Preklinische Neurowetenschappen
Tentamenstof aan de hand van de powerpoints
HC1 Introductie
Hersenziekten kunnen ontstaan door een samenspel van genen en
omgevingsfactoren
- vroeger werden ziekten vooral verklaard aan de hand van nurture: de
omgevingsfactoren
- voorbeeld: homoseksuele geaardheid wordt veroorzaakt door een té
aanwezige moeder
- later werd de rol van nature steeds duidelijker: de biologische factoren
(genen)
Er zijn echter ook ziekten die volledig genetisch bepaald kunnen zijn: een
voorbeeld hiervan is de ziekte van Huntington
- dit is een progressieve (ontwikkelt zich geleidelijk) neurodegeneratieve
(afsterven van neuronen) ziekte en wordt autosomaal dominant overgeërft:
dit houdt in dat het kind van een ouder met de ziekte van Huntington 50%
kans heeft om de ziekte ook te ontwikkelen
- de ziekte ontstaat door een mutatie van het Huntingtine gen: in dit gen zit
een CAG-sequentie (codeert voor glutamine), maar door de mutatie ontstaat
een polyglutamine die toxische eigenschappen ontwikkelt: indien er meer dan
40 repeats zijn dan wordt er gesproken van de ziekte van Huntington
- hoe meer repeats, hoe eerder de ziekte zich zal uiten
De symptomen van deze ziekte uiten zich voor het eerst rond de leeftijd 35-
45 en kunnen in drie categoriën worden ingedeeld, namelijk:
- neurologische klachten: onwillekeurige bewegingen (chorea) die kunnen
leiden tot: moeilijkheden met lopen, eten, slikken, schrijven en praten
- psychiatrische klachten: karakterverandering (woede-uitbarsting,
prikkelbaar, humeurig, emotioneel), angst, depressie
- cognitieve klachten: vertraagd denken, concentratiestoornis, sociaal
teruggetrokken gedrag
De eerste symtomen zijn voornamelijk fysiek: dit wordt veroorzaakt doordat
de neuronen in de basale ganglia het meest gevoelig zijn voor de schadeling
ophoping van mutant Huntingtine
- de basale ganglia is belangrijk voor de controle motoriek: als hier neuronen
sterven zal dit leiden tot de onwillekeurige bewegingen (chorea)
Er zijn ook hersenziekten die in tegenstelling tot de ziekte van Huntington
volledig door omgevingsfactoren kunnen ontstaan
- er treedt dan niet-aangeboren hersenletsel op door een val, een ongeluk,
geweld, zuurstofgebrek of vergiftiging door rook of alcohol
- een voorbeeld: Foetaal Alcohol Syndroom: het alcoholgebruik van de
moeder tijdens de zwangerschap zorgt voor hersenschade van het ongeboren
kind
De meeste hersenziekten zijn complex, omdat het multifactoriële ziekten zijn
,- de ziekte wordt dan veroorzaakt door een samenspel van zowel genetische
als omgevingsfactoren
Gene-environment interactie: er is een verhoogde kans op een bepaalde
aandoening zoals depressie als iemand een bepaald genotype heeft en die
persoon wordt blootgesteld aan stressvolle situaties
- hiermee wordt bedoeld dat de genetische en omgevingsfactoren met elkaar
verbonden kunnen zijn
HC2 Synaptische transmissie: rust-, actie- en membraanpotentialen
Het celmembraan is opgebouwd uit een bilayer (een dubbele laag) van
fosfolipiden: dit bestaat uit een ongeladen staart (hydrofoob) en een negatief
geladen kop (hydrofiel)
- de hydrofobe staarten trekken zich naar binnen en de negatief geladen,
hydrofiele koppen van de fosfolipidenstructuur interacteren met het water
- de watermoleculen bestaat uit één zuurstofatoom en twee
waterstofatomen: het zuurstofatoom trekt harder aan het
gemeenschappelijke elektronenpaar waardoor de kant van het zuurstofatoom
een beetje negatief wordt en de beide waterstofatomen een beetje positief:
daarom interacteren de negatief geladen fosfolipidenkoppen met het water
Daarnaast zijn er ook enkele membraaneiwitten die in het celmembraan
voorkomen, namelijk: transporters, receptoren, ion-kanalen en enzymen
