Introduksjon

• Nervesystemet er kroppens elektriske kommunikasjonssystem som sender informasjon via presise elektriske signaler kalt aksjonspotensial.
• Denne elektriske signaleringen er unik fordi den:
  • Er rask (opptil 120 meter per sekund)
  • Er presis og pålitelig
  • Kan overføre informasjon over lange avstander uten signaltap
• Klinisk relevante eksempler:
  • Motornevroner sender elektriske signaler fra ryggmargen til muskler for å kontrollere bevegelse og styrke
  • Sensoriske nevroner overfører smerte-, temperatur- og berøringssignaler fra hele kroppen til hjernen for prosessering

---

Ioner og Ionekanaler

Viktige ioner for nervesignalering

La oss snakke om hvordan nerveceller sender elektriske signaler. De bruker faktisk ioner – bitte små ladede partikler – som beveger seg inn og ut av cellen. Når disse ionene flytter på seg, skaper de en elektrisk forskjell mellom innsiden og utsiden av cellen. Dette kaller vi membranpotensial.

Hvor finner vi de ulike ionene?

• På utsiden av cellen finner vi mye av:
  • Natrium (Na⁺)
  • Kalsium (Ca²⁺)
  • Klorid (Cl⁻)
• På innsiden av cellen har vi mest:
  • Kalium (K⁺)

Hvordan holder cellen orden på ionene?

Cellen har noen smarte transportproteiner som holder styr på dette:

• Natrium-kalium-pumpen (Na⁺/K⁺-ATPase) er som en liten maskin som jobber hele tiden. Den bruker energi (ATP) for å flytte 3 Na⁺ ut og 2 K⁺ inn i cellen. Dette er kjempeviktig for at nervecellen skal være klar til å sende signaler.

Her er en oversikt over mengdene:

Ion	Inni cellen (mmol/L)	Utenfor cellen (mmol/L)
Na⁺	15	150
K⁺	100	5
Ca²⁺	0,0002	2
Cl⁻	13	150

Hva gjør de forskjellige ionene?

Natrium (Na⁺): Hjelper til med å lage et elektrisk signal (depolarisering) når nervecellen skal sende en beskjed.

Kalium (K⁺): Hjelper cellen å gå tilbake til hviletilstand og holder den stabil mellom signalene.

Kalsium (Ca²⁺): Får nervecellen til å slippe ut signalstoffer (nevrotransmittere) som kan snakke med andre celler.

Klorid (Cl⁻): Kan hjelpe til med å roe ned nervecellen, spesielt når et annet signalstoff som heter GABA er involvert.

---

Hvordan kommer ionene seg gjennom celleveggen?

Celleveggen er egentlig helt tett for ioner, men den har spesielle proteiner som fungerer som små dører – disse kaller vi ionekanaler.

• Ionene kan passere gjennom disse kanalene uten at det koster energi – de følger bare sin naturlige vei.
• Hver kanal er bygget opp av flere deler som sammen lager en liten tunnel gjennom celleveggen.

Det finnes forskjellige typer ionekanaler:

Noen står alltid åpne:

• Som for eksempel kaliumkanaler som lekker litt hele tiden.

Andre kanaler kan åpnes og lukkes:

• Åpner eller lukker seg som respons på spesifikke stimuli:
  • Ligandstyrte: Åpnes ved binding av molekyler som nevrotransmittere.
  • Fosforyleringsstyrte: Regulert via intracellulære signalveier.
  • Mekanisk styrte: Reagerer på fysisk strekk eller trykk.
  • Spenningsstyrte: Åpnes ved endringer i membranpotensial.

La oss se på noen viktige eksempler:

• Natriumkanaler som reagerer på spenning:
  • Disse er superviktige for å lage raske elektriske signaler.
• Kaliumkanaler:
  • Hjelper cellen å gå tilbake til normaltilstand etter et signal.
• Kalsiumkanaler:
  • Disse er spesielt viktige der nervecellen skal sende signaler til andre celler.

