Physio Rigo

 - nach einer gewissen Zeit ist ein Duft (z. B. Zigarettenrauch) im Raum nicht mehr wahrnehmbar
=> Riechsystem ist adaptiert

-Dieser Prozess basiert auf peripheren (Rezeptorebene) und zentralen (Mitralzellen, Kortex) Mechanismen.

-Die Adaptation beschränkt sich dabei jeweils auf eine bestimmte, reproduzierbare Gruppe von Düften: Ist man auf Zigarettenrauch adaptiert, kann man Kaffeeduft trotzdem noch wahrnehmen

- Bindung eines Odorants an den spezifischen Rezeptor-> ein Golf-Protein wird aktiviert -> aktiviert Adenylatzyklase -> Konzentration von cAMP steigt in der Zelle schnell an und fällt wieder abfällt

-von der zytosolischen Seite der Zellmembran aus können durch cAMP direkt Ionenkanäle für ein- und zweiwertige Kationen geöffnet werden =>  CNG-Kanälen

Na+/Ca2+ Kanal => Calciumausstrom -> intrazellulärer Calciumanstieg -> CaCAM öffnen Ca2+ sensitiven Cl- - Kanal + Aktivierung NCX => Cl- Ausstrom => weitere Depol. => AP => Glutamat Freisetzung in olfaktorischem Glomerulus:

1. Cl- vermitteltes AP: obwohl Cl- klassischer Weise Stabilisierung des Em bewirkt

2. Cl- Ausstrom bei Depol 

=> Aktivierung eines einzigen Rezeptors kanns zur Aktivierung 1000- 2000 camp Moleküle führen (& entsprechende Öffnung vieler Ionenkanäle)

- wie Epitope in der Immunologie gibt es hier vergleichbare Strukutren auf Oberflächen von Molekülen => Odotope

2. Möglichkeiten:

1. ein Odotop => mehrere Rezeptoren 

2. mehrere Odotope => ein Rezeptor

=> ZNS registriert die unterschiedliche Odotop Zusammensetzung => Kombination ist für die Duftempfindung entscheident

- mindestens 10000 Gerücht sind differenzierbar

- hierbei bestehen große interindividuelle Unterschiede in der Geruchswahrnehmung => Erkennungsschwellen und Geruchsbewertung variieren stark

verschieden schwere Verlaufsformen unterscheiden:

1. Anosmie:

-ist der komplette Verlust des Geruchssinnes

2. partielle Anosmie:

- teilweise Verlust von Duftklassen

3. Hyposmie:

- bei verminderter Riechleistung

=> Ursachen:

- oft Defekt des Rezeptorproteins

- seltener spielen zentrale Missbildungen eine Rolle

- angeborene komplette Anosmie: bei Kallman-Syndrom oder Turner-Syndrom

- Grippe, Tumore, Polypen

- im Frühstadium neurodegenerativer Prozesse ( Alzheimer, Parkinson) zeichnet sich zunehmende Hyposmie ab

- Tränenflüssigkeit von Tränendrüsen in fornix conjunctivae sezerniert

- ungefähr 1 ml/ Tag/ Auge (ohne externe Reize oder emotionale Ausbrüche)

- durch Lidschlag vermischt und gleichmäßig über Cornea und Conjunctiva verteilt ( in saccus lacrimalis)

- Teil der Tränenflüssigkeit verdunstet, rest fließt über ductus nasolacrimalis ab

1. Isotonie ( leicht hyperton -> salziger Geschmack)

2. Reinigung

3. Schutz vor Austrocknung

4. Ernährung der Cornea

5. Immunfunktion (IGA, Lysozym, Lactoferrin)

6. Schmierstoff => Reibung des oberen Augenlids sinkt

1. Muzinschicht

- direkt auf Cornea => amphiphil

- hier sind membranständige und sezernierte Muzine vorhanden ( sezernierte stammen aus Conjunctiva Epithel und Becherzellen)

