HOOFDSTUK 3: FYSIOLOGIE VAN NEUROTRANSMITTERS EN HUN RECEPTOREN
NEUROTRANSMITTERS, RECEPTOREN EN HUN EFFECTEN
o Acetylcholine
Postganglionaire neurotransmitter van PS ZS
Nicotine R: ionotroop
Muscariene-R: metabotroop
Nucleus basalis meynert (RAS) neocortex, hypocampus en amygdala
Thv dorsale tegmentum ook een belangrijke cholinerge nucleus thalamus
o Amine-neurotransmitters
Catecholaminen:
Adrenaline
Vnl functie buiten de hersenen
Noradrenaline
Afgebroken door MAO en COMT
Locus ceruleus : alertheid bij onverwachte prikkels
Vnl naar g. cingulum
pontine
Lateraal tegmentaal systeem: regulatie hypofysaire hormonen: stemming en
gemoedstoestand
Dorsale motor nucleus n. X
Nucleus van tractus solitarius
Alfa1 en 2 en beta 1 en 2 receptoren
Alfa 1: postsynaptisch
Alfa 2: presynaptsich= autorecpetoren
Beta 1: verhoogt alertheid door noradrenerge locus ceruleus verhoogt
exciteerbaarheid door sluiten van K+ ca2+ kanalen
Effect op gemoed en stemming
Tyrosine dopa dopamine noradrenaline epinerfrine
Dopamine
D1-receptorfamilie: activatie Ca2+ signaal + vorming IP3 camp conc stijgt
D2-receptorfamilie: onderdrukt Ca2+ signaal + k+ stroom camp conc zal dalen
(amf en cocaine)
Executeive functie in PFC (cogn controle over gedrag, planning en beslissingen,
gedragskeuzes, bijsturen van gedrag
Hypofyse: inhibitie van prolactine en dus lactatie
Mediale PFC
Dorsaolaterale PFC
Orbitofrontale en ventromediale PFC
Projectiesystemen
Mesolimbisch
Mesocorticale
nigrostriataal
Ventraal teg area nucleus accumbens
Ziekte van Parkinson
, Depletie van dopamine in nigrostriatale systeem
Schizofrenie
Verstoorde reactiviteit thv meoslimbisch en mesocorticaal systeem
D2-R antagonisten: antipsychotische farmaca
Belongingssysteem en verslavingsgedrag
VTA nuc accumbens
Rookverslaving: activatie dr nicotinereceptoren
Alcohol: presynaptische GABA -R (inhibitie)
Opiaten: mu-R op GABA-erge interneuronen disinhibitie
Canabinoiden:inhibitie v GABA-erge neuronen i nuc accumbens-neuronen
Andere voorbeelden van verstoorde dopaminerge neurotransmissie
ADHD: gedaalde DA-ntsie (D4 en DAT-R)
Novelty-seeking: toegenomen DA-ntsie (D2-R minder)
Monoaminen (pre- post- en extra- synaptsiche receptoren):
Serotonine
Tryptofaan serotonine (5HT) ( melatonine)
5HT 5HIAA CSV of urine
Afbraak via MAO
Depressie: lage 5HIAA conc
Nucleus van raphe
Pontine formatio reticulair
Onderdrukt REM-slaap
Histamine
Histidine histamine afbraak door MAO
Nucleus tuberomammillaris
Posterior hypothalamus
H1: PLC activatie (antagonist bij hooikoorts)
H2: activatie AC
H3 en H4: inhibitie AC (3 = autoreceptor)
Orexines uit lat hypothalamus versterken arrousal response
o Aminozuurneurotransmitters
Glutamaat en aspartaat
Meest wijdverspeide excitatorische neurotransmitter in het centraal zenuwstelsel
Alfa ketoglutaraat transaminatie: glutamaat glutamaat decarbox: GABA
Oxaalacetaat transaminatie: aspartaat
EAAT: excitatorische AZ transporter
EAAT1/2: op gliale cellen/ astrocyten (reuptake: glutamaat glutamine dr
glutamine synthase)
EAAT3: post- en presynaptisch
Ionotrope en metabotrope glutamaat receptoren
Kaïnaat-, AMPA- en NMDA-receptorkanelen = ionotroop
Non-NMDA-R (kaïnaat en AMPA)
K+ uit en Na+ in
EPSP: excitatorische postsynaptische potentiaal
AMPA-I: CNQX
Ampakines: positieve modulatoren en openen AMPA-R
, AMPA: GluR 1-4