Ionespesifisitet

Ionekanalene er høyt selektive og kan slippe gjennom spesifikke ioner:

• Selektivitet:
  • Bestemmes av kanalens struktur, som aminosyresekvensen i poren.
• Eksempel: Kaliumkanaler slipper gjennom K⁺, men ikke Na⁺, grunnet ionestørrelse og bindingsegenskaper.

Membranpotensialet

• Tenk deg at det er som en elektrisk spenningsforskjell mellom innsiden og utsiden av cellemembranen – akkurat som et lite batteri.
• Hvilemembranpotensialet:
  • Når nervecellen slapper av (er i hvile), har den en elektrisk spenning på mellom -40 og -90 millivolt, litt forskjellig fra celle til celle.
  • Dette skjer fordi cellen har en smart måte å holde styr på kalium (K⁺) og natrium (Na⁺) ionene på, der Na⁺-K⁺-pumpen gjør mesteparten av jobben.
• Endringer i membranpotensial:
  • Hyperpolarisering: Dette er når membranen blir enda mer negativ enn den vanligvis er i hvile.
  • Depolarisering: Her blir membranen mindre negativ, og hvis dette skjer nok, kan det sette i gang et aksjonspotensial – altså et nervesignal.
  • Repolarisering: Dette er når alt går tilbake til det normale igjen, som en slags «tilbake til start».

Hvordan beveger ionene seg over cellemembranen?

• Ionekanaler overalt:
  • Selve cellemembranen er som en tett vegg – ioner kommer ikke gjennom den alene. Men heldigvis har vi masse små porter (ionekanaler) som ionene kan gå gjennom når de åpnes og lukkes.
• Hva får ionene til å bevege seg?
  • Elektrisk tiltrekning: Siden membranen er negativ på innsiden, blir positive ioner dratt innover – som små magneter.
  • Konsentrasjonsforskjeller: Ionene vil naturlig bevege seg fra der det er mange til der det er færre av dem.

Kalium og Natrium – de viktigste ionene

• Kalium (K⁺):
  • Liker å strømme ut av cellen fordi det er så mye av det på innsiden. Når det er i balanse, ligger spenningen på rundt -75 mV.
• Natrium (Na⁺):
  • Vil gjerne inn i cellen av to grunner: det er negativt på innsiden, og det er mye Na⁺ på utsiden. I balanse ligger spenningen på cirka +55 mV.
• Sluttresultat: Hvilemembranpotensialet holder seg negativt og nær K⁺-balansepunktet fordi cellemembranen er som en favorittdør for kalium – den slipper K⁺ lettere gjennom enn andre ioner.

---

Likevektspotensialet

• Beregnes ved hjelp av Nernst-ligningen:
  • Eₓ: Likevektspotensialet.
  • R: Gasskonstant.
  • T: Temperatur.
  • z: Ionets valens.
  • F: Faradays konstant.
  • [ion]ₒ og [ion]ᵢ: Konsentrasjonen av ionet utenfor og inni cellen.

---

Hvilemembranpotensialet

• Hvilemembranpotensialet er den elektriske spenningen som eksisterer over cellemembranen når nervecellen er i hvile (cirka -70 mV). Dette er hovedsakelig bestemt av K⁺ av to viktige grunner:
  • Cellemembranen har mange åpne K⁺-kanaler i hviletilstand, som gjør den særlig gjennomtrengelig for K⁺
  • Den høye intracellulære K⁺-konsentrasjonen (100 mmol/L inne vs. 5 mmol/L ute) driver K⁺ ut av cellen
• Na⁺-K⁺-pumpen er helt essensiell for å opprettholde ionegradientene:
  • For hver ATP som forbrukes, transporterer pumpen aktivt 3 Na⁺ ut og 2 K⁺ inn
  • Dette skaper en ulik ladningsfordeling (netto +1 ut) som bidrar til det negative hvilemembranpotensialet
  • Pumpen jobber konstant for å motvirke den passive lekkasjen av Na⁺ inn og K⁺ ut av cellen

Aksjonspotensialet

Aksjonspotensial er de viktigste signalene i nervesystemet og musklene. De er elektriske signaler som overføres langs en nervefiber (akson) og initierer respons i målceller, som for eksempel muskler.

