Samenvatting Open vragen stelselmatige fysiologie

Stelselmatige Fysiologie: Openvragen

Inhoud
HFST 10-12........................................................................................................................................................ 4
Vraag 1 .......................................................................................................................................................... 4
Vraag 2 .......................................................................................................................................................... 6
HFST 13 ............................................................................................................................................................. 7
Vraag 3 .......................................................................................................................................................... 7
Vraag 4 .......................................................................................................................................................... 9
HFST 14 ........................................................................................................................................................... 10
Vraag 5 ........................................................................................................................................................10
Vraag 6 ........................................................................................................................................................11
HFST 15 ........................................................................................................................................................... 13
Vraag 7 ........................................................................................................................................................13
Vraag 8 ........................................................................................................................................................15
Vraag 9 ........................................................................................................................................................17
HFST 16 ........................................................................................................................................................... 19
Vraag 10 ...................................................................................................................................................... 19
HFST 17-19......................................................................................................................................................21
Vraag 11 ...................................................................................................................................................... 21
Vraag 12 ...................................................................................................................................................... 22
Vraag 13 ...................................................................................................................................................... 23
Vraag 14 ...................................................................................................................................................... 24
HFST 21 ........................................................................................................................................................... 26
Vraag 15 ...................................................................................................................................................... 26
Vraag 16 ...................................................................................................................................................... 28
HFST 22 ........................................................................................................................................................... 30
Vraag 17 ...................................................................................................................................................... 30
Vraag 18 ...................................................................................................................................................... 31
HFST 23-25......................................................................................................................................................33
Vraag 19 ...................................................................................................................................................... 33
Vraag 20 ...................................................................................................................................................... 34
Vraag 21 ...................................................................................................................................................... 36
HFST 26-27......................................................................................................................................................38

1

, Vraag 22 ...................................................................................................................................................... 38
Vraag 23 ...................................................................................................................................................... 40
Vraag 24 ...................................................................................................................................................... 41
Vraag 25 ...................................................................................................................................................... 42
HFST 30 ........................................................................................................................................................... 44
Vraag 26 ...................................................................................................................................................... 44
Vraag 27 ...................................................................................................................................................... 46
HFST 31 ........................................................................................................................................................... 48
Vraag 28 ...................................................................................................................................................... 48
Vraag 29 ...................................................................................................................................................... 50
HFST 33 ........................................................................................................................................................... 52
Vraag 30 ...................................................................................................................................................... 52
Vraag 31 ...................................................................................................................................................... 53
HFST 34 ........................................................................................................................................................... 54
Vraag 32 ...................................................................................................................................................... 54
Vraag 33 ...................................................................................................................................................... 56
HFST 35 ........................................................................................................................................................... 58
Vraag 34 ...................................................................................................................................................... 58
HFST 38 ........................................................................................................................................................... 60
Vraag 35 ...................................................................................................................................................... 60
HFST 39 ........................................................................................................................................................... 63
Vraag 36 ...................................................................................................................................................... 63
HFST 40 ........................................................................................................................................................... 65
Vraag 37 ...................................................................................................................................................... 65
HFST 41-45 ......................................................................................................................................................67
Vraag 38 ...................................................................................................................................................... 67
Vraag 39 ...................................................................................................................................................... 73
HFST 46 ........................................................................................................................................................... 74
Vraag 40 ...................................................................................................................................................... 74
Vraag 41 ...................................................................................................................................................... 77
HFST 51 ........................................................................................................................................................... 78
Vraag 42 ...................................................................................................................................................... 78
HFST 47 en 52 ................................................................................................................................................. 81
Vraag 43 ...................................................................................................................................................... 81
Vraag 44 ...................................................................................................................................................... 82
Vraag 45 ...................................................................................................................................................... 84

2

, Vraag 46 ...................................................................................................................................................... 85
Vraag 47 ...................................................................................................................................................... 87
HFST 58 ........................................................................................................................................................... 89
Vraag 48 ...................................................................................................................................................... 89
Vraag 49 ...................................................................................................................................................... 91




3

, HFST 10-12
Vraag 1
Geef de onderverdeling van het menselijk zenuwstelsel en bespreek de morfologie van een neuron
(inclusief de basisclassificatie van neuronen) en vermeld kort wat glial cellen zijn.


