Lecture 1 Flashcards
6 basic neurotransmitters
- serotonine
- norepinephrine
- dopamine
- acetylcholine
- glutamate
- GABA
Classic neurotransmission
a neuron receives stimulation from their dendrites. After enough stimulation, an action potential emerges. The action potential can be seen as excitation. The result of an action potential is the release of neurotransmitters (secretion) from the presynaptic neuron into the synaptic cleft. The neurotransmitters travel through the synaptic cleft to the postsynaptic neuron.
Retrograde neurotransmission
in classic neurotransmission, all neurotransmitters that are released from the presynaptic neuron travel to the postsynaptic neuron. However, it is also possible that neurotransmitter released from the presynaptic neuron travel back to this neuron. In this way, a neuron can ‘talk back’. Nitric Oxide (NO) is an example. Maar ook endocannabinoids en nerve growth factor
Vesicle
Blaasje met neurotransmitters in presynaptische cel
Volume neurotransmission
normally, the neurotransmitter travels to the nearest receptor on the postsynaptic membrane. This is called synaptic neurotransmission. However, the neurotransmitter also diffuses to other locations, even to other neurons. This is called volume neurotransmission.
Autoreceptor
Een autoreceptor is een receptor op het presynaptische membraan. Als door volume neurotransmissie deze receptoren worden gestimuleerd, zorgen ze voor inhibitie. Er worden dan minder neurotransmitters afgegeven door de presynaptische cel.
Ligand
‘a molecule that binds to another. Often, a soluble molecule such as a hormone or neurotransmiter that binds to a receptor’
Receptor
een receptor zit op het membraan van de cel, neurotransmitters ed binden daar aan
Messenger pathway
dat is de reeks van gebeurtenissen die een bepaalde neurotransmitter in gang zet. verschillende pathways: - g-protein coupled - ionkanaal - hormonen - neurotrofinen
G-protein coupled receptor
dit is belangrijk, het is een veelvoorkomende manier van receptor / ligand binding.
Ion channel
dit is een andere vorm van receptor / ligand binding, hier zijn ionen voor nodig (geladen deeltjes)
Enzym
een eiwitje dat een bepaalde reactie versneld. Bijvoorbeeld omzetting of afbreking.
Definitie = enzymes are complex proteins that cause a specific chemical change of the substrate.
Signal transduction
het gehele proces van binding aan de receptor tot aan de uitkomst.
Wat heb je allemaal nodig voor een G-protein coupled receptor?
een ligand, een receptor, een eiwitje (G-protein) en een enzym. De ligand is een first messenger.
Werking g-protein coupled receptor
Wanneer de ligand bindt aan de receptor, verandert de receptor van vorm. Hierdoor past het intracellulaire G-protein ook op de receptor, waardoor het G-protein wordt geactiveerd. Aan het geactiveerde G-protein kan vervolgens een enzym binden. Het enzym kan op zijn beurt de tweede messenger cAMP produceren. cAMP kan aan een inactief kinase protein binden en er voor zorgen dat het regulatory unit van de kinase protein los laat waardoor de kinase protein actief wordt (derde messenger). Uiteindelijk activeert het genen in de cel nucleus “by phosphorylayting” een protein (CREB).
4 transduction pathways
- G-protein linked receptor: first messenger is een neurotransmitter, second messenger een chemisch stofje: cAMP.
- Ion-channel-linked neurotransmitter: first messenger is een neurotransmitter, second messenger een ion.
- Hormone-linked system: first messenger is een hormoon. Hormonen hebben niet altijd een extracellulaire receptor nodig, sommige neuronen kunnen makkelijk door het celmembraan heen en hebben een intracellulaire receptor.
- Neurotrophin-linked system: first messenger is een neurotrophin.
Wat doet het enzym kinase?
enzym kinase voegt een phosphate groep toevoegen aan phosphoproteinen (vierde messenger).
Wat doet het enzym phosphatase?
Phosphatase zorgt er juist voor dat de fosfaat groep weer verwijderd worden van de phosphoproteinen.
Activatie van phosphoproteinen zorgt voor:
1) de synthese van neurotransmitters,
2) het veranderen van het vrij komen van neurotransmitters
3) het houden van het chemische neurotransmitter systeem in een staat van activatie of rust.
Wat is het uiteindelijke doel van signaal transductie?
een gen aan of uit zetten en zo de productie van eiwitten beinvloeden
Wat is MAO
monoamine oxidase, een enzym dat serotonine afbreekt.