• Eksempel på aksjonspotensial i praksis:
  • Starter ved aksonhalsen (axon hillock) i nervecellen.
  • Signalet forplanter seg langs aksonet til den neuromuskulære koblingen.
  • Stimulerer muskelkontraksjon, f.eks. i skjelettmuskulatur for bevegelse.
• Problem: Aksjoner har dårlig evne til å lede strøm uten tap. For å motvirke dette regenereres aksjonspotensialet langs aksonet.
• Løsning: Aksjonspotensialet fornyes/regenereres langs aksonet

Hvordan aksjonspotensialet fornyes langs aksonet

1. Startpunkt (trigger):
   • Nevrotransmittere binder seg til reseptorer på dendrittene i nervecellen.
   • Dette gir en depolarisering, som sprer seg til aksonhalsen (axon hillock).
   • Depolarisering åpner spenningsstyrte Na⁺-kanaler.
2. Forplantning:
   • Na⁺-ioner strømmer inn, noe som snur membranpotensialet til positivt (fra ca. -70 mV til +30 mV).
   • Strømmen av Na⁺-ioner stimulerer nærliggende spenningsstyrte kanaler til å åpne seg.
3. Repolarisering og hyperpolarisering:
   • Spenningsstyrte K⁺-kanaler åpnes for å bringe membranpotensialet tilbake til hviletilstand.
   • Etterpå lukker kanalene seg gradvis for å forhindre hyperpolarisering.

Viktige ionekanaler for aksjonspotensial

Spenningsstyrte Na⁺-kanaler:

• Ansvarlig for den raske depolariseringen. Åpnes ved terskelverdi på ca. -55 mV. Lukkes raskt etterpå og går inn i en inaktiv fase (refraktærperiode).

Spenningsstyrte K⁺-kanaler:

• Åpnes langsommere ved depolarisering. Lukkes først etter at membranpotensialet er mer negativt enn hvilemembranpotensialet Ansvarlig for repolarisering og retur til hvilepotensial

Membranpotensialets endringer under et aksjonspotensial

1. Hvilemembranpotensialet
   • Cellen er mest permeabel for K⁺ og delvis permeabel for Na⁺. Det opprettholdes av Na⁺/K⁺-ATPaser som transporterer tre Na⁺ ut og to K⁺ inn. Dette bidrar til en negativ ladning på innsiden av membranen (~-70 mV).
2. Terskelverdien nås (fase 1 og 2 på grafen)
   • Depolarisering skjer på grunn av en liten ionestrøm, ofte initiert av stimuli (eks: synaptisk aktivitet). Spenningsstyrte Na⁺-kanaler åpnes raskt når membranpotensialet når terskelen (~-55 mV).
3. Rask depolarisering (fase 3 på grafen)
   • Åpne Na⁺-kanaler tillater massiv innstrøm av Na⁺ på grunn av både konsentrasjonsgradienten og den elektrokjemiske gradienten. Membranpotensialet beveger seg mot E_Na (~+55 mV).
4. Membranpotensialet når en positiv verdi (fase 4 på grafen)
   • Høy Na⁺-permeabilitet gir en topp på membranpotensialet rundt +30 mV. Strøm av positiv ladning viderefører signalet langs aksonet ved å åpne flere spenningsstyrte Na⁺-kanaler.
5. Repolarisering (fase 5 på grafen)
   • Spenningsstyrte Na⁺-kanaler inaktiveres. Spenningsstyrte K⁺-kanaler åpnes saktere (delayed rectifiers), og K⁺ strømmer ut av cellen, noe som bringer membranpotensialet tilbake mot hvileverdier.
6. Hyperpolarisering (fase 6 på grafen)
   • Membranpotensialet blir kortvarig mer negativt enn hvilepotensialet fordi K⁺-kanalene forblir åpne en stund etter repolariseringen. Cellen gjenoppretter hvilemembranpotensialet når K⁺-kanalene lukkes.

