HipERPOLARiZASYON SONRASI POTANSiYELiN FARE, SI~AN VE...

6
Vet. nil. Dl'rg. (2001), 17.3: 71·76 HipERPOLARiZASYON SONRASI POTANSiYELiN FARE, VE HElix ASPERSA'NIN BAZI SiNiR HUCRELERiNDE ELEKTRiKSEL SiNYAL ROLUNUN Ramazan 8al o1 Investigation orthe Role of Afterhyperpolarization Potential in the Formation of the El ectr ical Signals in Some Brain cells of Mouse, Rat and Helix Aspersa Oze!: Bu 9ift ve keskin uc;:lu mlkroelektrot ile patch ctamp melodlan kullanllarak lare cochlear gekirdegl, suran Colliculus Inleriore'mn ve Hetlx aspersa'nm sulXlzalagiyaJ ganglion'unda bulunan sinir hucrelerinin hGcre 19i membran kaYltian In vitro olarak olyGldu. Bu sinir hucrelerinde hiperpolarizasyoo somaSI potansiyelin (AHP), hlzl! (I· AHP), orta (m·AHP) ve (s·AHP) olmak Ozere 09 fazdan ve bazen de depolarizasyon sonrasl po- tansiyelln (ADP) belirlendi. Hiperpolarizasyon sonrasl derinliginin, sinir hOcresinin lipine bagh olarak (25 mV kadar bOyOk olabildigi) gozlendi. Hiperpolarizasyon sonrasl potansiyelin otaSI fizyolojik rolO, membranln katol aklm enjeksiyonu oncesl anot aklmla hiperpolarize edilerek SOnu9 olarak, anol aklm uygulamasmm, SiM hucrelerlnin meydana getirdigi pallernlerinde neden oldugu gOzlendi. Anahtar Kellme: Biyofizlk, eleklrofizyoloji, mikroelektrot, in vitro Summary: In this study, using the double and sharp microelectrodes and patch clamp techniques, intracellular reo cordlngs were perlormed in Ihe neurons 01 mice cochlear nucleus, rat inferior colliculus and subesophagial ganglia 01 Helix aspersa In VItro. In these neurons, alter hyperpolarization potential (AHP) consisted 01 last (I·AHP), medium (m· AHP) and slow (s·AHP) phases. Occasionally, alter depolarization potential (ADP) was observed. The amplitude of the AHP varied depending upon the types of cells (could be as big as 25 mY). The possible role of the AHP was m· vestigated by enjecting hyperpolarizing currents before depolarizing neurons. Consequently, it was observed thaI preconditioning hyperpolarizing current caused the firing pallerns of the neurons Key Words: Biophysics, electrophysiology, microelactrode, In vi tro Girl, Aksiyon polansiyeli (AP) sonrasmda sinir hOc· resinde hiperpolarizasyon sonrasl po· tansiyel (AHP), zar dinlenim polansiyelinden daha negatil bir potansiyel olup, hOcre me· kanizmasmda onem ve hOeresel hlZI ite tayin etmektedir (Storm, 1987; Storm, t 988). AHP'nin, akson termin aUerinde no· rotransmillerlerin salgllanmasJnI ve sinir hOc· relerinde lekrarll AP konlrol elti!)i bit· (Klein ve ark., t 980). Aynea bu pOlansiyel, ozellikle hiperpolarizasyona duyarh iyon kanatlannln aklivilelcrini Onemlidir. Ome{Jin pOlasyum kanaUannJn, membran potanslyeline ozel bir duyarllllgi vardlf ve hOcre lipine baQ'1I olarak gostermekle birlikte, -50 mV zar potansiyetinde, A·kanatlan lama men inaklif hale ge(:er. Di{ler tarallan bu pOlansiyetlerden daha ne· gatif POlansiyel1erde A-kanallan aktivasyona hazlr hale gelir (8al ve ark, 2001). Bu durumda membran depolarize edilirse pOlasyum A-aktmJnln ak- tivasyonuna neden olaeaglndan hOerslerin Ierne palternlerini (8al, 1998). Vine de!)erli kalsiyum aklmJnJn da benzer kilde membran potansiyeline duyarllh{ll (Uinas ve Sugimori, 1980). Inhibitor postsinaplik po · lansiyelleri (IPSP) ve AHP, sinir hOerelerinin po- lansiyelini isli rah al za r potansiyelinden daha negalll yaparak kanallann aklivasyon ve inaktivasyon den- gesini elkiler ve sinir hOcrelerin bilgi kodlamada kul- lamlan eevap palternlerini (Rudy, 1988). Aksiyon potansiyelinin repolarizasyonunu luran iyon aklmlarl aynl zamanda AHP da klsmen katllmaktadlr. C;;fJnkO AHP' Jn ilk kom· po nen!i repolarizasyonun bir parcasl olarak de· {lerle nd irilir (Storm, 1987: Storm, 1988). Memeli sinir hOereferinin de yer aldlOI (:o{lu sink hOc· relennde AP'nin repolarizasyon doneminden ve AHP meydana co{lunlukla dO- zellici potasyum aklml (KDR, IK) sorumlu lu- (Hodgkin ve Huxley, 1952: Traub ve Ui- nas, 1979). Memeli sinir hOcrelerinde, AHP'I hangi Tanh!: 09.08.2001 @: [email protected] I Mus tafa Ke mal Un;vcrsilcsi. VClcrincr FakUllcsi. Fizyoloji Anabllim Dall, HATA Y

Transcript of HipERPOLARiZASYON SONRASI POTANSiYELiN FARE, SI~AN VE...

