What is the name of this?
Guten Morgen allerseits. Ich hoffe, es wird nicht allzu viele Gründe zur Beanstandung geben. Es
ist mir immer viel lieber, wenn wir über Dinge reden, die irgendwie unklar sind, die nicht gut
herübergekommen sind, wo Sie unter Umständen Zusatzinformationen brauchen. Ich glaube, wir
können direkt miteinander reden und es muss nicht immer anonym sein. So, ich glaube Wiederholung
ab elektrochemischer Gradient. Ist das korrekt? Ja? Gut. Also, ihr erinnert euch, wir haben das
letzte Mal gesagt, dass Gradienten in der Bewegung von Substraten über Membranen eine eminente Rolle
spielen und dass es da insbesondere zwei Ionen gibt, deren Gradienten dafür stehen gewissermaßen
charakteristisch. Welche? Natrium, bitte merken, und Wasserstoff. Die sind gewissermaßen die
Garanten für Gradienten über Membranen mit der Potenz, zweite Substrate mitzuziehen. Wir haben
aber gesagt, dass nicht nur die Konzentration, also der chemische Gradient, wichtig ist,
sondern eben auch der elektrische, dass die beiden synergistisch wirken können, beziehungsweise,
wenn sie nicht synergistisch sind, dann kommt es immer darauf an, ob ein Element in dieser
Komposition oder in diesem Duo überwiegt, dann zählt diese Komponente. Also, der elektrochemische
Gradient ist die Basis für den passiven Transport. Wer gewährleistet passiven Transport? Welche
Strukturen oder welche Einrichtungen, Spezialisierungen? Kanal und der passive Transporter,
genau. Also, die beiden, und bitte nicht irritieren lassen, der Kanal gilt auch als
eine Transportschleuse, obwohl der Begriff da etwas verwirrend sein kann. So, wir haben hier
das Beispiel für das soeben Gesagte, ich habe euch gesagt, man sieht auf der linken Seite,
Entschuldigung, Darbildung A, ein synergistisches Zusammenwirken von Konzentrationsgradient und
elektrischem Gradient. Also, beide sind gewissermaßen in gleichem Sinne wirksam,
und wir haben gesagt, elektrische Ladungen bewegen sich in welche Richtung?
Richtig, genau. Also, immer dorthin, wo die gegensinnige Ladung ist. Das heißt also,
wenn ich mir das hier anschaue, dann habe ich hier viele positive Ladungen, hier ist die
Membranoberfläche negativ geladen, und deswegen ist also hier der Durchtritt optimal begünstigt.
Daher ist die Menge, die da durchtritt, groß. Im zweiten Fall, in Abbildung B, sehen wir den Fall,
dass zwar der Konzentrationsgradient ganz klar nach außen gerichtet ist, aber der elektrische
Gradient wirkt nicht gleichsinnig, denn die gegenüberliegende Oberfläche der Membran ist
auch positiv geladen, also fällt als Driver gewissermaßen der elektrische Gradient aus.
Diese Abbildung ist auch wichtig, wenn auch im ersten Moment verwirrend. Was sagt sie uns? Wir
wissen, dass also positive Ladungen alleine nicht genügen, um in einem Kanal zum Beispiel die
Passage zu ermöglichen, sondern es gibt Kanäle für diesen und jenen und den dritten Solut,
also in unserem Fall als positive Ionen, hier abgebildet, aber nur die Vierecke, das sind
Kaliumionen in unserem Fall, können durch diesen Kanal durch. Die anderen werden durch diesen
Kanal nicht durchgeschleust. Mit anderen Worten, wenn hier ein Ladungsausgleich existiert, also
hier und hier ist gleiche Ladung, gleiche Konzentrationen, dann wird man sich fragen,
was passiert, wenn da jetzt der Kaliumkanal aufgeht. Wenn der Kaliumkanal aufgeht, wird auf
Grund der Kaliumkonzentration, das heißt also hier wirkt wieder der Konzentrationsgradient,
eine Bewegung von Kaliumionen in die andere Richtung erfolgen, das heißt, es konzentrieren
sich hier die positiven Ladungen und entsprechend konzentrieren sich auf der Gegenseite die
negativen. Damit ist die Membran wieder polarisiert. Hier die einzelnen Transportgrundformen, wir haben
gesagt, die gibt es sowohl bei passivem als auch bei aktivem Transport und die Frau Kollegin hat
ganz richtig darauf hingewiesen, es heißt nicht Synport, bitte entschuldigen Sie das, sondern
Symport und hier haben Sie die drei Möglichkeiten. Uniport, recht klar, das ist ein Substrat in eine
Richtung. Synport bedeutet ein Schlepper, der über seinen Konzentrationsgradienten ein zweites
Solut mitnimmt und aber in der gleichen Richtung. Das heißt, das wäre ein Symport und der Antiport
meint das Gegenteil, der Treiber, also wo die Konzentrationsgradienten sehr stark sind,
zieht in eine Richtung und in die Gegenrichtung wird ein zweites Solut mitgenommen.
Hier noch einmal die drei Möglichkeiten. Synport und Antiport werden als gekoppelter
Transport bezeichnet und damit sind wir mit der Nomenklatur schon durch.
Also Natrium- und Wasserstoffionen sind die, die wir für die Gradienten brauchen,
die an den Zellen wirksam sind. Bergauftransporte sind also unter was für Umständen möglich?
Bitteschön, bitte. Ja, also der Herr Kollege sagt richtig, wenn Energie zur Verfügung steht. Im
Sinne jetzt von Antrieb, im Sinne ATP zum Beispiel, aber es gibt auch Bergauftransportmöglichkeiten,
gewissermaßen passiv, wenn der Treiber oder Schlepper mit einem starken Konzentrations-
und elektrochemischen Gradienten in eine Richtung wirkt und den anderen in die
Gegenrichtung bergauf fördert. Aber dazu braucht er einen ausreichend großen Gradienten.
Gut, ich glaube, Erich, jeder hat schon gesagt, dass also das Wichtigste,
was sich an den Zellen abspielt, über die Membranen passiert. Das deckt sich mit dieser
Feststellung, dass zwei Drittel der Stoffwechselenergie für Membranprozesse gebraucht werden.
So, hier haben wir jetzt noch einmal den gekoppelten Transport. Ihr seht, hier ist
der Fall eines passiven Transporters angegeben. Hier wird ausschließlich über einen großen
Konzentrationsgradienten ein Solut bergauf transportiert, das Gelbe, ohne Motor. Sehen Sie?
Wohingegen hier eine Pumpe vorliegt, die mit ATP angetrieben wird. Das ist die zweite
Möglichkeit des Bergauftransports. Schauen wir uns an, was hier passiert. Die Natrium-Kalium-ATP-Ase
ist ein gutes und wichtiges Beispiel dafür, dass eine solche Durchschleusung in beiden Richtungen
möglich ist. Das heißt, unter regulären Bedingungen, wo Konzentrationsgradienten und
Ladungsgradienten, also elektrochemische Gradienten, gleichsinnig wirksam werden,
sehen Sie hier Natrium. Natrium hat hohe Konzentration außen, hat die Ladungen
entsprechend den idealen Bedingungen negativ innen. Das heißt also, der Gradient würde stark nach
innen ziehen. Bei einem Kalium-Angebot in der Zelle, das sehr groß ist und eine elektrische
Ladung positiv, wäre die Strömungsrichtung so, aber der Umfang des Durchtritts geringer,
weil der elektrische Gradient mit dem Konzentrationsgradienten nicht synergistisch
wirkt. Mit anderen Worten, das wären die normalen Bewegungsrichtungen. Wenn Natrium einströmt,
kann Kalium in einem gewissen Umfang in die Gegenrichtung bergauf transportiert werden.