Het menselijk zenuwstelsel is onderverdeeld in 3 delen:

1) Het centraal zenuwstelsel (CNS)
o Componenten:
 hersenen (inclusief 2de craniale zenuw & retina)
 ruggenmerg
o Speciale functies:
 Oligodendrocyten zorgen voor myeline
 Axonen kunnen niet regenereren
2) Het perifeer zenuwstelsel (PNS)
o Componenten:
 Perifere ganglia (inclusief cellichamen)
 Sensorische receptoren
 Perifere delen van spinale en craniale zenuwen (behalve 2de craniale zenuw), zowel
afferent (= sensorisch, naar CNS ) als efferent (= motorisch, weg van CNS naar
spieren of secretoire cellen)***
o Speciale functies:
 schwann cellen zorgen voor myeline
 Axonen kunnen regenereren

 CNS en PNS zijn gescheiden door 3 membranen (dura mater, arachnoidea, pia mater (= binnenste))

3) Het autonoom zenuwstelsel (ANS)
o Componenten: bepaalde delen van het CNS en PNS
o Speciale functies:
 Functioneel onderscheiden systeem
 Controleert de organen

Morfologie neuron  4 regio’s:

1) Cellichaam/soma
o Gebied rond kern die zorgt voor neuronale ‘huishoud functies’ zoals synthese van proteïnen
o Bevat nucleus, ER, Golgi, mitochondria…
2) Dendrieten
o Uitsteeksels van het cellichaam die informatie verzamelen en versturen
o Afnemende diameter naar perifeer, meestal vertakt
o Ze bevatten receptoren + microtubuli + ER uitlopers
 Als stimulatie via neurotransmitter: synaptische potentiaal
 Mechanische stimulatie: receptorpotentiaal

4

, 3) Axon

o Langwerpig uitsteeksel van de soma, verantw. voor initiëren van APs (initieel
segment) en versturen van signalen over lange afstanden

o Kan zeer lang zijn (myeline), verbruiken veel energie (MT) en bevatten
microtubuli/neurofilamenten die snel materiaal kunnen verplaatsen tussen de
nucleus en uiteinden v/d axon (axoplasmisch transport)

o Aan basis van axon ligt een breed deel dat cellichaam verbindt met de axon
= Axon hillock

 Deze wordt vervolgd door niet-gemyeliniseerd deel = initieel segment

 verantwoordelijk voor generatie v/d actiepotentiaal

 wordt gevolgd door lang gemyeliniseerd segment
(myeline wordt regelmatig onderbroken voor de regeneratie van een
AP  knopen van Ranvier snelle transmissie AP  saltatorische
conductie)
4) Presynaptische terminals:
o Plaats waar chemische of elektrische signalen overgedragen worden naar andere neuronen
o Biosynthese clear vesikels (kleine niet-peptide neurotransmitters)

Classificatie neuron:
1) Afstand axonale projectie (hoe ver rijkt het axon) :
o Projecting of principe neuron: overbrucht verschillende regio’s
o Interneuron: blijft in zelfde regio (lokaal)
2) Het patroon van de dendritische boom:
o Pyramidale vorm: duidelijk onderscheid tussen dendrieten en axon
o Radiale vorm: geen duidelijk onderscheid dendrieten en axon
o Spines: knoppen op dendrieten, bij aan- of afwezigheid respectievelijk spiny/aspiny
dendritische boom
3) Aantal uitlopers:
o Unipolair: 1 proces (signaal wordt enkel doorgegeven en niet verwerkt)
o Bipolair: 2 processen (beperkte verwerking van signaal)
o Multipolair: veel processen (veel inputs die worden verwerkt)
 1 + 2 + 3 = opdeling volgens morfologie
 je kan neuronen ook nog indelen volgend het type informatie dat ze versturen = neuronale
modaliteit
4) richting van informatie
o afferent (sensorisch) v/d periferie naar CZS
o efferent (motorisch) v/h CZS naar spieren of secretoire cellen
5) anatomische distributie v/d information flow
o visceraal van en naar interne organen
o somatisch van en naar alles behalve interne organen (vb. huid/spier)