---

Refraktærperioder

1. Absolutt refraktærperiode
   • Tiden under og like etter aksjonspotensialet hvor spenningsstyrte Na⁺-kanaler er inaktive. Det er umulig å utløse et nytt aksjonspotensial uansett styrken på stimuli.
2. Relativ refraktærperiode
   • Etter den absolutte perioden, når K⁺-kanalene fortsatt er åpne. Et nytt aksjonspotensial kan utløses, men det krever sterkere stimuli på grunn av hyperpolariseringen.

Hvordan virker lokalbedøvelse (Emla, Lidokain, Xylokain)?

• Lokalbedøvelse fungerer ved å blokkere spenningsstyrte Na⁺-kanaler i nervecellenes membran. Når disse medikamentene binder seg til kanalene, spesielt i smertefibrene (C-fibre og Aδ-fibre), hindres Na⁺-ioner fra å strømme inn i cellen. Dette gjør at nervecellen ikke kan depolarisere og dermed ikke kan generere aksjonspotensial – som er nødvendig for å sende smertesignaler.
• En viktig egenskap ved lokalbedøvelse er at effekten er midlertidig. Så snart medikamentet fjernes fra Na⁺-kanalene, vil de gjenoppta sin normale funksjon. Interessant nok påvirker lokalbedøvelse først og fremst tynne, umyeliniserte nervefibre som formidler smerte og temperatur, mens tykkere, myeliniserte motorfibre påvirkes i mindre grad. Dette gjør at pasienten kan beholde muskelfunksjonen mens smertelindringen er effektiv.
• I klinisk praksis brukes ulike typer lokalbedøvelse. Emla, som er en blanding av lidokain og prilokain, brukes hovedsakelig til overflatisk bedøvelse av hud. Lidokain og Xylokain kan både injiseres og påføres lokalt, og brukes ofte ved mindre kirurgiske inngrep, tannbehandling og andre medisinske prosedyrer.

Ledningshastigheten av aksjonspotensialer og hvordan den påvirkes av fibertykkelse og myelinisering

Umyeliniserte aksoner

• Tynne fibre: Disse aksonene har liten diameter, noe som gir høy elektrisk motstand og lavere ledningshastighet. I umyeliniserte aksoner skjer depolarisering kontinuerlig langs hele aksonet, fordi spenningsstyrte ionekanaler er jevnt fordelt over membranen.
• Aksjonspotensialet sprer seg jevnt: Strømmen flyter langs aksonet i små steg, noe som gjør at aksjonspotensialet beveger seg sakte.

---

Myeliniserte aksoner

• Tykkere fibre: Myeliniserte aksoner har ofte større diameter enn umyeliniserte, noe som reduserer den elektriske motstanden i aksonet. Dette øker ledningshastigheten. Myelinet fungerer som en elektrisk isolator som hindrer strømlekkasje gjennom aksonmembranen. Dette konsentrerer strømmen langs innsiden av aksonet.
• Ranvierske innsnøringer: Spenningsstyrte Na⁺-kanaler er konsentrert ved de ranvierske innsnøringene (områder uten myelin). Aksjonspotensialet regenereres kun ved disse punktene, noe som sparer tid og energi.
• Saltatorisk ledning: Aksjonspotensialet «hopper» fra én innsnøring til den neste, noe som gir mye raskere signaloverføring enn i umyeliniserte aksoner.

---

Synaptisk Transmisjon og Relaterte Prosesser

Synaptisk transmisjon er essensiell for kommunikasjon mellom nerveceller og mellom nerveceller og andre celletyper som muskel- og endokrine celler. Denne prosessen innebærer overføring av signaler gjennom synapser og kan deles inn i flere trinn.

