سیناپس و انتقال پیام ها بین نورون ها

سیناپس و انتقال پیام ها بین نورون ها

 

فهرست مندرجات

سیناپس های الکتریکی و سیناپس های شیمیایی

سیناپس های تحریک کننده و سیناپس های بازدارنده

طرز کار سیناپس های تحریک کننده

طرز کار سیناپس های بازدارنده

گیرنده های پیش سیناپسی و پس سیناپسی

همگرایی و واگرایی سیناپسی

انتقال دهنده های عصبی

1- استیل کولین

2- کاتکولامین ها

الف) دوپامین

ب) نوراپی نفرین(نورآدرنالین)

ج) اپی نفرین(آدرنالین)

3- سروتونین

4- گابا (گاما آمینوبوتیریک اسید)

5- گلوتامات، آسپارتات، گلیسین

نوروپپتیدها

 

 

محل ارتباط یک نورون را با نورون دیگر سیناپس می خوانند. این ارتباط به وسیله ی غشای نورون ها صورت می گیرد. بیشترین تعداد سیناپس ها از نوع آکسون به دندریت و یا آکسون به جسم سلولی است؛ ولی در برخی نواحی مغز و نخاع حالت های دیگری مانند سیناپس های آکسون به آکسون و دندریت به دندریت نیز شناسایی شده است. درهرحال ساختمان و طرز عمل کلی سیناپس ها در همه حالات شبیه به هم است. انتهای آکسون به شاخه های زیادی تقسیم می شود و هر شاخه به بخشی به نام گره یا دکمه ی سیناپس ختم می شود که کمی برجسته تر است. این ناحیه با غشای نورون بعدی، سیناپس می سازد. نورون اول را پیش سیناپسی و نورون بعدی را پس سیناپسی می خوانند. در دستگاه عصبی مرکزی، هر نورون ممکن است نسبت به برخی نورون ها پیش سیناپسی و نسبت به برخی دیگر پس سیناپسی باشد.

سیناپس های الکتریکی و سیناپس های شیمیایی

مجموعه ی سیناپس هایی که تاکنون در دستگاه عصبی جانوران شناسایی شده اند به دو گروه الکتریکی و شیمیایی تقسیم می شوند. در سیناپس های الکتریکی که در دستگاه عصبی بی مهرگان یافت می شود غشای دو نورون پیش سیناپسی و پس سیناپسی به یکدیگر می چسبد و فاصله ای بین آنها وجود ندارد. موج عصبی پس از رسیدن به این نوع سیناپس بدون واسطه به غشای بعدی انتقال می یابد و این انتقال به واسطه شیمیایی نیاز ندارد و اغلب در هر دو جهت امکان پذیر است. ضمنا سیناپس های الکتریکی همواره از نوع تحریک کننده است. زمان عبور جریان از سیناپس های الکتریکی باتوجه به فقدان انتقال دهنده های شیمیایی در آنها بسیار کوتاه است. اکثر سیناپس ها در دستگاه عصبی مهره داران و بی مهرگان از نوع شیمیایی است. بررسی با میکروسکوپ الکترونی نشان داده است که در این سیناپس ها غشای دو نورون پیش سیناپسی و پس سیناپسی به یکدیگر نمی چسبند و در بین آنها فاصله ای در حدود 200 تا 300 آنگستروم وجود دارد. این ناحیه را فضا یا شکاف سیناپسی می نامند. ساختمان غشا در محل سیناپس یا سایر نواحی غشای نورون متفاوت است. در درون دکمه ی سیناپسی تعدادی کیسه های ترشحی بسیار ریز وجود دارد که در آنها واسطه شیمیایی سیناپس یافت می شود؛ علاوه بر آن برخی ضمایم سیتوپلاسم به خصوص تعدادی میتوکندری نیز در این ناحیه وجود دارد. میتوکندری ها انرژی لازم را برای کار دکمه ی سیناپسی فراهم می کنند. غشای نورون ها در بعضی سیناپس ها صاف و در برخی دیگر بسیار چین خورده است و بر روی آنها گیرنده های غشایی(receptors) خاصی وجود دارد که در تنظیم آزادشدن میانجی شیمیایی و اثر آن در نورون پس سیناپسی نقش دارند. میکروسکوپ الکترونی وجود رشته ها و لوله های بسیار باریک را در شکاف سیناپس نشان داده است. این رشته ها و لوله ها غشاهای دو نورون را به یکدیگر مربوط کرده به هدایت انتقال دهنده به سوی گیرنده های آن کمک می کنند. انتقال موج عصبی در سیناپس شیمیایی در حدود 0.5 تا یک هزارم ثانیه طول می کشد.

سیناپس های تحریک کننده(excitatory) و سیناپس های بازدارنده(inhibitors)

سیناپس های شیمیایی به دو نوع تحریک کننده و بازدارنده تقسیم می شوند. امکان بازداری و مهار نورون پس سیناپسی یکی از مزایای سیناپس شیمیایی است و در سیناپس های الکتریکی وجود ندارند. رسیدن موج عصبی به سیناپس و آزادشدن انتقال دهنده های عصبی در شکاف سیناپس ممکن است باعث انتقال موج عصبی به نورون بعدی شود که در این صورت سیناپس از نوع تحریک کننده است. در برخی از سیناپس های دیگر، رسیدن موج عصبی و آزادشدن انتقال دهنده در شکاف سیناپس نه تنها نورون بعدی را تحریک نمی کند بلکه آستانه تحریک آن را بالا برده احتمال تحریک آن را از طریق سایر سیناپس ها نیز کاهش می دهد. چنین سیناپس هایی را بازدارنده یا مهارکننده می خوانند. تحریکی یا مهاری بودن یک سیناپس یا نوع انتقال دهنده و نوع گیرنده ی آن بستگی دارد؛ به همین جهت یک انتقال دهنده ممکن است در بعضی سیناپس ها نقش تحریکی و در برخی دیگر نقش مهاری داشته باشد. هنگامی که موج عصبی به دکمه ی سیناپسی می رسد و غشای پیش سیناپسی را دپولاریزه می کند تغییراتی در ساختمان غشای آن ناحیه رخ می دهد که طی آن کلسیم به پایانه ی سیناپس وارد می شود و انتقال دهنده از دکمه ی سیناپسی به شکاف سیناپس آزاد می گردد. روند آزادشدن انتقال دهنده از دکمه سیناپسی به صورت کوانتایی(quanta) صورت می گیرد؛ یعنی به ازای هر پتانسیل عمل که به پایانه ی سیناپس می رسد مقدار معین و ثابت انتقال دهنده به فضای سیناپس رها می شود؛ بنابراین هرچه تعداد پتانسیل های عملی که به سیناپس می رسد بیشتر باشد مقدار انتقال دهنده ی آزادشده نیز زیادتر خواهد شد. به همین جهت است که تحریک مکرر و شدید نورون ها می تواند باعث خستگی سیناپس شود. دراینحالت نورون، فرصت بازسازی انتقال دهنده های عصبی را پیدا نمی کند و سیناپس بر اثر کمبود این مواد از کار می افتد. در شرایط طبیعی و مناسب، تحریک مکرر و شدید تار عصبی به شرط رعایت زمان مرحله ی تحریک ناپذیری آن باعث خستگی تار عصبی نمی شود؛ درحالیکه انتقال پیام ها در سیناپس ها متوقف می گردد. انتقال دهنده های عصبی پس از آزادشدن و اثر در غشای پس سیناپسی به وسیله ی آنزیم هایی تجزیه گردیده یا دوباره جذب پایانه های سیناپسی می شوند.

طرز کار سیناپس های تحریک کننده

رسیدن موج عصبی(پتانسیل عمل) به انتهای آکسون و دپولاریزه شدن غشای دکمه ی سیناپسی باعث تراواشدن آن به یون های کلسیم و ورود تعدادی یون کلسیم به درون پایانه ی سیناپس می شود. ورود کلسیم باعث اتصال غشای پیش سیناپسی به غشای تعدادی از حفره های محتوی انتقال دهنده و بالاخره آزادشدن محتویات این حفره ها به درون شکاف سیناپس می گردد. در سیناپس های تحریک کننده، اثر انتقال دهنده در گیرنده های غشای پس سیناپسی باعث نفوذپذیرشدن این غشا نسبت به یون های سدیم می شود. بازشدن مجاری سدیم در این غشا و ورود تعدادی یون سدیم باعث کاهش پتانسیل غشا و درنتیجه تحریک آن می گردد.

