Ogólność
Neuroprzekaźniki to endogenne przekaźniki chemiczne, za pomocą których komórki układu nerwowego (tzw. neurony) komunikują się ze sobą lub stymulują komórki mięśniowe lub gruczołowe.
Synapsy chemiczne to miejsca funkcjonalnego kontaktu między dwoma neuronami lub między neuronem a innym rodzajem komórek.
Istnieją różne klasy neuroprzekaźników: klasa aminokwasów, klasa monoamin, klasa peptydów, klasa amin „śladowych”, klasa puryn, klasa gazów itp.
Do najbardziej znanych neuroprzekaźników należą: dopamina, acetylocholina, glutaminian, GABA i serotonina.
Czym są neuroprzekaźniki?
Neuroprzekaźniki to substancje chemiczne, których neurony - komórki układu nerwowego - używają do komunikowania się ze sobą, oddziaływania na komórki mięśniowe lub stymulowania odpowiedzi komórek gruczołowych.
Innymi słowy, neuroprzekaźniki są endogennymi przekaźnikami chemicznymi, które umożliwiają komunikację między neuronami (tj. między neuronami) oraz komunikację między neuronami a resztą ciała.
Układ nerwowy człowieka wykorzystuje neuroprzekaźniki do regulowania lub kierowania mechanizmami życiowymi, takimi jak bicie serca, oddychanie płucami lub trawienie.
Ponadto sen nocny, koncentracja, nastrój itd. zależą od neuroprzekaźników.
NEUROPRZEKAŹNIKI I SYNAPSY CHEMICZNE
Według bardziej specjalistycznej definicji neuroprzekaźniki są nośnikami informacji w systemie tzw. synaps chemicznych.
W neurobiologii termin synapsa (lub złącze synaptyczne) wskazuje miejsca funkcjonalnego kontaktu między dwoma neuronami lub między neuronem a innym rodzajem komórek (na przykład komórką mięśniową lub komórką gruczołową).
Funkcją synapsy jest przekazywanie informacji między zaangażowanymi komórkami w celu wywołania określonej odpowiedzi (na przykład skurczu mięśnia).
Na układ nerwowy człowieka składają się dwa rodzaje synaps:
- Synapsy elektryczne, w których przekazywanie informacji zależy od przepływu prądów elektrycznych przez dwie zaangażowane komórki, e
- Wspomniane wcześniej synapsy chemiczne, w których przekazywanie informacji zależy od przepływu neuroprzekaźników przez dwie dotknięte chorobą komórki.
Klasyczna synapsa chemiczna składa się z trzech podstawowych elementów, umieszczonych szeregowo:
- Presynaptyczny terminal neuronu, z którego pochodzi informacja nerwowa. Dany neuron jest również nazywany neuronem presynaptycznym;
- Przestrzeń synaptyczna, czyli przestrzeń separacji między dwiema głównymi komórkami synapsy. Znajduje się poza błonami komórkowymi i ma „powierzchnię rozszerzenia równą około 20-40 nanometrów;
- Błona postsynaptyczna neuronu, komórki mięśniowej lub komórki gruczołowej, do której musi dotrzeć informacja nerwowa. Niezależnie od tego, czy jest to neuron, komórka mięśniowa czy komórka gruczołowa, jednostka komórkowa, do której należy błona postsynaptyczna, nazywana jest elementem postsynaptycznym.
Synapsa chemiczna, która łączy neuron z komórką mięśniową, jest również znana jako połączenie nerwowo-mięśniowe lub płytka końcowa.
ODKRYCIE NEUROTTRANSMITERÓW
Rysunek: synapsa chemiczna
Do początku XX wieku naukowcy wierzyli, że komunikacja między neuronami oraz między neuronami a innymi komórkami odbywa się wyłącznie za pośrednictwem synaps elektrycznych.
Pomysł, że może istnieć inny sposób komunikacji, powstał, gdy niektórzy badacze odkryli tak zwaną przestrzeń synaptyczną.
Niemiecki farmakolog Otto Loewi postawił hipotezę, że przestrzeń synaptyczna może być wykorzystywana przez neurony do uwalniania tam przekaźników chemicznych. Był rok 1921.
Poprzez swoje eksperymenty z nerwową regulacją czynności serca Loewi stał się protagonistą odkrycia pierwszego znanego neuroprzekaźnika: acetylocholiny.
Strona
W neuronach presynaptycznych neuroprzekaźniki znajdują się w małych pęcherzykach wewnątrzkomórkowych.