- binden zu hydrophober Corneaoberfläche

- bindet 2. wässrige Schicht

2. Wässrige Schicht

- Elektrolytlösung aus gl. lacrimalis => 98% Wasser

- eigentlich ist diese verantwortlich für die 6 Funktionen

- auch GFs hier vorhanden und Vit A

-Irritation durch Fremdkörper => reflektorische Tränensekretion => wässrige Komponenten steigen

3. Lipidschicht

- Sekret aus modifizierten Talgdrüsen ( Meibom) => liegen am Augenlid

- Bestandteile: Cholesterin, Ch- Ester, verschiedene TAGs und Phospholipide

- Phospholipide hier als "Kit" zwischen wässriger Schicht und Lipiden wichtig

- verhindert Verdunstung und Triefen

- bildet optisch wirksame glatte Oberfläche
=> Corneaoberfläche ist uneben => bewirkt diffuse Lichtbrechung
=> dem wirkt diese Schicht durch ausgleichen der Unebenheiten entgegen
=> verhindert das Übertreten der Flüssigkeit über die Lidränder

- klare farblose Flüssigkeit

- besteht aus:

1. 98% Wasser

2. Aminosäuren

3. Elektrolyte

4. Vit. C

5. Laktat

6. IgG 

=> weniger Proteine als Blutplasma ( kein Bilirubin) 

Produktion des Kammerwassers im Epithel des corpus ciliare: 2,2 +/- 0,4 ul/ min => ca. 3,5 ml/Tag/Auge

-> Kammerwasser tritt dann durch hintere Augenkammer -> Pupille -> vordere Augenkammer

- zu geringem Teil uveo- skleral ( über Gefäße von corpus ciliare und Iris)

- größerer Teil über Fontanaräume, sprich über das Trabekelwerk im Iris- Cornea- Winkel => in großen venösen Leiter => Schlemm- Kanal

Sarin oder Eserin

- Herzrasen

- erweiterte Pupillen

- Speichelsekretion sinkt

- bis zum Koma

=> dagegen helfen AchEsterasehemmer ( Sarin/ Eserin)

__________

zusätzlich werden häufig noch Cotransmitter freigesetzt (z.B. nach Atropin) => Speichelsekretion geht runter, aber Durchblutung keine Verschiebung aufgrund von:

VIP: Vasodilatation (in Drüsen)

NO: Relaxation von GI Sphinktern 

NA (90): Somatostatin, Enkepahlin, Vasopressin, Neuropeptid, ATP

Ach (10%): nur bei Schweißdrüsen ( Cotransmitter: VIP, CGRP)

hemmt Dopaminaufnahme in die Vesikel => hemmt Sympathikus ( Beruhigungsmittel und Blutdrucksenker)

hemmt den Cotransport bei Resorbtion von NA => verstärkt Sympathikus

- bilden ca 40% der Körpermasse

- bewirken Bewegung oder Muskelspannung

- Hitzeproduktion:erzeugen ca. 55% des Grundumsatzes
=> bei Kälte Zittern, zum erhöhen der Wärmeproduktion
=> pathologisch: maligne Hyperthermie => erbliche Defekte durch Mutationen im Ryanodin- Rez. können bei Inhalationsnarkotika zu massiver Calciumfreisetzung aus dem SR der Skelettmuskulatur führen => daraus folgt anhaltende massivie Kontraktion der Skelettmuskulatur mit massiver Wärmebildung => Anstieg Körpertemp

aus zahlreichen Muskelfaserbündeln -> Muskelfasern -> Myofibrillen

=> Fasern und Bündel sind voneinander durch Faszien getrennt; bilden auch die Sehnen, welche zur Befestigung an den Knochen dient

=> bezeichnet Skelett und Herzmuskulatur

a) Muskelfasern:

- 10- 100 um Durchmesser, 1- 25 cm lang

- Synzithium (Mehrkernige Riesenzelle ( 40 Kerne / mm), durch Fusion entstanden ( aus einkernigen, teilungsfähigen Myoblasten => proliferieren und ordnen sich in Ketten an => bilden Myotuben, differenzieren sich zu Myozyten => einige Myoblasten bleiben an der Oberfläche erhalten, bilden Satelitenzellen, welche für Aufbau und Regeneration zuständig sind => nur begrenzt regenerierbar => Herzmuskulatur gar nicht)