MAO-A = verwijderd serotonine
MAO-B = breekt serotonine af in hoge concentraties
Op welke manieren kunnen medicijnen op enzymen inwerken?
Ze kunnen reversibel en irreversibel op enzymen inwerken. Irreversibel maakt het enzym geheel disfunctioneel, zoals bijvoorbeeld een MAOI. Bij reversibel is het enzym even geblokt maar niet disfunctioneel gemaakt.
Hoe werkt een MAOI?
Normaal verwijderd MAO-A serotonine, en MAO-B serotonine alleen in hoge concentraties. MAOIs maken het enzym MAO-A disfunctioneel, waardoor MAO-B alleen nog maar werkt. MAO-B breekt serotonine alleen af in hoge concentraties. Effect is dus dat er hogere concentraties serotonine zijn
Wat is een monoamine neurotransmitter?
Een monoamine neurotransmitter is een neurotransmitter dat afgeleid is van een enkele aminozuur. Dat zijn neurotransmitter die afgeleid zijn van: phenylalanine, tyrosine, tryptophan, and thyroide hormonen.
Wat is een catecholamine?
Een speciaal soort monoamine neurotransmitters zijn de catecholamines, dit zijn monoamines die allemaal van hetzelfde aminozuur zijn afgeleid (namelijk tyrosine) en daardoor erg veel op elkaar lijken. Dit zijn de neurotransmitters: dopamine, noradrenaline en adrenaline.
Wat zijn reuptake transporters?
Reuptake transporters zijn recyclers van monoamines, ze zorgen voor de heropname van deze neurotransmitters. Elke monoamine heeft zijn eigen reuptake transporter. Maar er is ook sprake van cross-responsiviteit: NET neemt bijvoorbeeld soms ook dopamine op. Alles lijkt nogal op elkaar
Wat zijn vesicular transporters?
Vesicular transporters zijn transporters die zorgen dat neurotransmitters in vesicles (blaasjes) worden opgeborgen waar ze in blijven totdat ze worden afgegeven.
Welke vesicular transporters zijn er?
VMAT = vesicular monoamine transporters -> deze transporters zijn eigenlijk heel aspecifiek, want ze kunnen zowel serotonine, dopamine en noradrenaline opnemen. VachT = voor acetylcholine VIAAT = voor inhibitory amino acids (GABA) Vglut = voor glutamaat.
Welke reuptake transporters zijn er?
SERT= Serotonine transporter (ecstasy werkt hier ook op) DAT = Dopamine transporter (amphetamine werkt hier ook op, noradrenaline en adrenaline ook = cross selectiviteit) NET = norepinephrine transporter (amphetamine werkt hier ook op, en dopamine ook, dus ook sprake van cross selectiviteit) GAT = GABA transporter GlyT = Glycine transporter EAAT = Excitatotory amino acid transporter
Levensweg van serotonine
Het aminozuur tryptofaan wordt door middel van een aantal enzymatische reacties omgezet in serotonine. Ze worden opgeslagen in blaasjes door de VMAT (vesicular monoamine transporter) en afgegeven aan de synaptische spleet. De SERT (serotonine reuptake transporter) zit op het membraan (extracellulair) en zorgt voor de heropname van serotonine. Het enzym MAO breekt serotonine weer af. MAO-B breekt serotonine alleen af in hoge concentraties.
Werking SSRI
Een SSRI blokkeert de heropname van serotonine, waardoor er meer serotonine in de synaptische spleet blijft en er dus meer serotonine beschikbaar is voor het postsynaptische neuron.
Agonist spectrum
agonist -> partial agonist -> antagonist -> inverse antagonist
Geen agonist aanwezig
Als er geen agonist aanwezig is, is er toch een klein beetje activiteit. Dit heet constitutive activity en kan gezien worden als de ‘basisactiviteit’.
Agonist aanwezig
Als er een agonist aanwezig is, dan is er volledige activiteit. Het hele scala van gebeurtenissen (signaal transductie cascade) wordt getriggerd door de aanwezigheid van een agonist.
Partial agonist aanwezig
De partiële agonist zorgt ervoor dat er meer activiteit is dan wanneer er geen agonist aanwezig zou zijn, maar minder activiteit dan wanneer er een volledige agonist aanwezig zou zijn. Je kunt de partiele agonist zien als een dimmer. Het licht is gedimd, maar niet uit, en ook niet helemaal aan.