- deze membraaneiwitten helpen bepaalde moleculen om het celmembraan
te passen, omdat ze dit niet zelfstandig kunnen
- het celmembraan vormt namelijk een barrière voor hydrofiele moleculen
die het celmembraan willen passeren: zij staan namelijk moeilijke taak
om zich door de hydrofobe staarten te bewegen
- het transport van deze hydrofiele moleculen gaat door middels van
transporters en ion-kanalen
DUS:
- kleine hydrofobe en kleine polaire, maar ongeladen molecuelen kunnen zich
door het celmembraan bewegen: zuurstof, koolstofdioxide, benzeen, alcohol
en glycerol
- grote ongeladen polaire moleculen en ionen kunnen niet door het
celmembraan en maken gebruik van transporters en ion-kanalen om zich
door het celmembraan heen te bewegen
Het transport kan worden verdeeld in passief transport en actief transport
- passief transport: voor dit type transport is geen energie nodig > het
transport verloopt met het concentratiegradiënt mee (dus van hoog naar
laag)
- actief transport: hiervoor is energie nodig, omdat het transport tegen het
concentratiegradiënt ingaat (dus van laag naar hoog)
Het celmembraan heeft de eigenschap dat het semi-permeabel is: dit houdt
in dat sommige stoffen zich wel door het celmembraan kunnen bewegen
(kleine hydrofobe en kleine polaire, maar ongeladen moleculen), maar andere
stoffen kunnen dit niet (grote ongeladen, maar polaire moleculen en ionen)
, - Hierdoor ontstaat er een ongelijke verdeling van ionen (dit zijn geladen
deeltjes) waardoor er een ladingsverschil over het membraan ontstaat
- dit wordt ook wel het membraan potentiaal genoemd: in rust is dit
potentiaal -70 mV
Dit wordt ook wel het rust membraan potentiaal van - 70 mV genoemd: dit
komt tot stand doordat ionen (hydrofiele moleculen met een lading) niet zelf
door het celmembraan heen kunnen: er wordt gebruik gemaakt van ion-
kanalen
- de beweging van ionen door een ion-kanaal leidt tot een meetbare
elektrische stroom, omdat elektrische signalen in cellen worden
overgedragen door ionen
- door de beweging van de ionen vindt er accumulatie plaats (opeenhoping)
van ionen en dus ook accumulatie van lading: dit veroorzaakt een potentiaal
verschil en dit is het membraan potentiaal
- in rust is de lading aan ionen op zo’n manier verdeeld dat het rust
membraan potentiaal - 70 mV is
Het is belangrijk om bepaalde kenmerken van het rust membraan potentiaal
te weten om te begrijpen hoe dit ontstaat: belangrijke punten zijn:
- welke ionen zijn aanwezig en in welke concentratie
- wel ion-kanalen zijn er in het membraan aanwezig
- zijn de aanwezige ion-kanalen open of dicht
- welke krachten (elektrisch/chemisch) leiden tot de beweging (flux) van
ionen
Tijdens het rust membraan potentiaal is er extracellulair een hoge
concentratie aan natrium-ionen en intracellulair is er in rust een hoge
concentratie aan kalium-ionen
- de concentraties moeten altijd in evenwicht zijn en daarom zijn er zowel
intra- als extracellulair meerdere moleculen aanwezig om hiervoor te zorgen,
namelijk:
- extracellulair: de hoge concentratie aan natrium-ionen wordt in
evenwicht gehouden met chloride-ionen
- intracellulair: de hoge concentratie aan kalium-ionen wordt in evenwicht
gehouden met negatief geladen organische moleculen zoals
aminozuren en eiwitten
Om ervoor te zorgen dat ionen zich door het celmembraan kunnen bewegen
zijn er ion-kanalen aanwezig in het celmembraan: deze ion-kanalen hebben
twee eigenschappen, namelijk:
- ion-selectiviteit: een ion-kanaal is specifiek voor een bepaald ion en deze
selectiviteit wordt bepaald door de diameter en de vorm van de porie in het
ion-kanaal
- gated: de ion-kanalen worden gereguleerd: ze staan niet altijd open
Er zijn verschillende ion-kanalen in het celmembraan aanwezig, namelijk:
- voltage-afhankelijke ion-kanalen