- Kerne sind an der Oberfläche lokalisiert

- enthält Bündel dicht gepackter Myofibrillen ( ca. 1um Durchmesser) => erstrecken sich über die gesamte Länge der Faser

- dazwischen liegt das sog. Sarkoplasma und die Zellmembran wird als Sarkolemm bezeichnet

b) Myofibrillen:

- Baueinheiten der Muskelfaser

- 1-2 um dicke

- bestehen aus an Z- Scheiben verbundenen Sarkomeren

=> deren regelmäßige Anordnung erzeugt die Querstreifung ( verlaufen entlang der gesamten Muskellänge)

c) Sarkomere:

- kontraktile Einheiten der Muskulatur

- bestehen aus dicken ( Myosinfilamenten) und dünnen ( Aktinfilamenten) Filamenten

- als Grenze zwischen zwei Sarkomeren ist eine dunkle Z- Scheibe sichtbar => funktionelle Einheit eig. das Halbsarkomer

- sind zwischen 2,2 und 2,4 um lang => bilden Myofibrillen

=> durch regelmäßige Anordnung entsteht Querstreifung

a) dicke Filamente:

- ca 1,6 um lang, 12 nm dick

- Zusammenlagerung von ca 300 Myosinmolekülen

- das Myosinmolekül besteht aus 2 schweren und 4 leichten Ketten => alpha helikale Schwanzteile sind umeinander gewunden 

- Kopfteil entspricht der enzymatischen Domäne, kann ATP hydrolysieren ( zeigen zu den Aktinfilamenten und kann an diese binden) 

- bilden zuerst durch Dimerisierung und dann durch Polymerisierung die dicken Filamente

- sind an der M- Linie mit dem gegenüberliegenden Filament verbunden

b) dünne Filamente:

- ca. 10 nm dick

- ungefähr 400 G- Aktinmoleküle bilden einen Strang => 2 Stränge winden sich zu einer helicalen Struktur und bilden ein F- Aktin Filament

- besitzen eine Polarität (wichtig für Motorproteine)

- Polymerisierung erfolgt durch ATP, die Depolymerisierung wird durch Proteine verhindert 

- über alpha- Aktinin in den Z- Scheiben verankert

c) 3. Filamentsystem:

- besteht aus Titinsträngen => Strukturprotein, lagert sich von der M- Linie beginnend an die Myosinfilamente an

- ragen über diese hinaus und sind an der Z- Linie elastisch verankert => stabilisiert Sarkomere und positioniert die Myosinfilamente zu den Aktinfilamenten

=> ermöglicht passive Dehnung

- RMP: -85 mV => mehr leaky K+ Kanäle, schließen bei starker Depolarisation 

- schnelle Depol durch Na+- Kanäle, wenn die Schwelle erreicht würde => Repol. durch K+ Kanäle (spannungsabhänige)

=> elektrischer Reiz löst mechanische Antwort aus 

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Reize gelangen über A alpha Fasern zum Sarkolemm => motorische Endplatte  => Weiterleitung in beide Richtungen

=> K+ Konzentration in den T Tubuli steigt wegen dem kleinen Lumen schnellan => Repol. nicht nur K+ sondern auch CL-  abhängig

Permeabilität Cl- ist hoch und Triebkraft vorhanden da ic Cl- Konzentration sehr niedrig => verhindert, dass bei der Repol. die K+ Konzentration zu stark steigt

im T- Tubulus: L- Typ spannungsabhängige Calcium Kanäle => Dihydropyridin Rez ( 4 DHP Rez. bilden eine Einheit (Tetrade) => Pore

=> RyR1 sind mechanisch an die DHPR gebunden 

===> Depol muss nicht unbedingt DHP öffnen -> Konformationsänderung reicht aus -> wirkt mechanisch auf RyR1 