طرز کار سیناپس های بازدارنده

در این سیناپس ها آزادشدن انتقال دهنده عصبی و اثر آن در گیرنده های غشای پس سیناپسی تاثیری در نفوذپذیری آن نسبت به یون سدیم ندارد؛ ولی نفوذپذیری غشای مذکور را نسبت به یون های پتاسیم و یا کلر افزایش می دهد که هر یک از دو حالت مذکور به افزایش پتانسیل آرامش غشای پس سیناپسی منجر می شود. اگر اثر انتقال دهنده در غشای پس سیناپسی، نفوذپذیری آن را نسبت به پتاسیم افزایش دهد باتوجه به تراکم بیشتر این یون در داخل نورون نسبت به خارج مقدار بیشتر پتاسیم به بیرون انتشار می یابد و بر بارهای مثبت خارج افزوده از بارهای مثبت درون می کاهد. در صورتی که اثر انتقال دهنده در غشای پس سیناپسی باعث افزایش تراوایی آن نسبت به یون کلر شود باتوجه به تراکم بیشتر کلر در مایع خارج نورون، تعدادی یون کلر به درون انتشار یافته بر بارهای منفی داخل می افزاید و از بارهای منفی خارج می کاهد. درباره سیناپس های بازدارنده باید به نقش مهار پیش سیناپسی نیز توجه داشت. این پدیده در برخی سیناپس های مغز زو نخاع باعث توقف عبور موج عصبی در سطح پیش سیناپسی می شود و به واسطه ی سیناپس های آکسون به آکسون صورت می گیرد. در اینحالت دکمه ی سیناپسی یک نورون رابط در مجاورت دکمه ی سیناپسی یک نورون تحریک کننده قرار می گیرد و انتقال دهنده ای آزاد می کند که نفوذپذیری غشای نورون تحریک کننده را نسبت به یون کلسیم کاهش می دهد. دراینصورت با رسیدن موج عصبی به انتهای نورون تحریک کننده، کلسیم کافی وارد پایانه نشده و خروج انتقال دهنده کاهش می یابد و درنتیجه موج عصبی در سیناپس متوقف می شود.

گیرنده های پیش سیناپسی و پس سیناپسی

هریک از دو غشای پیش سیناپسی و پس سیناپسی دارای گیرنده هایی خاص است. گیرنده های غشایی از نوع ترکیبات پروتئینی بوده بخشی از آن، که به طرف خارج در درون فضای سیناپس قرار دارد با انتقال دهنده ترکیب می شود و بخش دیگر گیرنده در عرض غشا و درون نورون قرار گرفته است و در تغییر نفوذپذیری غشا و تغییر سوخت و ساز نورون شرکت می کند. برخی از گیرنده های پیش سیناپسی نسبت به انتقال دهنده ای که از همان پایانه ی عصبی آزاد می شود حساسیت دارند. این گیرنده ها با یک چرخه ی بازخورد منفی باعث تنظیم مقدار انتقال دهنده عصبی می شوند و از آزادشدن بیش از حد آن جلوگیری می کنند. برخی دیگر گیرنده هایی هستند که نسبت به سایر انتقال دهنده ها یا مواد شیمیایی حساسیت دارند. گیرنده های پس سیناپسی در تحریک و یا مهار پس سیناپسی نقش دارند و اثر انتقال دهنده در آنها نفوذپذیری غشای پس سیناپسی را به سدیم یا پتاسیم یا کلر افزایش می دهد و یا باعث تغییر متابولیسم نورون پس سیناپسی می شود. دکمه ی سیناپسی مانند یک مبدل انرژی عمل می کند و در آن با واسطه ی مواد شیمیایی، انرژی الکتریکی پتانسیل عمل یک نورون در نورون بعدی به تغییرات بیوالکتریک منجر می شود. اثر انتقال دهنده در گیرنده ی پس سیناپسی خود اغلب مانند قرارگرفتن یک کلید در قفل است که باعث بازشدن مجرای عبور یون یا یون های خاصی می شود. برخی از گیرنده های غشایی به طور مستقیم باعث بازشدن مجرای یون ها نمی شوند، بلکه اثر انتقال دهنده در آنها باعث فعال شدن نوکلئوتیدهای حلقوی(cyclic nucleotides) می شود. در اینحالت ماده ای به نام آدنوزین مونوفسفات حلقوی به وجود می آید و بوسیله ی آنزیم هایی به نام پروتئین کیناز(protein kinase) شکل پروتئین های مجاری غشای پس سیناپسی را تغییر می دهند و باعث عبور یون ها و تغییر موضعی پتانسیل غشا می شوند.

همگرایی و واگرایی سیناپسی

هریک از نورون های مغز یا نخاع با تعداد زیادی نورون دیگر سیناپس دارد. هر نورون در مراکز عصبی ممکن است نسبت به تعدادی نورون پیش سیناپسی و نسبت به عده ای دیگر پس سیناپسی باشد. از مجموع پایانه های سیناپسی که در یک نورون اثر می گذارند برخی تحریک کننده و برخی دیگر بازدارنده اند. پایانه های تحریک کننده با اثر خود پتانسیل آرامش غشای پس سیناپسی را کاهش و پایانه های بازدارنده با اثر خود پتانسیل آرامش غشای پس سیناپسی را افزایش می دهند. این دو اثر به ترتیب پتانسیل پس سیناپسی تحریک کننده(EPSP) و پتانسیل پس سیناپسی بازدارنده(IPSP) خوانده می شوند. نتیجه دو پدیده ی مذکور باعث می شود تا نورون پس سیناپسی به کار افتد و یا از کار بازماند.

انتقال دهنده های عصبی(neurotransmitters)

نورون ها از نظر تولید و ترکیب مواد شیمیایی یاخته هایی بسیار فعال هستند و فرآورده های آنها در سوخت و ساز آنها و ایجاد ارتباط بین نورون ها و کارکردهای مختلف عصبی مانند حالات روانی و یادگیری نقش اساسی دارند. بعضی از این مواد در سیناپس ها به عنوان انتقال دهنده و برخی به عنوان تعدیل کننده(neuromodulators) عمل می کنند. بسیاری از داروهای روانی با تاثیر در این مواد و یا در گیرنده های آنها باعث تغییرات عصبی و روانی می گردند. انتقال دهنده که در سطح یک سیناپس اثر می کند منطقه عمل محدودتری دارد. تعدیل کننده های عصبی در مغز میدان عمل وسیعتری دارند و میزان ترشح آنها بیشتر است. ساختن و آزادشدن این مواد به تولید و ترشح هورمون ها شباهت دارد. تاکنون ده ها انتقال دهنده و تعدیل کننده ی عصبی شناسایی شده اند و احتمالا تعداد این مواد بسیار بیش از آن است که تابحال شناخته شده اند. در اینجا به ذکر مهمترین انتقال دهنده ها و تعدیل کننده های عصبی می پردازیم.

1- استیل کولین(acetylcholine)

این ماده که از ترکیب کولین با استیل کوآنزیم A (acetelcoenzyme A) به وجود می آید اولین انتقال دهنده ی عصبی است که در اوایل قرن حاضر کشف شد. استیل کولین انتقال دهنده ی منحصر به فرد همه ی سیناپس های عصب به عضلات اسکلتی است. علاوه بر آن در عقده های خودکار و پایانه های سیناپسی اعصاب پاراسمپاتیک و بخشی از اعصاب سمپاتیک نیز این ماده آزاد می شود. آزادشدن استیل کولین مانند سایر انتقال دهنده ها با دپولاریزه شدن دکمه ی سیناپسی و سپس ورود کلسیم به آن صورت می گیرد. نورون ها و سیناپس هایی که استیل کولین آزاد می کنند استیل کولینرژیک(acetylcholinergic) خوانده می شوند. استیل کولین در تارهای عضلات اسکلتی اثر تحریکی و در تارهای عضلانی قلب اثر بازدارندگی دارد و این تفاوت به نوع گیرنده های پس سیناپسی مربوط است؛ به این ترتیب که استیل کولین در عضلات اسکلتی در مجاری سدیم اثر کرده باعث دپولاریزاسیون تارهای عضلانی می شود درحالیکه گیرنده های استیل کولین در قلب مربوط به مجاری یون های پتاسیم بوده اثر استیل کولین در آنها باعث افزایش پتانسیل آرامش و کاهش تحریک پذیری آنها می شود.

