3 Nitorlební kompartment, Buněčný podklad nervového systému Nitorlební kompartment, Buněčný podklad nervového systému2 Kompartmentalizace • Buněčná specializace vede u mnohobuněčných organismů ke kompartmentalizaci na různých úrovních – Tkáňová úroveň – Orgánová úroveň – Systémová úroveň • Jednotlivé kompartmenty jsou od sebe odděleny bariérami • Vlastnosti/složení obsahu jednotlivých kompartmentů se velmi liší Nitorlební kompartment, Buněčný podklad nervového systému3 Kompartmentalizace • Buněčná specializace vede u mnohobuněčných organismů ke kompartmentalizaci na různých úrovních – Tkáňová úroveň – Orgánová úroveň – Systémová úroveň • Jednotlivé kompartmenty jsou od sebe odděleny bariérami • Vlastnosti/složení obsahu jednotlivých kompartmentů se velmi liší Nitorlební kompartment, Buněčný podklad nervového systému4 Kompartmentalizace • Buněčná specializace vede u mnohobuněčných organismů ke kompartmentalizaci na různých úrovních – Tkáňová úroveň – Orgánová úroveň – Systémová úroveň • Jednotlivé kompartmenty jsou od sebe odděleny bariérami • Vlastnosti/složení obsahu jednotlivých kompartmentů se velmi liší Nitorlební kompartment, Buněčný podklad nervového systému5 v v Nitrolební kompartment Nitorlební kompartment, Buněčný podklad nervového systému6 • „Velmi specifická oblast“ • Mozek • Likvor • Krev (v cévách) • Bariéry mezi mozkem, likvorovým a intravaskulárním kompartmentem – Meningeální – Hematolikvorová – Hematoencefalická http://edutoolanatomy.wikispaces.com http://www.corpshumain.ca/en/Cerveau3_en.php Meningeální a hematolikvorová bariéra Nitorlební kompartment, Buněčný podklad nervového systému7 https://sisu.ut.ee/histology/meninges https://sisu.ut.ee/histology/meninges Hematoencefalická bariéra • Vysoce organizovaná bariéra – Endotel (nízká propustnost díky zonlua occludens) – Bazální membrána – Astrocyty – Pericyty Nitorlební kompartment, Buněčný podklad nervového systému8 https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/12/Blood_vessels_brain_english.jpg Hematoencefalická bariéra 9 FSM (basic artwork: wikimedia commons) Nitorlební kompartment, Buněčný podklad nervového systému Cirkumventrikulární orgány • Modifikovaná hematoencefalická bariéra • Bohatá vaskularizace • Senzory • Sekrece Nitorlební kompartment, Buněčný podklad nervového systému10 http://www.neuros.org/index.php?option=com_photos&view=photos&oid=hafizbilal OVLT - Organum vasulosum laminae terminalis Mozkomíšní mok • Složení ✓ Vysoký obsah Mg+ a Na+ ✓ Nízký obsah K+ a Ca2+ ✓ Minimum buněk (max 5/ml) • Funkce ✓ Ochrana ✓ Funkce transportní,metabolická, imunologická Nitorlební kompartment, Buněčný podklad nervového systému11 http://www.control.tfe.umu.se PCh AG Mozkomíšní mok • Čirá tekutina vzniklá aktivní sekrecí • Likvorový prostor ➢ Vystlán ependymem ➢ 150-250 ml • Tvorba mozkomíšního moku ✓ Plexus choroideus (PCh) -70% ✓ Buněčný metabolismus ✓ Kapilární ultrafiltrát ➢ 450-750 ml/den • Resorbce mozkomíšního moku ✓ Archnoidální granulace (AG) Nitorlební kompartment, Buněčný podklad nervového systému12 http://www.control.tfe.umu.se PCh AG Mozkomíšní mok • Čirá tekutina vzniklá aktivní sekrecí • Likvorový prostor ➢ Vystlán ependymem ➢ 150-250 ml • Tvorba mozkomíšního moku ✓ Plexus choroideus (PCh) -70% ✓ Buněčný metabolismus ✓ Kapilární ultrafiltrát ➢ 450-750 ml/den • Resorbce mozkomíšního moku ✓ Archnoidální granulace (AG) Nitorlební kompartment, Buněčný podklad nervového systému13 http://www.control.tfe.umu.se PCh AG Nový pohled na produkci a vstřebávání mozkomíšního moku Nitorlební kompartment, Buněčný podklad nervového systému14 • CSF – cerebrospinal fluid • ISF – interstitial fluid • VRS – Virchow Robin space (prostor mezi pia mater a cévou – arterií, vénou, ale netýká se kapilár) Ducros A, Biousse V. Headache arising from idiopathic changes in CSF pressure. The Lancet Neurology. 