Page 1: HipERPOLARiZASYON SONRASI POTANSiYELiN FARE, SI~AN VE …eurasianjvetsci.org/pdf/pdf_EJVS_301.pdf · HipERPOLARiZASYON SONRASI POTANSiYELiN FARE, SI~AN VE HElix ASPERSA'NIN BAZI SiNiR

Vet. nil. Dl'rg. (2001), 17.3: 71·76

HipERPOLARiZASYON SONRASI POTANSiYELiN FARE, SI~AN VE HElix

ASPERSA'NIN BAZI SiNiR HUCRELERiNDE ELEKTRiKSEL SiNYAL

OLU~UMUNDAKi ROLUNUN ARA~TIRILMASI

Ramazan 8alo1

Investigation orthe Role of Afterhyperpolarization Potential in the Formation of the Electrical Signals in Some Brain cells of Mouse, Rat and Helix Aspersa

Oze!: Bu 9al!~mada 9ift ve keskin uc;:lu mlkroelektrot ile patch ctamp melodlan kullanllarak lare cochlear gekirdegl, suran Colliculus Inleriore'mn ve Hetlx aspersa'nm sulXlzalagiyaJ ganglion'unda bulunan sinir hucrelerinin hGcre 19i membran kaYltian In vitro olarak olyGldu. Bu sinir hucrelerinde hiperpolarizasyoo somaSI potansiyelin (AHP), hlzl! (I· AHP), orta (m·AHP) ve yava~ (s·AHP) olmak Ozere 09 fazdan oJu~tugu ve bazen de depolarizasyon sonrasl po­tansiyelln (ADP) olu~tugu belirlendi. Hiperpolarizasyon sonrasl derinliginin, sinir hOcresinin lipine bagh olarak de9i~tlgl (25 mV kadar bOyOk olabildigi) gozlendi. Hiperpolarizasyon sonrasl potansiyelin otaSI fizyolojik rolO, membranln katol aklm enjeksiyonu oncesl anot aklmla hiperpolarize edilerek ara~tlfl ldl. SOnu9 olarak, anol aklm uygulamasmm, SiM hucrelerlnin meydana getirdigi ate~leme pallernlerinde degi~ime neden oldugu gOzlendi.

Anahtar Kellme : Biyofizlk, eleklrofizyoloji, mikroelektrot, in vitro

Summary: In this study, using the double and sharp microelectrodes and patch clamp techniques, intracellular reo cordlngs were perlormed in Ihe neurons 01 mice cochlear nucleus, rat inferior colliculus and subesophagial ganglia 01 Helix aspersa In VItro. In these neurons, alter hyperpolarization potential (AHP) consisted 01 last (I·AHP), medium (m· AHP) and slow (s·AHP) phases. Occasionally, alter depolarization potential (ADP) was observed. The amplitude of the AHP varied depending upon the types of cells (could be as big as 25 mY). The possible role of the AHP was m· vestigated by enjecting hyperpolarizing currents before depolarizing neurons. Consequently, it was observed thaI preconditioning hyperpolarizing current caused the firing pallerns of the neurons

Key Words: Biophysics, electrophysiology, microelactrode, In vi tro

Girl,

Aksiyon polansiyeli (AP) sonrasmda sinir hOc· resinde olu~abilen hiperpolarizasyon sonrasl po· tansiyel (AHP), zar dinlenim polansiyelinden daha negatil bir potansiyel olup, hOcre ale~leme me· kanizmasmda onem ta~lmakta ve hOeresel i~lem

hlZI ite etkjnti~ini tayin etmektedir (Storm, 1987; Storm, t 988). AHP'nin, akson terminaUerinde no· rotransmillerlerin salgllanmasJnI ve sinir hOc· relerinde lekrarll AP olu~umunu konlrol elti!)i bit· dinlml~tir (Klein ve ark., t 980). Aynea bu pOlansiyel, ozellikle hiperpolarizasyona duyarh iyon kanatlannln aklivilelcrini dc{Ji~tirdiQ'i i~in Onemlidir. Ome{Jin A· pOlasyum kanaUannJn, membran potanslyeline kar~t ozel bir duyarllllgi vardlf ve hOcre lipine baQ'1I olarak de{li~kenlik gostermekle birlikte, yakla~lk -50 mV zar potansiyetinde, A·kanatlan lama men inaklif hale ge(:er. Di{ler tarallan bu pOlansiyetlerden daha ne· gatif POlansiyel1erde A-kanallan aktivasyona hazlr hale gelir (8al ve ark, 2001). Bu durumda membran depolarize edilirse pOlasyum A-aktmJnln ak-

tivasyonuna neden olaeaglndan hOerslerin ale~·

Ierne palternlerini de{li~tiri( (8al, 1998). Vine dO~Ok e~ik de!)erli g~ici kalsiyum aklmJnJn da benzer ~e· kilde membran potansiyeline duyarllh{ll bitdirilml~tir (Uinas ve Sugimori, 1980). Inhibitor postsinaplik po· lansiyelleri (IPSP) ve AHP, sinir hOerelerinin po­lansiyelini islirahal zar potansiyelinden daha negalll yaparak kanallann aklivasyon ve inaktivasyon den­gesini elkiler ve sinir hOcrelerin bilgi kodlamada kul­lamlan eevap palternlerini degi~tirir (Rudy, 1988).