IN TRIADE CALCIUMKONZENTRATION : 10^-6 mol

 dauerhafte Repol. -> RMP wiederhergestellt, wenn sich RyR1 und DHP schließen

- Calciumfreisetzung stoppt

- Abbau der intrazellulären Calciumkonzentration durch

1. PMCA, NCX -> in ec Raum

2. SR Rücktransport durch SERCA

3. Calsequestrin, Calicumpufferprotein -> über SR Membranproteine in SR übermittelt

- Tropomyosin bedeckt die Myosinbindungsstelle des F Aktins

- Querbrückenzyklus stoppt

- originale Sarkomerlänge wird wieder hergestellt

1. Einzelzuckung:

- wird die Kontraktion einer motorischen Einheit der Skelettmuskulatur durch ein einzelnes AP ausgelöst, so spricht man von einer Einzelzuckung

- beim Skelettmuskel ist die Amplitude der Einzelzuckung praktisch const., da jedes AP des MN zu einer Erregung aller Muskelfasern einer motorisschen Einheit führt und jede Faser bei Erregung praktisch immer mit gleicher Kontraktionsamplitude antwortet => entsprechend zeigt der Skelettmuskel sowohl für Einzelfasern als auch motorische Einheiten ein Alles- oder - nichts Verhalten

=> bei einer Einzelzuckung werden verschiedene Abschnitte unterschieden:

a) Latenzzeit: Zeit zweischen Beginn des APs und Beginn der Kontraktion (20 ms) 

b) Gipfelzeit: Zeit, in der die aktive Kraft, bzw die aktive Verkürzung ihre Maxima erreicht

c) Erschlaffungszeit: von Maximum bis vollständige Erschlaffung

außerdem unterscheidet man zwischen:

1. schnellen Muskelfasern: besitzen deutlich weniger Myoglobin und exprimieren schnelle Myosinisoformen => kurze aber schnelle Krafteinwirkungen pro ATP

2. langsame Muskelfasern: sind reich an Myoglobin und exprimieren langsame Myosinformen => langsame lange Krafteinwirkung bei realtiv geringem ATP Verbrauch 

- ein einzelnes Ap führt im Skelettmuskel zu einer Einzelzuckung

- da AP des Skelettmuskels ist viel kürzer ( weniger ms) als die mechanische Antwort ( 50-500 ms), sodass noch während einer Einzelzuckung ein weiteres AP ausgelöst werden kann

- ist der Abstand zwischen 2 APs kleiner als die Dauer einer Einzelzuckung, kommt es durch Überlagerung => SUPERPOSITION zu einer Vergrößerung mechan. Antwort

- Serien von Aps führen zu lang anhaltenden mech. Antworten, die in Abhängigkeit von der AP- Frequenz noch Schwankungen im Reiztakt zeigen => unvollständige tetanische Kontraktion

- wird Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Aps kleiner als 1/3 => Verschmelzungsfrequenz => vollständige tetanische Kontraktion

=> ca. 5 Hz: Einzelzuckung

=> ca. 10 Hz: inkompletter Tetanus

=> ca. 40 Hz: kompletter Tetanus

klinisch: Wundstarrkrampf -> bakterielle Tetanotoxie

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Tetanie: unwillkürliche Muskelkontraktion durch meist Hypokalämie => AP kann leichter ausgelöst werden (Na+) => spontanes Enstehen

- praktisch alle Bewegungen unseres Körpers stellen eine Kombi von isotonischen und isometrischen Kontraktionen dar

- max. Kraft und Geschwindigkeit einer Kontraktion hängen stark von den Ausgangsbedingungen ab

- am effizientesten arbeitet ein Muskel unter Teillast

- der Energiebedarf eines arbeitenden Muskels wird mit ATP gedeckt => dauerhafte Muskelarbeit ist nur mit sauerstoffabhängiger ATP- Bildung möglich

Kontraktionsformen:

a) isometrische Kontraktion

- Muskelursprung und Muskelansatz sind fest verankert, sodass sich die Muskellänge bei einer Kontraktion nicht verändert

b) isotonische Kontraktion

- Muskel ist nur am Ursprung befestigt und kann ein an seinem freien Ende befestigtes Gewicht anheben

=> rein isometrisch/ isotonische Kontraktionen kommen unter physiologischen Bedingungen jedoch praktisch nicht vor => Muskelbewegungen sind meist Kombi aus beiden : auxotonische Kontraktion ( sowohl Kraft als auch Länge verändern sich)

