VL11: Synapse und peripheres Nervensystem

Question 1

Was ist synaptische Transmission?

Answer 1

• Übertragung neuronaler Signale von einem Neuron aufs andere

Question 2

Was ist eine Synapse?

Answer 2

• Spezialiserte Kontaktstellen für synaptische Transmission
• 1897 vom englischen Charles Sherrington erstmals genannt

Question 3

Wie wird eine elektrische Synapse gebildet?

Answer 3

• Durch Gab Junctions

Question 4

Was ist ein Gab Junction?

Answer 4

• direkte, porenförmige Zell-Zell-Verbindungen

Question 5

Wie funktioniert die synaptische Erregung und Inhibition?

Answer 5

• Neurotransmitter-vermittelte Aktivierung von postynaptischen Na⁺Kanäle oder Na⁺/K⁺ Kanäle führt zur Erregung (Exzitation) der postsynaptischen Zelle
• Neurotransmitter-vermittelte Aktivierung von postsynaptischen Cl^- Kanäle führt in den meisten Neuronen zur Hemmnung (Inhibition) der postsynaptischen Zelle
• Gleichzeitig an verschiedenen Orten der postsynaptischen Zelle auftreffende Erregung führt zur räumlichen Summation
• Kurz aufeinander folgende Erregung der postynaptischen Zelle führt zur zeitlichen Summation
• Gleichzeitig auftreffende Erregung und Hemmung heben sich auf

Question 6

Wie funktionieren Neurotransmitter und ihre Rezeptoren?

Answer 6

• Neurotransmitter-Rezeptoren können ionotrop (Ionenkanäle) oder metabotrop (G-Protein-gekoppelt) sein
• Ionotrope Rezeptoren bestehen aus mehreren Untereinheiten; die
  Kombination verschiedener Untereinheiten definiert die physikalischen
  Eigenschaften des Kanals
• Metabotrope Rezeptoren sind G-Protein-gekoppelt; die Aktivierung des
  Rezeptors führt zur Abspaltung und Aktivierung des G-Proteins,
  welches in die alpha- und beta/gamma-Untereinheit zerfällt
• G-Proteine haben vielfältige Effekte, die in der Regel in der Bildung von
  Second messenger resultieren (Ausnahme: Modulation von Kanälen):
  a) direkte Modulation von Ionenkanälen
  b) Stimulation bzw. Inhibition der Adenylatzyclase, die aus ATP
  zyklisches AMP (cAMP) herstellt. cAMP aktiviert die Proteinkinase A.
  c) Aktivierung der Phospholipase C, die PIP₂ in Diacylglycerol (DAG) und
  Inositol-trisphosphat (IP₃) spaltet. DAG aktiviert die Proteinkinase C,
  IP₃ setzt Ca²⁺ aus dem ER frei.
• Proteinkinasen phosphorylieren andere Proteine (z.B. Enzyme,
  Ionenkanäle, Rezeptoren) und verändern dadurch deren Aktivität

Question 7

Wie funktioniert Calcium als Second Messenger?

Answer 7

• Die intrazelluläre Ca²⁺-Konzentration wird durch Ca²⁺
  Transporter gering gehalten (ca. 100 nM), während sie in der
  extrazellulären Flüssigkeit bei ca. 2 mM liegt
• Aktivierung von Ca²⁺ Kanälen führt zum Einstrom von Ca²⁺.
• IP₃ Rezeptoren und Ryanodin-Rezeptoren führen zur
  Freisetzung von Ca²⁺ aus dem ER.
• Die Erhöhung der intrazellulären Ca²⁺ Konzentration reguliert
  vielfältige zelluläre Prozesse in allen tierischen Zellen (z.B.
  Genexpression, Zellwachstum, Apoptose, Exozytose)

Question 8

Neurotransmitter und ihre Rezeptoren

Answer 8

* Neurotransmitter-Rezeptoren können ionotrop (Ionenkanäle)
 oder metabotrop (G-Protein-gekoppelt) sein.

• Ionotrope Rezeptoren bestehen aus mehreren Untereinheiten;
  die Kombination verschiedener Untereinheiten definiert die
  physikalischen Eigenschaften des Kanals.
• Metabotrope Rezeptoren sind G-Protein-gekoppelt; die
  Abspaltung und Aktivierung des G-Proteins führt zu vielfältigen
  Effekten wie direkte Modulation von Ionenkanälen, Stimulation
  bzw. Inhibition der Adenylatzyclase sowie Aktivierung der
  Phospholipase C.
• Bei Vertebraten ist Acetylcholin Neurotransmitter der
  neuromuskulären Synapse, Glutamat wichtigster
  Neurotransmitter an erregenden Synapsen und GABA
  wichtigster Neurotransmitter an hemmenden Synapsen. Bei
  Invertebraten sind die Rollen von Acetylcholin und Glutamat
  vertauscht

Question 9

Wovon hängt die Größe und Richtung eines Membranstromes ab?