Antagonist aanwezig
Een antagonist blokkeert de receptor. Als een antagonist bindt aan de receptor, blokkeert hij de receptor en is er dus minder activiteit dan bij een agonist. Echter, er is nog wel sprake van een klein beetje activatie dankzij de constitutive activity.
Inverse agonist
Een inverse agonist heeft de omgekeerde werking van een gewone agonist. Waar de gewone agonist zorgt voor volledige activiteit, zorgt een inverse agonist voor totaal geen activiteit. Een inverse agonist blokkeert de receptor volledig en stopt ook de constitutive activity. Er is dus geen basisactiviteit.
Ionkanaal
Een ion is een negatief of positief geladen deeltje. Ionen vormen de basis van een actiepotentiaal. Dankzij ionkanalen kunnen ionen van binnen naar buiten de cel en andersom. Hierdoor treden er verschillen op in de lading van binnen en buiten de cel.
Agonist spectrum voor ionkanalen
Agonist zorgt ervoor dat het ionkanaal volledig open staat.
Partial agonist zorgt ervoor dat het ionkanaal meer open staat dan wanneer er geen agonist aanwezig is, maar minder als wanneer er een volledige agonist aanwezig is.
Antagonist zorgt dat het ionkanaal terugkeert naar zijn basisactiviteit.
Inverse agonist blokkeert het ionkanaal helemaal, hij zit helemaal dicht en er is geen activiteit.
constitutive activity
basisactiviteit van een receptor
Allosterische modulatie
= een ander stofje dat kan binden aan een receptor, maar dan op een andere plek als waar de normale ligand zou binden.
Definitie op de slide = molecules which are not a ligand bind to the receptor-ion channel at different sites from where the ligand binds. Allosteric = at another site.
2 soorten allosterische modulatoren
PAM = positive allosteric modulator NAM = negative allosteric modulator
Effect van een PAM + voorbeeld van een PAM
wanneer een neurotransmitter aan receptor bindt, dan opent het ion kanaal frequenter. Maar wanneer zowel de neurotransmitter als een PAM binden aan de receptor (elk op hun eigen plek), dan opent het ionkanaal nog frequenter waardoor er uiteindelijk meer ionen door het ionkanaal kunnen.
voorbeeld = benzodiazepine
Effect van een NAM
als een neurotransmitter en een NAM op hetzelfde moment aan een ionkanaal binden, dan opent het ionkanaal veel minder frequent, waardoor er minder ionen in de cel kunnen.
3 hoofdsymptomen van ADHD
- aandachtstekort
- hyperactiviteit
- impulsiviteit
Volgens stahl bestaan het hoofdsymptoom ‘inattentive symptoms’ van ADHD uit twee onderliggende constructen, welken?
- selective attention
- sustained attention en problem solving
Welk hersengebied hoort bij het symptoom ‘selective attention’ van ADHD?
de dorsal ACC
Wat is een goede test om selectieve aandacht te meten?
Stroop test
Welk hersengebied hoort bij het symptoom ‘sustained attention & problem solving’ van ADHD?
DLPFC
Welk hersengebied hoort bij het symptoom ‘impulsivity’ van ADHD?
OFC
Welk hersengebied hoort bij het symptoom ‘hyperactivity’ van ADHD?
Prefrontale motor cortex
Wat is een CSTC loop?
CSTC-loops (cortico-striatal-thalamic-cortical circuits) zorgen ervoor dat informatie doorgegeven wordt van de cortex naar dieper gelegen structuren. De cortex krijgt vervolgens weer feedback over hoe de informatie gebruikt is. Elke CSTC-loop begint en eindigt met een pyramidale cel in de cortex. Neurotransmitters kunnen de pyramidale cellen in de cortex ‘finetunen’, waardoor ze minder of meer sensitief worden (en dus meer of minder kans op een actiepotentiaal -> neurotransmitter afgifte). Er zijn verschillende CSTC-loops die belangrijk zijn bij ADHD-symptomen en ze zijn ook belangrijk bij angst.
Test om sustained attention te meten
n-back test
Welke twee hoofdsoorten ionkanalen zijn er
- ligand gated ion channel -> ligand moet binden zodat ionen naar binnen kunnen
- voltage-gated ion channel -> worden geactiveerd door spanning op het membraan
Welke twee voltage gated ion channels zijn er?
- voltage sensitive sodium channels -> laten Na+ de cel in
- voltage sensitive calcium channels -> laten Ca2+ de cel in
What is excitation-secretion?