استیل کولین دارای دو نوع گیرنده ی موسکارینی(muscarinic) و نیکوتینی(nicotinic) است. گیرنده های موسکارینی به وسیله ی استیل کولین و ماده ای به نام موسکارین که از یک قارچ به دست می آید فعال می شوند. گیرنده های نیکوتینی را استیل کولین و نیکوتین، فعال می سازند. آتروپین(atropine) و کورار(curare) به ترتیب گیرنده های موسکارین و نیکوتین را از کار می اندازند. در سیناپس های استیل کولینرژیک مغز و نخاع از هر دو نوع گیرنده های موسکارینی و نیکوتینی یافت می شود؛ ولی گیرنده های تارهای عضلات اسکلتی از نوع نیکوتینی هستند. نقش استیل کولین در مغز، در بسیاری از اعمال عصبی مانند حافظه، یادگیری و تنظیم مراحل خواب نشان داده شده است. در بیماری آلزایمر که با زوال عقل، اختلال در حافظه و یادگیری همراه است نورون های استیل کولینرژیک مغز دچار کم کاری و مرگ تدریجی می شوند.

استیل کولین پس از آزادشدن از دکمه ی سیناپسی به وسیله ی آنزیم استیل کولین استراز تجزیه و غیرفعال می شود و بخشی از مواد اولیه آن دوباره جذب پایانه ی سیناپس می گردد. اثر بسیاری از داروها و مواد شیمیایی موثر در اعصاب با تاثیر آنها در ترشح استیل کولین یا اثر استیل کولین در گیرنده های آن مربوط است. داروهای کولینرژیک باعث تسهیل عمل استیل کولین، و داورهای آنتی کولینرژیک مانع عمل آن می شوند. یک ماده ی سمی به نام توکسین بوتولیک(toxin botulic) که از نوعی باکتری تولید می شود مانع آزادشدن استیل کولین و درنتیجه از کارافتادن سیناپس های کولینرژیک می شود.

2- کاتکولامین ها (catecholamins)

این مواد شامل دوپامین، نوراپی نفرین(نورآدرنالین) و اپی نفرین(آدرنالین) هستند که همگی از اسید آمینه ی تیروزین ساخته می شوند.

الف) دوپامین(dopamine)

این ماده یکی از مهمترین انتقال دهنده های نورون های مراکز عصبی است و بسیاری از بیماری های عصبی و روانی به اختلال در ترشح و عملکرد آن مربوط است. دوپامین برحسب نوع گیرنده هایی که در آن اثر می کند ممکن است تحریک کننده یا بازدارنده باشد. در نواحی مختلف مغز نورون های دوپامینرژیک شناسایی شده اند که یکی از مهمترین آنها هسته ی سیاه در مغز میانی است. دوپامین از انتهای آکسون های نورون هایی که جسم سلولی آنها در هسته ی سیاه قرار دارد به درون اجسام مخطط در عقده های قاعده ای مغز آزاد می شود. آسیب دیدن نورون های دوپامینرژیک باعث بیماری پارکینسون(Parkinson) می شود. در این بیماری تحلیل تدریجی نورون های دوپامینرژیک هسته سیاه باعث کاهش دوپامین در عقده های قاعده ای مغز می شود که این امر خود سبب پرکاری نورون های استیل کولینرژیک در این عقده ها می گردد و لرزش و سختی عضلات و ناتوانی در حفظ تعادل و انجام حرکات طبیعی پدید می آید. در بیماری روان گسیختگی یا اسکیزوفرنی(schizophrenia) نیز نورون های دوپامینرژیک مغز در گیرند و به نظر می رسد که فعالیت بیش از حد طبیعی این نورون ها و یا حساسیت زیاد گیرنده های آنها عامل بخشی از نشانه های اسکیزوفرنی باشد. اسکیزوفرنی با روان پریشی، توهم، هذیان و اختلال در تفکر منطقی همراه است. آن دسته از داروهایی که باعث افزایش دوپامین در مغز می شوند نشانه های بیماری پارکینسون را کاهش می دهند و داروهای نورولپتیک(neuroleptics) که گیرنده های دوپامین را بازداری کرده و موجب کاهش فعالیت نورون های دوپامینرژیک می گردند نشانه های اسکیزوفرنی را تخفیف می دهند. معمولا بیماری های پارکینسون و اسکیزوفرنی را دو قطب کاهش و افزایش فعالیت دوپامین در مغز می دانند. اثر اغلب داروهای ضد روان پریشی جلوگیری از تحریک شدن گیرنده های دوپامین است. برای دوپامین، رسپتورها یا گیرنده های متعددی شناسایی شده است که هرکدام در اعمال خاصی دخالت دارند. دوپامین و سایر کاتکولامین ها به وسیله ی یک آنزیم داخل نورون به نام مونوآمین اکسیداز(MAO) و یک آنزیم خارج نورون به نام کاتکول اومتیل ترانسفراز(COMT) تجزیه و بدون اثر می شود. دوپامین پس از تجزیه شدن، ماده ای به نام هومووانیلیک اسید(HVA) به وجود می آورد که با اندازه گیری مقدار آن در مایع مغزی-نخاعی و پلاسمای خون و ادرار می توان به میزان فعالیت نورون های دوپامینرژیک مغز پی برد. دوپامین در نظام پاداش مغز و احساس نشاط و سرخوشی نقش دارد و برخی از مواد مخدر اعتیادآور مانند کوکائین باعث افزایش آزادشدن این انتقال دهنده می شود.

ب) نوراپی نفرین(نورآدرنالین)

آنزیمی به نام دوپامین هیدروکسیلاز(dopamine hyroxylase) باعث تبدیل دوپامین به نوراپی نفرین می شود. نورون های دوپامینرژیک فاقد این آنزیم هستند؛ ولی در نورون هایی که این آنزیم را دارند دوپامین به صورت نوراپی نفرین در می آید و آزاد می شود. چنین نورون هایی را نورآدرنرژیک می خوانند. نوراپی نفرین در اعصاب محیطی سمپاتیک و تعدادی از سیناپس های مغز نقش انتقال دهنده دارد. نوراپی نفرین پس از اثر در غشای پس سیناپسی دوباره به وسیله ی پایانه ی سیناپس جذب می شود و یا به وسیله ی آنزیم مونوامین اکسیداز تجزیه و غیرفعال می گردد. بیشتر نورون ها نورآدرنرژیک در تنه ی مغزی از جمله هسته ی لوکوس سرولئوس(locus coeruleus) در پل مغزی قرار دارند. این نورون ها در اغلب نواحی نقش تحریک کننده و در برخی سیناپس های دیگر اثر بازدارنده دارند. نورون های نورآدرنرژیک مغز در بیداری و افزایش سطح برانگیختگی و بالابردن فعالیت نورون های مغز شرکت دارند. گیرنده های نوراپی نفرین به دو گروه کلی آلفا و بتا که هرکدام زیرگروه هایی نیز دارند تقسیم می شوند. در اغلب موارد اثر نوراپی نفرین در گیرنده های آلفا از نوع تحریکی و در گیرنده های بتا از نوع مهاری است. قلب و روده وضعی استثنایی دارند. نورآدرنالین در گیرنده های بتا در قلب اثر تحریک کننده دارد و اثر نورآدرنالین در هر دو نوع گیرنده های آلفا و بتا در روده باعث مهار حرکات روده می شود.

ج) اپی نفرین(آدرنالین)

این ماده بیشتر در بخش مرکزی غده فوق کلیه ترشح می شود. بخش مذکور از نظر  جنینی یک گره سمپاتیک تغییر شکل یافته است و هورمون های آن نیز همان موادی است که اعصاب سمپاتیک از انتهای خود آزاد می کنند. اپی نفرین از نوراپی نفرین ساخته می شود و آن دسته از نورون ها که این انتقال دهنده را می سازند آدرنرژیک(adrenergic) خوانده می شوند. اپی نفرین و سایر کاتکولامین ها پس از آزادشدن در شکاف سیناپس به میزان زیاد دوباره جذب پایانه سیناپس می شوند و مجددا به کار می روند و فقط مقدار کمی از آنها به وسیله ی آنزیم های تجزیه کننده به مواد شیمیایی غیرفعال تجزیه می شوند.