Synapsens Struktur

En synapse er et spesialisert område hvor kommunikasjonen skjer. Den er delt inn i tre hoveddeler:

• Presynaptisk membran: Membranen på nevronet som sender signalet.
• Synaptisk kløft: Det smale mellomrommet mellom presynaptisk og postsynaptisk membran.
• Postsynaptisk membran: Membranen på cellen som mottar signalet, enten et annet nevron eller en effektorcelle (muskel- eller kjertelcelle).

To Hovedtyper Synapser

• Elektriske synapser:
  • Signaloverføring skjer direkte gjennom «gap junctions». Rask overføring av elektriske impulser uten nevrotransmittere.
  • Eksempel: I hjerte- og glatte muskler.
• Kjemiske synapser:
  • Involverer frigjøring av nevrotransmittere som binder seg til reseptorer på postsynaptisk membran. Forsinkelse på grunn av diffusjon over synaptisk kløft. Fleksibilitet i signaloverføringen muliggjør plastisitet i nervesystemet.

Mekanisme for Kjemisk Synaptisk Transmisjon

a) Presynaptiske Hendelser – hva skjer først:

1. Når aksjonspotensialet kommer fram til den presynaptiske terminalen, skjer det en depolarisering av membranen
2. Denne depolariseringen får spenningsstyrte Ca2+ kanaler til å åpne seg
3. Når Ca strømmer inn, smelter synaptiske vesikler sammen med den presynaptiske membranen
4. Dette fører til frigjøring av nevrotransmittere (eksocytose) ut i den synaptiske kløften

b) Hva skjer i den Synaptiske Kløften:

• Nevrotransmitterne flyter passivt over kløften og fester seg til spesifikke reseptorer på den andre siden (postsynaptisk membran)

c) Postsynaptiske Hendelser – hva skjer på mottakersiden:

1. Nevrotransmitterne kan binde seg til to typer reseptorer: ionotrope reseptorer (som er ligandstyrte ionekanaler) eller metabotrope reseptorer (som er G-protein-koblede)
   • Ionotrope reseptorer er raske – de åpner ionekanaler med en gang
   • Metabotrope reseptorer tar litt lengre tid – de setter i gang en kjedereaksjon som til slutt åpner ionekanalene
2. Dette fører til endringer i membranpotensialet:
   • Vi kan få depolarisering (EPSP: eksitatorisk postsynaptisk potensial) som gjør membranen mindre negativ
   • Eller hyperpolarisering (IPSP: inhibitorisk postsynaptisk potensial) som gjør membranen mer negativ
3. Når vi legger sammen alle EPSP og IPSP, avgjør det om vi når terskelen for et nytt aksjonspotensial

d) Hvordan blir nevrotransmitterne fjernet:

• Enzymatisk nedbrytning: For eksempel bryter acetylkolinesterase ned acetylkolin
• Reopptak: De tas opp igjen i den presynaptiske terminalen via transportproteiner
• Diffusjon: De kan også bare drive vekk fra synapsen

To hovedtyper nevrotransmittere

La oss starte med nevrotransmittere – disse kjemikaliene er hvordan nervecellene våre kommuniserer med hverandre. Det finnes to hovedtyper:

1. Småmolekylære nevrotransmittere Disse er små og finnes i sentralnervesystemet og andre steder. Eksempler:
   • Glutamat: Dette er den viktigste eksitatoriske nevrotransmitteren i hjernen. Tenk på glutamat som en gasspedal – det driver ting fremover!
   • GABA (γ-aminosmørsyre): GABA er bremsepedalen. Det er vår viktigste inhibitoriske nevrotransmitter.
   • Acetylkolin: Viktig for muskelsammentrekning og finnes også i hjernen.
   • Så har vi andre, som adrenalin, noradrenalin, dopamin og puriner – vi kommer litt tilbake til disse senere.
2. Neuropeptider Disse er større og finnes i mange ulike varianter – mer enn 100. Eksempler er substans P, som er viktig for smerteoverføring, og VIP (vasoaktivt intestinalt peptid), som påvirker blodkar og tarmsystemet.