o Als GluR2: subunit afwezig Ca2+ permeabel
NMDA-R
2 NR1-subunties + 2 NR2A en D subunits
Na+, K+ en Ca2+
Glutamaat + depolarisatie kanaalopening
Depolarisatie zorgt ervoor dat Mg2+ naar buiten gaat
D-serine bindt op glycine bp openhouden van kanaal
Kanaalblokkers: ketamine fenylcydine, MK801
NMDA-I: memantine en riluzole (ZvA)
NMDA-I: Amantadine ( ziekte van parkinson)
mGLURx = metabotroop
Excitotoxiciteit
Ongecontroleerde loslating van glutamaat
Glutamaat concentratie in synaps stijgt co-activatie van AMPA EN NMDA
depolarisatie verwijdering van Mg2+ blok v NMDA-R
Ca 2+ stroomt naar binnen
activatie spanningsgevoelige Ca 2+ kanalen
neurale Ca 2+ overload
verstoorde celfunctie door activatie ≠ systemen
Ca2+ gevoelige proteasen, endonucleasen en lipasen activatie
o Single strand breaks, breking van DNA
o PARP activatie (herstelmechanisme)
o veel gebruik ATP en NAD+
o energiecatastrofe stop Na/K pomp neurale celdood
o K+ vrijstelling verdere depolarisatie
o Mg2+ blok van NMDA -kanalen weg influx van Ca2+
Ornithine-decarboxylase activate
PLA2 activatie: arachidonzuurmetabolisme
Calpain: xanthineoxidase
o ROS + NO RNS
Neuronaal NOS
opgevangen door mitochondrien
overactivatie mitochondriale metabolisme + ROS/RNS
activatie apoptotische cascade door opening mPTP
ROS/RNS zorgen voor directe membraanschade => necrose
Glutamaat-glutamine cycling en koppeling daarvan aan een neurale energiemetabolisme
Synaptische glutamaat wordt opgenomen in astrocyten door EAAT ½ samen met
3Na+ (de Na+ naar buiten gepompt door Na+/K+-ATPase) kost 1 ATP
In astrocyten: glucose lactaat
Lactaat neuronen via MCTs
Glucose neuronen via GLUT-3
Neurometabole koppeling: hoe meer glutamaat er w vrijgesteld, meer ATP geprod
in astrocyten en neuronen
Energiemetabolisme bij hersenactivatie: sprint: tekort aan zuurstof en vorming
melkzuur
, Metabolisme van DMN: marathon: continue voorziening van zuurstof voor aëroob
glucose metabolisme
Neurovasculairekoppeling: toenamein hersendoorbloeding door toegenomen
hersenactiviteit, arteriole vasodilatatie bij sporten
Neurobarriere koppeling: neurale activiteit en transport glucose
GABA
Inhibitorische neurotransmitter van CZS
Glutamaterg:
Pyramidal
Spiny non – pyramidal
Vnl projectieneuronen
Gaba-erg
Chandelier
Basket
Vnl interneuronen
Glutamaat GABA door decarboxylatie
Wordt uit synaptische spleet verwijderd door reuptake in astrocyten
GABAA-R
o Ionotroop
o Agonist: muscinol
o Antagonist: bicuculline (convulsies)
o Cl-ionen IPSP
o Bp voor benzodiazepinen: anxiolytisch, sedatief, slaapinducerend,
spierrelaxerend, anticonvulsief en anti-epilleptisch
o Bp voor barbituraten, steroiden, anesthteica, ethanol en
picrotoxine
o laatste twee verhogen de open probabiliteit van het kanaal en
daardoor de amplitude van IPSP
GABAB-R
o Metabotroop
o Inhiberen AC
o Activatie: openen K+ en sluiten Ca2+ IPSP
o Agonist: baclofan, I bij binding op GABAB-R presynaptisch
onderdrukking excotcytose –X vermindering spierspacticiteit
Gaba-erge neuronen
Feedback inhibitie
o Temporele inhibitie
o Glutamaterg neuron exciteert gaba-erg interneuron deze
inhibeert glutamaterg neuron
Surround inhibitie = laterale inhibitie
o Spatiale inhibitie
o Zelfde maar gaba-erge interneuron zal nabijgelegen glutamaterge
neuronen inhiberen
Verstoord bij convulsies en epilepsie