3- سروتونین

این ماده از اسید آمینه ی تریپتوفان(tryptophan) ساخته می شود. سروتونین و ماده ی دیگری به نام ملاتونین(melatonin) با نام کلی ایندولامین(indolamine) خوانده می شوند. ملاتونین، هورمون غده ی کاجی(پینه آل) است و از تغییر شکل سروتونین به وجود می آید. سروتونین که نام شیمیایی آن 5-هیدروکسی تریپتامین است یکی از مهمترین انتقال دهنده ها و تعدیل کننده های عصبی است که علاوه بر غده کاجی در هسته سجافی(رافه raphe) تنه مغزی، مخچه، هیپوتالاموس و نواحی دیگر دستگاه عصبی ساخته می شود. آنزیم مونوآمین اکسیداز علاوه بر تجزیه ی کاتکولامین ها باعث تجزیه و بی اثر شدن سروتونین نیز می شود. بر اثر تجزیه ی سروتونین ماده ای به نام 5-هیدروکسی ایندول استیک اسید به وجود می آید که با اندازه گیری مقدار آن می توان به میزان سروتونین بدن پی برد. سروتونین در مسیرهای انتقال درد به مراکز عصبی به صورت یک ماده ی مهارکننده عمل می کند. باتوجه به افزایش فعالیت نورون های سروتونینرژیک هسته ی رافه در هنگام خواب، سروتونین را دربرقراری حالت خواب موثر می دانند. سروتونین علاوه بر درد و خواب، در تنظیم رفتارهای تغذیه و نوسانات خلق و خو نیز شرکت دارد. اثر درمانی برخی مواد دارویی ضد افسردگی به اثر آنها در سیناپس های سروتونینرژیک مغز مربوط است. بازدارنده های مونوآمین اکسیداز که از داروهای ضد افسردگی هستند باعث کاهش تجزیه ی سروتونین در سیناپس های مغز می شوند. بعضی دیگر از مواد ضد افسردگی مانند فلوئوکستین(fluoxetine) که با نام تجارتی پروزاک(prosac) شهرت یافته است به صورت اختصاصی باز جذب سروتونین را کاهش داده باعث افزایش مقدار آن در سیناپس ها می شوند. برخی از مواد هذیان آور و توهم زا مانند ال.اس.دی(دی اتیل آمید اسید لیزرژیک) که در کفک انگل خوشه های چاودار یافت می شود سیناپس های سروتونین زا را به طور موقت غیر فعال می کنند. داروهایی که نورون های سروتونینرژیک را فعال می کنند دوره های خواب دیدن را کاهش می دهند.

4- گابا (گاما آمینوبوتیریک اسید) gamma amino butyric acid(GABA)

این ماده از اسید گلوتامیک(glutamic acid) ساخته می شود و یکی از مهمترین واسطه های شیمیایی بازدارنده ی اعصاب است. گابا از طریق افزایش نفوذپذیری غشای عصبی نسبت به یون کلر عمل می کند. تحلیل نورون های زاینده ی گابا (گابرژیک) در مغز باعث بیماری کره(chorea) یا داء الرقص می شود که در آن حرکات غیرارادی پر دامنه ای در فرد بیمار ظاهر می شود. یک گروه از مواد دارویی آرامبخش و خواب آور به نام بنزودیازپین(benzodiazepine) عمل گابا را در مغز تشدید و تسهیل می کنند. همین مواد عضلات اسکلتی را نیز منبسط می کنند.

5- گلوتامات(glutamate)، آسپارتات(aspartate)، گلیسین(glycine)

گلوتامات مانند گابا از اسید گلوتامیک به وجود می آید؛ ولی برخلاف گابا میانجی عصبی تحریک کننده است. گلوتامات و گابا در سیناپس های جانوران بسیار ساده نیز شناسایی شده اند. گلوتامات و اسید گلوتامیک در مغز انسان باعث افزایش برانگیختگی و بالابردن سطح هوشیاری می شوند و به نظر می رسد که در فرایند یادگیری موثرند. گلوتامات، گابا، آسپارتات و گلیسین از گروه اسیدهای آمینه(آمینو اسید) هستند. گلوتامات و آسپارتات از گوارش مواد پروتئینی در روده به وجود می آیند؛ ولی پس از جذب نمی توانند از سد بین خون و مغز عبور کرده وارد مغز شوند. در عوض، مغز خود این مواد را می سازد. برخی از تجربیات جدید نشان داده اند که گلوتامات علاوه بر تحریک نورون ها می تواند سلول های نوروگلیا را نیز دپولاریزه کند. گلوتامات واسطه ی شیمیایی برخی از نورون های هیپوتالاموس است که باعث تنظیم ترشحات غده ی هیپوفیز می شوند. آسپارتات مانند گلوتامات تحریک کننده است. اسید آمینه ی گلیسین در سیناپس های نخاع و بخش پایین مغز یک واسطه ی شیمیایی بازدارنده ی مهم محسوب می شود و باعث مهار نورون های حرکتی می گردد، به طوریکه اختلال در ساخته شدن این ماده باعث انقباض مداوم عضلات می شود.

نوروپپتیدها(neuropeptides)

یکی از پیشرفت های مهمی که در نیمه دوم قرن حاضر در بیوشیمی مغز صورت گرفته است کشف نوروپپتیدها و گیرنده های آنها از جمله مواد شبه مرفینی و گیرنده های آنها در مغز است. این مواد در اجسام سلولی نورون ها ساخته شده به آرامی در آکسون ها جابجا می شوند و سرانجام مانند سایر انتقال دهنده ها از پایانه های سیناپس بیرون می روند. بعضی از این مواد در سایر بافت های بدن نیز ساخته می شوند؛ ولی سد بین خون و مغز مانع ورود آنها به مغز می شود و نوروپپتیدهایی که در دستگاه عصبی وجود دارند به وسیله ی یاخته های عصبی مغز و نخاع ساخته می شوند. تعدادی از این مواد، پپتیدهای شبه افیونی(اپیوئید opioid) نامیده می شوند که از ماده ای به نام بتالیپوتروپین(beta lipotropin) به وجود می آیند و سه دسته از مواد را به نام های آندروفین ها(endorphins)، آنکفالین ها(enkephalines)، و دینورفین ها(dinorphines) تشکیل می دهند. این مواد با اثر در گیرنده های خود باعث تخفیف درد و ایجاد آرامش عصبی می شوند. قدرت اثر ضد درد مواد شبه مرفینی مغز از مرفین بیشتر است. اثر دارونماها (placebos) و ضد درد طب سوزنی را به افزایش مواد شبه مرفینی مغز نسبت می دهند. ورزش شدید، درد و عوامل استرس زا باعث افزایش ساخته شدن مواد شبه مرفینی در مغز و همچنین افزایش ترشح هورمون های محرک بخش قشری غده فوق کلیه و کورتیزول می شود. مرفین که از تریاک گرفته می شود از نظر ترکیب شیمیایی با مواد شبه مرفینی مغز متفاوت است؛ ولی بخشی از مولکول آن که در گیرنده های غشای نورون ها اثر می کند شبیه مواد شبه مرفینی مغز است، ماده ای به نام نالوکسان(naloxone) باعث جداشدن مرفین و مواد شبه مرفینی از گیرنده های آنها می شود.

نوروپپتیدهای دیگری در مغز ساخته می شوند که تعدیل کننده و تنظیم کننده حالات روانی بوده در رفتارهای مربوط به گرسنگی، سیری، تشنگی، حالات هیجانی، افسردگی، تغییرات خلقی، حافظه و یادگیری شرکت دارند. اغلب این مواد در سایر نواحی بدن یافت می شوند؛ ولی نقش آنها در مغز با نقشی که در سایر بافت های بدن دارند متفاوت است. تاکنون ده ها نوروپپتید شناسایی شده است. بعضی از آنها علاوه بر مغز در غدد درون ریز نیز ساخته می شوند. کوله سیستوکینین(cholecyskinin) یکی از هورمون های لوله ی گوارش است که باعث انقباض کیسه ی صفرا و کمک به هضم چربی ها می شود؛ ولی همین ماده در مغز موجب ایجاد احساس سیری و کاهش اشتها می گردد. هورمون دیگری به نام آنتی دیورتیک(antidiuretic) که در هیپوتالاموس ساخته می شود و در کلیه ها اثر کرده حجم ادرار را کاهش می دهد در روند حافظه و یادگیری در مغز شرکت دارد. آنژیوتانسین(angiotensin) هورمون دیگری است که با منقبض کردن عضلات صاف دیواره ی رگ ها باعث تنگ شدن آنها می شود. همین ماده در مغز عامل ایجاد احساس تشنگی است.