Aksiyon potansiyelinin repolarizasyonunu olu~­luran iyon aklmlarl aynl zamanda AHP olu~umuna da klsmen katllmaktadlr. C;;fJnkO AHP'Jn ilk kom· ponen!i repolarizasyonun bir parcasl olarak de· {lerlendirilir (Storm, 1987: Storm, 1988). Memeli sinir hOereferinin de i~inde yer aldlOI (:o{lu sink hOc· relennde AP'nin repolarizasyon doneminden ve AHP meydana geli~inden co{lunlukla geeikmi~ dO­zellici potasyum aklml (KDR, IK) sorumlu lu­tulmu~tur (Hodgkin ve Huxley, 1952: Traub ve Ui­nas, 1979). Memeli sinir hOcrelerinde, AHP'I hangi

Gch~ Tanh!: 09.08.2001 @: [email protected] I Mus tafa Kemal Un;vcrsilcsi. VClcrincr FakUllcsi. Fizyoloji Anabllim Dall, HATA Y

Page 2: HipERPOLARiZASYON SONRASI POTANSiYELiN FARE, SI~AN VE …eurasianjvetsci.org/pdf/pdf_EJVS_301.pdf · HipERPOLARiZASYON SONRASI POTANSiYELiN FARE, SI~AN VE HElix ASPERSA'NIN BAZI SiNiR

"AL

iyonik ak.mm olw,;turdu~u yeterince test edi! · meml~tir. Hipokampusta yef alan piramid hOc­retennde AP'nin repolarizasyonu ve AHP meydana gelmesi 19in, kalsiyum ile aktifle~en potasyum ak,m. ile (IC) A·ak.ffilnin (IA) beraber yall~tlQ:r bildirilmi§tir (Storm, 1987). Kurba{laJann sempatik gangliyon sinir hOcrelerinde. repolarizasyon ve AHP olu­~umunda, IK deQil Ie sorurnlu oldugu bildirilmi~lir (Adams ve ark, 1982). Slyan gangliyon sinir hOc­relerinde ise repolarizasyon ve AHP olusumunda A· potasyum ak,m. sorumludur (8elluzzi ve ark, 1985). yok belirgin olarak Slmrian 9izi1ememekle birlikte ard arda birbirini takip eden AHP'lerin hlzl! (f-AHP). arta (m·AHP) ve yava$ (s-AHP) olmak uzete 09 komponenti tanlmlanml§tlr (Janahmadi, 1996; Storm. '1987).

Bu cah~mada, deQi~ik sinir preparatlannda (Hel ix aspersa gangliyon, collicular inferiore ve cochlear cekirdekte bulunan sinir hUcreleri) AHP komponentle rinin kar~lla~tlrmah olarak incelenmesi amacland l. Ayrrca AHP'nin bilgi kodlamada kul­lanllan ate~leme patternlerinin olu~umundaki rolO, zar dinlenim potansiyeli deQi~lirilerek ara~tlrlldl.

Maleryal ve Metol

Bu yah~mada, fare, Slyan ve Helix aspersa sinir hOcrelerinin hOcre ~i membran kaYltian yilt ve kes­kin uylu elektrot lie patch clamp melodlan kul­lanllarak 61e;:OldO (Bal ve ark, 2000, Bal ve ark, 2001; Bal ve Oertel, 2000). Deneylerde kulianllan bOtOn kimyasal maddeler Sigma firmasmdan temin edildi.

Helix aspersa sinir hOcrelerinden yift elektro! leknigi lie kay l!: Sekiz ade! Helix aspersa (3-5 g), Blades Biological (ingillere) ~irkelinden temin edildi. Disekslyon lahtaSI Ozerine bacaklanndan gergin ~e­kilde lespit edilen hayvanm, gangliyonlardan olu~an beyni, aorta ile birlikte ylkartlldlktan sonra ince ig­neler ile sini r uylarrndan lahtaya tespil edUdL Su­bOza!agiyal gangUyonun Ozerinde yer alan Cif! kat zar kOyOk forsepsler ile YHtllarak sinir hQcreleri at;:lga Clkartlldl. Daha sonra gangliyon, Ringer 50-lusyonu (80 mM NaCI, 4 mM KCI, 5 mM MgCI2, 10 mM CaCl, 10 mM glukoz, ve 5 mM HEPES olaeak ~e kilde hamlanan) ie;:erisinde mekanik olarak olu­~abileee k hasarlann etkisinden kurtulabilmesi lein bir saal bekletildi. Solusyonun pH'sl TRISMA base ile 7.4'e ayarlandl. Osmalarilesinin 212 ile 216 ara­smda olmasma Ozellikle dikkat edildi. Ilae;: uy­gulanaeagl zaman solusyonun ozmolaritesi NaCI konsanlrasyonu azallliarak dengelendi.

yilt elektrot ile hOere kaydl ie;:in, birisi membran voltaJln1 kaydedecek, digeri ise aklml hOcre ie;:ine en-