Irgendwann ist aber dieser Gradient aufgebraucht und während aber dieser Gradient sich verbraucht,
ist ATP entstanden. Und dieses ATP kann nun benutzt werden, um die beiden Solute wieder
in Gradientenrichtung aufzubauen. Ist das klar? Gut. Was ist eine kompetitive Hemmung?
Die Frau Kollegin hat das wissenschaftlich erklärt und den Barhocker vermieden. Wir
haben gesagt, hier am Beispiel eines Enzyms, die Bindung eines kompetitiven Inhibitors verhindert
die Bindung des Substrats, drängt das Substrat sozusagen aus der Position und das ist sehr
unangenehm. Wir werden dann Krankheiten kennenlernen, wo das der Mechanismus ist.
Jetzt sagen Sie mir bitte, wovon hängt es denn noch ab, wer da jetzt gewinnt? Beide sind da,
das Substrat ist da, der kompetitive Inhibitor ist da und das Enzym mit seiner noch freien
Bindungsstelle. Das heißt, die Konzentration ist das entscheidende Kriterium. Habe ich vom
Substrat eine höhere Konzentration, dann wird der Inhibitor überboten und die Bindung erfolgt. Man
muss sich das so vorstellen, dass die Bindungen und Entkopplungen von der aktiven Bindungsstelle
dynamisch laufen. Das bindet, löst sich, bindet wieder und so geht das dahin. Deswegen, wenn wir
bei einer bestimmten Erkrankung, ich habe euch die Myasthenia Gravis genannt, das ist eine leider
nicht so seltene Autoimmunerkrankung, wo die kompetitive Hemmung über einen Antikörper
passiert. Da werden Antikörper gebildet, die leider an der motorischen Endplatte am Rezeptor
binden können. Damit wird das reguläre Substrat, das wäre in dem Fall Acetylcholin, nicht gebunden
und die armen Menschen kriegen dann im Laufe des Tages, wenn dieses Defizit immer stärker wird,
immer mehr motorische Defizite. Sie kriegen Doppelbilder, können nicht mehr sprechen,
nicht mehr schlucken, der Kopf fällt ihnen nach vorn, sie können sich unter Umständen nicht einmal
mehr bewegen. Und da, was macht man da? Man gibt dann eine Überkonzentration gewissermaßen von
Acetylcholin, zwar nicht spritzt man Acetylcholin im Überschuss, sondern man hemmt den Acetylcholin
Abbau. Damit steigt die Konzentration vom Acetylcholin und damit wird der kompetitive
Antikörper verdrängt. Es ist auch eine Bindung, die den weiteren Stoffwechsel an der Bindungsstelle
verhindert. Bitte aufpassen, wie gesagt, es gibt die nicht-kompetitive und die unkompetitive
Hemmung. Was ist das Prinzip der nicht-kompetitiven Hemmung? Was ist der Mechanismus der nicht
kompetitiven Hemmung? Ja, Inhibitor, ein Inhibitor, kann man so sagen. Also, Frau Kollegin hat das
ganz richtig beschrieben, sie hat gesagt, hier wieder am Fall eines Enzyms erklärt,
gibt es zwei Bindungsstellen, die eine für das Substrat und die andere potenziell für
einen Inhibitor. Wenn der Inhibitor hier bindet, dann ändert sich das aktive Zentrum des Enzyms
und es kann dieses Substrat nicht mehr aufnehmen. Alles klar? So läuft das. Und was ist jetzt die
unkompetitive Hemmung? Ich müsste entschuldigen, da habe ich keine Folie dazu beigebracht,
aber es ist relativ schnell erklärt. Merkt euch bitte die unkompetitive Hemmung, was nicht gleich
zu setzen ist mit dem da. Läuft so, wir haben eine Bindung des Substrats und der Inhibitor setzt
sich dann sekundär auf diese Bindungsstelle, wo das Substrat mit der Bindungsstelle interagiert
drauf und durch das Substrat aus der Bindung herausgehebelt wird. Ist das verständlich?
Nicht so ganz, gell? Noch einmal. Also, wir gehen jetzt einmal davon aus, wir hätten hier dieses
Enzym mit seiner Substrat-Bindungsstelle. Soweit alles gut. Bei der unkompetitiven Hemmung würde
der Inhibitor nicht hier binden, sondern sich da auf das aktive Zentrum noch draufsetzen. Das geht
aber nur dann, wenn die Substrat-Enzym-Bindung schon stattgefunden hat. Dann setzt sich das drauf
und damit ist die Bindungsfestigkeit hier wieder aufgehoben und gewissermaßen das Substrat wird
dadurch wieder verloren. Das, was ich Ihnen jetzt erklärt habe, ist die unkompetitive und das ist
etwas anderes als die nicht-kompetitive. Das ist ärgerlich, dass das so heißt. Ich habe euch gesagt,
dass ATP-Synthese ein Arbeitsweg ist, der auch umgekehrt werden kann. Das heißt, wir haben hier
zum Beispiel die Situation einer gradientenbetriebenen ATP-Herstellung. Ein Gradient führt dazu, dass
ATP gebildet wird, also die ATP-Synthase. ATP wird jetzt in großer Menge hergestellt. In unserem
Beispiel hier wäre das Licht. Im biochemischen Beispiel entsteht ATP im Überschuss und dieses
ATP wird dann, wenn der Funktionszustand der Zelle es erfordert und der Gradient nicht mehr zur
Verfügung steht, weil er verbraucht wird, dann wird über diese ATP-Aktivität der Gradient,
der Konzentrationsgradient wieder hergestellt. Also es gibt beide Arbeitsrichtungen.
Die ATP-Synthase wäre ein Beispiel für eine F-Typ-Pumpe. Ihr erinnert euch, die haben wir
gestern besprochen. Eine F-Typ-Pumpe würde heißen, das ist ein Turbinenmechanismus,
der in umgekehrbarer Funktionsrichtung arbeiten kann. Hier wäre der extrazelluläre Raum, hier
der intrazelluläre Raum. Diese Pumpe arbeitet über einen Wasserstoffgradienten, die andere
über einen Natriumgradienten. Die hohe Konzentration von Wasserstoffionen führt dazu,
dass die Gradientenrichtung nach innen zeigt. Beim Durchlauf von Wasserstoffionen da hinein
wird die Turbine angetrieben und es entsteht ATP. Wenn diese Protonen- oder Wasserstoffkonzentration
aufgebraucht ist, also der Gradient nicht mehr da oder sehr schwach, dann kann der Gradient wieder
aufgerichtet werden, in dem ATP verbraucht wird und die Wasserstoffionen vom Zellinneren in das
Zelläußere verschoben werden.
Noch einmal, ob es die eine oder andere Form der Arbeitsweise ist, hängt davon ab, wie viel ATP,
ADP, Phosphat, Natrium und Kalium aktuell in der Situation zur Verfügung steht.
Erzeugt eine Natrium-Kalium-ATP-Gase in Aktivität eine Polarisation der Membran ja oder nein?
Ja, sehr gut. Und wie geht das?
So ist es. Der Kollege sagt richtig, der normale Arbeitsgang einer Natrium-Kalium-ATP-Gase ist
nicht Transport 1-1, sondern 3-2. Das heißt, es werden mit einem Arbeitsgang drei Natrium-Ionen
nach außen verschoben, zwei Kalium-Ionen gehen dabei nach innen und damit wird die
innere Membranoberfläche gegenüber außen relativ negativer. Und so läuft das. Das klingt jetzt
alles sehr sperrig, mir ist das schon bewusst, aber es wird immer mehr sehr viel Ärger. Wenn
Sie sich die Sachen merken, dann haben Sie wichtige Grundprinzipien in dem gesamten
Zellstoffwechsel verstanden. Mit denen kann man dann sehr gut arbeiten.