2015;14:655–668. http://visnu528.blogspot.cz/2014/09/glymphatics-and- virchow-robin-space.html Lymfatická drenáž CNS Nitorlební kompartment, Buněčný podklad nervového systému15 • Cervikální lymfatické uzliny • Nazální lymfatická drenáž • Durální lymfatická drenáž • Podél nervových vláken • Podél cév (ne antigen prezentující buňky) • Lumbální lymfatické uzliny • Podél nervových kořenů Engelhardt, B., Carare, R. O., Bechmann, I., Flügel, A., Laman, J. D., & Weller, R. O. (2016). Vascular, glial, and lymphatic immune gateways of the central nervous system. Acta Neuropathologica, 132, 317–338. https://doi.org/10.1007/s00401-016-1606-5 Lymfatická drenáž CNS Nitorlební kompartment, Buněčný podklad nervového systému16 • Cervikální lymfatické uzliny • Nazální lymfatická drenáž • Durální lymfatická drenáž • Podél nervových vláken • Podél cév (ne antigen prezentující buňky) • Lumbální lymfatické uzliny • Podél nervových kořenů Engelhardt, B., Carare, R. O., Bechmann, I., Flügel, A., Laman, J. D., & Weller, R. O. (2016). Vascular, glial, and lymphatic immune gateways of the central nervous system. Acta Neuropathologica, 132, 317–338. https://doi.org/10.1007/s00401-016-1606-5 Nitrolební kompartment Nitorlební kompartment, Buněčný podklad nervového systému17 • Mozek • Likvor • Krev (v cévách) • Intrakraniální tlak (ICP) ✓ Tlak v nitrolebí ✓ Kritický parametr spoludeterminující mozkovou perfúzi • Cerebrální perfusní tlak (CPP) tlakový gradient díky kterému teče krev do mozku http://edutoolanatomy.wikispaces.com !!! CPP = MAP – ICP !!! Cerebrální perfúzní tlak Střední arteriální tlak Intrakraniální tlak Buněčný podklad nervové soustavy • Neurony – Příjem, integrace a šíření informace – Unikátní, nenahraditelné • Neuroglie – Podpůrná činnost – Nahraditelné • Počet neuronů cca. 100 miliard (1011) • Poměr neruon/glie – 1/10 - 50 (Principles of Neural Science, 4th ed., 2000) – 1/2 – 10 (Principles of Neural Science, 5th ed., 2012) – 1/1 (Nolte´s Human Brain, 7th ed., 2015) Nitorlební kompartment, Buněčný podklad nervového systému18 Buněčný podklad nervové soustavy • Neurony – Příjem, integrace a šíření informace – Unikátní, nenahraditelné • Neuroglie – Podpůrná činnost – Nahraditelné • Počet neuronů cca. 100 miliard (1011) • Poměr neruon/glie – 1/10 - 50 (Principles of Neural Science, 4th ed., 2000) – 1/2 – 10 (Principles of Neural Science, 5th ed., 2012) – 1/1 (Nolte´s Human Brain, 7th ed., 2015) Nitorlební kompartment, Buněčný podklad nervového systému19 Neuroglie Nitorlební kompartment, Buněčný podklad nervového systému20 Centrální nervový systém Periferní nervový systém • Astrocyty – Hematoencefalická b. – Udržování homeostázy – Metabolismus neurotransmiterů – Důležité také při vývoji mozku • Oligodendrocyty – Myelinový obal • Mikroglie – Imunita • Ependymální buňky – Choroidní plexus – (hemato-likvorová bariéra) – Výstelka komorového systému (likvoro-encefalická bariéra) • Satelitní buňky – Podpůrná funkce v periferních gangliích • Schwanovy buňky – Myelinový obal Neuroglie Nitorlební kompartment, Buněčný podklad nervového systému21 Centrální nervový