VO.1 - Epilepsie van neuron tot netwerk

Question 1

wat is een kenmerkende eigenschap van de neuronen in de hersenen?

Answer 1

Grote mate van verbondenheid tussen de neuronen
- signalen van duizenden andere neuronen ontvangen
- synaptische verbindingen maken met duizenden andere neuronen

Question 2

wat zijn neuronen die in grote mate met elkaar verbonden zijn?

Answer 2

Neuronaal netwerk

Question 3

wat is een theorie over het ontstaan van epilepsie?

Answer 3

• hippocampus is relatief gevoelig voor traumata of ischemie
• als gevolg hiervan kan mesiotemporale sclerose ontstaan
• neuronale celdood van de hippocampus onder andere van GABA-erge interneuronen in de gyrus Dentatus
• deze korrelcellen krijgen input van de entorinale schors (in mediale temporaalkwabben)
  en dmv mosvezels activeren ze neuronen in de CA3-regio
• door mesiotemporale sclerose treedt er een herschikking op van de verbindingen met oa axon-collateraal vorming (= sprouting) van mosvezels
• zo nieuwe verbindingen in de gyrus Dentatus die kunnen bijdragen aan verhoogde prikkelbaarheid

Question 4

wat is een AP?

Answer 4

een golf van elektrische ontlading over de membraan van een prikkelbare (exciteerbare) cel zoals een neuron

ZS gebruikt AP oom info uit te wisselen tussen zenuwcellen onderling en tussen zenuwcellen en andere type cellen zoals spiercellen

Question 5

wat is de Vm?

Answer 5

Membraan potentiaal die heerst over de membraan van een cel

In rust: - 70 mV
Tot stand door een verschil in [ ] van positieve en negatieve ionen aan weerszijden van het. membraan

Question 6

wat is kenmerkend voor de concentraties van ionen? Wat gebeurt er in rust met ionen?

Answer 6

• ExtraC: meer Na
• IntraC: meer K

Door de Na/K-ATPase pomp gaan er
- 3 Na de cel uit
- 2 K de cel in
Kost 1 ATP

Question 7

Hoe beïnvloeden Nt de ion kanalen?

Answer 7

Door binding aan de postsynaptische membraan kunnen ion kanalen openen –> verandering in de conductantie (= geleidbaarheid) van het ion (meestal Na)

Hierdoor bvb Na de cel in stromen -> doordat de [Na] IN de cel stijgt openen er steeds meer spanningsafhankelijke Na kanalen en wordt het signaal versterkt = positieve feedback
Door de inwaartse stroom van Na –> depolarisatie

Hierna openen de K kanalen –> door stijgende [K] buiten de cel openen er meer spanningsafhankelijke K kanalen –> uitwaartse stroom van K waardoor repolarisatie

Question 8

Op welk moment zijn de meeste K kanalen open?

Answer 8

Tijdens de repolarisatie (meer dan in rust)

Question 9

Duurt de depo of de repo langer?

Answer 9

De repo duurt langer door de netto stroom

K kanalen gaan langzamer open
Daarom depo zsm, zodat de K kanalen nog niet open zijn en de cel zich ongestoord kan depolariseren
–> Belangrijk voor opwekken AP

Question 10

wat is het effect van de open Na kanalen op de repo?

Answer 10

Er zijn er nog een paar open waardoor het langzamer verloopt, omdat K moeilijker naar buiten kan

Daarom Na inactiveren zodat de repo fase korter is

Question 11

wat is de amplitude?

Answer 11

verschil tussen de rustpotentiaal en de piek

Question 12

wat gebeurt er direct na de repo?

Answer 12

undershoot als de K kanalen nog open staan –> dan is de Vm negatiever dan de rustpotentiaal

Question 13

Wat is de drempelwaarde?

Answer 13

Hoeveelheid stroom die nodig is om een AP op te wekken

Als deze hoger is: meer stroom nodig om dezelfde AP te genereren

Als drempelwaarde overschreden: ontstaat een impuls

Question 14

Wat is de conductancties?

Answer 14

Geleidbaarheid; hoe makkelijk kunnen ionkanalen ionen doorlaten (g) –> maat voor aantal open kanalen

Eenheid: Siemens (S)

G = 1/R
R = weerstand in Ohm

Is dus de inverse weerstand
–> Dus ipv hoeveel weerstand is er, hoeveel ionen laat het kanaal door?

Question 15

Wat is het effect van een hogere G voor Na en voor K?

Answer 15

Na: verhoging prikkelbaarheid –> neigen tot vuren

K: verlaging prikkelbaarheid

Question 16

wat is de stroom? wat is hiervoor belangrijk?