Glial cellen
 Cellen in het zenuwstelsel die een ondersteunende functie hebben voor de neuronen, ze
genereren een fysiologische omgeving van neuronen.
 Ze worden gedefinieerd door wat ze NIET hebben:
o Axonen

o Actie- en synaptisch potentiaal (ze zijn niet exciteerbaar) 5
 Talrijker dan neuronen en kunnen prolifereren

, Vraag 2
Bespreek ruimtelijke en tijdelijke sommatie van input signalen in dendrieten en modulatie van AP
vuur frequentie ter hoogte van axon initieel segment.

Ruimtelijke sommatie:
 Combinatie van EPSPs(= excitatory post-synpatische potentiaal) in het soma, afkomstig van meerdere
dendrieten ( VERSCHILLENDE SYNAPTISCHE CONTACTEN)
o EPSPs die individueel niet sterk genoeg zijn om een actiepotentiaal te genereren kunnen
gezamenlijk toch een signaal genereren doordat ze samen toekomen in het cellichaam
Tijdelijke sommatie
 Combinatie van kort op elkaar volgende EPSPs ( 1 SYNAPTISCH CONTACT)
o Wanneer de 1ste EPSP nog niet verdwenen is, heeft de volgende EPSP de neiging om zijn
amplitude toe te voegen aan het residu van de vorige EPSP (membraanpotentiaal kreeg geen
kans om naar normale waarde terug te keren), herhaling van dit proces levert een EPSP die sterk
genoeg is voor het generen van een actiepotentiaal


Modulatie van AP-vuurfrequentie:
 De AP-vuurfrequentie is afhankelijk van hoe snel de drempelwaarde wordt bereikt:
o hoe sterker de depolariserende stimulus, hoe hoger de AP vuurfrequentie = frequentiecodering
 (vorm van frequentiemodulatie & is minder storingsgevoelig dan
amplitudemodulatie)
o Amplitudesignaal wordt omgezet in vuurfrequentiesignaal
 MAAR er is een limiet aan AP-vuurfrequentie (maximale vuurfrequentie) : de refractaire periode
 Tijdens deze periode is het onmogelijk om een AP op te wekken
 Na kanalen moeten recupereren van inactivatie toestand & K kanalen moeten sluiten


 Bij het toepassen van een constante stimulus (een stroompuls, vergelijkbaar met de sommatie van
postsynaptische potentialen) op een neuron kan de transformatie van stimulusinput naar AP-
vuurfrequentie verschillende vormen aannemen:
o Sommige cellen genereren een snelle opeenvolging van APs die zich niet aanpassen; dwz dat de
pieken met een regelmatige interval optreden tijdens de stroompuls  REPITITIEF
o Andere cellen vuren eerst snel maar passen zich dan sterk aan; dwz dat de pieken geleidelijk
minder frequent worden tijdens de stroompuls  ADAPTATIE
 Duur refractaire periode gradueel laten toenemen door een extra K kanaal dat traag
opent maar ook traag sluit




6

, HFST 13
Vraag 3
Verklaar dendritische spines (inclusief hun rol) en exciterende en inhiberende PSP inclusief de
ionotrope GABAa en glutamaat receptor.

Dendritische spines:

 Dendritische spines zijn kleine uitstulpingen van de dendritische membraan
 In 90% van alle excitatoire synapsen in het CZS is de postsynaptische site een dendritische spine
 In deze geïsoleerde regio’s kan de intracellulaire Ca2+ concentratie dus LOKAAL stijgen en leiden
tot ‘Long term potentiation’ (LTP) of ‘Long term depression’ (LTD) door meerdere gelijktijdige
stimulaties, soms kan stimulatie van dezelfde receptor resulteren in ofwel LTP of LTD afhankelijk
van de stimulatiekracht
o Bij een hoogfrequente stimulatie  LTP
 Activatie NMDA-receptor(ionotrope glutamaat receptor)door glutamaat
 Hoge Ca2+ influx
 Activatie van Ca2+-calmoduline afhankelijke kinases
 Fosforylatie van 1 of meerdere postsynaptische proteinen
 Meer receptoren komen tot expressie, spine wordt groter (plasticiteit!)
 Sterkere verandering in post-synaptische potentiaal
o Bij een laagfrequente stimulatie  LTD
 Activatie NMDA-receptor door glutamaat
 Matige Ca2+ influx
 Activatie protein fosfatases
 Defosforylatie van synaptische proteinen
 Minder receptoren komen tot expressie, spine wordt kleiner (plasticiteit!)
 Minder verandering in postsynaptische potentiaal