72

jekte edecek iki elektrot kullanlldl. Ie;: yOzeylerinde bir lIaman bulunan elektrollarrn dl~ caplan 1 mm ve ie caplan 0.58 mm idi. Elektrotlar, yatay puller kul­lanllarak deneyden klsa sOre once hazlrlandl ve i9-lerine 3 M KCI kondu. Hazlrlanan elektrot ucu, yak­la~lk 1 mm c;:apmda olup, rezistansl , 3 M KCI solusyonu kullanllarak 1-6 MW olarak OleOldO. Olu­~an kapasitansl azaltmak iyin elektrotlar Sylgard ile kaplandl. Olympus marka bir mikroskop lie 40'hk ob­jektif bOyOtmesinde hede! hOcre tespit edildikten sonra iki eleklrot Ue sink hOcresine girilerek kaYlt i~­

lemlerine ba~landl . HOcre iyl kaYltlar, Axoclamp-2A amplifier (Axon) ile ada slcakhgmda yaplldl. Elde edilen veriler 2000 Hz'de low pass !jltre'den ge­yirilerek Analog/Digital d6nO~tOrOeO ile 16 KHz'llk bit frekansta ornekleme yaplldl. Her deney sonrasl elektrot ucu potansiyeli kaydedildi ve olu~an mik­roelektrod uy potansiyeli ±5 mV'dan buyOk ise so­nUylar analizlerde kullanllmad t.

Collicular inferiore sinir hOcrelerinden keskin ue;:lu elektrot teknigi Ue kayl!: yall~mada 11 -17 gOn-10k 20 adet erkek ve di~j Wistar Albino Slyan kul­lanlldl. Hayvanlann ba~1 kesildikten sonra, ba~ kl­Simian beyinde devam eden aktiviteyi du~Orerek

oksijen ve glukoz tOketimini azaltmak ve dolaYlslyla beyin sinir hOcrelerinde meydana gelebilecek hasan en aza indirmek ic; in oneeden +4 OC'ye soQutulmu~ olan yapay beyin SIVISI (aCSF) iyerisine kondu. Yapay beyin SIVISI; 124 mM NaCI, 5 mM KCI, 1.2 mM KH2P04, 2.4 mM CaCI2, 1.3 mM MgS04, 26 mM NaHC03 ve 10 mM glukoz it;:erecek ~ekilde ha­zlrlandl. Yapay beyin SIVISIOIO pH'SIOI 7.4'te tam­ponlamak iyin %95 02 ve %5 C02 ile doyuruldu. SoQuk tutulmaslOlO nedeni ise. Colliculus in· feriore'du da ieerecek ~ekilde kOyuk bir beyin bloku e;:ok suralli bir ~ekilde t;:lkartlldl ve aCSF (+4 OC) ie;:e­ren vibrotom ile 300 mm kallnllQlOda kesildi. Ke­sitler olasl mekanik hasarlann tamir edilmesi ic;in bit saklarna kablOda bir saat beklelildi. Kesitle r, Oertel (1983) taraflOdan dizayn edilmi~ kaylt adaSlOa bl­rakllarak, dakikada 6-7 ml hlzda aCSF solOsyonu ile perfuze edildi. %95 02 ve %5 C02 gaz kan~lml, aCSF ie;:ine sOrekli olarak veri lerek doyurulmaya e;:a­h~lldl . Helix aspersa preparatlOda hOereleri bir­birinden ayflml ve hede! hOcrenin tayini yaplldl. Ancak colliculus inferiore kesitlerinde hOcreleri gor­meden canll hOcre bulunmaya yall~lldl. Yukanda an­latlldlgl gibi aynl tor cam malzemeden yatay puller kullanarak mikroelektrotlar hawlandl. Farkh olarak elektrodun ueu yok daha ince olup, pipet iei so­IOsyonu blfaklldlglOda uy direncinin 140-180 MW 01-dugu belirlendi. Kaylt iyin 2 M potasyum aseta! iee­risinde hazlflanml~ %2'lik biyosaytin solOsyonu pipe! solOsyonu olarak kullanlldl . Verilerin bilgisayara kay-

Page 3: HipERPOLARiZASYON SONRASI POTANSiYELiN FARE, SI~AN VE …eurasianjvetsci.org/pdf/pdf_EJVS_301.pdf · HipERPOLARiZASYON SONRASI POTANSiYELiN FARE, SI~AN VE HElix ASPERSA'NIN BAZI SiNiR

lI ipcrpolari"lus"on SOll r USI pOlanslyeli n rarc ...

A

B1

J -45mV

-84 mV 20A

B2

)15mV

80 ms

---'1 ' oA

120mv ~

200ms

~-----~ ~,....-: "-20A

~ekll 1. Helix aspersa F77 sinjr hucresinde aklm en­Jeksiyonlanna cevaben oIu~an AP va AHP. A: Dinlenme zar potansiyeli -47 mV olan sinrr hUcresr.l nA'na yanlt olarak olu~an blr AP olu~lurdu va f-AHP'nl (10 mV bu­yuklugunde) s-AHP lakip elli. Bl: +2 nA aklm, iki AP olu~turdu. Aynl sinir hUcresine allOt aklmlar vererek din­lenme zar potansiyeli -84 mV'a kaydmldlktan soma va sonra aklm miktardakl aklm Injekte edildiginde uyaflOin sonunda sadece bir AP ate~lendi.

dedllmesi yukanda anlallldlQI gibi yaplldl.

