Samenvatting fysiologie en farmacologie 22-23
Lotte van der Linden
Fysiologie
Fysiologie
De fysiologie gaat over alle processen die plaatsvinden in een gezond dier. De fysiologie houdt
zich bezig met de stofwisseling, homeostase en regelkringen in het lichaam. In deze cursus
gaat het vooral over de regelkringen in het zenuwstelsel, de zenuwen, de receptoren,
neurotransmitters, actiepotentialen etc. In het volgende deel van de cursus, farmacologie,
gaaat het er dan over hoe je dit kan beïnvloeden met medicatie.
Neuronen
Prikkelbare cellen zijn door het hele lichaam te vinden, maar vooral in zenuwen en spieren.
Deze cellen worden geïnnerveerd door neuronen. Het verschil tussen afferente neuronen en
efferente neuronen is anatomisch niet te zien. Afferente neuronen zijn meestal sensorisch en
efferente neuronen zijn meestal motorisch.
Ionen
Om cellen te laten samentrekken moet er een actiepotentiaal opgewekt
worden met behulp van ionen. Als dit niet gebeurt zijn de cellen in rust, en
hebben ze over het algemeen allemaal ongeveer dezelfde samenstelling.
Alle cellen hebben een Na+/K+-ATPase. Deze pompt elke keer 3 Na+ de cel
uit, en 2 K+ de cel in. Hierdoor is intracellulair over het algemeen weinig
natrium en veel kalium. Een andere manier voor ionen om de cel in te komen
is via ionkanalen, die voor selectieve membraanpermeabiliteit zorgen.
Ionen bewegen graag met de concentratiegradiënt mee, dus waar naar pas
weinig van een specifiek ion zijn. Er is ook nog een elektrische coëfficiënt, die meestal tegen
de concentratiegradiënt in wijst het positief geladen natrium wil namelijk niet een positief
geladen cel in.. Het evenwicht van ionen binnen en buiten de cel wordt dus behouden door de
electro-chemische gradiënt.
Evenwichtspotentiaal
Op het membraan van een cel staat altijd een elektrische spanning. Dit wordt het
membraanpotentiaal genoemd. Het ontstaat door verschillende concentratiegradiënten van
verschillende ionen aan weerszijden van het membraan. Bij een bepaald membraanpotentiaal
kunnen de concentratiegradiënt en elektrische coëfficiënt van een ion in evenwicht zijn. Dit heet
dan het evenwichtspotentiaal. Het evenwichtspotentiaal van een ion is
te berekenen met de nerts-vergelijking. Het evenwicht van een
standaard cel is -83 Vm, wat richting het evenwichtspotentiaal van kalium
zit (-90 Vm). Het gehele membraanpotentiaal, met betrekking tot alle
ionen, is te berekenen met Goldman-hodgkin-katz vergelijking.
Natrium
,Door het negatieve membraanpotentiaal is de elektrische coëfficiënt van natrium naar binnen
gericht (Ek = +60 Vm). De chemische gradiënt van natrium is echter ook naar binnen gericht,
omdat er meer natrium buiten de cel zit dan binnen. Toch kan natrium amper de cel in stromen,
aangezien de ionkanalen voor natrium dicht zitten. Het membraan is dus amper permeabel
voor natrium. De permeabiliteit is geregeld door voltage-gated kanaaltjes en dus afhankelijk
van het membraanpotentiaal. De drijvende kracht daarentegen, het verschil tussen
membraanpotentiaal en evenwichtspotentiaal van het ion is wel erg groot. De drijvende kracht
kan berekend worden met de formule: Vdf = Vm - Eion waarbij Vdf de drijvende kracht is, Vm
het potentiaal van de cel en Eion het ideale potentiaal voor het ion.
