1 Canales de sodio del axón de jibia 5 de abril de 2007 http://einstein.ciencias.uchile.cl/Fisiologia2006/ Clases/VoltageClampNa.ppt 05/04/2007 02:35:02 p.m..

2 I, mA/cm 2 t, ms Voltage clamp de un axón de jibia -60,8mV 0mV

3 I, mA/cm 2 t, ms -60,8mV 0mV Voltage clamp de un axón de jibia en presencia de TTX, bloqueador de los canales de Na

4 I, mA/cm 2 t, ms -60,8mV 0mV La corriente de Na es la diferencia de la corriente control – corriente con TTX.

5 La corriente de Na presenta inactivación VmVm

6 VmVm

7 VmVm

8 VmVm

9 VmVm

10 VmVm

11 VmVm

12 VmVm

13 VmVm

14 VmVm

15 VmVm

16 VmVm

17 VmVm

18 VmVm

19 Densidad de corriente registrada en el pico, mA/cm 2 V Na = 41 mV V Na es menor que 54 mV, el potencial de Nernst. Calcular G Na /G K para los canales de Na.

20 Modelo de canal que permite el paso de iones Na y K 41 mV Al potencial de inversión V i (41 mV) la corriente es cero.

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

22 VmVm

23 VmVm

24 VmVm

25 VmVm

26 VmVm

27 VmVm

28 VmVm

29 V Na = 41,1 mV Demostramos que los canales de Na obedecen a la ley de Ohm p Na 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.

30 Quitando la inactivación

31 La corriente de Na presenta inactivación VmVm 0.6 ms

32 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.] El modelo de bola y cadena para la inactivación de los canales de sodio

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

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

35 VmVm

36 VmVm

37 VmVm

38 VmVm

39 VmVm

40 VmVm

41 VmVm

42 V m, mV I Na, mA cm -2

43 V m, mV I Na, mA cm -2 N Na g Na = 120 mScm -2

44 V m, mV I Na, mA cm -2 N Na g Na = 120 mScm -2

45 V m, mV I Na, mA cm -2 N Na g Na = 120 mScm -2

46 V m, mV I Na, mA cm -2 N Na g Na = 120 mScm -2

47 V m, mV I Na, mA cm -2 N Na g Na = 120 mScm -2

48 V m, mV I Na, mA cm -2 N Na g Na = 120 mScm -2

49 V m, mV I Na, mA cm -2 N Na g Na = 120 mScm -2

50 V m, mV I Na, mA cm -2 N Na g Na = 120 mScm -2

51 V m, mV I Na, mA cm -2 N Na g Na = 120 mScm -2

52 V m, mV I Na, mA cm -2 N Na g Na = 120 mScm -2

53 V m, mV I Na, mA cm -2 N Na g Na = 120 mScm -2

54 V m, mV G Na, mS cm -2 ?

55 V m, mV G Na, mS cm -2

56 V m, mV G Na, mS cm -2

57 Modelo de Hodgkin y Huxley para la activación de los canales de sodio del axón de jibia. 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...m3m3 Los canales de Na funcionan como si tuvieran tres sensores de potencial.

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

59 G Na max = 120 mS/cm 2 V o,m = -35 mV z m =2,7 ¿ Cómo calcular m  a partir de G Na,  ?

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

61 Canales de sodio del axón de jibia 9 de abril de 2007 http://einstein.ciencias.uchile.cl/Fisiologia2006/ Clases/VoltageClampNa.ppt

62 V m, mV I Na, mA cm -2 N Na g Na = 120 mScm -2 ¿Conductancia cuerda? ¿Conductancia tangente? Me piden calcular N Na g Na p Na en función de V m. Como N Na g Na es independiete de V m, pNa es función de V m ?

63 Cinética

64 VmVm

65 i Na =N Na p Na g Na (V m -V Na ) V m = 0 mVV m = -60,8 mV

66 G Na =N Na p Na g Na V m = 0 mV V hold = -60,8 mV V m = V hold

67 ¿Cómo medir  m ? V m = 0 mV V hold = -60,8 mV V m = V hold

68  m medido a diferentes voltajes.  m, ms V m, mV

69 m  medido a diferentes voltajes. mm Vm, mV

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

71 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 .

72 VmVm

73 VmVm

74 VmVm

75 VmVm

76 VmVm

77 VmVm

78 VmVm

79 VmVm

80 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 I Na.

81

82 N Na g Na m 3 =34 mS/cm 2 V 0,h = -57 mV z h = -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 I Na.

83 V 0,h = -57 mV z h = -3,4

84 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.

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

86 VmVm

87 VmVm

88 VmVm

89 @-80 mV, todos los canales han salido de la inactivacióm VmVm

90  h @-80 mV = 5 ms

91  h medido a diferentes potenciales del prepulso

92

93

94 N Na g Na = 120 mS/cm 2 hh mm  h, ms  m, ms V Na = 41,1 mV Vm, mV

95 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 si se mantiene la membrana por mucho tiempo a -60 m. 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.