Samenvatting Casus 1
Algemene voorkennis
Neuronen
Alle neuronen bestaan uit:
- Een soma (cellichaam). Binnenin zit het
cytosol, een waterige vloeistof. Alles binnen
het membraan zonder nucleus wordt
cytoplasma genoemd. Verder zijn er
organellen aanwezig:
o Nucleus: ligt binnen de nucleaire
envelop, een dubbel membraan. In
de nucleus zitten de chromosomen
met het DNA.
o RER: Hier worden eiwitten
geproduceerd met aminozuren, en
m.b.v. mRNA.
o Glad ER (SER): dient om stoffen
vanuit het RER te vervoeren naar het Golgi apparaat, en het ligt dan ook tussen zones
met RER en Golgi apparaat.
o Golgi apparaat: hier worden de eiwitten gesorteerd die bedoeld zijn voor
verschillende delen van het neuron, bijv. axon of dendriet.
o Mitochondria: hier vindt de citroenzuurcyclus plaats.
- Dendrieten (sensorische uitlopers): ontvangen informatie. Het postsynaptische memrbaan
van het neuron bezit veel specifieke receptoren waarmee hij kan worden geactiveerd om een
signaal door te geven. Soms zijn dendrieten bedekt met dendritic spines, waarbij iedere
uitstulping waarschijnlijk een specifieke eigen functie heeft.
- Axonen: versturen informatie naar andere neuronen, en eindigen op presynaptische axon
terminalen.
o Het begint via het axon hillock: de verbinding tussen de celkern en de uitloper. Er is
geen RER en vrijwel geen ribosomen aanwezig. De membraan is anders dan de soma,
doordat het vooral gemaakt is voor het overbrengen van een elektrisch signaal.
o Het axon terminaal is het eerste onderdeel van de synaps. Het cytoplasma is hier
anders dan de rest van het axon: er zijn geen microtubuli, er zijn veel
neurotransmitter vesikels, het binnenste oppervlak van het membraan heeft een
klein laagje eiwitten, en er zijn heel veel mitochondriën omdat het veel energie nodig
heeft.
o Via kinesine en ATP kunnen eiwitten van de celkern naar het axonale eindpunt
worden vervoerd.
Het neuronale membraan werkt als een barrière tussen cytoplasma en de vloeistof buiten. Het
cytoskelet bepaalt de structuur van de cel; de fundering van het neuron. De microtubuli,
microfilamenten en neurofilamenten zijn de ‘botten’ van het neuron.
- Microtubuli: lange buizen die longitudinaal door neurieten lopen. Microtubuline-associated
Proteins (MAPs) zorgen voor de regulatie van de microtubuli, en kunnen microtubuli aan
elkaar en aan andere delen van het neuron vastmaken. Axonaal MAP wordt ook wel Tau
genoemd.
Charlotte de Breet – Samenvatting Jaar 3 – Cluster PMP
, - Microfilamenten: zijn met name aanwezig in neurieten. Ze
bestaan uit 2 kleine strengen van actine, en hebben een rol
in celvorm. Ze zitten vast aan het membraan en vormen een
soort spinnenweb met de andere filamenten en tubuli.
- Neurofilamenten: zijn kleiner dan microtubuli, en groter
dan microfilamenten. Anders dan microfilamenten en
microtubuli bestaan neurofilamenten uit individuele lange
eiwit moleculen, opgerold in spiraalvorm. Hierdoor hebben
ze een hele sterke structuur.
Neuronen kunnen ingedeeld worden volgens verschillende
principes:
1. Aantal neurieten (axonen en dendrieten): unipolair,
bipolair of multipolair (≥3). De meeste neuronen in
de hersenen zijn multipolair.
2. Dendrieten: deze indeling verschilt per gedeelte van
de hersenen, en er zijn verschillende soorten van
indeling. Deze indelingen overlappen elkaar deels,
omdat piramidale cellen spiny zijn, en stellaat cellen
zowel spiny als aspinous zijn.
- In de cerebrale cortex zijn er 2 grote
klassen: stellaat cellen (stervormig) en
piramidale cellen.
- Op basis van met of zonder ‘stekels’: spiny
vs. Aspinous.
3. Verbindingen: primaire sensorische neuronen (leveren van informatie aan het
zenuwstelsel), motorische neuronen (neuronen die synapsen vormen met spieren
en bewegingen inzetten), en schakel/interneuronen (meest voorkomend, maken
verbindingen met andere neuronen).
4. Axonlengte:
- Golgi type I/projectie neuronen: reiken van een deel van de hersenen naar een
ander deel. Dit zijn vaak piramidale cellen.
- Golgi type II/lokale circuit neuronen: reiken niet verder dan de nabije omgeving van
de nucleus, niet verder dan de cerebrale cortex. Dit zijn vaak stellaatcellen.
5. Neurotransmitter: bijv. motorneuronen scheiden Ach uit: cholinergische neuronen.
Verschillende soorten neuronen:
1. Piramidale cellen in de hersenen hebben echt een piramide achtige opbouw. Ze hebben
meerdere dendrieten, en 1 axon.
Piramidale cellen komen met name voor in de prefrontale cortex, maar ook in andere delen
van de cerebrale cortex.