- wird ein entspannter Muskel passiv in die Länge gezogen, steigt die aufzuwendende Kraft mit zunehmender Dehnung exponentiell an bis zu einem Maximum

- würde der Muskel jetzt noch weiter gedehnt werden => Zerreißen

- der Verlauf der Ruhedehnungskurve spiegelt die elastischen Eigenschaften des Skelettmuskels wider

- von jedem Punkt der Kurve aus kann der Muskel zu einer max.. isotonischen bzw isometrischen Kontraktion stimuliert werden

- die Differenz zwischen den Kurven der isotonischen bzw isometrischen Maxima und der Ruhedehnungskurve entspricht dabei jeweils der aktiv durch Filamentgleiten entwickelten Muskelspannung

=> bei max Dehnung kann man praktisch keine aktive Muskelspannung mehr entwickeln

ATP dient als Energiequelle, wird am Myosinkopf hydrolisiert => 3 Mechanismen regenerieren sehr schnell ATP

1. ATP Puffer:

- Kreatin- Phosphat dient hier als Speicherform

- Lohmann Reaktion: anaerob, alaktizid ( weder O2 noch Laktat werden benötigt)

-> Kreatinphosphat + ADP <-> Kreatin + ATP (m.h. Kreatinkinase) => schnell umsetzbar 

2. aerober Weg:

- mit Sauerstoff, langsam aber sehr effizient => 30 Mol ATP/ Mol Glucose => oxidative Phosphorylierung => Verwertung energiereicher Elektroenen in der Atmungskette

- beginnt erst 30-60 sek nach Beginn der Belastung

- über lange Zeit aktiv

- steady state => wenn Syntheserate und Hydrolyserate gleich sind

3. anaerober Weg:

- ohne Sauerstoff, sehr schnell, aber Glucose nur sehr ineffizient abgebaut ( 2-3 Mol/ ATP pro Mol Glucose) => stammt v.a. vom Glykogenabbau

- nur für kurze Zeit => Lactatanhäufung führt zu metabolischer Azidose ( Milchsäuregärung nötig, um Redoxäquivalente zu regenerieren)

3. aerober Weg:

- mit Sauerstoff, langsam aber sehr effizient => 30 Mol ATP/ Mol Glucose => oxidative Phosphorylierung => Verwertung energiereicher Elektroenen in der Atmungskette

- beginnt erst 30-60 sek nach Beginn der Belastung

- über lange Zeit aktiv

- steady state => wenn Syntheserate und Hydrolyserate gleich sind

1. Körpertemperatur steigt -> bis zu 38 Grad

2. Senkung des Blut PHs: durch Lactat -> z.B. 7,2 ( von 1 mM auf 10 mM) => Lactat und H+ werden gemeinsam entfernt ( nur bei Überschreiten der Dauerleistungsgrenze)

3. extrazellulärer Kaliumanstieg: durch viele Aps => da Natrium Kalium Atpase nicht schnell genug arbeitet => kann zu Herzarrythmien kommen 

- besteht aus einkernigen, spindelförmigen Zellen

- Zellkerne liegen im Zentrum

- Durchmesser: 5- 10um, Länge: 100 um

- enthalten sogenannte Minisarcomere ( durch dense bodies begrenzt => enthalten alpha- aktinin -> bilden el. Zytoskelett, mit ec Bindegewebe verbunden) -> sind unregelmäßig zueinander angeordnet, daher ist keine Querstreifung sichtbar: können in alle Richtungen kontrahieren

- die Aktinfilamente ähneln denen der quergestreiften Muskulatur, aber sind viel länger => Tropomyosin ist an die Helices angelagert ( zudem sind mehr Aktinfilamente um die Myosinfilamente angelagert)

- kein Titin

- enthalten kein Troponin => stattdessen Caldesmon, Calponin und Calmodulin

- Myosinisoform ist viel länger als bei quergestreifter => sind antiparallel angeordnet -> an den schweren Ketten des Hebelarms sind weitere regulatorishe leichte Ketten zu finden => kann durch Phosphorylierung reguliert werden 