systém Periferní nervový systém • Astrocyty – Hematoencefalická b. – Udržování homeostázy – Metabolismus neurotransmiterů – Důležité také při vývoji mozku • Oligodendrocyty – Myelinový obal • Mikroglie – Imunita • Ependymální buňky – Choroidní plexus – (hemato-likvorová bariéra) – Výstelka komorového systému (likvoro-encefalická bariéra) • Satelitní buňky – Podpůrná funkce v periferních gangliích • Schwanovy buňky – Myelinový obal Neuroglie Nitorlební kompartment, Buněčný podklad nervového systému22 Centrální nervový systém Periferní nervový systém • Astrocyty – Hematoencefalická b. – Udržování homeostázy – Metabolismus neurotransmiterů – Důležité také při vývoji mozku • Oligodendrocyty – Myelinový obal • Mikroglie – Imunita • Ependymální buňky – Choroidní plexus – (hemato-likvorová bariéra) – Výstelka komorového systému (likvoro-encefalická bariéra) • Satelitní buňky – Podpůrná funkce v periferních gangliích • Schwanovy buňky – Myelinový obal Neuroglie Nitorlební kompartment, Buněčný podklad nervového systému23 Centrální nervový systém Periferní nervový systém • Astrocyty – Hematoencefalická b. – Udržování homeostázy – Metabolismus neurotransmiterů – Důležité také při vývoji mozku • Oligodendrocyty – Myelinový obal • Mikroglie – Imunita • Ependymální buňky – Choroidní plexus – (hemato-likvorová bariéra) – Výstelka komorového systému (likvoro-encefalická bariéra) • Satelitní buňky – Podpůrná funkce v periferních gangliích • Schwanovy buňky – Myelinový obal Neuroglie Nitorlební kompartment, Buněčný podklad nervového systému24 Centrální nervový systém Periferní nervový systém • Astrocyty – Hematoencefalická b. – Udržování homeostázy – Metabolismus neurotransmiterů – Důležité také při vývoji mozku • Oligodendrocyty – Myelinový obal • Mikroglie – Imunita • Ependymální buňky – Choroidní plexus – (hemato-likvorová bariéra) – Výstelka komorového systému (likvoro-encefalická bariéra) • Satelitní buňky – Podpůrná funkce v periferních gangliích • Schwanovy buňky – Myelinový obal Neuroglie Nitorlební kompartment, Buněčný podklad nervového systému25 Centrální nervový systém Periferní nervový systém • Astrocyty – Hematoencefalická b. – Udržování homeostázy – Metabolismus neurotransmiterů – Důležité také při vývoji mozku • Oligodendrocyty – Myelinový obal • Mikroglie – Imunita • Ependymální buňky – Choroidní plexus – (hemato-likvorová bariéra) – Výstelka komorového systému (likvoro-encefalická bariéra) • Satelitní buňky – Podpůrná funkce v periferních gangliích • Schwanovy buňky – Myelinový obal Neuroglie Nitorlební kompartment, Buněčný podklad nervového systému26 Centrální nervový systém Periferní nervový systém • Astrocyty – Hematoencefalická b. – Udržování homeostázy – Metabolismus neurotransmiterů – Důležité také při vývoji mozku • Oligodendrocyty – Myelinový obal • Mikroglie – Imunita • Ependymální buňky – Choroidní plexus – (hemato-likvorová bariéra) – Výstelka komorového systému (likvoro-encefalická bariéra) • Satelitní buňky – Podpůrná funkce v periferních gangliích • Schwanovy buňky – Myelinový obal Neuron Nitorlební kompartment, Buněčný podklad nervového systému27 http://www.slideshare.net/drpsdeb/presentations Neuron Nitorlební kompartment, Buněčný podklad nervového systému28 http://www.slideshare.net/drpsdeb/presentations ✓ Recepce signálu ✓ Integrace signálu ✓ Generování AP ✓ Vedení AP ✓ Přenos signálu Cytoplazma Membrána ✓ … ✓ Syntéza ✓ Transport ✓ … Udržovací aktivity Nitorlební kompartment, Buněčný podklad