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O estudo mostra como os nervos mamíferos myelinated propagam impulsos de nervo em altas freqüências

A universidade de Alabama em pesquisadores de Birmingham, pela primeira vez nunca, conseguiu estudos da correcção de programa-braçadeira de uma peça indescritível dos nervos myelinated mamíferos chamados os nós de Ranvier.

Nos nós, encontraram os canais inesperados do potássio que dão ao nervo myelinated a capacidade para propagar muito impulsos de nervo em altas freqüências e com velocidades altas da condução ao longo do nervo.

Ambas as qualidades são necessárias para a condução rápida das sensações e do controle de músculo rápido nos mamíferos -- chaves à sobrevivência de um animal em um mundo da predador-rapina.

Descoberto pelo cientista francês Louis-Antoine Ranvier em 1878, estes nós minúsculos têm sido sabidos desde 1939 para actuar como as estações retransmissoras colocadas aproximadamente 1 milímetro distante ao longo do nervo myelinated para conduzir impulsos de nervo mamíferos em taxas de 50 a 200 por segundo dos medidores. Entre cada nó desencapado, o nervo é envolvido com as bainhas de isolamento do myelin.

Quando os incêndios do nervo, o impulso elétrico hops de um nó ao seguinte, movendo 100 vezes mais rapidamente do que o impulso de nervo de um nervo unmyelinated.

Os neurocientistas têm sabido por muito tempo que a liberação e a tomada dos íons na membrana de pilha do nervo são o mecanismo de impulsos de nervo elétricos. Mas se algum canal do íon do potássio estou presente nos nós de Ranvier -- e em caso afirmativo, que tipo -- foi uma matéria do debate por décadas porque ninguém tinha podido aplicar com sucesso as braçadeiras de correcção de programa aos 1 a 2 nós mícron-largos dos nervos intactos nos mamíferos.

Em um estudo publicou no neurônio do jornal da imprensa da pilha, Jianguo Gu, Ph.D., seu companheiro pos-doctoral Hirosato Kanda, Ph.D., e outros colegas em UAB relatam que dois canais do íon chamaram TREK-1 e TRAAK actuam como os canais principais do potássio nos nós de Ranvier de um nervo myelinated do rato.

Mais importante, mostraram que aqueles dois canais nos nós de Ranvier estiveram exigidos para saltatory de alta velocidade e de alta freqüência, ou “hopping,” condução ao longo dos nervos aferentes myelinated. O Knockdown dos canais reduziu a velocidade da condução do nervo por 50 por cento, e as experiências comportáveis mostraram que o knockdown no nervo reduziu a reacção contrária de um rato a um súbito de sua suiça.

Nas experiências que clássicas isso conduziu a um prémio nobel em 1963 para o mecanismo do impulso de nervo, nervos usou um canal tensão-bloqueado do potássio (significar uma mudança na tensão lhe faz o incêndio) para liberar íons do potássio de um nervo unmyelinated do gigante do calamar. Gu e seus colegas esperados inicialmente encontrar tais canais nos nós de Ranvier.

Contudo, suas experiências mais adiantadas confundiram essa expectativa -- tanto de modo que deixassem cair o estudo por um ano. Quando adicionaram inibidores conhecidos dos canais tensão-bloqueados do potássio, não viram nenhuma diminuição significativa nos pontos elétricos no nó de Ranvier. Que encontrar o desafiou o dogma, e significou que alguns outros canal ou canais não identificados do potássio pelo contrário estavam servindo como os laboriosos em cada nó.

Os candidatos possíveis incluíram três membros de uma família de 15 proteínas conhecidas como os canais do potássio do “escape”, que estão constitutiva abertos um pouco do que tensão-bloqueados e foram sabidos para ter a grande condutibilidade, dizem Gu, o Edward A. Ernst, M.D., o professor dotado e o director para a pesquisa da dor no departamento de UAB da divisão da anestesiologia e da medicina Perioperative da biomedicina molecular e Translational. O laboratório de Gu encontrou que dois deles, TREK-1 e TRAAK, são os canais activos nos nós de Ranvier.

Seus testes para mostrar o este incluído a técnica que da gravação da pressão-correcção de programa-braçadeira os pesquisadores se tornaram para os nós, junto com aproximações immunohistochemical, genéticas e farmacológicas.

Além disso, a equipe de UAB encontrou que TREK-1 e TRAAK -- quais são canais thermosensitive e mechanosensitive do potássio do dois-poro-domínio -- são aglomerados altamente nos nós nervo do trigeminal do rato do Um-beta, com uma densidade actual que seja a dobra 3.000 mais altamente do que aquela do corpo de pilha.

Escape os canais do potássio e os canais tensão-bloqueados do potássio actuam para repolarize a membrana do nervo após um impulso de nervo, conhecido como um potencial de acção. TREK-1 e TRAAK nos nós de Ranvier actuaram bastante diferentemente dos canais tensão-bloqueados do potássio que são encontrados no corpo de pilha, ou do soma, do nervo do rato.

Durante uma estimulação do soma em 50 por segundo das épocas, os potenciais de acção que se usam os canais tensão-bloqueados do potássio falharam tipicamente. Mas Gu e os colegas encontraram que os potenciais de acção nos nós de Ranvier com os canais do “escape” não mostraram nenhuma falha significativa em freqüências da estimulação até 200 por segundo das épocas.

Ou seja os dois canais do potássio do escape permitiram o repolarization muito rápido nos nós de Ranvier, e a condutibilidade de alta freqüência assim como rápida dos nervos myelinated do rato. Interessante, os canais do potássio do dois-poro-domínio de TREK-1 e de TRAAK pareceram formar heterodimers nos nós de Ranvier.

Gu diz que estes resultados fundamentais novos têm implicações em doenças neurológicas ou em circunstâncias onde as deficiências orgânicas nodais afectam a condução do potencial de acção. Estes incluem a síndrome do canal cárpico, a síndrome de Guillain-Barré, a esclerose múltipla, os ferimentos da medula espinal e a esclerose de lateral amyotrophic.

Source:
Journal reference:

Kanda, H. et al. (2019) TREK-1 and TRAAK Are Principal K+ Channels at the Nodes of Ranvier for Rapid Action Potential Conduction on Mammalian Myelinated Afferent Nerves. Neuron. doi.org/10.1016/j.neuron.2019.08.042.