منبع:

فیزیولوژی اعصاب و غدد درون ریز

تالیف: دکتر سید علی حائری روحانی

شنایی با پتاتسیل عمل واستراحت

آشنایی با پتاتسیل عمل واستراحت
  یکی از اعمال مهم پمپ سدیم – پتاسیم ایجاد اختلاف الکتریکی بین دو سمت غشا است. به عبارت دیگر وجود گرادیان غلظتی بزرگ پتاسیم از داخل به طرف خارج غشا، یون های پتاسیم اضافه تمایل برای انتشار به طرف خارج را دارند، بنابراین یک حالت الکتروپوزیتیویته ( بار مثبت) در خارج غشا و یک حالت الکترونگاتیویته ( بار منفی) در داخل سلول باقی می ماند.
مقدار پتانسیل بین دو سوی غشا که دقیقاً از انتشار خالص یک یون خاص از غشا جلوگیری می کند پتانسیل نرنست نام دارد. هر چقدر نسبت غلظت یون در داخل به غلظت یون در خارج بیشتر باشد تمایل یون ها برای انتشار یافتن در یک جهت بیشتر خواهد بود.
 
پتانسیل استراحت :
به پتانسیل غشا در حالت عادی  که سیگنال های  عصبی را انتقال نمی دهد ، پتانسیل استراحت گفته می شود که برای سلول های عصبی در حدود 90-  است یعنی پتانسیل در داخل فیبر 90 میلی ولت منفی تر از پتانسیل در مایع خارج سلولی در خارج فیبر عصبی است. منشا پتانسیل استراحت انتشار پتاسیم توسط کانال های پتاسیمی و انتشار سدیم از غشا فیبر عصبی است. اما پتانسیل های انتشاری که به تنهایی توسط انتشار پتاسیم و سدیم ایجاد می شوند یک پتانسیل غشایی حدود 86- میلی ولت است که به طور عمده توسط انتشار پتاسیم می باشد. 4- میلی ولت باقی مانده نیز توسط پمپ سدیم- پتاسیم که دایماً فعال است تولید می شود.

به غیر از پمپ سدیم – پتاسیم ، کانال های سدیمی و پتاسیمی دریچه دار که با تغییر ولتاژ باز و بست می شوند نیز وجود دارد. (فیلم 1).
 
 

 
پتانسیل عمل:
هر پتانسیل عمل با یک تغییر ناگهانی از پتانسیل استراحت طبیعی که منفی می باشد (90-) به یک پتانسیل مثبت غشا می رسد و سپس با برگشت به پتانسیل منفی خاتمه می یابد. مراحل  یک پتانسیل عمل عبارتند از :
1- مرحله استراحت : این همان پتانسیل استراحت قبل از شروع پتانسیل عمل است. (90-)
2- مرحله تحریک یا دپولاریزاسیون: در این مرحله ناگهان غشا به یون سدیم نفوذپذیر شده (توسط کانال های سدیمی) و اجازه ورود به یون های  سدیم با بار مثبت به داخل غشا داده می شود. در برخی از سلول ها این میزان مثبت شدن تا بالای صفر میلی ولت نیز می رود اما در اکثر فیبرهای عصبی نازک نزدیک صفر باقی می ماند.
3- مرحله برگشت یا رپولاریزاسیون: در چند هزارم ثانیه کانال های سدیمی شروع به بسته شدن می کنند و کانال های پتاسیمی بیش از حد باز می مانند.
 

 
هر پتانسیل عمل می تواند در هر نقطه ای از یک غشای تحریک پذیر شروع شود. از قسمت های تحریک شده نفوذ پذیری به یون سدیم شروع شده و به طور ناگهانی افزایش می یابد. بارهای الکتریکی مثبت که توسط جریان انتشاری یون های سدیم حمل می شوند از طریق غشای دپولاریزه به طرف داخل و سپس برای چندین میلی متر در هر دو جهت در طول اکسون حرکت می کنند. بنابراین کانال های سدیمی در این نواحی جدید بلافاصله باز می شود و این روند در طول سراسر فیبر سیر می شود.

 
 اصلی همه یا هیچ:
اگر روند دپولاریزاسیون در صورتی که شرایط مناسب باشد در سراسر طول غشا سیر خواهد شد و اگرشرایط مناسب نباشد ممکن است سیر صورت نگیرد.

تاثیرتغییر اختلاف پتانسیل بر روی کانال های دریچه دار ولتاژی

1. تغییر اختلاف پتانسیل بر روی کانال های دریچه دار ولتاژی تاثیر می گذارد... افزایش اختلاف پتانسیل باعث باز شدن کانال و افزایش بیش از حد آن باعث بسته شدن کانال می گردد....
   هرگاه پتانسیل منفی غشا از ۹۰- میلی ولت کمتر شود و به سمت صفر میل کند، در نهایت به ولتاژی میرسد که باعث تغییر ناگهانی در شکل دریچه فعال سازی می شود و آن را باز می کند.( بین حدود ۷۰ - تا ۵۰ - میلی ولت )
   طی این حالت یون های سدیم می توانند آزادانه به داخل سلول وارد شوند.....
   همان ولتاژ افزایش یافته که دریچه فعال سازی را باز میکند، دریچه غیر فعال سازی را می تواند ببندد. بعد از اینکه دریچه فعال سازی چند ده هزارم ثانیه باز می ماند ، دریچه غیر فعال سازی بسته می شود و یون های سدیم دیگر نمی توانند آزادانه به داخل غشا سرازیر شوند.....
   در مورد کانال دریچه دار ولتاژی پتاسیم ، فعال سازی تنها زمانی صورت می گیرد که پتانسیل غشا از مقدار منفی زمان استراحت خود به یک مقدار مثبت تغییر کند....

1. خصوصیت دیگر ان است که دارای دریچه هستند یعنی به طور مداوم باز نیستند و محرک هایی سبب باز شدن انها می شوند که عبارتند از 1- تغییر در ولتاژ غشا ( کانال های یونی وابسته به ولتاژ )2- کشش یا فشار وارد بر غشا ( کانال وابسته به عوامل مکانیکی ) 3- اتصال به ماده شیمیایی 4- کانال یونی وابسته به نوکلئوتید

   کاناهای دریچه دار (سدیم -پتاسیم) که در هنگام دپلاریزه و رپلاریزه در یک نورون باز می شوند با کمک چه ترکیبی باز می شوند ؟

   کلیک کنید تا باز شود...

    

    

1. کانال های دریچه دار ولتاژی، از پروتئین های سراسری غشا هستند که بخشی از ملکول همانند دریچه یی می تواند آن را باز یا بسته نماید، این دریچه به دلیل داشتن بار الکتریکی به ولتاژ حاکم بر دو سوی غشا حساس است. کانال دریچه دار پتاسیمی دارای یک دریچه در سمت داخل و کانال دریچه دار سدیم دارای دودر یچه(درهر طرف یکی) می باشد، دریچه سمت بیرون را دریچه فعال شدن و دریچه سمت داخل را دریچه غیرفعال شدن می گویند. در هنگام آرامش دریچه فعال شدن کانال سدیمی و دریچه پتاسیمی بسته اما دریچه غیر فعال شدن کانال سدیمی باز است. کاهش پلاریته غشا موجب تغییر شکل فضایی هر سه دریچه می شود، اما سرعت تغییر شکل دریچه فعال شدن از دو دریچه دیگر بیشتر، و دریچه پتاسیمی کمتر از سایرین است. پس ابتدا دریچه فعاشدن کانال سدیمی کنار رفته و سدیم وارد می شود و پس از زمان کوتاهی دریچه غیرفعال شدن بسته می شود و ورود سدیم پایان می یابد. پس از آن دریچه پتاسیمی باز شده و پتاسیم ها خارج می ش

1. باز و بسته شدن کانال های دریچه دار در ایجاد جریان عصبی (هدایت پیام عصبی)به خاطر اختلاف ولتاژ است (وابسته به ولتاژ)
   اما در انتقال پیام عصبی به خاطر اتصال ماده شیمیایی که همان انتقال دهنده عصبی می باشد.(وابسته به لیگاند)

    