 Plasticiteit van CNS synapsen: modulatie van synaptische kracht
 Basis voor geheugen, hier: lange termijngeheugen


Exciterend en inhiberende PSP inclusief de ionotrope GABAa en glutamaat receptor

 Bij signaaloverdracht tussen neuronen worden door vesikelfusie met het pre-synaptisch membraan
neurotransmitters vrijgesteld in de synaptische spleet. Deze neurotransmitters binden met IONOTROPE
receptoren op het post-synaptisch membraan en afh. van de exacte neurotransmitter en
corresponderende receptor zorgen voor een excitatorisch of inhibitorische post-synaptische potentiaal
(SNELLE respons!)

 EPSP
o Hierbij zijn de ionotrope receptoren kation selectief, ze laten positieve ionen (zoals Na, K, Ca)
binnen na binding van de receptor met diens corresponderende neurotransmitter
 Post-synaptische membraan DEPOLARISATIE treedt op
 Kationselectieve ionkanalen hebben evenwichtspotentiaal van 0mV , de kation-influx
gaat door tot dat membraan een potentiaal van 0mV bereikt
7

, o Glutamaat receptor

 Meest voorkomende ionotrope receptor voor EPSP

 Bestaat uit een tetramerisch kanaal, waarvan elke subeenheid bestaat uit 3
transmembranaire segmenten

 wordt onderverdeeld in 3 categorieën op basis van hun pharmacologische
agonist:

1) De AMPA-receptors:

 Deze zijn het snelst; wanneer glutamaat wordt vrijgesteld worden
deze direct geactiveerd (onafhankelijk van postsynaptische Vm)

 Zijn Na+ en K+ selectief en SOMS ook Ca2+ selectief
 Deze zorgen voor de membraan depolarisatie.
2) NMDA-receptors:
 Deze zijn traag geactiveerd, deze moeten voor opening eerst nog s t e r k e
membraandepolarisatie hebben
(als post-synaptische Vm relatief negatief is dan gaat receptor niet open door
Mg2+-block)
 Zijn Na+, K+ en Ca2+ selectief
 Zorgen dus voor de calcium influx

3) Kainate-receptors
 Snel geactiveerd
 Zijn enkel Na+ en K+ selectief (NIET Ca2+ selectief)

 Meeste EPSP worden opgewekt door 2 iGluR en bij sterke depolarisatie is de EPSP bifasisch (een snel en
traag activerende glutamaat receptor: AMPA en NMDA)

 IPSP
o Hierbij zijn de ionotrope receptoren anion selectief, ze laten negatieve ionen (Cl-) binnen na
binding van de receptor met diens corresponderende neurotransmitter
 Post-synaptische membraan HYPERPOLARISATIE treedt op
 Anionselectieve ionkanalen hebben evenwichtspotentiaal van -70mV , de anion-influx Dit
betekent dat het post-synaptisch membraan sterk zal hyperpolariseren, waardoor de
verdere generatie van actiepotentialen door membraandepolarisatie veel moeilijker
wordt, en signaaltransmissie dus geïnhibeerd wordt
o GABAa receptor
 De meest voorkomende ionotrope receptor gebruikt voor IPSP
 (is een G-protein gekoppelde receptor)
 Heteropentameer Cl- ionenkanaal
 Heeft meerdere drug bindingsplaatsen die de stroom moduleren
 Benzodiazepines (vb. valium) verhoogt de frequentie van kanaalopening
 Barbituraten (vb pentobarbital) verhoogt gemiddelde opentijd van kanaal
(membraanpotentiaal wordt nog negatiever)
 Endogene liganden zoals steroide hormonen




8

, Vraag 4
Lijst de 4 belangrijke divergente netwerken op en bespreek kort hoe deze de neuronale
exciteerbaarheid moduleren met als voorbeeld de modulatie van de M-stroom die ook betrokken
is bij epilepsie.

