العلاقة بين إزالة الاستقطاب وتحرر الناقل (ازدواج إزالة الاستقطاب - التحرر) Depolarization - Release coupling

العلاقة بين إزالة الاستقطاب وتحرر الناقل (ازدواج إزالة الاستقطاب - التحرر) Depolarization - Release coupling

تمكن العالمان Katz & Mileidi باستخدام المحاور العملاقة كخلايا بعد تشابكية من إدخال أقطاب دقيقة في كل من الخلية بعد التشابكية والخلية قبل التشابكية حيث رصدا بواسطتها مقدار إزالة الاستقطاب الحاصلة نتيجة الحقن تيار في الخلية قبل التشابكية. إن حقن تيارات متزايدة القوة يؤدي إلى حدوث إزالة استقطاب متزايدة السعة في الخلية قبل التشابكية ( المحقونة) ويسبب تحرر الناقل منها. ويكون مقدار الناقل المتحرر متناسبا مع سعة إزالة الاستقطاب كما أن سعة إزالة الاستقطاب تكون متناسبة مع سعة الجهد بعد التشابكي المهيج، مما يجعل من المنطقي الاستنتاج بأن سعة الجهد بعد التشابكي المهيج تتناسب ومقدار الناقل المتحرر. وقد وجد بأن جهد فعل ذا سعة مقدارها 100 مليفولت يحرر 100 - 300 حويصلة من الناقل العصبي وهذه الكمية من الناقل تحدث EPSP ذا سعة كافية لإنشاء جهد فعل في الخلية بعد التشابكية. كذلك وجدت علاقة واضحة بين دخول كالسيوم وتحرر الناقل إذ إن زيادة كالسيوم في المحلول الخارجي تؤدي إلى زيادة كمية الناقل المفرز وإلى زيادة سعة الجهد بعد التشابكي المهيج (شكل 1 - 8).

يوجد نوعان من مستقبلات Ach في الجهازين المركزي والطري يدعيان

مستقبلات أستيل كولين Ach Receptors

المستقبلات النيكوتينية nicotinic والمستقبلات المسكارينية muscarinic وقد سميا هكذا لأن الأول حساس لمادة نيكوتين بينما الثاني حساس لمسكارين. النوع الأول موجود في المفصل العصبي العضلي للعضلات المخططة وفي الجهاز المركزي وفي العقد العصبية، بينما يتواجد النوع الثاني على العضلات الملساء والقلبية وفي الدماغ حيث يفوق عدد مستقبلاته هناك عدد المستقبلات النيكوتينية بعشرة إلى مائة ضعف.

يختلف النوعان من المستقبلات عن بعضهما في أن المستقبلات النيكوتينية منشطة للقنوات الأيونية ionotropic بينما المسكارينية منشطة أيضية metabotropic يتكون المستقبل النيكوتيني (شكل 1-9) من خمس تحت وحدات بروتينية هي 6 ، 7 ، 8 ، 20 وهذه تترتب فيما بينها لتشكل قناة. يوجد موضع ارتباط Ach على وحدات a ومن الضروري ارتباط جزيئين من Ach لتنشيط القناة التي تسمح بدخول أيونات صوديوم وبوتاسيوم حيث تكون المحصلة النهائية حدوث إزالة استقطاب وحدوث EPP.

أما المستقبل المسكاريني فيوجد منه أربعة (وربما خمسة أنواع) أطلق عليها M Ms حيث صنفت هكذا بناء على التفاضل بينها M2 , M3, M1 في الارتباط بمادة مضادة للقرحة تدعى pirenzepine. يتألف هذا المستقبل بوجه عام من سبع حقول غشائية كل منها على شكل حلزون d وتقوم المستقبلات من نوع .M بعملها من خلال G- protein فهي تثبط قنوات "K التسربية حيث ستكون نتيجة ذلك إزالة استقطاب. أما النوع M2 الذي يوجد بكثرة في خلايا القلب فيعمل أيضا من خلال G- protein ولكنه يؤدي إلى تنشيط قنوات K مقومة inward rectifier مما يسمح بخروج بوتاسيوم عند جهد غشاء سالب مما يطيل حالة زيادة الاستقطاب الأمر الذي يبطيء من معدل إصدار صانع الخطو لجهد الفعل ويقلل بالتالي من معدل نبض القلب.

