Physiologie und Pharmakologie

-fettlösöiches: direkt durch zellmembran, wasserlösliches: durch transportproteine der zellmembran

-sonderfall wasserkanäle: nutzen osmotischen gradienten

-einige transportproteine nutzen atp als energiequelle (pumpen) 

-einige transportproteine nutzen energie eines ionengradienten (carrier)

-energieverbrauch= transport gegen ein konzetrationsgefälle

-ionentransport unter ausnutzung des konzentrationsgradienten und ladungsunterschieden (spannung/potenzial)

-verschiedene mechanismen zum öffnen und schließen:

1 spannung: zelle innen positiver = kanal öffnet

2 ligand: öffnen nur wenn spezifisches hormon/transmitter andockt

3 dehnung: öffnet nur bei mechanischer veränderung der zellmembran (zb druck auf der haut)

=abgabe oder aufnahme von molekülen

exozytose: verschmelzung von membranfragmenten an der zellmembran ->freisetzung

endozytose: abschnüren von membranfragmenten an der zellmembran

-> phagozytose: membranabschnürung zur aufnahme großer partikel

I = U/R

-> der strom (I) ist der quotient aus spannung (U) und Widerstand (R)

(umgeformt: I=g*u ,also der widerstand ist der kehrwert der leitfähigkeit g)

1. NA+/K+ATPase transportiert K+ nach innen und NA+ nach außen => konzentrationsgradient der ionen wird hergestellt

2. membranpotenzial hängt von untersch. Ionenkonzentrationen auf beiden seiten der membran ab

3. ruhemembranpotenzial einer zelle liegt in der nähe des k+gleichgewichtspotenzial (-70mv)

-> ruhemembranpotenzial ist ein kaliumsdiffusionspotenzial

L

= zu viel k+ im blut , membranpotenzial wird positiver

symptome: herzrhytmusstörungen, missempfinden, schwäche

Ursachen: chronische niereninsuffizienz, schwere verletzungen oder OPs

therapie: kaliumarme diät,diuretika (mehr pinkeln), dialyse (blutwäsche)

= zu wenig k+ im blut , membranpotenzial ist gestört

-symptome: herzrhytmusstörugen, muskelschwäche,verstopfung

-ursachen: starkes schwitzen, durchfall, erbrechen

-therapie: kaliumreiche getränke

=potenzialänderung, die in ihrer größe von der reizstärke abhängt

->reagiert auf druck, je stärker der reiz am rezeptor, desto größer des rezeptorpotenzial

1)na+kanäle öffnen - depolarisation bis zur schwelle

2)spannungsgesteuerte na+kanäle öffnen - depolarisation bis +20mv (alles oder nichts gesetz)

3)na+kanäle schließen und k+kanäle öffnen - k+auswärtsstrom führt zu repolarisation

4)starke k+ströme führen zu nachhyperpolarisation (muss sich erst wieder fangen)

->höhe/amplitude des APs ist immer gleich groß

physiologisch:

sensorisches ende afferenter nervenfasern

axonhügel zentraler neurone

muskelfasern des skelettmuskels

unphysiologisch: 

starker mechanischer reiz des nerven (druck)

elektrische stimulation von außen (elektroden)

..wenn spannungsgesteuerte na+kanäle blockiert werden, zb bei

lokalanästetika (lidokain)

tetrodotoxin (kugelfisch)

sehr hohe äußere k+konzentration

je kleiner der reiz desto weniger APs

je höher das rezeptorpotenzial desto mehr APs pro zeit werden in fortleitenden nervenfasern gebildet

kontinuierlich

saltatorisch (schnell, Entmarkungserkrankungen zb MS)

-aminosäuren (Glutamat)

-monoamine (->katecholamine (dopamin) und indolamine (serotonin))

-lösliche gase (stickstoffmonoxid)

-acetylcholin (dynorphin)

-neuropeptide (endorphine (oxytocin))

1) transmittergesteuerter ionenkanal bzw ionotroper rezeptor (schnell!)

2) G-Protein-gesteuerter Rezeptor bzw. metabotroper rezeptor (langsam aber langanhaltend)

-> neurotransmitter wirken entweder direkt 1) oder indirekt 2) um das postsynapt. potenzial zu verändern 

metabotrop: dopamin,adrenalin,noradrenalin

ionotrop: glycin

beide: glutamat,gaba,serotonin,acetylcholin, aspartat

= exzitatorisches postsynaptisches potenzial

-auslöser: neurotransmitter binden an exzitatorische rezeptoren (= depolarisiation, weniger negativ)