Cochlear yekirdek sinir hOerelerinden patch elamp tekniQi ire kaYII: Ookuz adel ICA einsi fare (17-2 1 gunlOk) bu <;:ali~manln maleryalinl olu~­lurdu. Hayvanlann ba~1 kesildikten soma daha soma ba~lan, '30 mM NaCI. 3 mM KCI, 1.2 mM KH2P04, 2.4 mM CaCI2, 1.3 mM MgS04, 3 mM HEPES ve 10 mM glukoz (%95 02 ve %5 C02 ile doyurulan) i<;:eren aCSF iyerisine konuldu. Coch­lear <;:ekirdeQin, beyin saplna birle~ik olarak di­seksiyonu yaplldl ve vibrotom ile 175 mm ka­hnh{jlnda kesitler alindl. Cohclear yekirdegi iyeren kesilier kayll odaslna alinarak inverted mikroskop (Zeiss, X63 suVa girebilen lens kuJlanarak) ile in­celendL Cochlear yekirdekte deOi~ik morfoloji ve biyofiziksel Ozelli kteki huereler. birbirinden ko­numlanna ve a le~leme patternlerine gore ayut edil­dl. Hedel hOere seyildikten sonra hOcre iyi kayll almak iyin tUm hOcre patch elamp konligOrasyonu elde edildi. Axopateh 200A amplifier'1 (Axon) kul­lanllarak kayil lar ahndl. Analog kaYlliar 5-10 KHz'de filtre edildikten soma veriler 10-40 KHz fre-

73

A f_AHP

:1 AOP ,

:::" m-AHP 8mY

I 'm,

B

-59 mV J---rr--

c

-57mV

o ",A 11 mV _72mV

SO ...

S7mV

005nA s-AHP ' -AHP

$elol 2. Ocl0PUS ve steUate slnlr hUcrelerinde AP ve AHP. A: Octopus sinir hUcreleri 0.1 nA aklma yaM olarak uya­nnm ba~lnda sadece bir AP'i ate~ledl. YaMm ilk klsml bu­yijlulerek sag uSI kO~ede aynntlh olarak gOsteriJmi~tlr. 81-raSI ile f-AHP, m-AHP ve ADP gOzlendL B: Aym octopus sinir hucresinde anot skIm enjcksiyonu ile olu~tu rulsn -72 mV'luk dinlenme ?:ar potansiyelinden ate~lenen AP gO­rutmekledir. C: Stellate hucresinin 0.05 nA aklma ite ale~­lenen AP'leri gOrQlmekledir. 0 : Spontan olarak geli~n AP sonraSII-AHP ve s-AHP gOrOlmektedir.

kanslarda diiila] sisteme donO~lUrOlerek bit­gisayarda kaydedildi. Seri direnylerin buyOk bir klsml (%95) 6zel devrelerle dOzeltildi. Sonuylar, or­talama ± standard hata (ND sinir hOcre saYlsl) (x ± Sx, (N)) olarak verildi.

Bulgular

Helix aspersa sinir hOerelerinde AHP; Bu ya­h~mada, 8 farkli Helix aspersa'",n F77 sinir hOc­resinden hOcre i<;:i kayltlar ahndl. Bunlardan Ot;: hucre spontan olarak AP meydana getirdi ve tOm hOereler pozitif aklm enjekte edildigi zaman AP ale~lendi. F77 hOcrelerinde sadece I-AHP ve s­AHP ~ekiUeri g6zlendi. .Hiperpolarizasyon somasl pOlansiyelinin yuksekli{linin (zar dinlenim po­lansiyeli ile AHP'nun en negafil deOeri) 7 lIa 14 mV arasmda degi~tiQi (11±O.7 mV (N=8)) gozlendi. AHP'nun F77'de ate~leme patterni olu~umundaki rolOnu ara~llrmak iyin membran pOlansiyeli, anot (negatif) aklml kullanarak zar dinlenim po­tansiyelinden daha ne9alif voltajlara kaydlrlldl. Oaha soma AP ate~lemesi iyin aynl miktarda katol (poziti!) aklml eniekte edildi. ~ekil 1 B'de goruldOOu

Page 4: HipERPOLARiZASYON SONRASI POTANSiYELiN FARE, SI~AN VE …eurasianjvetsci.org/pdf/pdf_EJVS_301.pdf · HipERPOLARiZASYON SONRASI POTANSiYELiN FARE, SI~AN VE HElix ASPERSA'NIN BAZI SiNiR

BAL

A B

l15~ 150ms

ADP

/ -SOmV ---- ·50101'1 ,

!04M.

C D

-57 mv.1\. _,,- .--''-..-.----- s·AHP

---. 0 1 rIA

1,5mv

8O~

i'J

-88mV --

~5m" 10m,

I.NiP

I $ekil 3. Coiliculus inferiore'de yer alan onset ve adapting hGcrelerinde AP V6 AHP. A: 0.4 nA aklma yanrt olarak atei?lenen AP'I, /-AHP 'Ie soma ADP takip etti. B: Fakat ayn. hGcrede spontan olarak geli~n AP sonraslnda sa­dece f-AHP belirgin olarak gOzlendJ. C: Adapting sinir hucresi. 0.1 nA ila bir AP ate~edi va sadece s-AHP be· hrgrndl. D: Aynt hClcrede dinlenme zar potansiyelinin anal aklmla --88 mV'a kaydmlmasmdan sonra AP compo lex bir yaplya bOrOndO.

gibi AP'nin say,smm azaldlgl ve uyarmm ba§mda degilde sonlanna dogru olu~tugu gozlendi.