---

Noen småmolekylære nevrotransmittere – detaljer

La oss dykke litt dypere i tre av de viktigste småmolekylære nevrotransmitterne:

• Glutamat: Glutamat er den vanligste eksitatoriske nevrotransmitteren i sentralnervesystemet. Den virker via reseptorer som:
  • Ionotrope reseptorer: Som AMPA, NMDA og kainat. Disse slipper ioner gjennom membranen når glutamat binder seg.
  • Metabotrope reseptorer (mGlu-R): Disse er litt mer komplekse og styrer signalering indirekte gjennom G-proteiner.
• GABA: GABA er den viktigste inhibitoriske nevrotransmitteren. Den hjelper med å redusere nervøs aktivitet, noe som er viktig for å unngå overstimulering. Reseptorer inkluderer:
  • Ionotrope reseptorer (GABAA_AA): Disse fungerer som ionekanaler.
  • Metabotrope reseptorer (GABAB_BB): Disse virker gjennom G-proteiner.
• Acetylkolin: Dette stoffet spiller en viktig rolle i både muskelbevegelser og i nervesystemet. Reseptorene deles i to:
  • Nikotinreseptorer: Ionotrope og raske.
  • Muskarinreseptorer: Metabotrope og litt tregere.

Postsynaptisk celle – eksitatoriske og inhibitoriske synapser

Nå skal vi snakke om hvordan signaler påvirker nerveceller etter at nevrotransmittere frigjøres:

Eksitatoriske synapser:

• Når nevrotransmittere som glutamat binder seg til reseptorene på postsynaptiske celler, åpnes Na+-kanaler. Dette fører til depolarisering, altså at cellens innsiden blir mindre negativ – dette er en EPSP (eksitatorisk postsynaptisk potensial). Hvis nok EPSP-er summeres, kan vi få et aksjonspotensial som sender signalet videre.

Inhibitoriske synapser:

• Her binder nevrotransmittere som GABA seg til reseptorer som åpner Cl−-kanaler. Dette gjør innsiden av cellen mer negativ, noe som hemmer aksjonspotensialet. Dette kalles en IPSP (inhibitorisk postsynaptisk potensial).

Summasjon:

• En postsynaptisk celle mottar hundrevis til tusenvis av signaler fra ulike synapser. Disse signalene summeres for å avgjøre om cellen skal sende et aksjonspotensial videre. Det er et slags «stemmeopptelling» mellom eksitasjon og inhibisjon.

Den nevromuskulære overgangen

Dette er den prosessen som kobler nervesystemet til musklene for å få dem til å trekke seg sammen. Den er godt studert fordi den er lett tilgjengelig sammenlignet med andre typer synapser.

Anatomi:

• Hver motorisk nerve forgrener seg til mange tynne grener i muskelen. Hver gren kontakter en muskelfiber, og dette kontaktpunktet kalles muskelendeplaten. Hele enheten – én motorisk nerve og alle muskelcellene den kontrollerer – kalles en motorisk enhet. På muskelendeplaten dannes det små utposninger kalt boutoner, hvor signaloverføringen skjer.

Hvordan overføringen fungerer:

• Når et aksjonspotensial reiser langs motornevronet, når det til slutt boutonen. Her åpnes spenningsstyrte kalsiumkanaler, og kalsiumioner (Ca2+) strømmer inn i cellen.
• Dette fører til frigjøring av vesikler som inneholder nevrotransmitteren acetylkolin. Acetylkolin frigjøres i synapsespalten. Acetylkolin binder seg til nikotinreseptorer på muskelcellen, noe som åpner ionekanaler og fører til depolarisering av muskelmembranen.
• Depolariseringen utløser et aksjonspotensial i muskelcellen, som igjen fører til muskelsammentrekning.