So, da sieht man so ein Arrangement, das hier sehr gut, wir ignorieren das, das ist eine
pflanzliche Zelle. Wir schauen uns die linke Seite an, die tierische Zelle und haben hier
das Beispiel eines Bergauftransportes von Natrium. Natrium wird hier nach oben gefördert
über die Natrium-Kalium-ATP-Gase. Die baut hier gerade einen Natriumgradienten auf,
im Gegentausch geht Kalium nach innen, die Membran wird polarisiert. Sie wird polarisiert
und aus diesem Grund wird über einen solchen Kotransport ein guter Sog für Natrium nach
innen entstehen. Denn nicht nur ist jetzt die Natriumkonzentration durch die Natrium-Kalium-ATP-Gase
außen sehr hoch geworden, sondern die Membran ist auch polarisiert geladen. Die positiven
Ladungen überwiegen außen, die negativen innen, weil das Verhältnis des Transports
3 zu 2 war. Das heißt, ein ordentlicher Sog nach innen und der ermöglicht, dass er absolut
mitgeht. So etwas wäre dann ein Symport.
Schlepperfunktion, gute Beispiele Glucose, Aminosäuren. Also wenn sich jemand fragt,
was zieht der gradientenbetriebenen Schlepper mit? Dann ist eine gute Antwort Aminosäuren
und Glucose.
Und das ist euch klar geworden? Müssen wir das noch im Detail durchgehen oder ist das
verständlich? Verständlich, nicht?
Und das ist etwas ganz Wichtiges. Auch der pH-Wert wird durch diese ganzen Ionenbewegungen
natürlich bestimmt und die pH-Stabilität ist die Voraussetzung, dass die Zellen funktionieren.
Das heißt, wir haben keinen großen pH-Spielraum, sondern der pH soll bei 7,2 liegen und nur
dann funktioniert das Ganze, wenn dieser pH-Wert erhalten bleibt.
Noch einmal die einzelnen Pumpengrundtypen. B-Typ-Pumpe, also Natrium-Kalium-ATP-Ase wäre
so etwas. F-Typ-Pumpe wäre eine ATP-Synthase. Und die ABC-Pumpe, den ABC-Transporter möchte
ich hier jetzt nicht so sehr ausführen, weil er im Gegensatz zu den anderen beiden nicht
so relevant ist, als für den Transport von kleinen Molekülen wichtig.
Fragen? Nicht.
Gut. Dann machen wir das mal.
Dann machen wir weiter mit Zellphysiologie 3. Wiederholung.
Zellen müssen miteinander kommunizieren. Wir haben gesagt, es gibt im Grundsatz was
für Kommunikationsformen, so wie auch im menschlichen Leben.
Entschuldigung, noch einmal. Endokrin, Naral, Paracrin,
Zellzellkontakte. Schön. Wenn wir die vier jetzt kategorisieren müssten,
wir würden sie jetzt in zwei Kategorien trennen. Welche zwei gehören zusammen?
Ja, also Weitstreckenverbinder. Welche sind die Weitstreckenverbinder?
Endokrin und Naral, richtig. Und die anderen zwei? Die blaut dann aus nächster Nähe.
Na genau. Also, was haben wir gesagt, ist das Charakteristikum der Endokrinensignalisation.
Und gleich vorweg gesagt, gut, machen wir das einmal so. Was ist das Charakteristikum und
auch gewissermaßen das Konstruktionsmanko oder die Schwierigkeit, die sich ergibt,
bei der Endokrinensignalisation?
Ja, richtig. Also das wäre ja eigentlich das Gute. Es wird in die Blutbahn abgegeben,
ganz wahllos und wirkt nur dort, wo eine Zelle einen Rezeptor besitzt,
für eben genau diesen Liganden. Bitte, Herr Kollege.
Genau. Also er sagt, das Problem ist durch die Verdünnung, die sich ergibt,
nicht, wenn Sie dieses bisschen an Signalstoffen auf die große Blutmenge verteilen, dann ist die
Konzentration vor Ort sehr gering. Das heißt, die Rezeptoren müssen sehr starke Affinität hergeben
und Verstärkerfunktion erfüllen. Das ist es. Sind Rezeptoren für einen bestimmten Liganden,
für ein bestimmtes Signalmolekül verschieden von Zelle zu Zelle?
Ja, richtig. Das heißt, bitte merkt euch das,
damit da jetzt keine Missverständnisse entstehen. Es gibt schon Subtypen von Rezeptoren,
zum Beispiel Muscarinerge- und Nikotinerge-Rezeptoren. Das gibt es schon. Aber im
Grundsatz sind die recht einfach gebaut. Der Rezeptor ist einfach. Der Signalstoff bindet
an diesen recht uniformen Rezeptor. Aber was in der jeweils betroffenen Zelle oder aktivierten
Zelle dann passiert, im Zellinneren, das kann sehr verschieden sein. Das kann eine Gen-Aufregulation
sein, eine metabolische Veränderung. Das kann zu Expressionen von Zytoskeletelementen Anlass
geben. Also das ist dann ein breites Spektrum von Reaktionsmöglichkeiten, die aber insgesamt
zusammen ein logisches Programm ergeben. Also zum Beispiel, ich habe Ihnen die Stresssituation
als Beispiel genannt. Und wenn Sie sich eine solche Stresssituation vorstellen,
dann ist die gekennzeichnet wodurch. Was passiert dabei?
Also einerseits wird der Sympathikus aktiviert, es wird Adrenalin freigesetzt. Und zweitens
und in der Nebennierenrinde Kortisol. Das heißt, das ist das, was bei einer Stressreaktion passiert.
Und die Freisetzung dieser beiden, wenn Sie wollen, Signalstoffe, jetzt abstrakt gesagt,
macht ein ganzes Konzert an Reaktionen, die den Organismus in die Situation bringen,
diese Stresssituation gut zu überstehen. Durch Krampf oder Flucht.
Ja, soweit? Okay. Wird der endokrine Signalisationsweg nur von Hormonen benutzt?
Endokrin, da denkt man immer an Endokrinologie, an Schilddrüse, Nebenniere, Keimdrüsen.
Also Antwort, nein. Sondern zum Beispiel werden, das könntet ihr aber jetzt schon wissen,
das haben wir gestern besprochen, was für Signalmoleküle werden denn noch am Blutweg
transportiert und somit gewissermaßen endokrin? Sie sind am richtigen Weg, aber es sind nicht,
ja, Immunzellen werden am Blutweg transportiert. Aber wir reden jetzt über Signalisatoren,
also Signalisationsmoleküle, die an Rezeptoren dann koppeln werden irgendwo. Wie heißen die?
Genau, Zytokine. Ja, also Zytokine sind Signalisationsmoleküle, die einerseits
paracrin, andererseits aber auch endokrin und sogar neuronal funktionieren können.
Die sind also richtig vielfältig. Schön. Wir gehen jetzt den zweiten
Weitstreckenverbinder durch, die neuronale Signalisation. Was unterscheidet im Prinzip,
im Grundsatz, die neuronale von der endokrinen Signalisation?
Ja, also einerseits ist der Mechanismus eine elektrische Signalkaskade, eine Signalfortsetzung
und zweitens? Richtig, ja. Und das bedeutet, also sie sagt, sie wirken an einer Synapse.
Und das bedeutet was gegenüber einer endokrinen Signalisation? Also punktuell,
würde man sagen. Sie haben das richtig gemeint. Punktuell, eine punktuelle Signaltransmission.
So, was können wir im Gegensatz zu den Weitstreckenverbindern über die Lokalkommunikatoren
sagen? Das ist Paracrin und das ist Zellzellkontakt. Wie charakterisiert sich das? Ist Paracrin noch
mit einem zweiten Mechanismus typischerweise verbunden? Richtig, mit Autocrin. Was bedeutet
das? Genau, der Kollege sagt richtig. Autocrin bedeutet in diesem Schema hier, dass Signalstoff
nicht nur über den extrazellulären Raum, Flüssigkeit, an andere Zellen anbindet und da
eine Reaktion auslöst, sondern, was hier nicht abgebildet ist, dieser Signalisator koppelt an
einem Autorezeptor, wie das heißt, und kann nun einerseits nach einem Hit-and-Run-Mechanismus
die weitere Produktion aufrechterhalten oder andererseits sie unterbrechen.