Cochlear ~ekirdek sinir hucralerinde AHP: Cochlear yekirdekte 4 octopus va 5 stellate sinir hOcresinden hOcre iv; kaYII ahndl. Octopus hOc· releri uyan ~iddeti ne kadar bOyOk olursa olsun sa· dece lek bir AP ale~ledi ($ekil 2A) slrasl ile f-AHP, ADP (depolarizasyon sonraSI potansiyel) ve m· AHP fazlanna sahipti. Hiperpolarizasyon sonras. pOlansiyelin yOksekligi, 5±O.6 mV (N=4) olarak bu· lundu. Hiperpolarizasyon sonras. polansiyelin liz­yolojik rolOnu ara~llrmak iv;n, hOcrenin zar din­lenim pOlansiyeli anol aklmla negalif degerlere kaydrnldlktan sonra kalot aklmla al9$leme yaplld. 'Ie AP potanslyel yOksekliginin artl191 g6zlandi. Stellate hOcrelarrnde, uyanlara cevap olarak AP repolarizasyonu sonrasl AHP komponentleri ga· li$mesme zaman kalmadan, daha sonraki AP'nin ale$lendigi gOzlendi ($ekil 2C). Fakal sponlan ola· rak ale$lenen AP'in '-AHP va s·AHP com­ponentlerini iyerdigi 'Ie yap.lan analizlerde spontan AHP'nin bOyOklOgOnOn 25 mV'a kadar ula$t.g. goz· lendi (17±2 mV (N=5)) (~ekil 2D).

74

A

I-AHP1

-'l7mV ,,' . )1 , , 't/', V \,/

$·AHP

B I !

O.lnA ! '3mv

SOms

$ekil 4. Colliculus Infenore'de yer alan regular hOeresrn.n AP V6 AHP. A: 0.' nA ile ate~lenen AP ve '·AHP ve s-AHP gorOlmekledir. B: Sponlan olarak ate~lenen AP. Dinlenme zar potansiyeli (Cll ve aynl sinir hikresinde -82 mV zar potansiyelinde (ell 0.5 nA ile 8te~lenen AP.

CoUiculus inferiore'nin dl$ kabugu sinir hOc­relerinde AHP: OV onsel ($ekil 3A va 38), 6 adap­ling ($ekil 3C 'Ie 3D) ve 5 regular ($ekil 4A, 48 'Ie 4C) sinir hOcralerinda AHP analizleri yaplldl. Onsel hOcresinde, aklm enjeksiyonlarrnda ADP, sponlan olarak alei1emenin oldugu durumlarda ise l-AHP ve s-AHP g6zlendi ($ekil 3A 'Ie 38). Sponlan ata~leme olgulannda, AHP'nin bOyOklOgO 4±O.3 mV (N=3) olarak bulundu. Onset hOcrelerde, ak.m en­jeksiyonu oncesi hiperpolarizasyonun etkisinin tes­pit edilemeyecek kQdQr az oldugu belirlendi. Adap· ting hOcrelerde ise aklm enjeksiyonlan ite geli$en AP, s·AHP ve nadiren ADP gozlandi. Hi­perpotarizasyon sonrasl polanslyelinin yuksekliginin az oldugu g6zlendi (2±0.2 mV (N:6)). Adapting iek­linde olan ate~leme pallerni, anot aklml ile yap.lan hiperpolarizasyon sonrasl aynl miktardaki aklma bursl paneroi olu$lurarak yaml verdi. Regular sinir hOcrelerinde, l-AHP ve s-AHP'nrn aylk blr $ekilde lemsil edildigi g6zlendi. Hiperpolarizasyon sonras. potansiyelinin yOksekli{linin ale§'eme patternini el­kileyebilacek yOkseklikte oldugu g6zlandi (10±0.5 mV (N=7)).) (~ekil 4C ve 4D)

Page 5: HipERPOLARiZASYON SONRASI POTANSiYELiN FARE, SI~AN VE …eurasianjvetsci.org/pdf/pdf_EJVS_301.pdf · HipERPOLARiZASYON SONRASI POTANSiYELiN FARE, SI~AN VE HElix ASPERSA'NIN BAZI SiNiR

Il iperpolari7.3syon sonrasl potansiyelin fare ...

Ta rtl~ma ve Sonug

Aksiyon polansiyel repolarizasyonunun ve AHP'nin. hucre tipine gore farkillikiar gostermekle beraber gecikmi~ duzeltici potasyum aklml, A­aklml. kalsiyum ile aktjfle~en potasyum aklmlanmn kombine katkllan ile olu~tu~u bildirilmi~lir (Golding ve ark, 1995; Golding ve ark, 1999; Smith, 1992; Wagner, 1994). Apamin, bal ansI zehirinden izole edilen bir loksindir ve SK ICa aklmlOl s~ici olarak bloke eder (Rudy, 1988). KultOk konduktansli kal­siyum ile aklive olan pOlasyum aklmlOlO, colliculus inferioredeki regular ve F77 sinlr hOcrelerinde I­AHP olu~umuna katklsl oldugu rapor edilmi~tir (Ja­nahmadi, 1996). Octopus sinir hucrelerinde AP re­polarizasyonu ve AHP'in geli~imin. bOyOk oranda Kv1 gen ailesinin olu~lurdugu heteromultimerik po­tasyum kanallanntn araclilk ettiQi polasyum aktmt ile ilgili oldu~u ve telraelilamonyum iyonuna du­yarh polasyum aklmlmn ItOk az katktslnm olduQu bildirilmi~tir (8at ve Oertel, 2000).