nervového systému29 https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/ed/Neuron_Cell_Body.png Udržovací aktivity Nitorlební kompartment, Buněčný podklad nervového systému30 https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/ed/Neuron_Cell_Body.png Udržovací aktivity Nitorlební kompartment, Buněčný podklad nervového systému31 http://www.oapublishinglondon.com/images/article/pdf/1397255957.pdf Membránový potenciál • Vzniká díky rozdílům v koncentracích iontů na opačných stranách semipermeabilní membrány Nitorlební kompartment, Buněčný podklad nervového systému32 http://www.slideshare.net/drpsdeb/presentations Klidový membránový potenciál neuronu • Vysoce nestabilní stav membrány • Proč? – Rychlost! • Energetická náročnost ✓Kyslík - 20% celkové tělesné spotřeby ✓Glukóza – 25% celkové tělesné spotřeby Nitorlební kompartment, Buněčný podklad nervového systému33 http://assassinscreed.ubi.com Akční potenciál • Rychlá změna napětí na membráně • Vznik na axonovém hrbolu nebo iniciálním segmentu • Šíří se membránou • Princip vše nebo nic Nitorlební kompartment, Buněčný podklad nervového systému34 http://www.slideshare.net/drpsdeb/presentations Šíření akčního potenciálu • Lokální proudy • Anterográdní směr Nitorlební kompartment, Buněčný podklad nervového systému35 http://www.slideshare.net/drpsdeb/presentations Saltatorní vedení • Myelinová pochva • Ranvierovy zářezy • Energetická úspora • Rychlost • Rychlost vedení dále ovlivněna průřezem vlákna – elektrický odpor nepřímo úměrný průřezu Nitorlební kompartment, Buněčný podklad nervového systému36 http://www.slideshare.net/drpsdeb/presentations • Axony • U člověka většina myelinizovaná (V CNS všechna) • Nemyelinizovaná pouze evolučně nejstarší vlákna Nitorlební kompartment, Buněčný podklad nervového systému37 Klasifikace nervových vláken http://neuroscience.uth.tmc.edu/s2/chapter04.html Klasifikace neuronů 38 http://www.slideshare.net/CsillaEgri/presentations Nitorlební kompartment, Buněčný podklad nervového systému Klasifikace neuronů Nitorlební kompartment, Buněčný podklad nervového systému39 http://www.slideshare.net/CsillaEgri/presentations Klasifikace neuronů Nitorlební kompartment, Buněčný podklad nervového systému40 http://www.slideshare.net/CsillaEgri/presentations 68. Buňky nervového systému Nitorlební kompartment, Buněčný podklad nervového systému41 ✓ Neuroglie • Klasifikace a funkční přehled ✓ Neurony • Charakteristika, stavba, klasifikace • Funkce neuronů o Udržovací aktivita • Syntéza – tělo • Transport (klasifikace, charakteristiky) o Zpracování a přenos informace – membrána • Stručně ot. 70 69. Nitrolební kompartment, intrakraniální tlak Nitorlební kompartment, Buněčný podklad nervového systému42 ✓ Obsah nitrolebního kompartmentu (mozek, krev, likvor) ✓ Bariéry mezi kompartmenty (meningeální, hematoencefalická, hematolikvorová) • Popis hematoencefalické bariéry • Cirkumventrikulární orgány ✓ Likvor • Tvorba, cirkulace, odtok ✓ Nitrolební tlak • CPP=MAP-ICP • Klinický význam 70. Klidové membránové napětí, akční napětí - vznik a šíření nervovým vláknem Nitorlební kompartment, Buněčný podklad nervového systému43 ✓ Membránový potenciál • Obecná charakteristika a popis iontových mechanismů ✓ Klidový membránový potenciál neuronu (charakteristika) ✓ Akční potenciál • Charakteristika • Iontové mechanismy • Vedení akčního potenciálu o Lokální proudy o Anterográdní směr o Role myelinu a saltatorní vedení • Stručná klasifikace nervových vláken