الشكل 1-9: تركيب المستقبل النيكوتيني لأستيل كولين كما يبدو في منظر جانبي و آخر سطحي

تعطيل الناقل العصبي عن العمل وتدوير مكوناته Inactivation and Recycling of Neurotransmitters

يستمر تنشيط المستقبل طالما استمر ارتباط الناقل العصبي به ويتبع ذلك أن تستمر القنوات الأيونية بالعمل، الأمر الذي قد يكون له عواقب وخيمة على نشاط الخلية بعد التشابكية، فإذا كانت الخلية بعد التشابكية ليفا عضليا فإن ذلك يؤدي إلى انقباضه انقباضات متتالية مما يؤدي إلى الإجهاد fatigue وإذا كانت الخلية بعد التشابكية عصبونا فإن استمرار ارتباط الناقل العصبي بمستقبلاته يؤدي إلى إعطائها لسيل من جهود الفعل مما يسبب نضوب الناقل العصبي من نهاياتها وبالتالي توقفها عن الاستجابة. لهذا، فإن من الحكمة بمكان أن يتوقف الناقل عن العمل بعد الارتباط بمستقبلاته وبعد تنشيطها بفترة قصيرة من الوقت. تتم عملية تعطيل معظم النواقل عن العمل بنقلها ثانية إلى النهاية الطرفية التي أفرزتها (أي إلى الخلية قبل التشابكية)، وتدعى عملية النقل هذه إعادة التناول reuptake. تتم إعادة التناول عادة بضخ الناقل ثانية إلى النهاية قبل التشابكية. فالناقل نورابينفرين يعطل بعمليتين: الأولى، وتدعى 1 uptake، وفيها يتم ضخ الناقل ثانية إلى النهاية الطرفية للعصبون المفرز وتعطل هذه العملية بمادة كوكين cocaine حيث يتراكم نورابينفرين معطيا أثرا واضحا للروح المعنوية للفرد، والثانية، وتدعى 2uptake، وفيها يضخ الناقل إلى داخل الخلية بعد التشابكية فيحرم من الارتباط بمستقبلاته حيث يجري بعد ذلك تحطيمه إلى مواد غير فعالة، وتعطل هذه العملية بمادة estradiol - التي تنتمي للهرمونات الجنسية الأنثوية. يتم كذلك تعطيل بعض النواقل عن العمل بفعل أنزيمات محطمة للناقل توجد في الشق التشابكي أو مرتبطة بالغشاء بعد التشابكي. وبعد تحطيم الناقل إلى مركبات غير فعالة يجري نقل هذه المركبات إلى النهاية الطرفية.

من النواقل التي تحطم بهذه الطريقة أستيل كولين الذي يحطمه محلل إستر أستيل كولين حسب التفاعل الاتي:

Ach + AchE → AchE.Ach → AchE. AcetylCo A+choline AchE. AcetylCoA - acetate + Enzyme + CoA

يجرى نقل أستيل مرافق الأنزيم أبواسطة الدورة الدموية نحو الخلية قبل التشابكية، كما يجري إعادة ضخ كولين إلى النهاية الطرفية. وسوف نرى لاحقا أن الأنزيم المحطم AchE انصبت عليه عديد من الأبحاث التطبيقية لعلاقته الوثيقة بالحرب البيولوجية. يتم تعطيل بعض النواقل العصبية مثل GABA وحامض جلوتاميك بعد امتصاصها من قبل خلايا الدبق العصبي النجمية حيث يجري تحطيمها بداخل هذه الخلايا، كما يتم تعطيل العديد من النواقل بتدفقها من الشق التشابكي نحو الدورة الدموية حيث تصل إلى أعضاء نشطة أيضا کالرئتين ويجري تعطيلها هناك.

في جميع الأحوال، فإن الناقل العصبي الذي نقل إلى داخل النهاية العصبية بصورته الكاملة (أي دون تحطيم) يعاد ضخه داخل الحويصلات التشابكية حيث يخزن استعدادا للتحرر من جديد عند وصول جهد فعل جديد. أما النواتج الأيضية الناتجة عن تحطيم بعض النواقل العصبية فتنقل إلى النهاية الطرفية حيث تستخدم في إعادة بناء الناقل من جديد ثم ضخه داخل الحويصلات التشابكية وهذه العملية تحتاج إلى الطاقة المتمثلة في ATP حيث أن النقل هنا يتم ضد فرق التركيز. ونظرا الأن معظم الناقل يخزن داخل الحويصلات فلا يتبقى إلا كمية قليلة جدا من الناقل حرة (سائبة) في النهاية الطرفية.