8u sinlr hucrelerinde, AHP olgusunun kan­titatlf olarak deOerlendirmesi ve bu sinir hOcre sin· yallerinin kodlanmastndaki katklsl ilk defa bu Ita· lI~mada ele altndl ve AHP'in larkh kompartlmanlan karakterize edildi. AHP'nin yOksekliQine ve suo resine ba~1i olarak ate~leme pattern olu~umunda onemli ral aldlQtna inanlhr (Goh ve Pennefather. 1987; Storm, 1987;Storm, 1988). AHP'nin sinyal kodlanmasl altlslndan biyoliziksel onemi, zar din· lenim potansiyelini daha negali! deQerlere kay­dlrmastndan ileri gelir. 8unun ate~leme pat· ternlerinin olu~umundaki onemini, ilk kez Uinas ve Sugimori (1980) cerebellumun purkinje sinir hOc­relerinde va daha sonra Manis (1990). cochlear~­kirdekte bulunan fusiform hOcrelerinde ortaya kOY­mu~lur. 8u ara~tlrmacllar katol aklml 6ncesinde hOcre membranlnl anol aklmla hiperpolarize et­tiklerinde, ate~leme panerninin degi~tiQini bU­dirmektedirler. Sun ulan Itah~mada F77 sinir hOc­resinde 90rOlen AHP yOksekliginin fazla olduOu (7-14 mV) saplandl. Bu duruma gore fonksiyonel ola­rak AHP komponentl bu hOcrelerde elektriksel sin­yallerin ~ekillenmesine katklda bulunur. COnkO bu hucrede zar dinlenim potansiyelinden daha negalif pOlansiyellerde akltl hale gelten A·kanallan lazla bu[undugundan (8al ve ark, 2001), AHP ile zar po. tansiyeli negatifle~erek ilk aksiyon potansiyelinin olu~masl gecikir ve hOcrede olu~an sinyalln pat­lerni deQi~ir. SOnu9 olarak hOcrenin uya­nlabilirl i~i n in azalmastna yol altar. Benzer ~ekilde bu Itali~mada, colliculus inferiore'un regular ve adapting sinir hOcrelerinde de bOyle bir elki belirgin olarak sapland.. Col1iculus inferiore sinir hOc-

75

relerinde AHP'nin yuksekliginin lazlallOl, fonksiyonel olarak 6nemli olmasl gerektigi ~eklinde yorumlandl. yankO i~ilme sisteminde ses bilgilerinin kodlanmasl tamamen sinir hOcrelerinin ate~leme pattemlenne ba~lidlr. Cochlear gekirdek gibi i~itme sisteminin alt merkezlerinde elemenllerine aynlan ses bilgisi, col­liculus inferiore dOzeyinde entegre edilerek sesin 01-lelig; az da olsa 1t6z0mJendi~i bilinmektedir (Rose ve ark., 1963). Bu ba~lamda AHP, colliculus in· feriore'de bulunan sinlr hOerelerinin ale~leme pat­ternlerini degi:;;lirerek bilgi kodlanmaslnda onemli rol oynadlgl dO~OnOlmektedir . Octopus sinir hOc­relerinde ise AHP'nin yOksekliginin lazla olmamasl ve potasyum aklmtntn birden lazla AP olu~umunu engellemesinden dolayl ate~leme paterni de­Qi~memekledir. 8undan dolaYI AHP'nin OCIOpus sinir hOcrelerinde sinyal olu~umunda elkin blr roo IOnOn olmadlgl sonucuna vanldl.

Membran hiperpolarizasyonu meydana getiren AHP, biyofiziksel alt1dan iyon kanallannm kinetik ozelliklerini degi~tirdiginden elektriksel sinyal olu­:;;umunda belirleyici rol oynar (Blackburn ve Sachs. 1989; Young ve ark, 1988). Zar dinlenim potanslyeli normal olarak, AHP ile veya inhibitor postsinaptik potansiyel (IPSP) ile olmak Ozere iki ~ekilde daha negal;f deQerlere kayabilir (8al ve ark, 2001). Hi· perpolarizasyon sonrasl potansiyelin, iyon ka­nallanndan en lazla A·potasyum va dO~Ok e~ik de· gerli kalsiyum kanallartntn inaktivasyon kinetiQini etkiledi~ini bildi rilmi~lerdir (Uinas ve Sugimori. 1980; Bal ve ark, 2001). Membran potansiyeli din· lenme potansiyelinden daha negalif degere kaymasl ile daha lazla saylda kanal aklivasyona hazlr du­ruma gelir. In vivo ~artlarda sinaptik yolla depolarize edUen bOyle bir Moede hiperpolarizasyona duyarh iyon kanallan daha da etkinle~erek hOcre sinyalinin daOi~mesine neden olur (8al, 1998). Le 8eua ve ar­kada:;;lan (1996) inhibitor n6rotransmitterlerden olan g-aminobOlirik asid (GABA) ve glisin in hOcrelerin ate~leme paterlerini beJirgin olarak degi~tlrdigini bU· dirmi'ilerdir. Uinas ve Sugimori (1980) ve Manis (1990)'m bildirdiQi gibi, AHP hOcrelerin erekl­rofizyolojik ate~leme palernlerinin olu~umunda et· kilidir. Ate~leme patternleri ise bilgi kodlamanm temel ogeleridir. DiOer ifade lie beyin laralmdan, i~ ve dl~ Itevremizde meydana gelen degi~ikliklerin al­gllanmasl, i~lenmesi ve bunlara kar~1 olu~abilecek

yaniliann beli rlenmesi iltin sinir hucreleri sinyal ola· rak AP ale:;;leme patternlerini kullamr. Her bir ale~· leme paterni, larklt bUgileri kodlamak Iltin kultanllir (Blackburn ve Sach. 1989; Rose ve ark. 1963: Young ve ark, 1988).