   ‏

پتانسيل آرامش Resting potentia

 پتانسيل آرامش Resting potentia

عنوان  :  پتانسيل آرامش Resting potential
نویسنده :  كوثر يوسفي
كلمات كليدي  :  پتانسيل آرامش، پتانسيل فعاليت، نفوذپذيري غشا، پمپ سديم پتاسيم، پمپ الكترونيك، پتانسيل غشا، روان شناسي فيزيولوژيك

  سلول عصبی مانند دیگر سلول‌های بدن دارای غشا می‌باشد که از طریق آن اختلاف پتانسیل موجود بین فضای بیرون سلولی و درون سلولی قابل اندازه‌گیری است. از آنجا که این اختلاف پتانسیل در غشا ظاهر می‌شود، به آن پتانسیل غشا عصبی نیز می‌گویند. پتانسیل غشا در بیشتر سلول‌ها، تا هنگامی که تحریکی از بیرون به آن وارد نشود، برای مدت طولانی ثابت باقی می‌ماند. وقتی سلول در چنین وضع آرامی بسر می‌برد، پتانسیل غشا را پتانسیل آرامش نیز می‌نامند. پتانسیل آرامش در سلول‌های عصبی و ماهیچه‌ای همیشه منفی است و در انسان و دیگر پستانداران براساس نوع سلول بین 55- تا 100- میلی‌ولت قرار دارد.[1]

  میزان پتانسیل آرامش غشا در تارهای عصبی حدود 70- میلی‌ولت و در تارهای عضلانی حدود 90- میلی‌ولت می‌باشد. توانایی سلول عصبی و ایفای نقش و وظایف آن بستگی به پتانسیل آرامش دارد. هنگامی که سلول فعال می‌شود، تغییرات مثبتی در این پتانسیل ایجاد می‌شود که به آن پتانسیل فعالیت(action potential) گفته می‌شود.[2]

 

 

چگونگی ایجاد پتانسیل آرامش غشای عصبی

  پتانسیل آرامش زمانی به وجود می‌آید که تعداد یون‌های مثبت در سطح بیرونی غشا کمی بیشتر از یون‌های منفی و تعداد یون‌های منفی در درون غشا کمی بیشتر از یون‌های مثبت باشد. در ایجاد این نابرابری یون‌ها، چند عامل شرکت دارند که مهمترین آن‌ها یکی پمپ سدیم-پتاسیم و دیگری تفاوت نفوذپذیری غشای سلول عصبی نسبت به یون‌های پتاسیم در حدود صد برابر بیشتر از سدیم است.[3]

  تعداد زیادی از ترکیبات درون و بیرون سلول‌ها و تارهای عصبی به صورت یون بوده و دارای بارهای الکتریکی مثبت یا منفی هستند. مهمترین یون‌های خارج سلولی، سدیم و کلر بوده و مهمترین یون‌های داخل سلولی تارهای عصبی، پتاسیم، پروتئین‌ها و مولکول‌های آلی فسفردار می‌باشد. به طور کلی جابجایی یون‌های مثبت و منفی و نابرابری‌ آن‌ها در دو طرف غشا عامل ایجاد پتانسیل بیوالکتریک است و ترکیبات چربی غشا به صورت یک عایق، در بین بارهای مثبت و منفی قرار دارد.[4]

 

 

پمپ سدیم – پتاسیم Na+ - k+ pump

  در غشای سیتوپلاسمی همه سلول‌های بدن، پدیده انتقال فعال یون‌های سدیم و پتاسیم وجود دارد که پمپ سدیم – پتاسیم نامیده می‌شود. این پمپ در غشا تارهای عصبی دارای اهمیت بیشتری است. یک مجموعه از آنزیم‌های پروتئینی با صرف انرژی، یون‌های سدیم را از درون به بیرون سلول و یون‌های پتاسیم را از بیرون به درون سلول منتقل می‌کنند. این پروتئین‌های غشایی که جایگاهی برای اتصال یون‌های سدیم و پتاسیم دارند با صرف انرژی و به صورت همزمان سه یون سدیم را با دو یون پتاسیم معاوضه می‌کنند. یون‌های سدیم و پتاسیم هر دو، بار مثبت دارند ولی با توجه به آنکه سه یون مثبت به خارج منتقل شده و در مقابل آن فقط دو یون مثبت به درون می‌رود، پمپ سدیم – پتاسیم تعادل بین تعداد یون‌های مثبت و منفی را در بیرون و درون سلول عصبی بر هم می‌زند و باعث افزایش یون‌های مثبت خارج نسبت به داخل می‌گردد. به همین جهت پمپ سدیم – پتاسیم را پمپ الکتروژنیک(electrogenic pump) یعنی تولیدکننده پتانسیل الکتریکی می‌نامند.[5]

  مقدار پتانسیل الکتریکی غشا که مستقیما بر اثر پمپ سدیم – پتاسیم ایجاد می‌شود، از چند هزارم ولت بیشتر نیست و بخش بیشتری از پتانسیل آرامش غشای نورون، نتیجه انتشار یون‌های پتاسیم به خارج است. پمپ سدیم – پتاسیم موجب می‌شود تا همواره تراکم پتاسیم در درون تار عصبی بیش از محیط آن یعنی مایع میان‌بافتی بدن شده و تراکم یون‌های سدیم در محیط خارجی تار عصبی بیش از محیط درون آن باشد.   از سوی دیگر غشای عصبی در حالت آرامش نسبت به انتشار و جابجایی پتاسیم نسبتا نفوذناپذیر است، بنابراین یون‌های سدیم که با صرف انرژی به بیرون ریخته شده‌اند نمی‌توانند در جهت شیب تراکم خود به داخل تار عصبی راه پیدا کنند. این در حالی است که تعدادی از یون‌های پتاسیم داخلی پیوسته در جهت شیب تراکم خود به سطح خارجی غشا انتشار می‌یابند. انتشار یون‌های پتاسیم به خارج، اختلاف سطح الکتریکی غشا را تا حدود 70 میلی‌ولت افزایش می‌دهد. بنابراین بخش اعظمی از پتانسیل  آرامش غشا با انتشار یون‌های پتاسیم به خارج غشا به وجود می‌آید؛ ولی این انتشار، خود حاصل کار پمپ سدیم – پتاسیم است که اختلاف تراکم این دو یون را در دو طرف غشا ایجاد کرده است. در واقع در حالت استراحت فقط خروج تعداد بسیار کمی از یون‌های پتاسیم(در حدود یک یون از هر صد هزار یون) برای ایجاد پتانسیل آرامش غشا کافی است؛ زیرا با خروج پتاسیم و ایجاد غشا، یک نیروی الکتریکی در جهت جلوگیری از خروج پتاسیم بیشتر وارد عمل می‌شود. در این حالت بین نیروی انتشار که پتاسیم را به بیرون می‌راند و دافعه یون‌های مثبت که مانع خروج یون‌های مثبت پتاسیم می‌شود، تعادل برقرار می‌گردد؛ به همین خاطر پتانسیل آرامش یا پتانسیل تعادل نیز می‌نامند.[6]

 

 

اندازه‌گیری پتانسیل غشا یا پتانسیل آرامش

  روش اندازه‌گیری پتانسیل غشا در تئوری آسان است، اما به طور عملی به علت کوچک بودن اکثر تارهای عصبی، این کار سخت است. روش کار به این صورت است که یک پیپت شیشه‌ای کوچک که محتوی یک محلول الکترولیت می‌باشد را از طریق غشا سلول به داخل سلول فرو می‌کنند. در واقع این پیپت یک میکروالکترود است.

  سپس الکترود دیگری که الکترود خنثی نامیده می‌شود را در مایع خارج سلولی قرار می‌دهند. اختلاف پتانسیل بین خارج و داخل تار عصبی را از طریق یک ولت‌متر مناسب اندازه‌گیری می‌کنند. برای ثبت تغییرات سریع پتانسیل غشا در زمان انتقال ایمپالس‌های عصب، میکروالکترود به یک اسیلوسکوپ متصل می‌شود. پتانسیل استراحت غشای تارهای عصبی بزرگ هنگامی که در حال انتقال پیام عصبی نیستند، در حدود 90- میلی‌ولت می‌باشد.[7]

در مورد بیماری آلکاپتونوریا

سوال دانش آموز : در مورد بیماری آلکاپتونوریا

سلام خسته نباشین در مورد آلکاپتونوریا مطلب سخت گیج کننده هست جایی نوشته که بیماری حاصل جهش هست جایی گفته ارثی و غیر اکتسابی و مغلوب اتوزومی من متوجه نمی شم که جهش چه ربطی به مغلوب وارثی بودن داره؟ یعنی برای بیمار شدن پدر و مادر هر دو باید ژن مغلوب جهش یافته داشته باشن؟چرا پس همه فرزنداشون مبتلا می شن مگه ممکن نیست ژن سالم والد منتقل بشه؟؟؟؟؟

 

جواب :

 

۱- بیماری آلکاپتونوریا[1] یک بیماری کم یاب ارثی است که بر اثر اختلال در متابولیسم اسید های آمینه ی فنیل النین و تایروزین در یک فرد بروز می کند.

