Základy receptorové neurofyziologie
Jak funguje náš nervový systém? Proč cítíme bolest a jak reagujeme na změny vnějšího prostředí?
Jaké jsou příčiny onemocnění nervové soustavy a jaké jsou nejnovější přístupy k hledání účinných léků?
Každé slovo, které slyšíme, a každá myšlenka, která nás napadne, jsou zajišťovány neúnavnou činností ohromného množství iontových kanálů a receptorů, které řídí tok iontů buněčnou membránou a umožňují tak vznik a šíření akčních potenciálů v nervové soustavě. Správná funkce těchto důležitých proteinových komplexů je podmínkou pro správnou činnost nervové soustavy. Pochopení procesů, které jsou příčinou abnormální regulace iontových kanálů a metabotropních receptorů, je nezbytnou podmínkou pro vývoj nových léčebných přístupů, které lidstvu v budoucnu umožní zvládnout neurodegenerativní onemocnění, jakými jsou Alzheimerova a Parkinsonova choroba, závažné poruchy po mozkových příhodách a po ischemickém poškození mozku, či neuropatické bolestivé stavy signalizující poškození nervů.
Kurz bude zaměřen na objasnění současných přístupů ke studiu iontových kanálů a receptorů, jejichž aktivita je klíčová v přenosu signálů nervové soustavy. Pozornost bude zaměřena zejména na čtyři různé skupiny receptorů: a) NMDA podskupinu glutamátových receptorů, jejichž nadměrná aktivace vede k buněčné smrti, b) purinergní P2X receptory, jež jsou aktivované extracelulárními nukleotidy a hrají důležitou úlohu v periferním i centrálním přenosu signalizace a zánětlivých onemocněních, c) specifickou podskupinu teplotně citlivých iontových TRP (transient receptor potential) kanálů, které zprostředkovávají převod signalizace v periferním nervovém systému a účastní se mechanizmů zánětlivé a neuropatické bolesti a d) acetylcholinové receptory (muskarinové a nikotinové), které zajišťují přenos vzruchu v centrální i periferní nervové soustavě. Metody studia zahrnují molekulární biologii, biochemii, imunocytochemii, fluorescenční mikroskopii, farmakologii a elektrofyziologii.
Garant: RNDr. Viktorie Vlachová, DrSc.
Přednášející: Prof.RNDr. František Vyskočil DrSc, MUDr. Jiří Paleček, PhD; MUDr. Ladislav Vyklický, DrSc, RNDr. Viktorie Vlachová, DrSc.; RNDr. Hana Zemková, CSc., MUDr. Vladimír Doležal, DrSc.a další vědečtí pracovníci oddělení buněčné neurofyziologie, funkční morfologie, buněčné a molekulární neuroendokrinologie, neurochemie a oddělení proteinových struktur Fyziologického ústavu Akademi věd České republiky a řada odborných pedagogů Lékařské fakulty UK a Přírodovědecké fakulty UK Praha).
Téma: Buněčná a molekulární elektrofyziologie
![](zub.png)
Témata přednáškových bloků:
úloha excitabilních buněk ve fyziologii organizmu
typy excitabilních buněk: neuronů, glií, svalových buněk a hypofyzárních buněk
neuropřenašeče, jejich biosyntéza, výdej a degradace (glutamát, acetylcholin, kyselina gama-aminomáselná, glycin, serotonin, histamin, noradrenalin, ATP)
iontové kanály (ligandem aktivované, napětím aktivované, mechanoreceptory; kationtové a aniontové kanály; sodíkové, draslíkové, vápníkové a chloridové, polymodální iontové kanály)
receptory spřažené s G-proteiny, metody studia aktivace
agonisté, antagonisté a alosterické modulátory membránových receptorů, základní farmakologie
buněčné mechanizmy převodu a přenosu signálu v periferní a centrální nervové soustavě
molekulární struktura a funkce receptorů pro neuropřenašeče, hormony a jejich signalizační dráhy
neurodegenerativní onemocnění a bolest, studium mechanizmů na buněčné a molekulární úrovni
struktura a funkce membránových receptorů, molekulárně biologické a bioinformatické metody studia
principy počítačového modelování kinetiky aktivace iontových kanálů a receptorů, základy enzymové kinetiky
současné metody studia aktivace membránových receptorů nervové soustavy a důležitých buněčných signalizačních drah
hlavní mechanizmy interakce mezi neuronem a glií (purinergní signalizace, plasticita)
Témata praktických cvičení:
snímání membránových proudů technikou patch clamp – konfigurace snímání, elektrotechnické základy
příprava buněk pro elektrofyziologická a mikroskopická měření
příprava mikroelektrod a elektrofyziologická měření
hlavní představy o molekulárních mechanizmech aktivace, inaktivace a desensitizace membránových receptorů
mikroskopické techniky pro studium aktivity a exprese iontových kanálů
přístupy zpracování elektrofyziologických dat
porozumění záznamům miniaturních proudů a napětí
kritéria kvality výsledků elektrofyziologických a mikroskopických záznamů
hlavní charakteristiky hardware a software pro elektrofyziologický výzkum
nové směry elektrofyziologického výzkumu: automatizace vysokopropustné systémy jako nástroj pro farmakologický výzkum (hledání výhod a nevýhod)
vápníkový imaging, mikrofluorimetrie, zjištění intracelulární koncentrace vápenatých iontů
mikrofluorimetrické měření v živých buňkách
vyhodnocení mikrofluorimetrických dat
experiment pro zjištění aktivity iontových kanálů metodou vápníkového imagingu
programy pro vyhodnocení aktivity iontových kanálů a metabotropních receptorů
modelování jako nástroj pro poznání důležitých dějů, které nelze změřit
bioinformatické přístupy ke studiu membránových receptorů
Obrázková příloha
![](mikroskop.png)
Elektrofyziologické zařízení pro snímání miniaturních membránových proudů vyvolaných aktivací iontových kanálů (mikroskop, zesilovač, elektronické rozhraní pro digitalizaci signálu a řízení stimulace)