Rydding av acetylkolin:

• Etter at signalet er overført, brytes acetylkolin raskt ned av enzymet acetylkolinesterase for å avslutte signalet og forberede muskelen til neste stimulering.

Nevromuskulær transmisjon: Presynaptisk

La oss starte med hva som skjer på den presynaptiske siden, altså der signalet kommer fra nerven:

1. Presynaptisk aksjonspotensial: Når et aksjonspotensial når nerveenden (aksonterminalen), åpnes spenningsstyrte Na+-kanaler som starter prosessen.
2. Spenningsstyrte kalsiumkanaler (VGCC): Aksjonspotensialet åpner spenningsstyrte kalsiumkanaler, noe som fører til at kalsiumioner (Ca2+) strømmer inn i cellen. Dette er en nøkkelfaktor, og ved Lambert-Eaton myastenisk syndrom er disse kanalene hemmet.
3. Eksocytose av vesikler:
   • Ca2+-ionene stimulerer eksocytose, altså at vesikler med nevrotransmitteren acetylkolin smelter sammen med membranen og slipper acetylkolin ut i synapsespalten.
   • Botulinumtoksin (Botox) kan blokkere denne prosessen ved å hemme proteinene som er nødvendige for vesikkelsammensmelting.

Lagring av acetylkolin:

• Acetylkolin lagres i vesikler i store mengder: primærlageret ved membranen inneholder rundt 1000 kvanta (pakker), og sekundærlageret inneholder 10 000 kvanta. Ved langvarig stimulering kan sekundærlageret tømme seg.

Nevromuskulær transmisjon: Postsynaptisk

Etter at acetylkolin er frigjort, beveger vi oss over til den postsynaptiske siden, altså muskelcellen:

1. Binding til reseptorer:
   • Acetylkolin binder seg til acetylkolinreseptorer av nikotintypen på muskelcellens membran. Disse reseptorene er ligandstyrte ionekanaler som slipper inn kationer (f.eks. Na+ og K+).
   • Ved Myasthenia Gravis blokkerer antistoffer disse reseptorene, noe som svekker signaloverføringen.
2. Endeplatepotensial:
   • Bindingen av acetylkolin til reseptorene åpner ionekanaler, noe som fører til en lokal depolarisering kalt et endeplatepotensial. Hvis dette potensialet er sterkt nok, starter det et aksjonspotensial.
3. Aksjonspotensial i muskelen:
   • Aksjonspotensialet sprer seg langs muskelcellens membran og ned i T-tubuli, som er små innbuktninger i membranen. Dette er viktig for å aktivere kalsiumfrigjøring.
4. Inaktivering av acetylkolin:
   • Acetylkolin brytes raskt ned av enzymet acetylkolinesterase for å forhindre overstimulering. Novichok og organofosfater hemmer dette enzymet, noe som fører til en akkumulering av acetylkolin og livsfarlige kramper.

---

Muskelkontraksjonens fysiologi

Når aksjonspotensialet har nådd muskelen, skjer følgende:

Spredning av aksjonspotensialet:

• Signalet sprer seg langs muskelcellens membran (sarkolemma) og ned i T-tubuli. Dette fører til at spenningssensorer aktiverer kalsiumkanaler.

Frigjøring av kalsium:

• Kalsiumioner slippes ut fra det sarkoplasmatiske retikulum, som er muskelcellens lager for kalsium.

Kalsium og kontraksjon:

• Kalsium binder seg til troponin på aktinfilamentene i muskelcellen. Dette flytter tropomyosin, som ellers blokkerer bindingsstedene for myosin på aktin.
• Myosinhodene kan nå binde seg til aktin og utføre «power strokes,» som trekker filamentene forbi hverandre og forkorter muskelen – altså en kontraksjon.