Auch diesen Mechanismus nutzen wir medizinisch mit Immunglobulin, Infusionen, das ist jetzt nur
außer Konkurrenz. Damit blockieren wir die Autorezeptoren und unterbrechen damit diesen
Hit-and-Run, wenn pathologische Immunprozesse laufen und unterhalten werden. Welche Zellformen
tendieren zu Zell-Zell-Kontakten? Das sind die Immunzellen und wir werden gleich sehen,
wie die können einerseits untereinander, also Immunzelle mit Immunzelle, kommunizieren durch
eine direkte Koppelung. Wir haben dann aber auch noch andere Möglichkeiten. Ist das allen klar?
Wir haben gesagt, Paracrin ist die Nahkommunikation und ich möchte diese Nahkommunikation, die es
natürlich auch in anderen Bereichen gibt, am Beispiel der Zytokin-Kommunikation im
Zentralnervensystem erklären. Frage, gibt es Zytokine im Zentralnervensystem oder gibt es
die nicht oder kommen die nur irgendwie dorthin über irgendeinen Weg? Antwort, ja, es gibt ein
Zytokin-System des Zentralnervensystems und es gibt das periphere Zytokin-System, weil gerade
vorhin von Lehrbüchern die Rede war, wenn Sie das in einem nicht mehr so neuen Lehrbuch suchen,
werden Sie das nicht finden. Wenn Sie daraus eine Beanstandung generieren, dann werde ich
Sie Ihnen leider nicht akzeptieren können, denn dann haben Sie eine nicht rezente Quelle angezapft.
Also, haltet euch bitte an die Inhalte der Folien, die sind in Ordnung und die sind validiert.
Manchmal sind die Lehrbücher nicht am letzten Stand. Das sollte so hoffe ich hier der Fall sein.
Also mit einem Wort, Zytokin-Signalisation in der Peripherie. Wir gehen jetzt einmal davon aus,
wann entstehen denn Zytokin-Vermehrungen in der Peripherie außerhalb des Zentralnervensystems,
unter welchen Umständen? Genau, wenn also irgendwo ein pathologischer Prozess läuft,
eine Entzündung typischerweise, es gibt es aber auch bei andersartigen, nicht entzündlichen
Prozessen, aber nehmen wir eine Entzündung. Wir haben das letzte Mal das Beispiel genannt,
einer Darmentzündung. Darmentzündung macht eine lokale Infiltration mit Entzündungszellen und
macht eine Zytokinaufregulation. Schön, und was machen diese Zytokine dann?
Genau, sie wirken einerseits eben paraclin, lokal, im Rahmen dieses lokalen Immunprozesses,
aber sie werden auch in die Blutbahn abgegeben und gelangen so unter anderem auch an die
Schwelle des Zentralnervensystems und die heißt wie? Blut-Hirn-Schranke. Merkt euch,
das Zentralnervensystem hat hochempfindliche Milieustabilitätsregulationen. Das heißt,
das Funktionsmilieu in der gewerkstreiften Muskulatur, im Fettgewebe und so, das verträgt
schon Schwankungen. Diese Schwankungen können aber im Zentralnervensystem nicht toleriert werden.
Das Zentralnervensystem braucht sehr konstante Milieubedingungen. Deswegen haben wir diese
Schranke, damit da nicht alles durchkommt. So, jetzt haben wir gesagt, vom periferen
Zytokin-System zum Zentralnervensystem ist es manchmal notwendig, einen Signalübertritt zu
erreichen. Warum? Bleiben wir wieder bei unserem Darmbeispiel. Entzündung im Darm. Nicht nur
Zytokine gehen ja in die Zirkulation, sondern auch Bakterien vielleicht. Und, finden Sie jetzt den Weg?
Genau. Das heißt, das Zentralnervensystem sollte jetzt in einen Zustand versetzt werden,
übertretende Bakterien an der Schwelle, an der Schranke abzufangen. Und wie geschieht das?
Also, noch einmal gesagt, und dazu gehört die Wiederholung, ihr merkt euch bitte Zytokine,
und da gibt es ganz besondere, die das im hohen Maß tun. Zum Beispiel Interleukin 1-Beta. Das
wird aufreguliert bei einem Entzündungsprozess, das gelangt an die Blut-Hirn-Schranke und bewirkt
dort in der Wand der Blut-Hirn-Schranke, die aus Endodel, Tight Junctions und Parsalmembran und
dem Astrozytenfortsatz besteht. Da geschieht dann eine Zyklooxygenase-Aufregulation. Es
entsteht Prostaglandin E2 und die wirken wie ein Schalter, der zum Zytokin-System des
Zentralnervensystems den Kontakt herstellt. Und wenn das passiert, dann werden im Zentralnervensystem
Zytokine aufreguliert und die Mikroglia, also Monozyten, Makrophagen, bilden eine Barriere
gegen den Durchtritt von Bakterien im Weiteren. Das heißt, dass auf diese Art und Weise wird einem
Übertritt einer Entzündung über die Blut-Hirn-Schranke gewissermaßen vorbeugend entgegengewirkt.
Und weil diese Elemente des zentralnervösen Gewebes so miteinander interagieren und das
ganz wesentlich über Zytokin-Signalisationen, nennt man das neurovaskuläre Einheit. Das heißt,
die besteht aus der Kapillare mit ihren Tight Junctions, mit ihrer Parsalmembran rundherum.
Da dran hängen die Füßchen der Astrozyten, das sind Glia-Zellen. Dann haben wir hier die
Mikroglia, die keine Glia ist, sondern Monozyten, Makrophagen. Und dann haben wir hier die Nervenzellen
und noch andere Elemente, von denen wir später reden werden. Wenn jetzt hier eine Interleukin-1-Beta-Aktivität
beginnt, dann werden die Mikroglia-Zellen hier über diesen Switch mit COX-2 und Prostaglandin-E2
aktiviert. Die gehen vom Ruhestatus in einen Aktivitätsstatus über. Habt ihr das vielleicht
schon gehört irgendwo? Wie schaut denn ein Aktivitätsstatus oder ein Aktivierungsstatus
von einem Monozyten-Makrophagen aus? Wie schaut in anderen Geweben auch ein Monozyt gegenüber
einem Makrophagen aus? Schauen die gleich aus oder nicht? Also ich sag's euch, Monozyten-Makrophagen
haben insofern wesentliche Unterschiede zueinander, als der Monozyt gewissermaßen die Ruheform ist.
Die Mikroglia, wie sie hier liegt, ist auch eine Ruheform. Wird die aktiviert durch Zytokine,
dann wird sie größer, die Fortsätze werden kleiner und sie beginnt sich zu bewegen. Sie
kann also auf ein Ziel hin, wie eine Amöbe. Deswegen nennt man das auch eine amöboide
Bewegung, weil diese Zellen dann die Fähigkeit erlangen, sich zu ihrem Ziel hin zu bewegen. Das
müssen sie ja können, wenn sie dort irgendetwas wollen, irgendwas pharozytieren oder sonst.
Gute Frage. Der Herr Kollege fragt, ob Astrozyten, die ich gerade gesagt habe,
auch gewissermaßen an der Blut-Hirn-Schranke mitbeteiligt sind. Machen die das auch oder
machen die das nicht? Auch das werden sie in vielen Lehrbüchern nicht finden. Antwort,
ja, unter bestimmten Umständen können Astrozyten pharozytotisch aktiv werden. Also wenn die
aktiviert werden durch Zytokin-Signale, dann nehmen sie neben ihren vielen anderen Funktionen
auch noch die Phagozytose-Funktion an, vorübergehend.