Tentamenstof aan de hand van de powerpoints
HC1 Introductie
Hersenziekten kunnen ontstaan door een samenspel van genen en
omgevingsfactoren
- vroeger werden ziekten vooral verklaard aan de hand van nurture: de
omgevingsfactoren
- voorbeeld: homoseksuele geaardheid wordt veroorzaakt door een té
aanwezige moeder
- later werd de rol van nature steeds duidelijker: de biologische factoren
(genen)
Er zijn echter ook ziekten die volledig genetisch bepaald kunnen zijn: een
voorbeeld hiervan is de ziekte van Huntington
- dit is een progressieve (ontwikkelt zich geleidelijk) neurodegeneratieve
(afsterven van neuronen) ziekte en wordt autosomaal dominant overgeërft:
dit houdt in dat het kind van een ouder met de ziekte van Huntington 50%
kans heeft om de ziekte ook te ontwikkelen
- de ziekte ontstaat door een mutatie van het Huntingtine gen: in dit gen zit
een CAG-sequentie (codeert voor glutamine), maar door de mutatie ontstaat
een polyglutamine die toxische eigenschappen ontwikkelt: indien er meer dan
40 repeats zijn dan wordt er gesproken van de ziekte van Huntington
- hoe meer repeats, hoe eerder de ziekte zich zal uiten
De symptomen van deze ziekte uiten zich voor het eerst rond de leeftijd 35-
45 en kunnen in drie categoriën worden ingedeeld, namelijk:
- neurologische klachten: onwillekeurige bewegingen (chorea) die kunnen
leiden tot: moeilijkheden met lopen, eten, slikken, schrijven en praten
- psychiatrische klachten: karakterverandering (woede-uitbarsting,
prikkelbaar, humeurig, emotioneel), angst, depressie
- cognitieve klachten: vertraagd denken, concentratiestoornis, sociaal
teruggetrokken gedrag
De eerste symtomen zijn voornamelijk fysiek: dit wordt veroorzaakt doordat
de neuronen in de basale ganglia het meest gevoelig zijn voor de schadeling
ophoping van mutant Huntingtine
- de basale ganglia is belangrijk voor de controle motoriek: als hier neuronen
sterven zal dit leiden tot de onwillekeurige bewegingen (chorea)
Er zijn ook hersenziekten die in tegenstelling tot de ziekte van Huntington
volledig door omgevingsfactoren kunnen ontstaan
- er treedt dan niet-aangeboren hersenletsel op door een val, een ongeluk,
geweld, zuurstofgebrek of vergiftiging door rook of alcohol
- een voorbeeld: Foetaal Alcohol Syndroom: het alcoholgebruik van de
moeder tijdens de zwangerschap zorgt voor hersenschade van het ongeboren
kind
De meeste hersenziekten zijn complex, omdat het multifactoriële ziekten zijn
,- de ziekte wordt dan veroorzaakt door een samenspel van zowel genetische
als omgevingsfactoren
Gene-environment interactie: er is een verhoogde kans op een bepaalde
aandoening zoals depressie als iemand een bepaald genotype heeft en die
persoon wordt blootgesteld aan stressvolle situaties
- hiermee wordt bedoeld dat de genetische en omgevingsfactoren met elkaar
verbonden kunnen zijn
HC2 Synaptische transmissie: rust-, actie- en membraanpotentialen
Het celmembraan is opgebouwd uit een bilayer (een dubbele laag) van
fosfolipiden: dit bestaat uit een ongeladen staart (hydrofoob) en een negatief
geladen kop (hydrofiel)
- de hydrofobe staarten trekken zich naar binnen en de negatief geladen,
hydrofiele koppen van de fosfolipidenstructuur interacteren met het water
- de watermoleculen bestaat uit één zuurstofatoom en twee
waterstofatomen: het zuurstofatoom trekt harder aan het
gemeenschappelijke elektronenpaar waardoor de kant van het zuurstofatoom
een beetje negatief wordt en de beide waterstofatomen een beetje positief:
daarom interacteren de negatief geladen fosfolipidenkoppen met het water
Daarnaast zijn er ook enkele membraaneiwitten die in het celmembraan
voorkomen, namelijk: transporters, receptoren, ion-kanalen en enzymen
- deze membraaneiwitten helpen bepaalde moleculen om het celmembraan