Page 6: HipERPOLARiZASYON SONRASI POTANSiYELiN FARE, SI~AN VE …eurasianjvetsci.org/pdf/pdf_EJVS_301.pdf · HipERPOLARiZASYON SONRASI POTANSiYELiN FARE, SI~AN VE HElix ASPERSA'NIN BAZI SiNiR

SAL

Kaynaklar

Adams, P. R .. Constanti, A., Brown, D. A. va Clark. R 8. (1982). Intracellular Ca2+ activates a fast voltage­sensitive K+ current in vertebrate sympathetic neurones. Nature 296:746-9.

Bal. R. (1998). Potassium currents in identified Helix as­persa neurones and in ral inferior colliculus neurones. PhD thesis. Newcastle University, UK.

8al, R., Janahmadi, M., Green, G. G. ve Sanders, D. J. (2001 J. Two kinds of transient outward currents, I(A) and I(Adepol), in F76 and 01 soma membranes of the subesophageal ganglia of Helix aspersa. J. Membr. BioI. 179:71-8.

Bal. R., Janahmadi, M .. Green. G. G .. va Sanders, D. J. (2000). Effect of calcium and calcium channel blockers on tranSient outward current 01 F76 and 01 neuronal soma membranes in the subesophageal ganglia 01 Helix aspersa. J. Membr. BioI. 1 173:179-65.

Bal, R. ve Oertel, D. (2000). Hyperpolarizalion­activated, mixed-cation current (I(h)) in octopus cells of the mammalian cochlear nucleus. J. Neurophysiol. 84:806-17.

Belluzzi, 0., Sacchi, O. ve Wanke. E. (1985). A fast transient oulward current In lhe rat sympathetic neurone studied under voltage·clamp conditions. J. Physio!. 358:91·108.91-108.

Blackburn. C.C. va Sachs, M.B. (1989) Classifieation 01 unit types in the anteroventral cochlear nucleus: PST histograms and regularity analysis. J Neurophysiol 62: 1303·1329.

Goh. J. W. ve Pennefalher. P. S. (1987). Phar­macological and physiological properties of the after· hyperpolarization current of bullfrog ganglion neurones. J. Physlo!. 394:315·30.315-30.

Golding. N. L.. Robertson, D. ve Oertel. O. (1995). Re­cordings from slices indicate that octopus cells of the cochlear nucleus delect COincident firing of auditory nerve fibers with temporal preciSion. J NeuroscL 15:3138·3153.

GOlding, N. L.. Ferragamo, M., ve Oertel, D. (1999). Role of intrinsic conductances underlying transient res­ponses of octopus cells of the cochlear nucleus. J Ne· urosci 19:2897-2905.

Hodgkin A.L. ve Huxley A.F. (1952). The components of membrane conductance in the giant axon of Loligo .. J PhysioI116:473-496.

76

Janahmadi, M. (1996). Ionic currents In Helix aspersa. PhD thesis. Newcastle University, UK.

Klein, M., Shapiro, E, ve Kandel, E, R. ( 1980). Synaptic plasticity and the modulation of the Ca2+ current. J. Exp BioI. 89:.117-57.

Le Beau. F.E.N., Rees, A. ve Malmierca. M.S. (1996) Conlribution of GABA- and glYCine-mediated Inhibition to the monaural temporal response properties of neurons in the inferior colliculus. J Neurophysiol 75:902-919.

Uinas, R. ve Sugimori, M. (1980). Electrophyslologieal properties of in vitro PurklnJe cell dendntes in mammalian cerebellar slices. J. Physiol. 305: 197-213.

Manis. P. B. (1990). Membrane properties and discharge characteristics of guinea pig dorsal cochlear nucleus ne· urons studied in vitro. J. Neurosci. 10:2338-2351.

Oertel, D. (1983). Synaptic responses and electncal pro­perties of cells In brain slices of the mouse anteroventral cochlear nucleus. J. Neurosci. 3:2043-2053.

Rose, J.E .• Greenwood. 0.0 .. Goldberg. J.M. ve Hind, J.E. (1963) Some discharge characteristics of single ne­urones in the Inferior coiliculus of the cat. I. Tonotoplcal organisation, relation 01 spike counts to tone intensity and firing pattern of single etements. J Neurophysiol 26:294· 320.

Rudy, B. (1988). Diversity and ubiquity of K channels. Neuroscl25:729·49.

Smith. P. H. (1992). Anatomy and physiology 01 mul­tipolar cells in the rat inferior colllcular cortex using the in vilro brain slice technique. J NeurosciI2:3700-3715.

Storm. J. F. (1987). Action potential repolarization and a fast alter·hyperpolarizat ion in rat hippocampal pyramidal cells. J. Physiol. 385:733-759.

Storm. J. F. (1988). Temporal integration by a slowly inactivating K+ current in hippocampal neurons. Nature. 336:379-381.

Traub, R. D. va Ulnas, A. (1979). Hippocampal pyra­midal cells: significance of dendritic ionic conductances for neuronal function and epileptogenesis. J. Ne­urophysio1. 42:476·96.

Young, E.D" Roben, J.M. ve Shofner. W.P. (1988) Re­gularity and latency of unils in ventral cochlear nucleus. implications for units classification and generation of res­ponse properties. J Neurophysiol 60: 1-29.

Wagner. T. (1994). Intrinsic properties of identified ne­urones in the central nucleus of mouse inlenor colJiculus. Neuroreport 6:89-93.