Also, das habt ihr verstanden. Ich habe euch gesagt, Zytokine wirken nicht nur
Paracrin und nicht nur Endocrin, sondern sie können unter Umständen auch, und darüber
reden wir dann später, neuronal signalisieren und sich damit eigentlich wie Neurotransmitter verhalten.
Was sind Chemokine, was sind Zytokine? So was kann einmal eine Frage sein.
Unterschied? Es ist ungefähr so wie, was ist Österreich und was ist Salzburg. Salzburg ist
ein Bundesland in Österreich. So sind die Chemokine eine Unterkategorie von Zytokinen.
Zytokine ist Überbegriff und Chemokine sind solche, die auf chemische Signalstoffe oder
auf chemische Signale sich in Bewegung setzen und so auf diesem Weg zu ihrem Target finden.
Gut, also diese lokalen Immunkaskaden sind eigentlich gedacht für euch als Nachschlagemöglichkeit,
damit man ungefähr weiß, was es da sonst noch gibt. Das wird jetzt einmal im ersten
Angalop nicht in allen Details Frage sein.
Auf die Frage, was für Zellen im Zentralnervensystem bilden den Zytokine, antwortet alle. Nicht nur
Nervenzellen, nicht nur Mikrogliazellen, alle Elemente der neurovaskulären Einheit sind
prinzipiell in der Lage, funktionszustandsabhängig Zytokine herzustellen.
Und das ist noch einmal wichtig, bitte merkt es euch, das Kapillarendothel des ZNS ist gemeinsam mit der
Tite Junction, mit der Basalmembran und den dort andockenden Astrozytenfüßchen die Blut-Hirn-Schranke.
Diese Blut-Hirn-Schranke muss bei der Zytokin-Signalisation von der Peripherie ins Zentralnervensystem
passiert werden, wirkt wie ein Kippschalter.
Ja, wir haben gesagt, schauen Sie, im peripheren Blut hat sich Interleukin 1-Beta vermehrt,
als Ausdruck einer Entzündung irgendwo. Dieses Interleukin 1-Beta, ein Zytokin, führt zur Aktivierung
der Zytoxygenase 2. Das ist ein Enzym, das bei Entzündungen im Überschuss gebildet wird.
Deswegen gibt man Voltaren oder gibt man Napropene, also anti-inflammatorische Medikamente, die COX-2 hemmen.
Und damit den Entzündungsprozess terminieren helfen, abkürzen.
Und genau so wird Prostaglandin E2, PGE2, Prostaglandin E2 gebildet, ein Lokalhormon,
das dann die Zytokin-Vermehrung im Zentralnervensystem, also jenseits der Blut-Hirn-Schranke, in Gang setzt.
Und so weit ist da der Übergang geschaffen.
So, macht's eine Pause? Ja? 10 Minuten oder Viertelstunde? Was? 10 Minuten genügt?
Okay, dann bitte bis 5 nach 10.
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So, bitte wieder Platz zu nehmen. Machen wir weiter.
Wir haben das letzte Mal
die Besonderheit von Nervenzellen gegenüber anderen Zellformen
im Organismus definiert.
Was macht eine Nervenzelle
besonders gegenüber anderen Zellformen irgendwo?
Was macht eine Nervenzelle
gegenüber anderen Zellen im Organismus
in anderen Gewebenorganen so besonders?
Sie funktioniert über elektrische Weiterleitung.
Das ist korrekt. Das machen aber manche anderen Zellen auch.
Sie ist sehr lang, sagt die Frau Kollegin,
und meint damit genau das Richtige.
Sie ist stark polarisiert unter Umständen.
Das heißt, sie hat unter Umständen einen exzessiv langen Fortsatz.
Nicht alle haben das.
Aber wir haben gesagt,
eine Nervenzelle geht einen Weg von 1 m Länge.
Was noch?
Die Frau Kollegin hat die Polarisation der Zelle detailliert.
Und zwar richtig.
Zellkörper und die Zellenformation
und die hier am Zellkörper inserierenden Dendriten.
Das ist gewissermaßen die Empfangszone.
Daher die Pfeilrichtung.
Da werden die Kontakte anderer Zellen aufgenommen.
Richtig?
Absolut.
Würde man sagen.
Der Herr Kollege,
Sie haben eine schlechte Regenerationstendenz.
Sie meinen,
Sie treffen den Punkt.
Aber warum ist das ein Problem?
Ach so, das meinen Sie.
Okay.
Das stimmt natürlich,
wenn Sie einen periferen Nerven durchschneiden.
Dann wird das Resprouting die neue Aussprosung
der Fortsätze sehr bald existieren.
Nur wenn das Axon sehr weit distal verletzt wird,
dann kann die Anschlussstelle noch einmal gefunden werden.
Plastische Chirurgen versuchen immer,
End-zu-End-Anastomosen herzustellen,
damit dieses Durchsprossen gewährleistet ist.
Im zentralen Nervensystem geht das gar nicht.
Bitte schön.
Richtig.
Das heißt, auch eine Besonderheit der Nervenzelle,
sie arbeitet mit einer elektrochemischen Kuppelung,
der Signalübernahme.
Ja.
Die Frau Kollegin hat es als Spezifikum herausgehoben.
Das ist es nicht ganz.
Es gibt auch andere Zellen,
die elektrisch erarbeiten.
Die können elektrische Impulse weiterleiten.
Das ist schon etwas sehr Besonderes.
Wenn wir uns jetzt überlegen,
Stichwort Neurodegenerative Erkrankungen,
Prototyp Morbus Alzheimer,
was ist da die Achillesferse?
Richtig.
Es können sich keine neuen Neuronen bilden.
Wir wissen,
nur damit Sie das in der Diskussion für sich haben,
es gibt in menschlichen Gehirnen
in bestimmten Regionen
ganz minimale Nachbildungstendenzen von Nervenzellen
ein Leben lang.
Und zwar im Richthirn und im sogenannten Hippocampus.
Da werden wir dann drüber reden.
Das nutzt uns nicht viel.
Das sind mehr oder minder Reminiscenzen der Phylogenese
bei einer Ratte zum Beispiel
oder bei anderen einfacheren Nervensystemen.
Das geht ein Leben lang in größerem Umfang.
Deswegen altern die auch nicht so schnell.
Sie meinen jetzt eine Nervenfaser
oder eine Neurodegenerative Erkrankung?
Das ist eine Frage,
die wir uns immer wieder stellen müssen.
Wir haben ja auch schon eine Frage,
ob wir eine Nervenfaser oder ein Nerv als Ganzes haben.
Eine Faser.
Gut, darüber reden wir gleich.
Wichtig ist jetzt als Erstes,
der große Unterschied,
weswegen diese ganzen Neurodegenerativen Erkrankungen auftreten,
ist,
und das deckt sich mit der Antwort vom Herrn Kollegen aus der letzten Reihe,
dass eine Nervenzelle ein Leben lang halten sollte.
Weil der Ersatz praktisch nicht existiert.
Das heißt,
es muss viel repariert werden.
Eine Epithelzelle in der Mundschleimhaut,
an der Hautoberfläche,
die wird in 14 Tagen abgeschilfert und ersetzt.
Die andere muss 90 Jahre halten.
Das setzt schon einen Stoffwechsel voraus,
wo wir gesagt haben, der ist störbar.
Da haben wir ein wichtiges Teil.
Ich bleibe Ihnen die Antwort nicht schuldig.
Ich möchte gerne nur zu den Folien kommen,
damit man das zeigen kann.
Jetzt einmal im Prinzip,
wie funktioniert diese elektrochemische Koppelung,
die wir besprochen haben,
als ein Charakteristikum der Nervenzellesignalisation.
Wir haben gesagt,
was wäre das prä-synaptische Terminal.