te passen, omdat ze dit niet zelfstandig kunnen
- het celmembraan vormt namelijk een barrière voor hydrofiele moleculen
die het celmembraan willen passeren: zij staan namelijk moeilijke taak
om zich door de hydrofobe staarten te bewegen
- het transport van deze hydrofiele moleculen gaat door middels van
transporters en ion-kanalen
DUS:
- kleine hydrofobe en kleine polaire, maar ongeladen molecuelen kunnen zich
door het celmembraan bewegen: zuurstof, koolstofdioxide, benzeen, alcohol
en glycerol
- grote ongeladen polaire moleculen en ionen kunnen niet door het
celmembraan en maken gebruik van transporters en ion-kanalen om zich
door het celmembraan heen te bewegen
Het transport kan worden verdeeld in passief transport en actief transport
- passief transport: voor dit type transport is geen energie nodig > het
transport verloopt met het concentratiegradiënt mee (dus van hoog naar
laag)
- actief transport: hiervoor is energie nodig, omdat het transport tegen het
concentratiegradiënt ingaat (dus van laag naar hoog)
Het celmembraan heeft de eigenschap dat het semi-permeabel is: dit houdt
in dat sommige stoffen zich wel door het celmembraan kunnen bewegen
(kleine hydrofobe en kleine polaire, maar ongeladen moleculen), maar andere
stoffen kunnen dit niet (grote ongeladen, maar polaire moleculen en ionen)
, - Hierdoor ontstaat er een ongelijke verdeling van ionen (dit zijn geladen
deeltjes) waardoor er een ladingsverschil over het membraan ontstaat
- dit wordt ook wel het membraan potentiaal genoemd: in rust is dit
potentiaal -70 mV
Dit wordt ook wel het rust membraan potentiaal van - 70 mV genoemd: dit
komt tot stand doordat ionen (hydrofiele moleculen met een lading) niet zelf
door het celmembraan heen kunnen: er wordt gebruik gemaakt van ion-
kanalen
- de beweging van ionen door een ion-kanaal leidt tot een meetbare
elektrische stroom, omdat elektrische signalen in cellen worden
overgedragen door ionen
- door de beweging van de ionen vindt er accumulatie plaats (opeenhoping)
van ionen en dus ook accumulatie van lading: dit veroorzaakt een potentiaal
verschil en dit is het membraan potentiaal
- in rust is de lading aan ionen op zo’n manier verdeeld dat het rust
membraan potentiaal - 70 mV is
Het is belangrijk om bepaalde kenmerken van het rust membraan potentiaal
te weten om te begrijpen hoe dit ontstaat: belangrijke punten zijn:
- welke ionen zijn aanwezig en in welke concentratie
- wel ion-kanalen zijn er in het membraan aanwezig
- zijn de aanwezige ion-kanalen open of dicht
- welke krachten (elektrisch/chemisch) leiden tot de beweging (flux) van
ionen
Tijdens het rust membraan potentiaal is er extracellulair een hoge
concentratie aan natrium-ionen en intracellulair is er in rust een hoge
concentratie aan kalium-ionen
- de concentraties moeten altijd in evenwicht zijn en daarom zijn er zowel
intra- als extracellulair meerdere moleculen aanwezig om hiervoor te zorgen,
namelijk:
- extracellulair: de hoge concentratie aan natrium-ionen wordt in
evenwicht gehouden met chloride-ionen
- intracellulair: de hoge concentratie aan kalium-ionen wordt in evenwicht
gehouden met negatief geladen organische moleculen zoals
aminozuren en eiwitten
Om ervoor te zorgen dat ionen zich door het celmembraan kunnen bewegen
zijn er ion-kanalen aanwezig in het celmembraan: deze ion-kanalen hebben
twee eigenschappen, namelijk:
- ion-selectiviteit: een ion-kanaal is specifiek voor een bepaald ion en deze
selectiviteit wordt bepaald door de diameter en de vorm van de porie in het
ion-kanaal
- gated: de ion-kanalen worden gereguleerd: ze staan niet altijd open
Er zijn verschillende ion-kanalen in het celmembraan aanwezig, namelijk:
- voltage-afhankelijke ion-kanalen