 

 

 

 

 

مسیر بیوشیمیایی بیماری آلکاپتونوریاهوموجنتیسیک اسید

 

2- الگوی به ارث رسیدن این بیماری به صورت غیر جنسی مغلوب[2] می باشد.

 

3- ژن HGD هوموجنتیسیات ۱،۲-دی اکسیژناز [3] روی کروموزوم شماره ی 3 غیر جنسی در جایگاه 3q2 قرار دارد. (Pollak et al.,1993 ; Janocha et al.,1994).

 

جایگاه ژن هوموجنتیسیک اسید اکسیداز

 

4- ژن HGD تولید آنزیم هوموجنتیسیک اسید اکسیداز[4] (هوموجنتیسات اکسیداز [5]) را کد می کند.

 

5- آنزیم هوموجنتیسیک اسید اکسیداز ( هوموجنتیسات اکسیداز ) باعث شکته شدن هوموجنتیسیک اسید (همومجنتیسات ) که محصول تایروزین[6] است، می شود.

 

6- نام دیگر هوموجنتیسیک اسید آلکاپتون[7] نام دارد.

 

7- آلکاپتون در سلول و آب میان بافتی و خون و در نهایت در ادرار ظاهر شده و در اثر تماس با اکسیژن هوا به رنگ تیره در می آید ( سیاه شدن ادرار این افراد).

 

 

 

8- اگر مقدار این ماده در بدن افزایش پیدا کند در غضروف ها، دریچه ای قلبی و همچنین در بافت صلبیه ی چشم نیز رسوب می کند. 

 

تیره شدن صلبیه چشم بر اثر بیماری آلکاپتونوریا

 

9- هنگامی که ژن HGD جهش حاصل کند روند متابولیسم تایروزین دچار اشکال می شود.

 

10- ژن جهش یافته ی HGD به عنوان آلل مغلوب عمل می کند. ژن سالم HGD به عنوان آلل غالب عمل می کند.

 

11- اگر والدینی سالم، فرزندی با بیماری آلکاپتونوریا را بدنیا آورند؛ نتیجه می گیریم که هر دوی والدین به صورت هتروزیگوت بوده و یک آلل مغلوب (ژن جهش یافته ی HGD) را دارا هستند.

 

 12- اخیراً مطالعاتی با nistisinone که یک مهار کننده ی تولید هوموجنتیسیک اسید است، شروع شده است.

 

13- گسترش بیماری آلکاپتونوریا در کشور های اسلوواکی و جمهوری دومنیکن نسبت به سایر قسمت های دنیا بیشتر است. در اسلوواکی 1:19,000 می باشد.

 

 

محصولات تراریخته

، محصولات تراریخته در حقیقت مواد غذایی هستند که از لحاظ ژنتیکی دستکاری شده اند و ژن جدید و مطلوبی را از سایر ارگانیسم ها دریافت کرده اند. این محصولات می توانند طیف وسیعی از مواد غذایی از انواع میوه ها و سبزیحات تا گوشت ها، حبوبات، غلات، لبنیات و ... را شامل شوند. از سال 1994 که اولین محصول تراریخته تولید شد تصور بر آن بود که این محصولات تنها باعث کاهش دورریز و زباله می شوند، اما با پیشرفت بیشتر این علم جنبه های بیشتری از مزایا و مضرات آن مشخص شد. در این مقاله سعی داریم مهمترین مزیت ها و مضرات آن را برای شما آشکار نماییم. مزایای محصولات تراریخته 1. تولید محصولات قوی تر: محصولات تراریخته در برابر بیماری ها مقاوم هستند. 2. محافظت محیط در برابر سموم: به دلیل اینکه محصولات تراریخته نیاز کمتری به سم پاشی از طریق مواد شیمیایی دارند باعث محافظت محیط در برابر سمپاشی و آفت کش ها می شوند. 3. ماندگاری بیشتر محصولات: با تغییر در ساختار ژنی این محصولات، بدون نیاز به ماده اضافه ای محصولات مدت زمان بیشتری با کیفیت باقی می مانند. 4. جنگل زدایی کمتر: با افزایش جمعیت دنیا، نیاز به تخریب جنگل ها بیشتر می شود اما اگر غذای کافی برای این جمعیت فراهم شود نیازی به جنگل زدایی نیست. 5. کاهش گرم شدن زمین: در صورت دستکاری ژنتیکی گیاهان آن ها می توانند دی اکسید کربن بیشتری مصرف کرده و اکسیژن بیشتری را به اتمسفر برسانند که پدیده گلخانه ای را کاهش می دهد و باعث کاهش گرم شدن زمین می شود. 6. کاهش قیمت غذا: اگر تولید محصولات زیاد شود قیمت آن ها کاهش می یابد. 7. تولید محصولات جدید: با دستکاری ژنتیکی محصولاتی به دست می آید که می توانند در هر محیطی رشد کنند. مثلاً تولید گوجه فرنگی در زمین نمکی. 8. مقاومت در برابر حشرات: این محصولات به دلیل مقاومت در برابر حشرات نیاز کمتری به حشره کش ها دارند. مضرات محصولات تراریخته 1. واکنش آلرژیک: دستکاری ژنتیکی باعث ایجاد پروتئین هایی در گیاه یا جانور جدید می شود که ممکن است برای بدن انسان به عنوان عامل بیگانه شناسایی شده و منجر به ایجاد واکنش آلرژیک شود. 2. نامناسب برای محیط زیست: بقایای این جانداران برای محیط زیست نامناسب است و تا مدت ها به صورت مخفی در طبیعت باقی می ماند. 3. کاهش تنوع زیستی: تغییرات ژنتیکی باعث آسیب به برخی ارگانیسم ها (مانند آفات و حشرات) در اکوسیستم می شود و از تنوع زیستی آن ها می کاهد. 4. کاهش کارایی آنتی بیوتیک ها: به دلیل تغییرات ژنتیکی، این محصولات به ویروس ها و باکتری ها مقاوم می شوند؛ خاصیت آنتی بیوتیکی خود را در بدن اعمال می کنند و از کارایی آنتی بیوتیک های دارویی می کاهند. 5. طعم غیر متداول: به دلیل تغییر در ساختار این محصولات، طعم متفاوتی خواهند داشت. 6. نامناسب از جهت تغذیه ای برای انسان ها: این محصولات باعث ایجاد بیماری های جدید در انسان می شوند و در بسیاری از گونه های حیوانات مانند موش ها و پروانه ها باعث مرگ شده اند. 7. سلاح بیولوژیک: بسیاری از کشورها از این محصولات به عنوان سلاح بیولوژیک برعلیه دشمنان خود استفاده می کنند. مقایسه ریز مغذی ها در محصولات تراریخته و غیرتراریخته مصرف کنندگان، محصولات غیر تراریخته (که اصلاح ژنتیکی نشده اند) را به چندین علت بر محصولات تراریخته ترجیح می دهند. با وجود مزایایی که برای محصولات تراریخته بیان می شود افراد به یک دلیل مهم از مصرف آن سرباز می زنند: محتوای مواد مغذی. دلایل محکمی وجود دارد که محتوای مواد مغذی در مواد غذایی تراریخته به مراتب کمتر از مواد غذایی غیر تراریخته است. در محصولات غیر تراریخته سطح بالاتر آنتی اکسیدان ها، مواد مغذی بالاتر، انرژی بیشتر و پروتئین سالم تر، عملیات کشاورزی بهتر همگی منجر به محصولات بهتری به نسبت محصولات تراریخته می شود. برای مثال: در مطالعه ای که در مجله کشاورزی و شیمی غذایی به انتشار رسید این مطلب ذکر شد که گوجه فرنگی که با روش های عادی و غیر تراریخته تهیه شده باشد محتوای فنولیک اسید بیشتری دارد. همچنین سیب غیر تراریخته 15 درصد ظرفیت آنتی اکسیدانی بیشتری دارد. در سال 2012 بر روی دو نوع ذرت تراریخته و غیر تراریخته آنالیز صورت گرفت و مشخص شد که ذرت غیرتراریخته 437 برابر کلسیم بیشتر، 56 برابر منیزیم بیشتر، 16 برابر پتاسیم بیشتر، 7 برابر منگنز و 7 برابر آهن، روی و مس بیشتری از ذرت تراریخته دارد. همچنین ذرت غیر تراریخته 20 برابر از نظر انرژی و پروتئین غنی تر از نوع تراریخته است. نتیجه با وجود اینکه اصلاح ژنتیکی محصولات، مشکل گرسنگی و سوء تغذیه در جهان را برطرف می کند. اما بسیاری از کشورها برای محافظت از ساکنینشان قانونی برای آزاد کردن محصولات تراریخته ندارند و از ورود چنین محصولاتی به کشورشان جلوگیری می کنند. در حقیقت با بررسی مزایا و مضرات روش های اصلاح ژنتیکی شاید بتوان به این نتیجه رسید که این محصولات برای سرمایه داران، تولیدکنندگان، کشاورزان و دولت ها از نظر اقتصادی به صرفه تر و مناسب تر است. اما آیا برای مصرف کنندگان و سلامت افراد هم نتیجه مطلوبی را می توان انتظار داشت؟؟ منبع: تبیان