4 belangrijke divergente netwerken:

1) Norepinephrine-netwerk
2) Serotonine-netwerk
3) Dopamine-netwerk
4) Acetylcholine-netwerk


 Divergente netwerken worden gebruikt voor systemen die de algehele toestand van het CNS
reguleren zoals inslapen, wakker worden, aandachtig zijn, veranderende gemoedstoestand, ...
o Hierbij gaat 1 neuron contact maken met heel veel andere neuronen
o Ze maken allemaal gebruik van METABOTROPE receptoren (TRAGE respons!)
 De modulatie v/d neuronale exciteerbaarheid in divergente netwerken gebeurt dus door de
GPCRs, die het signaal kunnen amplificeren door het ionkanaal ofwel rechtstreeks te beïnvloeden
(membrane-delimited pathway) oftewel te beïnvloeden via 2nd messengers (vb. cAMP)
 Een voorbeeld van deze modulatie is modulatie van de M-stroom:
- De M-stroom (Muscarine-stroom) is eigenlijk een K+-stroom opgewekt door
heterotetramere spanningsgevoelige kaliumkanalen
- Bij afwezigheid van muscarine veroorzaakt elektrische stimulatie van het neuron
slechts 1 enkele piek = NIET-ACTIEF neuron
 De spanningsgevoelige K+-kanalen zijn open
 De M-stroom verhindert het opwekken van een actiepotentiaal
- Bij binding van muscarine op een muscarine receptor zien we meerdere AP
na elkaar = ACTIEF neuron
 De open probabiliteit van de spanningsgevoelige K+-kanalen verschuift
naar hogere membraanpotentialen (naar rechts dus)
 minder M-stroom
- Regulatie van deze spanningsgevoelige K+-kanalen gebeurt door fosforylatie (of Ca2+-
afhankelijke fosfatase of PIP2)
 mechanisme van fosforylatie:
A) Norepinephrine stimuleert adrenerge receptor (via divergent netwerk)  alfa s
1,2
 AC  cAMP = 2nd messenger !  PKA  fosforylatie van spanningsgevoelig
K+-kanaal  open probabiliteit verschuift naar lagere membraanpotentialen (naar
1,0

0,8

0,6 links)  M-stroom verhindert opwekken AP  NIET-ACTIEF neuron
Po




0,4

0,2
Kv7.2/Kv7.3
B) Muscarine stimuleert muscarine receptor  alfa i  AC inhiberen  minder
cAMP = 2nd messenger !  minder PKA  open probabiliteit verschuift naar
Kv7.2/Kv7.3 + PKA
0,0


-100 -80 -60 -40 -20
Vm
0 20 40 60 80
hogere membraanpotentialen (naar rechts)  minder M-stroom  ACTIEF
neuron


9

, HFST 14
Vraag 5
Geef schematisch de 2 synaptische contacten voor de ortho- en parasympathische pathway van
het autonome zenuwstelsel met inbegrip van neurotransmitters en voornaamste receptors.




2 synaptische contacten:

 Neuron van CZS (preganglionair neuron, gemyeliniseerd) maakt contact met neuron van PZS
(postganglionair neuron, niet-gemyeliniseerd) thv een perifeer ganglion

o Bij ortho-en parasympaticus hetzelfde:

 Neurotransmitter: acetylcholine

 Receptor: Ionotrope acetylcholine (nicotine) receptor (N2-receptor)

 (enige kleine verschil: para: preganglionair neuron gaat heel ver <-> ortho: preganglionair
neuron gaat niet ver)

 Neuron van PZS maakt contact met doelcel (bv. spiercel)

o Verschillend:

 Parasympaticus:

 Neurotransmitter: acetylcholine

 Receptor: acetylcholine G-protein coupled (muscarine) receptor (metabotroop !)

 Orthosympaticus:

 Neurotransmitter: norepinephrine

 Adrenerge G-protein coupled receptor (metabotroop !)




10