الفصل الثامن:

·        بث السيال العصبي

·        أنواع التشابكات العصبية

·        التشابك الكهربائي

·        التشابك الكيميائي

·        نظره تاريخيه قصيره

·        أشكال التشابك الكيميائي

·        تركيب التشابك الكيميائي

·        الآليات قبل التشابكيه للبث الكيميائي

·        بناء الناقل العصبي وخزنه

·        العلاقه بين إزالة الإستقطاب وتحرر الناقل ( ازدواج إزالة الإستقطاب - التحرر)

·        مستقبلات أسيتل كولين

·        تعطيل الناقل العصبي عن العمل و تدوير مكوناته

·        خصائص البث الكيميائي

·        التجميع الزماني

·        التجميع المكاني

·        التكامل

·        الديناميكية

·        الحساسية للمؤثرات العقاقيرية والوظيفية والمرضية التحوير بواسطة تشابك آخر

·        التحوير بواسطة العقاقير

·        التحوير بواسطة المرض

·        النواقل العصبية والمحورات العصبية أستيل كولين

·        الأمينات الحيوية

·        كاتيكولامينات

·        دوبامين

·        نورابينفرين وإبينفرين

·        نورأدرنالين وأدرنالين

·        سيروتونين

·        الأحماض الأمينية

·        الغازات

·        الببتيدات الفعالة عصبيا

·        الأفيونات المنتجة داخلية

·        المحورات العصبية

·        تشفير المعلومات في الجهاز المركزي

·        الدوائر الكهربائية العصبية

·        المنعكس

·        دوائر التفرع

·        دوائر التجمع

·        دوائر الترشيح الحسية

·        دوائر توليد النمط

·        دوائر ( التنشيط الراجعة

·        دوائر منع التثبيط

·        دوائر التثبيط المتبادل

المصادر

• التشريح الوظيفي وعلم وظائف الأعضاء ، الدكتور شتيوي العبدالله (2012) ، دار المسيرة عمان – الأردن.

• Prosser, C. Ladd (1991). Comparative Animal Physiology, Environmental and Metabolic Animal Physiology (4th ed.). Hoboken, NJ: Wiley-Liss. pp. 1–12. ISBN 978-0-471-85767-9.
•  Hall, John (2011). Guyton and Hall textbook of medical physiology (12th ed.). Philadelphia, Pa.: Saunders/Elsevier. p. 3. ISBN 978-1-4160-4574-8.
•  Widmaier, Eric P.; Raff, Hershel; Strang, Kevin T. (2016). Vander's Human Physiology Mechanisms of Body Function. New York, NY: McGraw-Hill Education. pp. 14–15. ISBN 978-1-259-29409-9.
• R. M. Brain. The Pulse of Modernism: Physiological Aesthetics in Fin-de-Siècle Europe. Seattle: University of Washington Press, 2015. 384 pp., [1].
• Rampling, M. W. (2016). "The history of the theory of the circulation of the blood". Clinical Hemorheology and Microcirculation. 64 (4): 541–549. doi:10.3233/CH-168031. ISSN 1875-8622. PMID 27791994. S2CID 3304540.
• Bernard, Claude (1865). An Introduction to the Study of Ex- perimental Medicine. New York: Dover Publications (published 1957).
•  Bernard, Claude (1878). Lectures on the Phenomena of Life Common to Animals and Plants. Springfield: Thomas (published 1974).
•  Brown Theodore M.; Fee Elizabeth (October 2002). "Walter Bradford Cannon: Pioneer Physiologist of Human Emotions". American Journal of Public Health. 92 (10): 1594–1595. doi:10.2105/ajph.92.10.1594. PMC 1447286.
•  Heilbron, J. L. (2003). The Oxford Companion to the History of Modern Science, Oxford University Press, p. 649, link.
•  Feder, ME; Bennett, AF; WW, Burggren; Huey, RB (1987). New directions in ecological physiology. New York: Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-34938-3.
•  Garland, Jr, Theodore; Carter, P. A. (1994). "Evolutionary physiology" (PDF). Annual Review of Physiology. 56 (1): 579–621. doi:10.1146/annurev.ph.56.030194.003051. PMID 8010752.