In diesem prä-synaptischen Terminal liegen Vesikel,
in denen die Neurotransmitter-Moleküle abgepackt sind.
Durch eine elektrische Depolarisationswelle
verschmilzt dieser Vesikel mit der Oberflächenmembran.
Die Transmittermoleküle ergießen sich in den Synapsenspalt.
Wir sind dann hier an einem Vesikel.
Das ist ein Vesikel,
das wir an einem Vesikel befestigen.
Wir befestigen uns hier an einem Rezeptor.
Das ist ein liganden, gesteuerter Rezeptor und Kanal,
der mit dem gekoppelt ist.
Ihr seht, dass in dem Zusammenhang,
und das ist wichtig im Weiteren,
auch ein Calciumkanal sich öffnet und das Calcium hier eintritt.
Dieser Calcium-Eintritt in der prä-synaptischen Zelle
ist die Voraussetzung dafür,
dass sich dieser Vesikel mit der Oberflächenmembran fusioniert.
Es wird über Calcium-Ionen gelenkt.
Was ist der Unterschied zwischen einem Aktionspotential
und einem Membranpotential?
Im Grundsatz.
Nervenzellen, die nicht die Kriterien erfüllen,
die wir hier in dieser typischen schematisierten Nervenzelle haben,
nämlich der Schmutz,
der Schmutz ist ein langer Fortsatz,
ein langes Axon.
Es gibt ja auch welche mit kurzen Axonen.
Bei denen genügt ein Membranpotential,
um die elektrische Erregung über die ganze Oberfläche auszubreiten.
Das sind die Kurzstreckenverbinder.
Die Langstreckenverbinder brauchen ein Aktionspotential.
Die entstehen über spannungsgesteuerte Kanäle.
Das ist diese saltatorische Fortleitung
in einem Nervenzellfortsatz.
So lange Fortsätze brauchen ein Aktionspotential.
Da würde das Membranpotential
nicht bis zum Terminal fortschreiten.
Wichtige Unterscheidung.
Wir haben im Zentralnervensystem
exzitatorische und inhibitorische Synapsen,
die sich voneinander
charakteristisch unterscheiden.
Hier oben die exzitatorische Synapse in Ruhe.
Ihr seht, es ist der Kanal hier geschlossen.
Die Rezeptorposition,
wo der Ligand binden sollte,
ist nicht besetzt.
Die Membran ist maximal polarisiert.
Außen viele positive,
innen viele negative Ladungen.
Wenn nun der neurotransmitter,
der exzitatorische,
also erregende Neurotransmitter,
in den Synapsenspalt freigesetzt wird,
dann bindet er an dieser Rezeptorbindungsstelle
und öffnet den Ionenkanal.
Der Ionenkanal geht auf
und einströmt Natrium.
Natriumionen strömen ein
und diese Natriumionen bewirken was?
Wenn ihr euch das jetzt anschaut.
Was man sieht, ist,
dass sich die Minusladungen verdünnen.
Sie werden durch die einströmenden
Positivladungen immer weniger wirksam.
Das heißt,
die Membran depolarisiert.
Durch das Einströmen von positiven Ladungen
depolarisiert die Membran.
Das ist es, was das Signal weiterleitet.
Aber dann ist irgendwann einmal Schluss.
Wenn eine solche Depolarisationswelle
stattgefunden hat,
dann müssen die Gradienten wieder hergestellt werden.
Das heißt,
es kommt zu einer Repolarisation,
in dem der ehemalige Polarisationsmechanismus
restituiert wird.
Natrium geht wieder hinaus,
die Polarität der Ladungen ist wieder hergestellt
und die Zelle ist in der Lage, neu zu feuern.
Alles klar?
Natrium ist das Ion,
das bei exzitatorischen Synapsen
wichtig ist und im Zuge der Depolarisation einströmt.
Die inhibitorische Synapse
schaut im Ruhezustand genauso aus
wie die exzitatorische.
In der Hinsicht, dass die Membranladung polarisiert ist.
Hier wird aber
ein inhibitorischer Neurotransmitter
mit einer eleganten Steuerung
wieder eine Chlorid-Ioneneinströmung bewirken.
Das heißt, bei der inhibitorischen Synapse
strömt nicht ein positives Ion ein,
sondern ein negatives.
Das bedeutet, dass die Negativladungen
an der Innenseite der Membran zunehmen.
Mit anderen Worten,
jetzt ist die Polarisation der Membran
hat zugenommen oder abgenommen?
Zugenommen.
Das heißt, sie hat zugenommen
und die Konsequenz daraus ist,
dass mehr erregende depolarisierende Impulse notwendig sind,
um diese Membran wieder zum Feuern zu bringen.
Verstanden?
Gut.
Der Herr Kollege hat...
Ja, gern.
Ciao.
Exzitatorische und inhibitorische Synapse
sind schematisch im Ruhezustand gleich.
Das heißt, die Polarisation der Membran ist maximal.
Wir haben draußen viele positive
und an der Innenoberfläche viele negative Ladungen.
Im Falle der exzitatorischen Synapse
strömt Natrium-Ion ein,
nachdem die Kanalpore aufgegangen sind.
Damit wird die Negativladung drinnen verdünnt.
Die Negativladungen werden im Verhältnis weniger,
weil ja positive Ladungen dazukommen.
Im Fall der inhibitorischen Synapse
ist es so, dass sie wieder die maximalpolarisierende Impulse
haben.
Jetzt wirkt hier ein inhibitorischer Neurotransmitter.
Die Ionenpore geht auf.
Hier strömt aber jetzt Chlorid ein.
Hier sind schon sehr viele negative Ladungen.
Jetzt kommt aber Chlorid mit seinen Negativladungen noch dazu.
Das heißt, die Negativladung addiert sich jetzt.
Das heißt, die Chlorid-Impulse
werden in der Innenoberfläche
von der Negativladung
addiert sich hier drin.
Wie kann denn Chlorid
überhaupt da einströmen,
wenn da drinnen ohnehin schon so viele negative Ladungen sind?
Konzentrationsgradient.
Das heißt,
es geht nur, wenn Chlorid
draußen in hoher Konzentration da ist.
Die elektrische Richtung
ist ungünstig.
Positiv zu positiv geht nicht.
Sie sehen, das Ganze
baut sich eigentlich sehr schön auf.
Man kann das eine aus dem anderen verstehen,
wenn man dem einmal folgt.
Verbindungen über direkten
Zellkontakt. Wir haben mehrfach die Immunzellen genannt
und haben gesagt, die tun das,
die binden aneinander und tauschen da
Signale und Informationen aus.
Es gibt aber zum Beispiel auch so einen Vorgang hier.
Wenn Sie sich das anschauen, das ist eigentlich sehr faszinierend.
Wir hätten hier ein Blutgefäß,
das wäre das Endothel.
Und jetzt stellen wir uns vor, wir hätten da
einen Entzündungsprozess.
Das Schema ist
unvollständig, absichtlich unvollständig,
weil ich gerne hätte, dass Sie sich mit dem,
was Sie jetzt schon wissen,
das, was da passiert, vervollständigen.
Wir hätten hier eine Entzündung, sagen wir,
da ist irgendein Sektenstich
gewesen, es entsteht hier
eine Entzündung. Was passiert nun?
Im Ersten?
Was passiert nach dem,
was wir jetzt über Entzündungen besprochen haben?
Ja,
das machen Sie hier gerade.
Es sind in diesem Fall Granulozyten,
aber es ist für die Makrophagen gleich.
Aber wieso wissen die, dass die dorthin sollen?
Sie sagt, es wird ein Signal abgegeben,
aber wer signalisiert und wodurch?
Wir sind jetzt hier
in irgendeinem Gewebe,
nicht an der Blutierenschranke.
Das Gewebe signalisiert,
aber wie?