Membraanpotentiaal
Het membraanpotentiaal komt dus tot stand door de concentratie van ionen en de permeabiliteit
voor deze ionen. Als het membraanpotentiaal minder negatief wordt vindt er depolarisatie
plaats, wat een actiepotentiaal geeft, en als het negatiever dan
normaal wordt is er sprake van hyperpolarisatie. Bij een
minder negatief membraan (depolarisatie) neemt de
permeabiliteit van het plasmamembraan meestal toe. Wat
voorbeelden van veranderingen in membraanpotentiaal:
1. Extracellulair meer kalium = Ek meer naar 0, Vm ook
meer naar 0
2. Extracellulair minder kalium = Ek nog negatiever, Vm ook
negatiever
3. Extracellulair meer natrium = Ek positiever, Vm klein
beetje positiever
4. Extracellulair minder natrium = Ek negatiever, Vm klein beetje negatiever
Actiepotentiaal
Een actiepotentiaal in een cel kan bereikt worden door het beïnvloeden van de permeabiliteit
van het membraan, waardoor het membraanpotentiaal verandert. De piek die tijdens een
actiepotentiaal wordt bereikt wordt vooral beïnvloed door natrium. Als het membraan iets minder
negatief wordt gaan de natriumkanalen open staan. Zodra er zo veel natrium binnen is dat de
piek bereikt is sluiten de natriumkanalen weer door hun
inactivation-gate. De depolarisatie zorgt op zijn beurt weer dat
de kaliumkanalen ook open gaan, waardoor de cel weer kan
repolariseren. Omdat de kaliumkanaaltjes altijd iets te
langzaam sluit zal de snel even onder het rustpotentiaal komen,
een hyperpolarisatie. Deze hyperpolarisatie is nodig om de
natriumkanalen weer te kunnen openen voor een nieuw
actiepotentiaal. Een nieuw actiepotentiaal is alleen niet mogelijk
in de absoluut refractaire periode. De natriumkanalen zijn dan
volledig gedeactiveerd. Tijdens de relatieve refractaire periode
is de cel minder prikkelbaar, maar zijn de poortjes deels weer
geopend en kan er dus een nieuw actiepotentiaal plaatsvinden.
, Axonen
Actiepotentialen worden doorgegeven door axonen, de uitlopers van zenuwcellen,
de neuronen. Een opgewekt actiepotentiaal kan via een axonheuvel naar het
axon. Sommige axonen zijn bedekt met myelineschede’s, waardoor het geleiden
van het signaal nog sneller gaat. Een actiepotentiaal wordt doorgegeven door
natrium. Als 1 kanaal opent stroomt het natrium een beetje door waardoor het
kanaal daarnaast ook opent enz. Door de refractaire periode gaat het
signaal de goede kant op. De myelineschede zorgt er voor dat niet elk
natrium kanaal hoeft te openen, maar dat het actiepotentiaal over kleine
stukjes kan springen. Deze stukjes heten de knopen van Ranvier. Als dit
axon echter beschadigd raakt en de schede weg valt, is de geleiding erg
slecht. Er liggen namelijk geen natriumkanalen onder de schede.
Autonome zenuwstelsel
Een groot deel van alle dagelijkse activiteiten is het autonome
zenuwstelsel. In het AZS arriveren afferente signalen, en efferente signalen verlaten het
AZS weer. Het lichaam is op te delen in het somatische deel, oppervlakkig waar je je bewust
van kan zijn, en het viscerale deel, bij de organen en bijna altijd onbewust. Het AZS, het
viscerale deel, is ook op te delen in 2 onderdelen. Het sympathische zenuwstelsel, voor
actieve situaties, en het parasympatische zenuwstelsel, voor rust/lagere activiteit.
Parasympatisch wordt ook wel rest en digest genoemd. Het ‘ control center’ van het autonome
zenuwstelsel ligt voornamelijk in de hypothalamus, pons en medulla. Hier worden allerlei
parameters en hun referentie waarden bijgehouden.
Ruggenmerg
Veel signalen gaan via het ruggenmerg naar het control center toe. Met
uitzondering van reflexen, die meestal het ruggengraat niet hoeven te verlaten.
Het ruggenmerg kent een witte regio en een grijze regio
Witte regio:
- Buitenkant van het ruggenmerg, wit door gemyeliniseerde axonen
- ‘Snelweg’ van informatie, van en naar control centrum
- Opstijgende sensory tracts, dorsolateraal
- Dalende motor tracts, ventromediaal
Grijze regio
- Binnenkomst sensorische neuronen in dorsale hoorn
(rug)
- Uittreding motorische neuronen in ventrale hoorn (buik)
Neuronen van somatische en viscerale input komen op net
verschillende plekken in het ruggenmerg binnen.
1. Somatisch sensorisch (SS) komt bovenin binnen, in het
baby blauwe vakje.
2. Visceraal sensorisch (VS) komt daaronder binnen, in het
turquoise vakje.
3. Visceraal motorisch (VM) verlaat de ruggenmerg uit het groene vakje.
