Contrôle (impulsions nerveuses): Interaction Ion Canal éclaire sur l'épilepsie, d'autres maladies neurologiques

Admin Mai 14, 2015 Santé 240 0
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Le sodium et le potassium sont les molécules de sel (ou ions) qui sont situés dans tout le corps. Les cellules de pompage potassium en plus dans leur intérieur, et la pompe de sodium en plus vers le fluide environnant. Impulsions électriques dans les neurones sont créés lorsque ces ions sont autorisés à retourner à leurs positions initiales feuilletant canaux dans les membranes externes des cellules nerveuses. Les cellules nerveuses possèdent extensions filiformes, appelées axones, qui initient ces impulsions et les portent d'une cellule à une autre.

Penn Edward Cooper, MD, PhD, professeur agrégé de neurologie, et ses collègues, axée sur deux régions clés de axones - le segment initial, où le début de chaque impulsion, et les nœuds de Ranvier, stations périphériques espacés le long de l'axone, où le impulsion reçoit une impulsion électrique essentielle - à la recherche de l'ancre. Les impulsions nerveuses commencent après passionnantes entrées sont reçues de la cellule nerveuse - soit à partir de l'environnement ou d'autres cellules nerveuses du corps. Une fois les signaux d'entrée adéquates ont courus, le mouvement de sodium dans la cellule va commencer un influx nerveux au segment initial de l'axone. En réponse à cette activité, les canaux potassiques puis ouvrir, permettant le mouvement vers l'extérieur des ions potassium.


«L'ouverture du canal de sodium au début de l'influx nerveux est comme libérant un ressort comprimé," dit Cooper. "Sans d'autres influences, il ya une tendance à garder réverbérant, conduisant à l'influx nerveux plus indésirables."

Les canaux potassiques ont un effet calmant sur le nerf. «Fonction de canaux potassiques comme des amortisseurs, conservant l'activité des canaux sodiques, pour une période après chaque impulsion nerveuse», poursuit Cooper. En fait, certains patients ont des mutations dans les canaux potassiques qui diminuent ce contrôle, provoquant excessive nerf tir manifeste des crises d'épilepsie et que des mouvements involontaires des muscles appelés myokymie et l'ataxie.

Le passage rapide et efficace des impulsions nerveuses le long des axones est favorisée par la présence d'un matériau isolant, connu sous le nom de la myéline, qui maintient l'activité électrique sur toute la longueur de l'axone. L'influx nerveux est capable de passer à travers les régions myélinisées axone aux nœuds de Ranvier, avec l'aide des canaux de sodium et de potassium.

"Chaque influx nerveux reçoit un énorme coup de pouce de l'afflux d'ions sodium dans ces noeuds supplémentaires, ce qui permet au signal de se propager à l'autre région myélinisé de l'axone," dit Cooper.

Dans une série de tests chimiques sur les canaux potassiques situés sur l'axone segment initial et les nœuds de Ranvier, l'équipe de recherche a pu identifier une conception moléculaire qui permet aux deux types de canaux de connexion à une protéine appelée ankyrine -G. Ankyrin-G, à son tour, est étroitement liée au cytosquelette de la cellule nerveuse, assurant la stabilisation des canaux vers le segment initial. La raison identifiée dans les canaux potassiques de la chimie était presque identique à celle précédemment découvert dans les canaux sodiques, révélant que les canaux de potassium et de sodium se connectent au ankyrine G-protéine similaire.

"Le ankyrine-G-interaction avec les canaux de potassium et de sodium établit un domaine unique de la cellule pour commencer l'influx nerveux et de stimuler l'impulsion à travers les nœuds de Ranvier," dit Cooper.

Une comparaison des différents canaux vertébrés et invertébrés conduit à la découverte que l'interaction ankyrine-G ne est présent que chez les espèces de vertébrés. La raison chimique présent dans les vertébrés ne existait pas dans les canaux potassiques ou canaux sodiques d'invertébrés. Cette comparaison conduit Cooper et ses collègues se rendre compte que la scission entre l'évolution des vertébrés et les invertébrés, comme en témoigne cette différence dans l'organisation des canaux de sodium et de potassium le long de neurones, se est produite dans une période similaire dans l'histoire de l'évolution que l'apparence myéline.

"La myélinisation et le couplage des canaux sodiques et axonale de potassium sont des améliorations fondamentales dans le système nerveux, et ces changements sont probablement nécessaires pour le vertébré 'style de vie'», dit Cooper. "Vous pouvez être grand et se déplace rapidement, si vous avez un mécanisme de l'influx nerveux qui est à la fois rapide et seulement très fiable."

Par la compréhension de la relation entre les canaux de sodium et de potassium, Cooper et ses collègues travaillent à la création de nouveaux traitements pour les maladies neurologiques basés sur rétablir le type de cellule nerveuse contrôle des impulsions chez les individus sains. En fait, un nouveau médicament qui agit en augmentant les ouvertures de ces canaux potassiques est essais américain et internationaux en cours pour l'épilepsie, et ces agents sont également en cours de développement pour d'autres conditions neurologiques et psychiatriques.

Ils rendent compte de leurs conclusions dans l'article de couverture du Mars 8 du Journal of Neuroscience.

Etude co-auteurs sont Zongming Pan, Tingching Kao, Zsolt Horvath, Julia Lemos, Jai-Yoon Sul, Stephen D. Cranstoun, et Steven S. Scherer, tous de Penn, ainsi que Vann Bennett de l'Université Duke et Howard Hughes Medical Institute. Cette recherche a été financée en partie par les Instituts nationaux de la santé, la Fondation Whitaker, et l'Université de la Fondation McCabe Pennsylvanie.

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