Das stimmt alles,
was ihr sagt, aber mir ist wichtig,
dass wir gewissermaßen am Signalisator anpacken,
denn dort können wir wirksam werden.
Ja,
und was macht
denn ein Entzündungsprozess im Allgemeinen?
Na super, genau,
Zytokine, es werden Zytokine
dort lokal vermehrt, denn Entzündungszellen
sind dort lokal auch schon vorhanden.
Die sind gewissermaßen wie eine
Friedenstruppe, die hängen dort herum,
warten, bis ihr großer Moment kommt,
dann beginnen sie Zytokine zu exprimieren.
So, die Zytokine bewirken,
dass hier an den Endothelzellen
spezielle Oberflächenrezeptoren
ausgefahren werden.
Können Sie folgen?
Ja, also das heißt,
diese Dinger da,
die sind, die Lektine,
die sind abhängig von einem Lenkungssignal
von Zytokinen.
Sind da Zytokine aktiv, dann wird hier
der Rezeptor ausgefahren und dieser,
in dem Fall Granulozyt, kann
Wandkontakt bekommen.
Ja,
so, jetzt nächste Frage,
ist das irgendwie realistisch, wenn man sich das so
anschaut, sich ein Blutgefäß vorstellt,
da kommen jetzt ein paar Rezeptoren raus und
da sollen jetzt Zellen dran koppeln?
Klingt irgendwie
sehr komisch, gell?
Was stört Sie denn an dieser Vorstellung?
Also das werden Sie
noch zuhauf erleben,
Rezeptoren werden ausgefahren, eingefahren,
Flip-Flop-Mechanismen, alles das,
aber wo ist denn das Hauptproblem?
Wir befinden uns hier in der Blutströmung, oder?
Ja, genau, also man würde,
wenn man jetzt hier ein einfaches
Flussmodell zugrunde stellt,
würde man sagen, wie soll denn so ein armseliger
Rezeptor eine Entzündungszelle koppeln?
Das Blut wird das wegströmen.
Was wäre jetzt Ihre Antwort auf diese,
diesen Einwand?
Ja, können auch, also sie spricht von
Blutgerinnungsfaktoren, aber die sind,
das kann unter Umständen im Zuge eines Entzündungsmodells
zu einer Thromboaggregation führen,
richtig, aber momentan wollen wir eigentlich
nur diesen Undock-Mechanismus
validieren und schauen, ob das wirklich realistisch ist
oder irgendein Kopfabenteuer von
irgendeinem Grafiker.
Ja, also Sie haben jetzt zum zweiten Mal
das Wort geschwemmt verwendet, ja?
Nein, nein, ist schon gut.
Also geschwemmt bedeutet ja eigentlich
in Ihrer Nomenklatur eine
kräftige Strömung.
So, damit hätte sie ja auch
recht, wenn Sie sich vorstellen, wenn Sie
eine Angliografie machen und Sie schieben
einen Katheter vor zur Aorta und
schießen dort einen Kontrastmittelpolus hinein,
der geht wie ein Geschoss
in den Aortenbogen und von dort weiter.
Also das soll mir wer zeigen, wie das dann funktioniert?
Was ist Ihre Antwort?
In welchem Abschnitt der Zirkulation,
der gesamten Blutzirkulation, finden denn
diese Prozesse statt?
In den großen Arterien oder
wo?
In den kleinen, in der N-Strombahn, könnte man sagen, ja?
N-Strombahn bedeutet Arteriolen,
Kapillaren, Venolen. Die Kapillaren sind
der Bereich, wo das stattfindet.
Und wie schnell ist dort die Strömungsgeschwindigkeit?
Gering, ja. Also 0,3 mm pro Sekunde,
ganz wenig.
Und wenn das so langsam dort geht,
dann ist das eine Möglichkeit.
Verstehen Sie? Das heißt, die Aorta wirkt groß
mit ihren 2 cm Durchmesser, aber
in Wahrheit gegenüber dem gesamten Kapillarstrombett
ist sie sehr klein.
Das Kapillarstrombett ist riesig groß.
Wenn zur gleichen Zeit gleiche Mengen Blut durch
die einzelnen Abschnitte der Zirkulation durchgeleitet werden sollen,
muss in einem kleinen Durchmesser, Aorta,
die Geschwindigkeit hoch sein.
Hingegen Gesamtkapillardurchmesser ist viel, viel größer.
Daher wird die Geschwindigkeit geringer.
Das hat was, oder?
Kann man das verstehen?
So, das haben wir alles schon erarbeitet.
Das heißt, da können wir jetzt eigentlich drüber gehen.
Und das sind nur Dinge, die Sie sich
merken sollen, bitte.
Normalerweise wirken Hormone
langsam, aber anhaltend.
Es gibt aber Ausnahmen.
Zum Beispiel das Oxytocin.
Oxytocin vermittelt eine unverzügliche
Hormonwirkung.
Das wird zum Beispiel beim Stillvorgang
durch die Manipulation des Kindes an der Mamille
der Mutter freigesetzt und schon schießt die Milch ein.
Das sind aber Ausnahmesituationen.
Im Allgemeinen haben Hormone
eher eine anhaltende, eine dauernde Wirkung.
Da werden wir noch drüber reden.
Also ich gehe da jetzt nicht drüber,
weil es nicht wichtig ist, sondern was da steht,
haben wir alles schon im Vorfeld diskutiert.
Bitte merkt euch Folgendes.
Wie ein Hormon an einer Zelle wirksam wird,
hängt ganz wesentlich davon ab,
ob es lipophil oder hydrophil ist.
Wie würde man da jetzt den Unterschied formulieren?
Nehmen wir ein lipophiles Hormon.
Wo würde das denn an der Zielzelle wirksam werden?
Außen oder innen?
Bitte entschuldigen Sie.
Also richtig, das heißt,
ein lipophiles Hormon würde die Möglichkeit haben,
die Lipidschichte zu durchqueren.
Und dann an der Innenseite der Zelle wirksam werden können.
Das heißt, da geht es mit einem
an der Innenseite lokalisierten Rezeptor.
Das heißt, da geht es mit einem
an der Innenseite lokalisierten Rezeptor.
Ist es aber hydrophil,
müsste es durch,
tut es aber nicht,
sondern weil es zu groß ist.
Ne?
Sondern?
Genau.
Das heißt, es würde dann am Rezeptor außen wirken.
Dann gibt es dort einen Transducer-Mechanismus
und an der Innenseite läuft dann irgendeine Reaktion.
Also wichtig,
lipidlösliche, wasserlösliche Hormone.
Das ist eine wesentliche Unterscheidung,
die wir...
So, sagt es mir bitte,
was wäre das jetzt für eine Situation,
Frau Kollegin, wenn wir das jetzt vorhin
gemeinsam gelöst hätten?
Was wäre das? Wäre das ein
hydrophiles oder ein hydrophobes?
Schauen wir mal, wo der Rezeptor liegt.
Schauen wir mal, wo der Rezeptor liegt.
Sehen Sie, genau das ist der Punkt.
Also, wenn ein Hormon
in der Lage ist, auf einen
intrazellulären Rezeptor zu wirken,
dann können wir davon ausgehen,
dass es ein Hypophil ist.
Denn es muss durch die Membran durch.
Im Gegensatz dazu sind Proteohormone
im Allgemeinen nicht lipidlöslich
und können daher nur auf einen
außenliegenden Rezeptor.
Und das sind dann die Sekundärprozesse,
die von einer Hormonbindung ausgelöst werden.
Und das sind dann die Sekundärprozesse,
die von einer Hormonbindung ausgelöst werden.
Ja, weil das Hormon kommt von außen,
der Rezeptor ist innen,
also muss dieses Hormon
durch eine Doppel-Lipidschicht durch.
Und damit ist klar, es ist lipophil.