Sykdommer som forstyrrer nevromuskulær transmisjon

Det er flere tilstander og stoffer som kan forstyrre denne prosessen:

1. Myasthenia Gravis:
   • En autoimmun sykdom der kroppen produserer antistoffer som blokkerer eller ødelegger acetylkolinreseptorene. Dette fører til svakhet, spesielt i musklene som brukes gjentatte ganger, som øyelokk og ansiktsmuskler.
2. Lambert-Eaton myastenisk syndrom:
   • Her er problemet i den presynaptiske cellen. Antistoffer blokkerer spenningsstyrte kalsiumkanaler, noe som reduserer frigjøringen av acetylkolin. Dette gir muskelsvakhet, men i motsetning til Myasthenia Gravis blir symptomene ofte bedre ved aktivitet.
3. Botulinumtoksin (Botox):
   • Dette toksinet hemmer frigjøringen av acetylkolin fra presynaptiske vesikler, noe som fører til muskellammelse. Det brukes medisinsk til behandling av spasmer og kosmetisk for å redusere rynker.
4. Novichok og organofosfater:
   • Disse stoffene hemmer enzymet acetylkolinesterase, noe som fører til akkumulering av acetylkolin i synapsen. Dette gir overstimulering av musklene og kan føre til kramper, lammelse og i verste fall død.

Lambert-Eaton myastenisk syndrom (LEMS)

• Hva skjer? Ved LEMS angripes de spenningsstyrte kalsiumkanalene i den presynaptiske aksonterminalen av autoantistoffer. Dette gir følgende konsekvenser:
  1. Mindre kalsium strømmer inn i nervecellen ved aksjonspotensial.
  2. Færre vesikler med acetylkolin frigjøres i synapsespalten.
  3. Dette gir svakere postsynaptiske potensialer, som kan føre til at det ikke dannes aksjonspotensial i muskelcellen.
• Symptomer: Pasienter opplever muskelsvakhet, spesielt i proksimale muskler (som skuldre og hofter). Et interessant trekk ved LEMS er at muskelstyrken kan forbedres midlertidig ved gjentatt kontraksjon, fordi økt stimulering gir mer kalsium i synapsen over tid.

---

Myasthenia Gravis

• Hva skjer? Her angripes de postsynaptiske acetylkolinreseptorene av autoantistoffer:
  1. Færre reseptorer er tilgjengelige for acetylkolin, noe som gir svekket signaloverføring.
  2. Dette fører til mindre depolarisering av muskelmembranen og dermed færre aksjonspotensialer.
• Symptomer: Typisk ser man muskelsvakhet som forverres ved aktivitet, særlig i musklene som brukes ofte, som øyelokk og ansiktsmuskler. Dette kalles ofte «fatigue.»

---

Giftstoffer som påvirker nevromuskulær transmisjon

1. Botulinumtoksin (Botox):
   • Dette toksinet hemmer frigjøringen av acetylkolin ved å blokkere proteinene som er nødvendige for at vesikler skal fusjonere med membranen.
   • Resultatet er muskellammelse, som kan brukes medisinsk (mot spasmer) eller kosmetisk (mot rynker).
2. Novichok og organofosfater:
   • Disse hemmer enzymet acetylkolinesterase, som bryter ned acetylkolin i synapsespalten.
   • Dette gir akkumulering av acetylkolin og fører til kontinuerlig aktivering av muskler, som igjen kan resultere i kramper, lammelser og respirasjonssvikt.

---

Botulisme

• Årsak: Botulisme forårsakes av toksinet fra bakterien Clostridium botulinum. Dette er en alvorlig tilstand som ofte skyldes inntak av matvarer med toksinet.
• Hvordan virker toksinet? Botulinumtoksinet hemmer frigjøringen av acetylkolin, noe som fører til muskelslapphet og i alvorlige tilfeller respirasjonsstans. Toksinet er termolabilt, så det inaktiveres ved temperaturer over 80°C.
• Forekomst: I Norge har det vært rapportert tilfeller av både matbåren botulisme og sårbotulisme. Spedbarnsbotulisme kan også oppstå når spedbarn inntar sporer som koloniserer tarmen.