=> durch Calmodulin abhängiges Enzym : MLC20- Phosphorylierung => regulatorische leichte Kette

- Gleitfilamenttheorie: durch höhere Länge der Filamente : Überlappung weniger stark => größerer aktiver Längenbereich 

- zudem mehr Myosinköpfe an den Filamenten, görßere Kraft pro Querschnitt als Skelettmuskulatur

- ähnlich zu Skelettmuskulaltur, besitzt aber Besonderheiten:

-> hohe ADP Affinität => verzögert die Abspaltung => trägt länger zur aktiven Kraft bei => zusätzliche Umlagerung des Hebelarms

-> ATPumsatz 100-1000 fach langsamer als in Skelettmuskeln => gleichzeitig ist die Kontraktionsgeschwindigkeit viel geringer => bei geringerem ATP Verbrauch lange anhaltende Kraft möglich

abhängig von Kontraktionsdauer:

1. phasisch:

- überwiegend elektromechanisch gesteuert: kurzer Stimulus erzeugt Calcium Einstrom => erzeugt eine kurze Krafteinwirkung von ungefähr 3s 
=> Calcium abhängig und sehr ATP aufwendig

2. tonisch:

- vor allem pharmakomechanisch gesteuert -> langer Stimulus erzeugt Calcium Einstrom -> Calcium intrazellulär sinkt wieder und bleibt aber auf einem Hintergrundniveau erhalten

- auch dann steigt Muskelkraft weiter => stagniert erst bei hohem steady state => wenig ATP nötig

=> zufällige Dephosphorylierung von Aktin gebunden MLC20 verlangsamt die Dissoziation => als Verriegelung bezeichnet

- sind ähnlich der Herzmuskelzellen mit benachbarten Zellen über gap junctions verbunden => funktionelles Synthitium

- besitzen eigene Schrittmacherzellen => rhythmische Aktivität ( über veg. Nervensystem und Dehnung modeliert)

- treten fast überall auf

- aktive Entspannung ist möglich

- Membranpot. schwankt ( spontane Schwankungen der Schrittmacherzellen)

=> myogener Tonus

- können unabhängig voneinander wirken, nicht untereinander verbunden

- meist keine spontane Aktivität und unempfindlich für Dehnung

- durch zahlreiche veg. Nerven innerviert, welche aus Varikositäten erregende und hemmende NT freisetzen => neurogener Tonus

- ähnlich der quergestreiften Muskulatur:

- sehr selten:

=> INNERE AUGENMUSKELN

=> M. ARRECTOR PILLI

=> VAS DEFFERENS

=> GROSSE GEFÄSSE

- viskoelastisches Verhalten bei Dehnung, nur zeitweise Rückstellkraft => anschließend Dehnung bleibt erhalten bis akt. Verkürzung den Grundzustand wieder herstellt => plastisches Verhalten

Fördert Wachheit

Hemmt Müdigkeit

- locus caeruleus: NA Projektion 

-Raphekerne: serotoninerge Projektionen 

-ncl tuberomamillaris: histaminerge projektion 

Fördert Wachheit

Hemmt Müdigkeit

-NT : Orexin (Hypocretin)

Hemmt Wachzustand 

Fördert Müdigkeit und schlaf

- hemmt die aktivierenden Systeme

- NT : GABA und Galanin 

a) homeostatisch

- Verhältnisse zwischen Schlsf und Wach -> stabil 

- ist also abhängig von der Aktivität ( wenn hohe Aktivität dann ist schlaf auch hoch )

- durch Adenosin: wird bei hoher Aktivität der Neuronen frei -> stimuliert VLPO (hemmt RAS  und hinteren lateralem Hypothalamus -> Schlsfzustsnd wird stabilisiert

b) circadian:

- entspricht dem Tagesrhythmus 

-das primäre Zentrum ist der ncl. Suprachiasmaticus (zentrale Uhr) des hypothalamus 

=> dieser wird über die Retina durch dunkel/ hell Zyklen beeinflusst (Melanopsinhaltige Ganglienzellen