Excitation-secretion coupling is the process by which an electrical impulse in the presynaptic neuron is converted into a chemical signal at the synapse
Farmacodynamiek
wat doet de drug met het lichaam
Farmacokinetiek
Wat doet het lichaam met de drug
De belangrijkste processen bij farmacokinetiek
ADME absorption distribution metabolism excretion
Absorptie
= routes of drug administration, gaat over the movement of a drug into the bloodstream
Means of administration (medicijnen)
- enteraal: oraal, orodispergeerbaar, sublinguaal, rectaal
- parenteraal: intravenous, intramusculair, subcutaan, intra-arterieel en intra-articulair
- topicaal (valt eigenlijk onder parenteraal)
Toediening van drugs in de hersenen
- intrathecaal: within the BBB, can be more local and better timed. Meer kans op een infectie
- epiduraal: between de dura mater and the arachnoid mater, not passing BBB, more long term diffuse effect
AUC
area under the curve, is de totale exposure aan de drug over de tijd heen. Vanaf het begin van toediening tot het moment van excretie. Ook wel bioavailability genoemd.
Welk eiwit is nodig om medicijnen uit het maag/darm kanaal te halen?
p-glycoprotein -> transporteert de drug actief over het celmembraan
Wat is het first pas effect?
voordat een medicijn op de plek is waar hij zijn werk kan doen, is er nog maar 15% werkzame stof over. Dit komt omdat de drug eerst vanuit de darm naar de portal vein worden getransporteerd dmv CYP450 enzymen. Daar gaat al een heleboel bij verloren. Vervolgens komt het medicijn in de lever terecht, die er ook nog wat mee doet. Daarna komt het pas in de algemene circulatie.
Distribution of a pharmacon among bodily compartiments depends on:
- carrier proteins
- pH
- fat solubility
Volume of distribution klein
Volume of distribution middel
0,2 en 0,7 l/kg = stof zit voornamelijk in de extracellulaire ruimte bijvoorbeeld ethanol
Volume of distribution groot
> 0,7 l/kg = stof zit overal maar bijna niet in bloedplasma, zoals bijvoorbeeld morfine of fluoxetine
Welke factoren (behalve die gerelateerd aan het farmacon) hebben invloed op de volume of distribution
leeftijd, zwangerschap, ziekte, lichaamsvet. Twee mensen die even zwaar zijn hoeven niet dezelfde vet/vloeistof verhouding te hebben
wat is xenobiotisch metabolisme?
lichaamsvreemde stoffen bewerken zodat je er iets mee kunt
Welke cyp enzymen zijn belangrijk bij metabolisme?
- CYP3A4 = converteert lichaamsvreemde stoffen (grapefruit inhibeert dit enzym)
- CYP2D6 = voor metabolisme en eliminatie
Verschil fast metabolizers en slow metabolizers
Fast = veel / actief CYP2D6, daardoor wordt een medicijn sneller afgebroken waardoor de therapeutische dose misschien niet is bereikt, je moet dan meer nemen.
Slow = weinig / inactief CYP2D6, enzym werkt te langzaam waardoor de concentratie hoger is in het bloed, kan voor bijwerkingen zorgen en sneller een toxisch effect hebben
Metabolisme bestaat uit welke twee stappen
stap 1 = aanpassen van het molecuul om de oplosbaarheid te verbeteren
stap 2 = conjugatie = het binden van een ander stofje zodat je lever en nieren er iets mee kunnen
Fase 1 metabolisme
het aanpassen van het molecuul om de oplosbaarheid te vergroten. Dit kan door:
- oxidatie
- reductie
- hydrolyse
Fase 2 metabolisme
conjugatie = het binden van een ander stofke zodat je lever en nieren er daadwerkelijk iets mee kunnen
Factoren die metabolisme beinvloeden
- verminderde orgaanfunctie bij hogere leeftijd
- genetische enzymdeficientie
- drug drug interacties
Therapeutische index
gebied tussen de grens van het therapeutisch effect en de grens van het toxisch effect (TD50 / ED50)
Wat is therapeutische drug monitoring
het individueel aanpassen van de dosering om de uitkomsten in de algemeen of een specialistische populatie te verbeteren. Dit kan gebeuren op basis van a priori info of op basis van a posteriore metingen. vooral belangrijk bij drugs met een kleine therapeutische index zoals lithium, antipsychotica of anti-epileptica
wat is tolerantie
het lichaam wordt minder gevoelig voor de drug en heeft dus een hogere dosering nodig voor hetzelfde effect
wat is sensitisatie
het lichaam wordt gevoeliger voor de drug, waardoor eenzelfde dosis meer effect heeft