->aktivierung ionotrope rezeptoren = na+kanal-öffnung

-einstrom na+ionen

-depolarisation = EPSP ->mehrere kurz hintereinander = wkeit AP höher

=inhibitorisches postsynaptisches potenzial

-auslöser: neurotransmitter binden an inhibitorische rezeptoren

-aktivierung ionotroper rezeptoren = cl-kanal öffnung

-einstrom cl-ionen

-hyperpolarisation (membran wird negativer als ruhepotenzial) = IPSP (wkeit für AP wird gesenkt, neuron ist gehemmt)

ausgangssituation:

-aktivierung einer synapse durch ein AP

-unterschwelliges EPSP im soma -> alles-oder-nichts-prinzip: kein AP weil EPSP unter schwellenwert!!

räumliche summation:

überschwelliges EPSP durch summation von gleichzeitigen APs an verschiedenen synapsen

zeitliche summation:

überschwelliges EPSP durch Summation von mehreren APs hinterienander (zeitliche überlappung entscheidend)

-erregende synapse ist aktiv und sendet EPSP an dendriten

-kann durch aktive inhibitorische synapse danach blockiert werden wegen hyperpolarisierung der membran (AP kommt nicht an, keine erregungsweiterleitung)

-> erregende + hemmende synapse = auslöschung der erregung

1) hemmung des APs

-lidokain (lokalanästhetikum) schmerz-/gefühlsfrei

-tetrodotoxin (atemmuskulatur)

2)hemmung ca2+freisetzung

conotoxin (gift der kegelschnecke) blockierung ca2+kanäle)

3)hemmung transmitterausschüttung

botolinumtoxin (hemmt verschmelzung der vesikel mit zellmembran - botox)

4)blockierung rezeptoren

curare (blockierugn ACH-Rezeptoren, lähmt skelettmuskulatur)

5)hemmung wiederaufnahme/abbau von neurotransmittern

serotonin-wiederaufnahme-hemmer (antidepressiva)

ACH-esterase hemmer (medikamente, insektizide)

-erregend,weit verbreitet im gesamten ZNS ->EPSP

-ionotrope rezeptoren wirken depolarisierend durch na+ und ca2+ ströme

-metabotrope rezeptoren wirken depolarisierend durch hemmung k+kanäle

-wichtigster inhibitorischer neurotransmitter im gehirn ->IPSP

-ionotrope rezeptoren: hyperpolarisierend durch cl-ströme

metabotrope rezeptoren: hyperpolarisierend durch hemmung k+ kanäle

-beruhigungsmittel steigern wirkung

cholinerg,dopaminers,serotonerg,noradrenerg

-basiert auf acetylcholin =neurotransmitter des gehirns,skalettmuskeln,VNS

-ACH zirkuliert an der synapse: Transmittersynthese, vesikelverpackung,freisetzung,wiederaufnahme,spaltung

-steuert: generelle erregbarkeit, schlaf-wach-rhytmus, sensorischer thalamuseingang

-Projeziert in: neocortex, hippocampus, thalamus

-noradrenalin = katecholamin (synthetisierung in vesikeln der axon-terminalen)

-ausschüttung nur im locus coeruleus 

-projektion in nahezu alle gehirnregionen

-steuerung von: aufmerksamkeit, schlaf-wach-rhythmus, lern-/erinnerungsvermögen,Angst-/schmerzgefühle

->hemmen wiederaufnahme und steigern damit ihre wirkung

-dopamin -> synthese abhängig von verfügbaren menge an L-dopa (vorstufe dopamin), L-Dopa kann blut-hirn-schranke passieren (theapie)

-projektionen in: frontallappen (-> ventrales tegmentales areal VTA) + striatum (-> substantia nigra)

-steuerung von: VTA = belohnungssystem, substantia nigra = aktivierung willkürlicher bewegung/motorik

-parkinson: substantia nigra stirbt ab

-serotonin (synthese: hydroxilierung + carboxilierung der essentiellen aminosäure tryptophan)

-produktion in: raphekernen (hirnstamm)

-projektion in: rückenmark,meiste gehrinregionen

-steuerung von: raphe caudal (schmerzmmodulation im rückenmark)

 raphe rostral (wachsamkeit,aufmerksamkeit,emotionen und gemütszustand)

->nach freisetzung wiederaufnahme durch spezifische transporter, hemmung der wiederaufnahme: fluoxetin = therapie von depressionen

von oben nach unten:

1) epidermis (mit stratum corneum = tote hautzellen)

2)dermis =lederhaut, hier sitzen sensoren

3)subkutis =fetteinlagerungen (schutz,energiespeicher)

->spezifischer,mechanischer reiz (druck,spannung)

1.Meißner körperchen (primäre sinneszelle, vibration)

2.pacini körperchen (primäre, vibration)

3.ruffini-kolben (primäre, berührung)

4.merkelzelle (sekundär, z.T. in epidermis,berührung)

->liegen frei,rezeptor an spitze, können myeliniesiert oder nicht-myelinisiert sein

1.nozizeptor (primär,schmerzrezeptor)

2.thermorezeptor (primär,Wärme/Kälte)