, Heckmann. Physiologie des Menschen, Springer, 2010 Mechanismen:Metabotrope Rezeptoren Schmidt, Lang, Heckmann. Physiologie des Menschen, Springer, 2010 Öffnungszeiten Schmidt, Lang, Heckmann. Physiologie des Menschen, Springer, 2010 AMPA vs. NMDA Rezeptoren Schmidt, Lang, Heckmann. Physiologie des Menschen, Springer, 2010 Neuronen und Synapsen 1. Stunde: Übersicht über Eigenschaften des Neurons und des Axons. Elektrische Synapsen. 2. Stunde: Die chemische Synapse. Die neuromuskuläre Endplatte als Beispiel. 3. Stunde: Die Mechanismen der Exozytose. 4. Stunde: Die Mechanismen der Endozytose. 5. Stunde: Postsynaptische Rezeptoren. 6. Stunde: Synaptische Integration: Summierung, Inhibition. 7. Stunde: Synaptische Plastizität. 8. Stunde: Gliazellen. Reizverarbeitung: Konvergenz, Divergenz Klinke, Pape, Kurtz, Silbernagl. Physiologie, Thieme, 2009 Summation – räumliche und zeitliche Reizverarbeitung: Hemmung Klinke, Pape, Kurtz, Silbernagl. Physiologie, Thieme, 2009 Reziproke antagonistische Hemmung Schmidt pg 137. abb 7.7 Schmidt, Lang, Heckmann. Physiologie des Menschen, Springer, 2010 Reziproke antagonistische Hemmung Klinke pg 768. abb 23.6 A Klinke, Pape, Kurtz, Silbernagl. Physiologie, Thieme, 2009 Autogene Hemmung Klinke, pg 768, abb 23.6 B Klinke, Pape, Kurtz, Silbernagl. Physiologie, Thieme, 2009 Verschiedene Afferenzen Schmidt, Lang, Heckmann. Physiologie des Menschen, Springer, 2010 Lokomotion Kandel, Schwarts, Jessel, Principles of Neural Science, McGraw-Hill, 2012 Komplexität von Beugereflex/Streckreflex Klinke, pg 770, abb 23.7 Klinke, Pape, Kurtz, Silbernagl. Physiologie, Thieme, 2009 Rhytmische Aktivität, G. Brown um 1911 Kandel, Schwarts, Jessel, Principles of Neural Science, McGraw-Hill, 2012 Neunauge Kandel, pg 745, 37-5 Kandel, Schwarts, Jessel, Principles of Neural Science, McGraw-Hill, 2012 Lateralen Inhibition (Hemmung) Klinke, Pape, Kurtz, Silbernagl. Physiologie, Thieme, 2009 Neuronen und Synapsen 1. Stunde: Übersicht über Eigenschaften des Neurons und des Axons. Elektrische Synapsen. 2. Stunde: Die chemische Synapse. Die neuromuskuläre Endplatte als Beispiel. 3. Stunde: Die Mechanismen der Exozytose. 4. Stunde: Die Mechanismen der Endozytose. 5. Stunde: Postsynaptische Rezeptoren. 6. Stunde: Synaptische Integration: Summierung, Inhibition. 7. Stunde: Synaptische Plastizität. 8. Stunde: Gliazellen. Cajal, ~1880-1890: Spines Zelluläre Mechanismen des Lernens Schmidt, Lang, Heckmann. Physiologie des Menschen, Springer, 2010 Zelluläre Mechanismen des Lernens Schmidt, Lang, Heckmann. Physiologie des Menschen, Springer, 2010 Zelluläre Mechanismen des Lernens Zelluläre Mechanismen des Lernens Langzeitpotenzierung (LTP) Schmidt, Lang, Heckmann. Physiologie des Menschen, Springer, 2010 Langzeitpotenzierung (LTP) Klinke, Pape, Kurtz, Silbernagl. Physiologie, Thieme, 2009 Langzeitpotenzierung (LTP) Klinke, Pape, Kurtz, Silbernagl. Physiologie, Thieme, 2009 Langzeitpotenzierung (LTP) Klinke, Pape, Kurtz, Silbernagl. Physiologie, Thieme, 2009 Langzeitdepression (LTD) Langzeitdepression (LTD) Klinke, pg 836, fig 25.13b Myasthenia gravis Neuronen und Synapsen 1. Stunde: Übersicht über Eigenschaften des Neurons und des Axons. Elektrische Synapsen. 2. Stunde: Die chemische Synapse. Die neuromuskuläre Endplatte als Beispiel. 3. Stunde: Die Mechanismen der Exozytose. 4. Stunde: Die Mechanismen der Endozytose. 5. Stunde: Postsynaptische Rezeptoren. 6. Stunde: Synaptische Integration: Summierung, Inhibition. 7. Stunde: Synaptische Plastizität. 8. Stunde: Gliazellen. Gliazellen Klinke, Pape, Kurtz, Silbernagl. Physiologie, Thieme, 2009 Astrozyten GLUT3 EnergieVersorgung NT-Versorgung NT Aufnahme GLUT1 GLUT2 Na+ Ionale Homeostase Courtesy of Diethelm Richter Oligodendrozyten Klinke, Pape, Kurtz, Silbernagl. Physiologie, Thieme, 2009 Macrophagen Migration Pathologie Proliferation Amöboide Mikroglia C. Boucsein 2001 Courtesy of Diethelm Richter