Canales de sodio del axón de jibia http://einstein.ciencias.uchile.cl/Fisiologia2006/ Clases/VoltageClampNaII.ppt 9 de abril de 2007 08/04/2007 06:27:47 p.m.

Voltage clamp de un axón de jibia I, mA/cm2 t, ms -60,8mV 0mV

Voltage clamp de un axón de jibia en presencia de TTX, bloqueador de los canales de Na t, ms -60,8mV 0mV I, mA/cm2

La corriente de Na es la diferencia de la corriente control – corriente con TTX. -60,8mV 0mV t, ms I, mA/cm2

La corriente de Na presenta inactivación Vm

Experimento destinado a demostrar que: Los canales de Na obedecen a la ley de Ohm Para la demostración mediremos INa a diferentes voltajes manteniendo fija pNa. pNa será la probabilidad de encontrar el canal abierto a los 0.6mS de despolarizar la membrana desde -60.8 mV a 0 mV.

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VNa = 41,1 mV Demostramos que los canales de Na obedecen a la ley de Ohm ? pNa es la probabilidad de encontrar abiertos los canales de sodio a los 0,6 ms de despolarizar la membrana desde -60,8 mV a 0 mV.

Quitando la inactivación

Topología de un canal de sodio membrana http://nerve.bsd.uchicago.edu/Na_chan.htm

El modelo de bola y cadena para la inactivación de los canales de sodio Figure 13.29. Ball-and-Chain Model for Channel Inactivation. The inactivation domain, or "ball" (red), is tethered to the channel by a flexible "chain" (green). In the closed state, the ball is located in the cytosol. Depolarization opens the channel and creates a negatively charged binding site for the positively charged ball near the mouth of the pore. Movement of the ball into this site inactivates the channel by occluding it. [After C. M. Armstrong and F. Bezanilla. J. Gen. Physiol. 70(1977):567.]

La inactivación se puede eliminar tratando el axón con enzimas proteolíticas. ( Tripsina, Pronasa ) Eduardo Rojas, Mario Luxoro (1963) Nature 199:78-79.

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INa, mA cm-2 Vm, mV

NNagNa = 120 mScm-2 INa, mA cm-2 Vm, mV ¿Cómo medir la conductancia a otros potenciales? Para Vm > 20 mV pNa es constante = 1. La conductancia de todos los canales abiertos es 120 mScm-2

NNagNa = 120 mScm-2 Me piden calcular NNagNapNa en función de Vm. Como NNagNa es independiente de Vm, pNa es función de Vm Vm, mV INa, mA cm-2 ? ¿Conductancia cuerda? ¿Conductancia tangente?

NNagNa = 120 mScm-2 INa, mA cm-2 Vm, mV

NNagNa = 120 mScm-2 INa, mA cm-2 Vm, mV

NNagNa = 120 mScm-2 INa, mA cm-2 Vm, mV

NNagNa = 120 mScm-2 INa, mA cm-2 Vm, mV

NNagNa = 120 mScm-2 INa, mA cm-2 Vm, mV

NNagNa = 120 mScm-2 INa, mA cm-2 Vm, mV

NNagNa = 120 mScm-2 INa, mA cm-2 Vm, mV

NNagNa = 120 mScm-2 INa, mA cm-2 Vm, mV

NNagNa = 120 mScm-2 INa, mA cm-2 Vm, mV

NNagNa = 120 mScm-2 INa, mA cm-2 Vm, mV

GNa, mS cm-2 ? Vm, mV

GNa, mS cm-2 Vm, mV

GNa, mS cm-2 Vm, mV

Modelo de Hodgkin y Huxley 1952 para la activación de los canales de sodio del axón de jibia. Los canales de Na funcionan como si tuvieran tres sensores de potencial. Los sensores de potencial tienen dos estados: reposo y activo Los sensores de potencial operan en forma independiente. El canal se abre sólo cuando los tres sensores de potencial están activos. Sea m la probabilidad de encontrar un sensor activo La probabilidad de encontrar un canal abierto es... m3

? La probabilidad m es función de potencial eléctrico y del tiempo

¿Cómo calcular m a partir de GNa,? GNamax = 120 mS/cm2 Vo,m = -35 mV zm =2,7 ¿Cómo calcular m a partir de GNa,?

m medido a diferentes voltajes. La conductancia GNa, es la que se observa después de un tiempo muy largo, (en ausencia de inactivación).

Cinética

Vm

INa=NNapNagNa(Vm-VNa) Vm = 0 mV Vm = -60,8 mV

GNa=NNapNagNa Vhold = -60,8 mV Vm = 0 mV Vm = Vhold

Vhold = -60,8 mV Vm = 0 mV Vm = Vhold ¿Cómo medir m?

m medido a diferentes voltajes. m, ms Vm, mV

m medido a diferentes voltajes. Vm, mV

Demostrar que m = 1 para el límite Vm  -35 mV m y m a diferentes voltajes Demostrar que m = 1 para el límite Vm  -35 mV

La inactivación de los canales de Na Estrategia: Medir la corriente de Na después de mantener la membrana a diferentes voltajes por mucho tiempo. Con esto sabremos que fracción de los canales está disponible para abrirse ( es decir no inactivados) Esta fracción la llamaremos h.

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Los valores de h son los correspondientes al voltaje condicionante Los valores de h son los correspondientes al voltaje condicionante. El valor de m corresponde al potencial del pulso de prueba, en el momento de pico de INa.

?

NNagNam3 =34 mS/cm2 V0,h = -57 mV zh = -3,4 Los valores de h son los correspondientes al voltaje condicionante. El valor de m corresponde al potencial del pulso de prueba, en el momento de pico de INa.

V0,h = -57 mV zh = -3,4

Cinética de la Inactivación, medidas de h. Estrategia: Inactivar todos los canales manteniendo la membrana despolarizada. Repolarizar la membrana por un prepulso breve para rescatar algunos canales de la inactivación. Medir la corriente de los canales rescatados con un pulso de prueba. Repertir para prepulsos más largos para examinar la cinética de recuperación de la inactivación.

Vm Potencial al cual se inactivan todos los canales de Na. Pulso de prueba. Prepulso que rescata canales de Na.

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Vm todos los canales han salido de la inactivación @-80 mV y t∞

h @-80 mV = 5 ms

h medido a diferentes potenciales del prepulso

h, ms h m, ms m NNagNa = 120 mS/cm2 VNa = 41,1 mV Vm, mV Vm, mV

Calcular la fracción de canales de sodio inactivados si se mantiene la membrana por mucho tiempo a -60 m. Calcular la fracción de canales de sodio abiertos después de 0.6 ms de despolarizar desde -60 mV a 0 mV. Calcular la fracción de canales de sodio inactivados después de 0.6 ms de despolarizar desde -60 mV a 0 mV. Calcular la fracción de canales de sodio cerrados después de 0.6 ms de despolarizar desde -60 mV a 0 mV.