Die Proteohormone sind nicht lipophil,
deswegen brauchen sie einen externen
Rezeptor, an dem sie binden,
um dann im Inneren der Zelle
eine Sekundärantwort zu bewirken.
Okay?
Ja, so.
Außen, Rezeptor,
Transducer-Mechanismus
und Sekundärvorgang drinnen,
G-Protein gekoppelt zum Beispiel.
Es ist eher legendär,
zum Verstehen,
deswegen habe ich Ihnen die
eher detaillierteren Folien hier
dazu getan.
Wieder,
außen ständiger Rezeptor,
Transduktion, Sekundäre Aktion
innen.
Das Faszinierende,
ihr werdet sehen,
das ist wirklich sehr schön,
diese Dinge zu sehen,
im menschlichen Nervensystem eben auch,
ist, dass Neurosegretion
ein alter Signalisationsmechanismus ist,
phylogenetisch alt,
der aber in modernen Nervensystemen
dem menschlichen auch noch zur Anwendung kommt.
Es ist überhaupt etwas, was man
in der Phylogenese allüberall bemerkt,
dass alte Prinzipien
in neue Zusammenhänge übertragen werden
und in neuen Nervensystemen gewissermaßen
alte Mechanismen wieder ihre Berücksichtigung finden.
Das heißt, es wird nicht alles,
was schon da ist, verworfen,
nicht nur in neuen Signalisationsformen,
sondern zum Teil werden die alten Signalisationsformen
in neue Kontexte übernommen.
Was verstehen wir jetzt unter Neurosegretion?
Hier am Beispiel
Hypothalamus, Hypophysenachse
des Menschen.
Ihr wisst, die Hypophyse
ist ein nicht einheitliches Organ,
besteht aus zwei Teilen.
Ist das in Biologie schon mal besprochen worden?
Bisher?
Nicht wirklich. Also lassen wir die Details.
Merkt euch bitte, ein Teil der Hypophyse
wird als Neurohypophyse bezeichnet.
Diese Neurohypophyse, die sieht man hier,
die ist kontinuierlich
mit dem Hypothalamus. Der Hypothalamus ist da oben.
Hier wäre die Sehnervenkreuzung.
Hypothalamus, Neurohypophyse.
Man sieht, dass von
Nervenzellen des Hypothalamus
die Fortsätze hier in die Neurohypophyse
herunterreichen und
da geben die ihr Neurosegret in die Blutbahn ab.
Das ist Neurosegretion.
Ja?
Wenn das funktioniert,
so sollte es,
dann wird hier
Wasser eingespart.
Das heißt, dieses Neurosegret
Vasopressin heißt das
oder antidiuretisches Hormon
wirkt hier
in der Neurohypophyse in die Blutbahn ab.
In der Neurohypophyse in die Blutbahn hinein
und geht dann in den venösen Blutabfluss.
Was macht es dann?
Über hormonelle Signalisation wirkt es
in der Niere und bewirkt dort
die Rückresorption von Wasser.
Wenn ein Mensch
das Unglück hat mit
seinem Elektroroller, die jetzt ja leider sehr modern sind
und auch das ohne Helm fahren ist
in dem Zusammenhang sehr bedenklich,
hat er einen Sturz getan,
Schädel-Hirn-Trauma
und hat jetzt auf der Intensivstation
gleich einmal 6 Liter Hahn in kurzer Zeit.
Was ist passiert?
Es ist die Verbindung
des Hypothalamus, der Neurohypophyse
beschädigt worden durch diesen Sturz
und deswegen wird dieses Neurosegret
Vasopressin nicht mehr hier
abgegeben und wirkt nicht mehr
an der Niere Wasserrückresorbierend.
Das heißt, das ganze Wasser, das eigentlich rückresorbiert werden sollte,
geht in den Hahn und produziert dort
dramatische Mengen.
6 Liter ist noch nicht sozusagen
die Menge der Fahnenstange, da geht noch mehr.
Nur damit Sie sehen, wie diese Dinge
empfindlich funktionieren
und auch leider leicht störbar
und verletzbar sind. Das muss man sich immer vor Augen halten.
Was ist wichtig?
Es ist wichtig, dass Neurotransmitter
und Hormone gar nicht einmal so
weit auseinander liegen.
Sie haben ja gesagt, es gibt
vom Mechanismus her können sie
gleichermaßen wirksam werden.
Hätten Sie ein Beispiel für ein Molekül,
das sowohl Transmitter
als auch Hormon ist?
Adrenalin zum Beispiel.
Adrenalin
ist ein Hormon,
das in der Nebennierenmark
gebildet wird. Es ist aber auch
ein Neurotransmitter im zentralen Nervensystem.
Noch etwas, das ist schön und interessant,
ich möchte euch nicht vergleichende Neurobiologie
abverlangen, aber es ist sehr schön, wenn man das so sieht.
In der Entwicklungsgeschichte
in einfacheren Nervensystemen sind viele
Neurotransmitter in Betrieb,
die im menschlichen Nervensystem weiterhin
in Betrieb sind. Deswegen sind viele
Forschungen, ich habe euch Insulin genannt,
die Aufklärung der Insulinsequenz,
also der Codierungsequenz,
ging mit der Hausfliege. Das heißt, der DNA-Satz
der Drosophia vulgaris
wurde verwendet, um
das Insulin aufzuklären. Und das Insulin von dieser Fliege
schaut genauso aus wie unseres.
Hat bei der Fliege eine andere Funktion,
aber von der Sequenz ist es das gleiche.
Bitte entschuldigen Sie.
Nein, die müssen Sie nicht auswendig können.
Es ist mir nur wichtig, dass Sie ein bisschen allgemeine
Zusammenhänge verstehen.
Es geht nicht darum, dass man die Liste jetzt absolut
eins zu eins reproduzieren kann. Es wird sicher nicht werden.
Vasopressin,
weil es auch den Gefäßtonus
aktiviert und die Gefäße verengt.
Und antidiuretisches Hormon.
Das ist ADH, das ist synonym.
Vasopressin und ADH ist eins.
Ja, wird sicher geben.
Aha, das weiß ich nicht.
Aber das Vasopressin würde
den Flüssigkeitsverlust nicht fördern,
sondern hemmen.
Antidiuretisch heißt gegen die Diurese.
Diurese heißt Flüssigkeit
in den Haaren verlieren.
Diurese heißt Flüssigkeit in den Haaren verlieren.
Und in dem Fall würde aber die Flüssigkeit durch
das antidiuretische Hormon zurückgehalten.
Und das würde gewichtstechnisch eigentlich eine
Zunahme des Gewichts bedeuten.
Und keine Abnahme.
Richtig.
Der Kollege fragt, was ist jetzt die Neurohypophyse?
Neurohypophyse läuft synonym für
Hypophysenhinterlapen und ist
entwicklungsgeschichtlich eine Fortsetzung des Hypothalamus,
wohingegen die Adenohypophyse von unten nach oben wächst
und einen anderen
Zellursprung hat.
Wie ist er?
Ja, ja.
Koffein wirkt diuretisch.
Wirkt so wie Tein diuretisch, Alkohol diuretisch.
Na, schau,
Vasopressin macht in jedem Fall
eine Rückresorption.
Das heißt, Wasser wird zurückgehalten,
der Blutdruck steigt, weil auch gleichzeitig die Gefäße
kontrahiert werden, Wasserverlust nimmt ab.
Und das Natrium in der Blutbahn wird verdünnt.
Das sind die
Mechanismen.
Diuretisch.
Beides diuretisch.
Also wenn Sie beides konsumieren, zuerst einen Kaffee
trinken und dann trinken Sie, ich weiß nicht, ein Glas grünen
oder ein kleiner, dann
werden Sie sich bald zurückziehen müssen.
So, seid schon müde?
Na, zuhause nicht.
Zehn Minuten bis fünf frei.
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Tot oder gestorben?