o Ongecontroleerde elektrische prikkels
NEUROTRANSMITTERS, RECEPTOREN EN HUN EFFECTEN
o Acetylcholine
Postganglionaire neurotransmitter van PS ZS
Nicotine R: ionotroop
Muscariene-R: metabotroop
Nucleus basalis meynert (RAS) neocortex, hypocampus en amygdala
Thv dorsale tegmentum ook een belangrijke cholinerge nucleus thalamus
o Amine-neurotransmitters
Catecholaminen:
Adrenaline
Vnl functie buiten de hersenen
Noradrenaline
Afgebroken door MAO en COMT
Locus ceruleus : alertheid bij onverwachte prikkels
Vnl naar g. cingulum
pontine
Lateraal tegmentaal systeem: regulatie hypofysaire hormonen: stemming en
gemoedstoestand
Dorsale motor nucleus n. X
Nucleus van tractus solitarius
Alfa1 en 2 en beta 1 en 2 receptoren
Alfa 1: postsynaptisch
Alfa 2: presynaptsich= autorecpetoren
Beta 1: verhoogt alertheid door noradrenerge locus ceruleus verhoogt
exciteerbaarheid door sluiten van K+ ca2+ kanalen
Effect op gemoed en stemming
Tyrosine dopa dopamine noradrenaline epinerfrine
Dopamine
D1-receptorfamilie: activatie Ca2+ signaal + vorming IP3 camp conc stijgt
D2-receptorfamilie: onderdrukt Ca2+ signaal + k+ stroom camp conc zal dalen
(amf en cocaine)
Executeive functie in PFC (cogn controle over gedrag, planning en beslissingen,
gedragskeuzes, bijsturen van gedrag
Hypofyse: inhibitie van prolactine en dus lactatie
Mediale PFC
Dorsaolaterale PFC
Orbitofrontale en ventromediale PFC
Projectiesystemen
Mesolimbisch
Mesocorticale
nigrostriataal
Ventraal teg area nucleus accumbens
Ziekte van Parkinson
, Depletie van dopamine in nigrostriatale systeem
Schizofrenie
Verstoorde reactiviteit thv meoslimbisch en mesocorticaal systeem
D2-R antagonisten: antipsychotische farmaca
Belongingssysteem en verslavingsgedrag
VTA nuc accumbens
Rookverslaving: activatie dr nicotinereceptoren
Alcohol: presynaptische GABA -R (inhibitie)
Opiaten: mu-R op GABA-erge interneuronen disinhibitie
Canabinoiden:inhibitie v GABA-erge neuronen i nuc accumbens-neuronen
Andere voorbeelden van verstoorde dopaminerge neurotransmissie
ADHD: gedaalde DA-ntsie (D4 en DAT-R)
Novelty-seeking: toegenomen DA-ntsie (D2-R minder)
Monoaminen (pre- post- en extra- synaptsiche receptoren):
Serotonine
Tryptofaan serotonine (5HT) ( melatonine)
5HT 5HIAA CSV of urine
Afbraak via MAO
Depressie: lage 5HIAA conc
Nucleus van raphe
Pontine formatio reticulair
Onderdrukt REM-slaap
Histamine
Histidine histamine afbraak door MAO
Nucleus tuberomammillaris
Posterior hypothalamus
H1: PLC activatie (antagonist bij hooikoorts)
H2: activatie AC
H3 en H4: inhibitie AC (3 = autoreceptor)
Orexines uit lat hypothalamus versterken arrousal response
o Aminozuurneurotransmitters
Glutamaat en aspartaat
Meest wijdverspeide excitatorische neurotransmitter in het centraal zenuwstelsel
Alfa ketoglutaraat transaminatie: glutamaat glutamaat decarbox: GABA
Oxaalacetaat transaminatie: aspartaat
EAAT: excitatorische AZ transporter
EAAT1/2: op gliale cellen/ astrocyten (reuptake: glutamaat glutamine dr
glutamine synthase)
EAAT3: post- en presynaptisch
Ionotrope en metabotrope glutamaat receptoren
Kaïnaat-, AMPA- en NMDA-receptorkanelen = ionotroop
Non-NMDA-R (kaïnaat en AMPA)
K+ uit en Na+ in
EPSP: excitatorische postsynaptische potentiaal
AMPA-I: CNQX
Ampakines: positieve modulatoren en openen AMPA-R
, AMPA: GluR 1-4
o Als GluR2: subunit afwezig Ca2+ permeabel
