natrium -, kalium-og calciumkanaler

nerveimpulser består af en bølge af forbigående membran depolarisering / re-polarisering, der krydser nervecellen og betegnes som et handlingspotentiale. Som vi så I kapitel 9, natrium – og kaliumkanaler og pumper, viste Alan Hodgkin og Andrey Huoksley i 1952,at en mikroelektrode implanteret i den gigantiske akson (den lange proces, der stammer fra kroppen af en nervecelle) af blæksprutten, 3 kan registrere et sådant handlingspotentiale (Hodgkin og Huoksley, 1952, Fig. 9.1). Ved spændingstærsklen begynder Na+ – kanaler at åbne efterfulgt af den efterfølgende åbning af K+ – kanaler. Når Na + ioner kommer ind, forlader K + ioner cellen. Resultatet er, at i den første ~0,5 ms øges membranpotentialet fra hvilepotentialet på omkring -60 mV til omkring +30 mV. Na+ – kanalerne bliver nu ildfaste, og ikke mere Na+ kommer ind i cellen, mens K+ fortsætter med at forlade cellen, hvilket forårsager en hurtig repolarisering, som gør det muligt for membranpotentialet at overskride hvilepotentialet (hyperpolarisering), før det gendannes til dets oprindelige værdi. De spændingsstyrede na+ – og K+ – ionkanaler på tværs af de aksonale membraner skaber handlingspotentialerne (i det væsentlige elektrokemiske gradienter), der tillader informationsoverførsel og også regulerer cellulær funktion.

Pattedyrneuroner udtrykker et stort repertoire af spændingsafhængige ionkanaler (VDIC ‘ er), der viser en rigdom af fyringsadfærd over en lang række stimuli og fyringsfrekvenser, hvilket sikrer de iboende elektriske egenskaber og hurtig behandling og transmission af synaptiske signaler i pattedyrneuroner. De fleste af VDIC ‘ erne er selektive for Na+, K+ og Ca2+ ioner, og de er placeret på specifikke steder i neuronal cellelegeme, dendritter og aksoner. Den selektive placering af specifikke VDIC-typer på præcise steder i pattedyrneuroner og deres dynamiske regulering gennem lokale signalveje muliggør kompleksiteten af neuronal funktion, der ligger til grund for hjernefunktionen.

Pattedyrskalium VDIC ‘ er (Kv-kanaler) består af tetrameriske samlinger af seks transmembrane-cholin-underenheder, der hver er forbundet med en hjælpekolonik-underenhed. Det humane genom indeholder i alt 40 gener, der koder for kalium-kV-kanal-karrus-underenheder. Nogle af disse gener genererer meddelelser, der er genstand for alternativ splejsning. I pattedyrshjerne er ekspressionen af mange af disse kV-kanals-underenheder begrænset til neuroner, skønt gliaceller kan udtrykke en delmængde af det neuronale repertoire. Kv-kanaler har blandt de mest forskellige mønstre af subcellulær adskillelse. Kv1 kanaler er overvejende lokaliseret i aksoner. Kv1-kanaler findes overvejende på aksoner og nerveterminaler, Kv2-kanaler på cellelegemer og dendritter, Kv3-kanaler i dendritiske eller aksonale domæner, afhængigt af underenheden og celletypen, og Kv4-kanaler er koncentreret i cellelegemets dendritiske membraner.

som vi så I kapitel 9, natrium – og kaliumkanaler og pumper, består natriumkanaler (Nav-kanaler) af en poreformende larrus-underenhed, som er tilstrækkelig til funktionel ekspression, forbundet med hjælpestoffer, der ændrer både kinetikken og spændingsafhængigheden af kanalens gating. Ni pattedyrs Nav – kanalisoformer er kendt, hvoraf Nav1.1 og Nav1.3 overvejende er lokaliseret i neuronale cellelegemer og proksimale dendritter, hvor de styrer neuronal ophidselse, der sætter tærsklen for handlingspotentiale initiering og formering til de dendritiske og aksonale rum. Nav1.2 udtrykkes overvejende i umyelinerede aksoner, hvor den udfører handlingspotentialer. Nav1. 6 findes fremtrædende ved knudepunkter i Ranvier, hvor den formerer handlingspotentialer, og ved akson indledende segmenter, hvor handlingspotentialer initierer. Modulering af Nav1-strømme er uden tvivl vigtig in vivo, og mutationer, der subtilt ændrer Nav1-kanalfunktionen, kan føre til menneskelige sygdomme med hyperaktivitet, såsom epilepsi.calciumkanaler (Cav-kanaler) medierer calciumtilstrømning i neuronale celler som reaktion på membran depolarisering, hvilket medierer en bred vifte af intracellulære processer, såsom aktivering af calciumafhængige celler, gentranskription og neurotransmitter eksocytose/sekretion. Deres aktivitet er et væsentligt krav til kobling af elektriske signaler i den neuronale plasmamembran til fysiologiske begivenheder i cellerne. Biokemisk karakterisering af native hjerne Cav-kanaler afslørede, at der ud over den store hoved-underenhed af lyr1 også er adskillige hjælpeunderenheder. Underenheden af L. 1 er den største og vigtigste underenhed, der indeholder ionledningsporen, membranspændingssensoren og gatingsapparatet. Der er identificeret og karakteriseret en række forskellige underenheder i pattedyrs nervesystem, som hver især har specifikke fysiologiske funktioner og elektrofysiologiske og farmakologiske egenskaber.