Answer 16

Netto hoeveelheid ionen die de membraan passeren per seconde

1. Drijvende kracht
2. Open kanalen

Question 17

In welke situatie staan er meer ion kanalen open voor een ion?

Wat is de stroom bij Vm = Ex?

Answer 17

Naarmate de Vm verder weg is van de evenwichtspotentiaal voor dat ion (Ex)

Netto stroom is 0

Question 18

wat is de relatie tussen de piek van de AP en de piek van de Na conductantie?

Answer 18

Valt samen

Question 19

wat gebeurt er met de g van Na na een AP?

Answer 19

De g neemt af voor Na doordat de Na kanalen geïnactiveerd worden

Question 20

wat is de relatie tussen het moment van de inwaartse stroom van Na en het tijdstip waarop gNa max is?

Answer 20

De piek van de inwaartse stroom van Na is later dan de piek waarop gNa max is (in de repo fase)

DOOR de drijvende kracht voor Na neemt toe aangezien de K kanalen open gaan en de Vm en Ena komen verder uit elkaar te liggen –> Na wordt hierdoor effectiever ondanks dat er kanalen sluiten (de conductantie neemt toe) –> hierom belangrijk om te inactiveren want anders zou het eindeloos duren tot de rust MP weer is bereikt –> Na haalt zichzelf uit de competitie

Question 21

wat is de nernstpotentiaal?

Answer 21

= Omkeerpotentiaal voor een ion is de potentiaal waarbij de netto stroom van dat ion 0 is (Vm = Ex)

Question 22

Wat is de verhouding tussen de Ek en de potentiaal tijdens de undershoot?

Answer 22

De Ek zal altijd negatiever zijn dan de Vm tijdens de undershoot omdat er nog andere ionen meespelen waarvan de Ex minder negatief is dan van K

Maar zal wel heel dicht in de buurt komen
Eigenlijk is het een gemiddelde van de Ek en Ena + andere ionen die meespelen

Doordat K naar buiten gaat wordt de cel negatiever –> trekt Na weer naar binnen

Question 23

Welke kanalen zijn open tijdens de rust?

Answer 23

Weinig

er zijn wel K kanalen open die de neiging hebben om naar buiten te stromen (omdat de [K] IntraC hoger is dan extraC) –> hierdoor ontstaat een elektrische kracht die naar binnen is gericht (terwijl de chemische kracht dus naar buiten is gericht)
- Chemische kracht: naar extraC
- Elektrische kracht: naar IntraC

Voor Na is er juist de neiging om naar binnen te stromen –> positieve potentiaal (maar negatieve stroom)
- Na kanalen open –> positieve ionen de cel in –> MP wordt meer + (minder -) –> depo
- MAAR is een negatieve stroom

✅ Positieve stroom = positieve ionen uit de cel (of negatieve ionen in de cel)
✅ Negatieve stroom = positieve ionen in de cel (of negatieve ionen uit de cel)

Question 24

wat houdt de nernstpotentiaal precies in?

Answer 24

Deze is afhankelijk van de concentratie van een ion

Ena: + 67 (bij extraC [145] mM en intraC [12] mM)
–> Dus als een potentiaal lager is dan +67: kan er een AP opgewekt worden, omdat de stroom van Na dan niet meer 0 is (LO: de piek kan niet hoger zijn dan de Ena!!)

Tijdens de depo piek zal deze richting de Ena gaan, maar deze niet bereiken

Question 25

waardoor wordt de MP bepaald?

Answer 25

Gewogen gemiddelde van de - Ex van de verschillende ionen die de membraan kunnen passeren - permeabiliteit belangrijk: hoe groter de p, hoe dichter de MP bij de Ex van dat ion --> P van K is het hoogst van alle ionen

Question 26

wat is het verschil tussen de Ex en de MP?

Answer 26

De drijvende kracht samen met de conductantie Als de conductantie afneemt, neemt de drijvende kracht toe: Ina = gNa x (Vm - Ena) bij gelijk blijvende stroom Als de Vm gelijk is aan de Ena is de stroom 0 Als cel repolariseren --> stroom toenamen omdat de Vm en Ena verder uit elkaar komen te liggen --> hierdoor tijdens de piek van de AP een dipje in de stroom van Na

Question 27

waaruit bestaan de ion kanalen?

Answer 27

subunits: elk SU bestaat uit drie delen 1. Transmembraan segmenten meestal S1-S6 - S1-S4: spanningsafhankelijkheid via AZ - S5-S6: openen en sluiten 2. P-loop: selectiviteit 3. Intracellulaire loops: inactivait van het Na kanaal

Question 28

Wat zijn drie essentiële eigenschappen van het na kanaal?

