Upload
others
View
51
Download
2
Embed Size (px)
Citation preview
18.11.2010
1
Nosilec: prof. dr. Marjan Rupnik
Fiziologija s patofiziologijo
Medicina jutri je fiziologija danes.
Terapija zastoja srca
(nitroglicerin, acetilsalicilna kislina, heparin, morfin)
2 stoletji fizioloških raziskav, 5 Nobelovih nagrad
Znanost o logiki življenja
Cilji predavanja
uvod v fiziologijo
notranje okolje, homeostaza, povratne zveze
stacionarno razmerje ionov prek membrane
POMEN IONSKIH KANALOV s kliničnimi primeri
vloga medcelične komunikacije
Fiziologija
18.11.2010
2
Življenski procesi
presnova
odzivnost
gibanje
rast
diferenciacija
reprodukcija
Notranje okolje
Na+ 142 138-146 115-175 mmol/l
K+ 4,2 3,8-5,0 1,5-9,0 mmol/l
Ca2+ 1,2 1,0-1,4 0,5-2,0 mmol/l
Cl- 108 103-112 70-130 mmol/l
HCO3- 28 24-32 8-45 mmol/l
glukoza 4,3 3,8-5,1 1-30 mmol/l
teles. T 37,0 37,0 18,3-43,3 oC
pH 7,4 7,3-7,5 6,9-8,0
Homeostaza
je vzdrževanje stalnosti notranjega okolja.
vsi sistemi v telesu, oziroma življenski procesi so homeostatirani.
Claude Bernard (1813-1878)
Homeostatsko strogo uravnavani parametri
arterijski tlak
volumen zunajcelične tekočine
temperature telesnegajedra
kisik v plazmi
K+, Ca2+, H+
Ca2+, Na+
ATP
sistem>notranje okolje>celica
omrežja povratnih zvez, tekmovanje
ravnotežje in stacionarno stanje – poraba energije
prioritete
adaptabilnost
18.11.2010
3
Negativna povratna zveza
vhodni signal
Negativna
povratna
zveza
izhodni signal
kontrolni center
receptor
efektor
uravnavanakoličina
nastavljenavrednost
Homeostaza: povratne zveze
negativna povratna zveza
pozitivna povratna zveza
čas (minute)
art
eri
jski t
lak (
mm
Hg
)
Membranska fiziologija
1) vloga v celični komunikaciji
2) je selektivno prepustna za snovi.
Snovi prehajajo membrano glede na topnost v
maščobah, velikost, električni naboj ter prisotnost
kanalov in prenašalcev.
18.11.2010
4
Kemična sestava tekočin ob membrani
Prenos snovi prek plazmaleme
difuzija
aktivni transport
Difuzija
difuzija skozi ionske kanale
The ‚Patch Clamp‘ Technique
elektroda
izhod
steklena kapilara
nadzor tlaka
ionski kanal
celica
18.11.2010
5
The ‚Patch Clamp‘ Technique
Ionski kanali so membranske beljakovine
membrana
1. presenečenje:Ionski kanali imajo številne vloge v praktično vseh celicah v človeškem telesu.
živčne celice
kardiomiociti
limfociti
celice ledvičnih tubulov
hepatociti
eritrociti
osteoblasti
receptorji za svetlobo
rastlinske celice
Primer: akcijski potencial srčne mišice
2. presenečenje:
Ionski kanali so tarče številnih zdravil
18.11.2010
6
srčne aritmije
miotonije
epilepsije
sladkorna bolezen
cistična fibroza
miastenia gravis
~ 1000 od 30000 genov kodira ionske kanale.
3. presenečenje:
Poškodbe ionskih kanalov povzročijo bolezen
Od ATP-odvisen K+ kanal
Mutacije Kir6.2 gena in neonatalni diabetes
100 ms
5 pA
C2 O C1C3
slow fast
Frances Ashcroft
University Laboratory of Physiology, Oxford
KATP kanale zapre glukoza
0 mM glucose
0 mM glucose
20 mM glucose
Ashcroft et al (1984) Nature 312, 446
Vloga KATP kanalov pri sekreciji inzulina
hiperpolarizirana Ca2+ kanali zaprti
KATP kanali zaprti
izločanje inzulina
K+
KATP kanali odprti
ni izločanja inzulina
nizka presnova
ATP
depolarizacija
Ca2+ kanali odprti
Ca2+ ATP
visoka presnova
glukoza
-70 mV
inzulin
18.11.2010
7
KATP kanali in bolezen: tip-2 sladkorne bolezni?
prirojena hiperinzulinemija
depolarizacija
Ca2+ kanali stalno
odprti
Ca2+
neonatalni diabetes
glukoza
hiperpolarizirana
Ca2+ kanali
zaprti
K+
inzulin
izguba kanala vseskozi odprt kanal
depolarizacija
Ca2+ kanali
odprti
Ca2+
sulfonilurea
Zdravila, ki zapirajo KATP kanale
Kje najdemo KATP kanale
• trebušna slinavka, beta, alfa in
delta celice
• možgani: vključno
ventromedialni hipotalamus,
črna snov, skorja, mali
možgani, hipokampus
(internevroni)
• periferni aksoni
• srčna mišica
• skeletna mišica
Sakura et al (1995) FEBS Lett 377, 338
EA (V59M)
2 leti
diagnoza diabetesa pri 6. tednih
krvni sladkor - glukoza med 2.2 in
17 mM
zaostanek v razvoju
motorična spretnost enaka 9.
mesecem
18.11.2010
8
Blood
glucose
mmol/l
HbA1c
% Sulphonylurea
dose
(mg/day)
Insulin
dose
(U/day)
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
-28 -18 -8 2 12 22 32 42 52 62 72 82 92 102 112 122
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
R201H
Sprememba zdravljenja
Start sulphonylurea
Time (days after start of sulphonylurea treatment)
Sagen et al. Diabetes 2004
EA (V59M)
Vloga inzulina v telesu
Dnevni profil – inzulin in nutrienti
18.11.2010
9
Prenos snovi prek plazmaleme
difuzija
aktivni transport
Dejavniki, ki vplivajo na difuzijo
Osmoza
Pasivni transport snovi prek plazmaleme
Masni tok je usmerjeno gibanje velike količine ionov, molekul ali delcev (raztopljenih ali v mediju, vodi ali zraku). To gibanje je posledica hidrostatskega tlaka ali zračnega tlaka.
Filtracija je masni tok medija oziroma topljencev prek stene kapilare iz krvi v medceličnino.
18.11.2010
10
Primarni aktivni transport
Pomen aktivnega transporta pri funkciji ledvic
Aktivni transport snovi prek plazmaleme
zunajcelična tekočina
celična membrana
snov v prometu
membranski mešičekendocitoza
eksocitoza