NMDA-R
2 NR1-subunties + 2 NR2A en D subunits
Na+, K+ en Ca2+
Glutamaat + depolarisatie kanaalopening
Depolarisatie zorgt ervoor dat Mg2+ naar buiten gaat
D-serine bindt op glycine bp openhouden van kanaal
Kanaalblokkers: ketamine fenylcydine, MK801
NMDA-I: memantine en riluzole (ZvA)
NMDA-I: Amantadine ( ziekte van parkinson)
mGLURx = metabotroop
Excitotoxiciteit
Ongecontroleerde loslating van glutamaat
Glutamaat concentratie in synaps stijgt co-activatie van AMPA EN NMDA
depolarisatie verwijdering van Mg2+ blok v NMDA-R
Ca 2+ stroomt naar binnen
activatie spanningsgevoelige Ca 2+ kanalen
neurale Ca 2+ overload
verstoorde celfunctie door activatie ≠ systemen
Ca2+ gevoelige proteasen, endonucleasen en lipasen activatie
o Single strand breaks, breking van DNA
o PARP activatie (herstelmechanisme)
o veel gebruik ATP en NAD+
o energiecatastrofe stop Na/K pomp neurale celdood
o K+ vrijstelling verdere depolarisatie
o Mg2+ blok van NMDA -kanalen weg influx van Ca2+
Ornithine-decarboxylase activate
PLA2 activatie: arachidonzuurmetabolisme
Calpain: xanthineoxidase
o ROS + NO RNS
Neuronaal NOS
opgevangen door mitochondrien
overactivatie mitochondriale metabolisme + ROS/RNS
activatie apoptotische cascade door opening mPTP
ROS/RNS zorgen voor directe membraanschade => necrose
Glutamaat-glutamine cycling en koppeling daarvan aan een neurale energiemetabolisme
Synaptische glutamaat wordt opgenomen in astrocyten door EAAT ½ samen met
3Na+ (de Na+ naar buiten gepompt door Na+/K+-ATPase) kost 1 ATP
In astrocyten: glucose lactaat
Lactaat neuronen via MCTs
Glucose neuronen via GLUT-3
Neurometabole koppeling: hoe meer glutamaat er w vrijgesteld, meer ATP geprod
in astrocyten en neuronen
Energiemetabolisme bij hersenactivatie: sprint: tekort aan zuurstof en vorming
melkzuur
, Metabolisme van DMN: marathon: continue voorziening van zuurstof voor aëroob
glucose metabolisme
Neurovasculairekoppeling: toenamein hersendoorbloeding door toegenomen
hersenactiviteit, arteriole vasodilatatie bij sporten
Neurobarriere koppeling: neurale activiteit en transport glucose
GABA
Inhibitorische neurotransmitter van CZS
Glutamaterg:
Pyramidal
Spiny non – pyramidal
Vnl projectieneuronen
Gaba-erg
Chandelier
Basket
Vnl interneuronen
Glutamaat GABA door decarboxylatie
Wordt uit synaptische spleet verwijderd door reuptake in astrocyten
GABAA-R
o Ionotroop
o Agonist: muscinol
o Antagonist: bicuculline (convulsies)
o Cl-ionen IPSP
o Bp voor benzodiazepinen: anxiolytisch, sedatief, slaapinducerend,
spierrelaxerend, anticonvulsief en anti-epilleptisch
o Bp voor barbituraten, steroiden, anesthteica, ethanol en
picrotoxine
o laatste twee verhogen de open probabiliteit van het kanaal en
daardoor de amplitude van IPSP
GABAB-R
o Metabotroop
o Inhiberen AC
o Activatie: openen K+ en sluiten Ca2+ IPSP
o Agonist: baclofan, I bij binding op GABAB-R presynaptisch
onderdrukking excotcytose –X vermindering spierspacticiteit
Gaba-erge neuronen
Feedback inhibitie
o Temporele inhibitie
o Glutamaterg neuron exciteert gaba-erg interneuron deze
inhibeert glutamaterg neuron
Surround inhibitie = laterale inhibitie
o Spatiale inhibitie
o Zelfde maar gaba-erge interneuron zal nabijgelegen glutamaterge
neuronen inhiberen
Verstoord bij convulsies en epilepsie
o Ongecontroleerde elektrische prikkels