Answer 28

1. Snel activeren 2. Inactiveren (alleen als ze open hebben gestaan) 3. Spanningsafhankelijkheid

Question 29

wat gebeurt er met het na kanaal bij depo?

Answer 29

Openen --> conformatie verandering van de structuur van het kanaal waardoor rotatie en dus openen bij repo zal het kanaal weer sluiten en wordt de conformatie verandering weer teniet gedaan De na kanalen sluiten al terwijl er nog sprake is van depo

Question 30

wat is de refractaire periode?

Answer 30

Hierin - Niet: absoluut refractair --> prikkel leidt niet tot een AP - minder: relatief refractair prikkelbaar De na kanalen zijn nog niet klaar voor een nieuwe AP -> moeten nog herstellen van hun inactivatie en de K kanalen staan nog open Essentieel voor de repo waardoor de K kanalen open kunnen Eerst absolute refractaire periode en die gaat over in een relatieve refractaire periode relatieve refractaire periode: door openstaan van extra K kanalen --> niet onmogelijk om een AP op te wekken, wel is het moeilijker doordat de K kanalen de Na kanalen tegenwerken

Question 31

Als door farmaca de Na kanalen geblokkeerd worden, zal er dan een AP ontstaan? En kunnen de K wel open?

Answer 31

Geen AP K kanalen kunnen wel open --> zijn afhankelijk van spanning en niet of Na kanalen open gaan/staan

Question 32

wat bedoelen ze precies met spanningsafhankelijkheid van de Na kanalen? hoe kunnen we dt meten?

Answer 32

bij een toenemende depo neemt de Na stroom toe door een toename van conductantie Meten door: meten wat de stroom is bij een specifiek MP met de voltage clamp --> welke stroom is nodig om een bepaald MP te behouden

Question 33

wat doe je bij de current clamp?

Answer 33

veranderingen in de MP als reactie op een stroom prikkel

Question 34

wat is er aan de hand bij epilepsie?

Answer 34

- abnormale prikkelbaarheid van cellen waardoor AP - Verlies van inhibitie

Question 35

Welke anti-epileptica hebben invloed op kanalen?

Answer 35

Beïnvloeden spanningsafhankelijke eigenschappen van Na kanalen - fenytoine - carbamazepine - lamotrigine Door veranderen van de drempelwaarde verandert de prikkelbaarheid --> minder prikkelbaar DUS de hoeveelheid stroom die nodig is om een AP op te wekken wordt hoger

Question 36

Hoe geven we de eigenschappen van een ion kanaal weer?

Answer 36

Op een activatie curve - Y-as: conductantie in S/cm^2 - X-as: MP Aflezen waarschijnlijkheid van het openen van een ionkanaal in een cel Bij epilepsie wordt de curve verschoven naar links (richting hyperpolarisatie) want bij eenzelfde MP is er een verhoogde conductantie --> verhoogde prikkelbaarheid Door anti-epileptica curve dus naar Re (richting depo) waardoor de conduntantie afneemt en dus ook de prikkelbaarheid

Question 37

wat gebeurt er met de activatie curve tijdens een insult? wat doen de anti-epileptica dan?

Answer 37

Verandert niet Die verminderen de prikkelbaarheid van een cel waardoor minder snel AP dus naar Re verschuiven --> meer moeit kom Na kanalen te openen voor een AP De Ena verandert NIET!! --> Afhankelijk van de concentraties --> als de andere constanten gelijk blijven blijft deze ook gelijk Door een mutatie in een Na kanaal kan er bvb een links verschuiving optreden

Question 38

wat gebeurt er bij een insult op cellulair niveau?

Answer 38

gelijktijdig en synchroon vuren van een groot aantal neuronen --> het netwerk blijft exciteren en er is geen remming Verstoring van de balans tussen excitatie en inhibitie is verantwoordelijk voor het ontstaan van een aanval

Question 39

Hoeveel van de verbindingen is exciterend?

Answer 39

In de hersenen 80-90% --> meeste zijn glutamerg In elk netwerk zijn ook inhiberende neuronen opgenomen

Question 40

wat gebeurt er als je picrotoxine toevoegt?

Answer 40

GABA-A receptor antagonist: blokkeert de GABA-A receptoren waardoor remmende werking (Cl kanalen) wegvalt --> IPSP valt weg (want GABA kan niet meer binden aan receptoren) --> ontsporing netwerk

Question 41

wat is de verhouding tussen excitatie en inhibitie?

Answer 41

Hoe meer excitatie, hoe meer rekrutering van inhibitie