Charlotte de Breet – Samenvatting Jaar 3 – Cluster PMP
, 2. Basket cellen: Deze cellen zien eruit als baskets
(gewoven netten), door hun wijde dendritische
uitlopers. In de cortex kunnen ze werken als
schakelneuronen. Hier hebben ze een wijde
horizontale spreiding om contact inhibitoire
juncties met andere cortex cellen te maken.
3. Dubbele bouquet cellen: zijn ook inhibitoire
schakelneuronen in de cortex. Ze hebben een
verticaal symmetrisch uiterlijk, en lijken op 2
boeketten bloemen.
4. Spiny neuron: hebben een spinachtig uiterlijk.
Ze bevatten sterk vertakte dendritische
uitlopers, met aan het einde een extra fijn
vertakkingspatroon dat naar alle kanten wijst.
Ze zitten met name in het striatum. Ze zijn erg
dicht omringd door andere cellen, en
ontvangen veel input vanuit de cortex,
thalamus en substantia nigra. Ze bevatten lange
axonen die uit het striatum gaan of terug circuleren
om recurrente collateralen te vormen, en zo
naburige cellen te innerveren.
5. Purkinje cel: Purkinje cellen van het cerebellum
bevatten sterk vertakte dendrieten, met 1 enkele
axon die de cel verlaat. Lijkt op een ‘boom’.
6. Chandelier neuron: Het chandelier neuron heeft
een axon dat er uitziet als een ouderwetse
chandelier/kaarsenhouder: een oneven aantal
axon terminalen met verticaal georiënteerde
bolle houders aan het uiteinde, die bestaan uit
axonale zwellingen/bolletjes, die weer
verbonden zitten door verbindingsstukjes.
Chandelier neuronen zijn ook inhibitie
neuronen in de cortex, die inhibitie kunnen
toedienen aan het initiale segment van de
piramidale cel axonen: axo-axonische synaps.
Dit initiale segment is het meest influentiële
gedeelte, en bepaalt dus of er wel/niet gevuurd
wordt: hierdoor kan een chandelier neuron het volledig stil leggen. Meerdere chandelier
neuronen kunnen 1 piramidale cel inhiberen, maar ook 1 chandelier neuron kan meerdere
piramidale cellen inhiberen.
Charlotte de Breet – Samenvatting Jaar 3 – Cluster PMP
, Interne executie en functie binnen
het neuron
Specifieke neuronale functies zijn gerelateerd aan
bepaalde anatomische zones van het neuron:
- Somatodendritische zone: wordt gevormd
door dendrieten en het cellichaam. Functie is
het ontvangen en verwerken van alle signalen
waarvoor het gespecialiseerd is. Het is
hiermee ook een zogenaamde ‘chemical
integrator’. Het zorgt voor instroom van
allerlei signalen in de post-synaptische
dendrieten. Deze signalen worden
gedecodeerd door het genoom, die vervolgens
zijn eigen reactie hieraan toevoegt door
chemische signalen te coderen. Deze signalen
worden voor de eigen interne neuronale
communicatie gebruikt of voor externe
communicatie via neuronale connecties.
- Axon-Hillock: het initiële segment van het axon. Het zorgt voor integratie van alle inkomende
elektrische informatie, en bepaalt of er wel/niet een actiepotentiaal ontstaat.
- Axon: ligt direct aan de axon-hillock verbonden. Het geleidt
elektrische en chemische signalen voort binnen zijn interne
matrix structuur.
- Synaps: ligt aan het einde van het axon. Het zet elektrische en
chemische signalen om tot een signaal output om door te geven
aan en volgend neuron.
Al deze componenten kunnen getransleerd worden dankzij de DNA van
het neuron in de celkern. De synthese machinerie, zoals polysomes en ER,
verschillen tussen dendrieten en axonen, waardoor niet overal alle
eiwitten geproduceerd kunnen worden.
Het vitale transport vindt plaats in zowel axon als de dendriet, maar er
zijn meer microtubili voor transport in de dendrieten, en meer
neurofilamenten voor transport in de axonen.
Cytoskelet steun eiwitten komen langs de membranen van de hele
neuron voor.
Postsynaptische densiteit eiwitten komen alleen in dendrieten en soma
membranen voor, en aan het begin en eind van de axonen.
Presynaptische densiteit eiwitten komen alleen voor in axon terminalen.
Glia
Momenteel denkt men dat glia alleen bijdragen aan de hersenfunctie door het ondersteunen van
neuronale functies. Ze zijn echter wel essentieel.
- Astrocyten: astrocyten komen het meest voor in de hersenen, en vullen de plekken tussen de
neuronen op. Door de zeer korte afstand tussen neuronen en astrocyten beïnvloeden
astrocyten mogelijk de groei of het terugtrekken van neurieten. Functies zijn:
Het reguleren van de chemische inhoud van de extracellulaire ruimte tussen
neuronen:
i. Ze omhullen synaptische overgangen in de hersenen, waardoor ze de
verspreiding van vrijgemaakte neurotransmitters beperken.
Charlotte de Breet – Samenvatting Jaar 3 – Cluster PMP