Answer 9

• Nur von der Parmeabilität der Ionenkanäle/Rezeptorkanäle
• Und Ionenverteilung

Question 10

Ist die Größe und Richtung eines Membranstromes vom Neurotransmitter abhängig?

Answer 10

• Nein!

Question 11

Wie geschieht die Beendigung der synaptischen Transmission?

Answer 11

• Gliazellen nehmen mittels Transporter Transmitter
  moleküle am synaptischen Spalt auf und unterstützen
  so die Beendigung der synaptischen Transmission. An
  entfernter Stelle geben sie die Transmittermoleküle
  bzw. Grundbausteine für die Transmittersynthese an
  Neurone ab.
• Neurone nehmen ebenfalls Transmittermoleküle
  mittels Transporter auf.
• Einige Transmitter werden enzymatisch im
  synaptischen Spalt abgebaut und können so nicht
  mehr Rezeptoren aktivieren.

Question 12

Was ist die neurale Kontrolle der Skelettmuskulatur?

Answer 12

• Somata der Motoneurone befinden sich in den Vorderhörnern
  des Rückenmarks.
• Efferente Axone verlassen das Rückenmark durch die
  Vorderwurzeln.
• Axone der Motoneurone bilden motorische Endplatten mit
  Muskelfasern aus, wobei jedes Motoneuron mehrere
  Muskelfasern innerviert (motorische Einheit), jede Muskelfaser
  aber nur von einem Motoneuron innerviert wird.
• Der Transmitter der motorischen Endplatte ist Acetylcholin, die
  Rezeptoren sind nikotinische (ionotrope) Acetylcholin
  rezeptoren.

Question 13

Was ist die Propriozeption und Reflexe?

Answer 13

• Muskelspindeln messen die Dehnung des Muskels.
• Dehnung der Muskelspindel aktiviert mittels Ia-Axone die -
  Motoneurone über einen mono-synaptischen Reflexbogen und
  führt zur Kontraktion.
• Y-Motoneurone innervieren die (intrafusalen) Muskelfasern in
  der Muskelspindel und regulieren die Kontraktion der
  extrafusalen Muskelfasern

Question 14

Was ist kontrollierte Bewegung?

Answer 14

• Mustergeneratoren können zwar vom Gehirn gestartet oder
  beeinflusst werden, laufen dann aber autonom ab.
  Mustergeneratoren befinden sich im Rückenmark. Durch
  ständige sensorische Kontrolle und Feedback-Schleifen wird die
  Generation des Musters aufrechterhalten und feinreguliert.
  Beispiele: Laufen, Atmen.
• Willkürliche Bewegungen erfordern eine komplexe Verschaltung
  vieler Hirnareale, die für die Planung und Initialisierung der
  Bewegung verantwortlich sind. Bewegung der Extremitäten und
  Feinmotorik wird dabei über die Pyramidenbahnen gesteuert,
  Gleichgewicht und Körperhaltung über die extrapyramidalen
  Bahnen.

Question 15

Was ist Sympathicus/Parasympathicus?

Answer 15

• Symphaticus und Parasymphaticus sind antagonistisch.
• Präganglionäre Neurone liegen im Rückenmark, postganglionäre in der
  Peripherie.
• Der Symphaticus führt zur erhöhten Aktivitätsbereitschaft und
  verringerten visceralen Funktion (Fight or Flight). Die symphatischen
  Ganglien liegen nah am Rückenmark (Grenzstrang). Der Transmitter der
  postganglionären Neurone ist (Nor-)Adrenalin, welches an den
  Effektororganen ausgeschüttet und über das Nebennierenmark in die
  Blutbahn gebracht wird.
• Der Parasymphaticus wirkt entspannend und erhöht die visceralen
  Funktionen (Resting and Digesting). Die parasymphatischen Ganglien
  liegen nah am Effektororgan. Der postganglionäre Transmitter ist
  Acetylcholin, das am Effektororgan über muskarinische (G-Protein
  gekoppelte) Rezeptoren wirkt.