Alkaptonuria و علل ژنتیکی آن

Ma- _ -Ra:

013

 همه چیز در مورد آلکاپتونوریا..

بيماري آلكاپتونوريا يك اختلال نادر متابوليكي است كه با ترياد هموژنتزيك اسيدوري، آرتريت، و اكرونوزيس مشخص مي‌گردد. اين بيماري به صورت اتوزومال مغلوب به ارث ميچرسد.بيماران آلكاپتونوريك معمولاً در كودكي و جواني بدون علامت هستند مگر ايجاد ادرار سياه رنگ در اثر اكسيداسيون كه از بدو تولد قابل مشاهده است(1).

 

بيماران تا حدود40 سالگي از بيماري خود اطلاعي ندارند،ولي بعد ازآن پيگمانتاسيون اسكلرا و يا غضروف گوش شروع به ظاهرشدن مي كند. پيگمانتاسيون ممكن است در دندان‌ها، مخاط دهان، ناخن، يا پوست ظاهرشود(3،2).

 

رسوب پراكنده پيگمان در بيماران آلكاپتونوريك به نام اكرونوزيس (Ochronosis)ناميده مي‌شود.

 

رسوب پيگمان در فضاي مفصلي منجر به استئوآرتريت زودرس دربيماران مي گردد(3،1).

 

درمسير طبيعي،آمينواسيد تيروزين به هموژنتزيك اسيد و سپس مالئيل استواستيك اسيد متابوليزه مي‌گردد.

 

در آلكاپتونوري اين مسير به دليل كمبود هموژنتزيك اكسيـداز، كامـل صـورت نگـرفته و منجـر به تجمـع هموژنتزيك اسيد در بدن مي گردد(4).

 

قسمتي از ماده مزبور در ادرار ترشح شده كه در اثر مجاورت با هوا و اكسيداسيون، سياه رنگ مي شود. 

 

علاوه بر اين، رسوب هموژنتزيك اسيد در بافت هاي همبندي بدن منجر به اكرونوزيس مي گردد. تظاهرات كلينيكي اصلي بيماري در رابطه با رسوب پيگمان در ارگان‌هاي گرفتار مي‌باشد كه مهمترين آنها شامل آرتروپاتي اكرونوتيك،‌ اكـرونـوزيس قـلبـي- عـروقـي، سنـگ‌هـاي كليـوي، و اكرونوزيس جلدي و چشمي است (6،5،3). 

 

آرتريت تنها مشكل بيمار به صورت عدم توانايي و از كارافتادگي است و تقريباً در تمام بيماران با افزايش سن ظاهر مي‌‌شود. اولين علايم معمولاً در هيپ، ستون فقرات، زانو، و مفاصلي كه عمده وزن بدن را تحمل مي‌كنند ديده مي‌شود(1).

 

اين بيماري در مردان شديدتر است، اگر چه شيوع آن در هر دو جنس يكسان مي باشد. بيش از 106 مورد از چكسلواكي،108 مورد از آلمان، و90 مورد از امريكا گزارش شده است.

 

در كشورهاي خاور دور اولين مورد از لبنان در سال 1958 و از سودان در سال 1965 گزارش گرديده است(1).

 

Guran و همكاران در سال 1998 ضمن تأييد شيوع يك درميليون اين بيماري اعلام داشتند كه حضور تمامي يافته هاي باليني ذكر شده در كتب مرجع نزد يك بيمار نادر است(2).

 

 

Rey درسال 1998 ضمن تكيه بر اين‌كه ابتلاي مفاصل بزرگ بدن به عنوان يافته اي زودرس مي‌باشد، از احتمال جمود ستون مهره هاي سينه اي و كمري نيز خبر داد(8،7).

 

 

Beltran و همكاران در سال 1998 موفق به يافتن جهش هاي مسؤول در ژن سازنده هموژنتيزات 2،1 دي اكسيژناز، كه فقدان عملكرد صحيح آن سبب پيدايش اين بيماري مي‌گردد، شدند(9). 

 

در يك بررسي كلي بر روي 604 بيمار در بيمارستان سنت ماري(3)، مشخص شد كه اكثر بيماران بالاي40 سال علايم آرتروپاتي را به‌صورت تغييرات دژنراتيو و رسوب پيگمان نشان مي‌دهند. شايعترين محل آن مفاصل زانو، شانه، و لگن است. 

 

رسوب پيگمان در سيستم قلبي- عروقي بيماران بيشتر در اندوكارديوم، دريچه‌هاي قلبي خصوصاً آئورت و ميترال و ديوارة شرايين و وريدها است و در بيماران بالاي 50 سال شيوع تنگي دريچه آئورت افزايش مي‌يابد. 

 

رسوب پيگمان در دستگاه ادراري- تناسلي به‌طور شايع ديده مي شود و در حدود 60 درصد موارد همراه با سنگ كليه و 100درصد موارد همراه با سنگ پروستات هستند. گرفتاري چشمي تا 70درصد موارد در بيماران به‌صورت پيگمانتاسيون ديده مي شود و نقص قابل ملاحظه اي ايجاد نمي كند(5،1).

 

در تمامي موارد پيگمانتاسيون گوش خارجي ديده مي شود(9). معرفي بيمار بيمار مردي است 47 ساله كه از پنج سال قبل به صورت تدريجي دچار خشكي مفاصل شانه چپ و زانوي چپ شده، به طوري‌كه قادر نيست دست خود را بيش از 40 درجه بالا ببرد. در معاينه فيزيكي تغيير شكل و رنگ لاله گوش چپ بدون درد مشهود بود در دستگاه قلبي- عروقي، ادراري- تناسلي، وچشم بيمار نكته پاتولوژيكي مشاهده نگرديد.

 

يافته هاي پاراكلينيك در راديوگرافي مفصل زانو كلسيفيكاسيون‌هاي متعدد ديده شد.

 

* آزمايشگاه نمونه ادرار بيمار نيز پس از ماندن در محيط آزمايشگاه تغيير رنگ قهوه اي- سياه پيدا كرد كه پس از اضافه كردن دو قطره كلرايد آهن ده درصد به 2 سي سي ادرار بيمار شاهد پيدايش رنگ آبي تيره شديم. به علاوه، اضافه كردن نيترات نقره به نمونه ادرار بيمار منجر به پيدايش رنگ سياه شد. * پاتولوژي نمونه دريافتي حاصله از بيوپسي مفصل زانوي 

 

بيمار، شامل چندين قطعه بافت كرم، قهوه‌اي، و سياه جمعاً به ابعاد 1×1×2 سانتي متر بود كه شامل قطعات استخواني، غضروف، و تاندون بود. در بررسي ميكروسكوپي، رسوب ماده بي‌شكل خرمايي رنگ مايل به قهوه اي در استخوان، غضروف، و نسج همبندي همراه با واكنش آماسي، واكنش جسم خارجي، فيبروز زمينه و تخريب غضروف و استخوان نمايان بود

بحث

 

بيمار مورد نظر 47 سال سن داشت.