Te międzykomórkowe pęcherzyki są porównywalne do worków, ograniczonych dwuwarstwą fosfolipidów, podobną pod kilkoma względami do dwuwarstwy fosfolipidowej błony komórkowej typowej zdrowej komórki eukariotycznej.
Dopóki pozostają wewnątrz pęcherzyków wewnątrzkomórkowych, neuroprzekaźniki są, że tak powiem, obojętne i nie wywołują odpowiedzi.
Mechanizm akcji
Przesłanka: aby zrozumieć mechanizm działania neuroprzekaźników dobrze jest mieć na uwadze opisane wcześniej synapsy chemiczne i ich skład.
Neuroprzekaźniki pozostają zamknięte wewnątrz pęcherzyków wewnątrzkomórkowych, dopóki nie nadejdzie sygnał pochodzenia nerwowego, zdolny do stymulacji uwalniania pęcherzyków z neuronu pojemnika.
Uwalnianie pęcherzyków odbywa się w pobliżu presynaptycznego zakończenia neuronu pojemnika i obejmuje uwalnianie neuroprzekaźników do przestrzeni synaptycznej.
W przestrzeni synaptycznej neuroprzekaźniki mogą swobodnie oddziaływać z błoną postsynaptyczną komórki nerwowej, mięśniowej lub gruczołowej, znajdującej się w bezpośrednim sąsiedztwie i stanowiącej część synapsy chemicznej.
Oddziaływanie neuroprzekaźników z błoną postsynaptyczną jest możliwe dzięki obecności na tej ostatniej określonych białek, właściwie zwanych receptorami błonowymi.
Kontakt między neuroprzekaźnikami a receptorami błonowymi przekształca początkowy sygnał nerwowy (ten, który stymulował uwalnianie pęcherzyków wewnątrzkomórkowych) w bardzo specyficzną odpowiedź komórkową. Na przykład odpowiedź komórkowa wytworzona przez oddziaływanie między neuroprzekaźnikami a błoną postsynaptyczną komórki mięśniowej może polegać na skurczu tkanki mięśniowej, do której należy wspomniana komórka.
Kończąc ten schematyczny obraz działania neuroprzekaźników, należy zwrócić uwagę na następujący ostatni aspekt: wspomniana powyżej specyficzna odpowiedź komórkowa „rzeczywiście zależy od rodzaju neuroprzekaźnika i rodzaju receptorów obecnych na błonie postsynaptycznej.
JAKI JEST POTENCJAŁ DZIAŁANIA?
W neurobiologii sygnał nerwowy, który stymuluje uwalnianie pęcherzyków wewnątrzkomórkowych, nazywany jest potencjałem czynnościowym.
Z definicji potencjał czynnościowy jest zjawiskiem zachodzącym w ogólnym neuronie i polegającym na gwałtownej zmianie ładunku elektrycznego między wewnętrzną i zewnętrzną błoną komórkową zaangażowanego neuronu.
W związku z tym nie powinno dziwić, gdy mówiąc o sygnałach nerwowych, eksperci porównują je do impulsów elektrycznych: sygnał nerwowy jest pod każdym względem zdarzeniem typu elektrycznego.
CHARAKTERYSTYKA ODPOWIEDZI KOMÓRKOWEJ
Według języka neurobiologów odpowiedź komórkowa indukowana przez neuroprzekaźniki na poziomie błony postsynaptycznej może być pobudzająca lub hamująca.
Odpowiedź pobudzająca to reakcja mająca na celu promowanie tworzenia impulsu nerwowego w elemencie postsynaptycznym.
Z drugiej strony odpowiedź hamująca to reakcja mająca na celu zahamowanie tworzenia impulsu nerwowego w elemencie postsynaptycznym.
Klasyfikacja
Istnieje wiele znanych ludzkich neuroprzekaźników, a ich lista z pewnością będzie się powiększać, ponieważ neurobiolodzy regularnie odkrywają nowe.
Duża liczba uznanych neuroprzekaźników sprawiła, że niezbędne jest sklasyfikowanie tych cząsteczek chemicznych w celu uproszczenia ich konsultacji.
Istnieją różne kryteria klasyfikacji; najczęstszym jest ten, który rozróżnia neuroprzekaźniki na podstawie klasy cząsteczek, do których należą.
Główne klasy cząsteczek, do których należą ludzkie neuroprzekaźniki to:
- Klasa aminokwasów lub pochodnych aminokwasów. Ta klasa obejmuje: glutaminian (lub kwas glutaminowy), asparaginian (lub kwas asparaginowy), kwas gamma-aminomasłowy (lepiej znany jako GABA) i glicynę.
- Klasa peptydów. Do tej klasy należą: somatostatyna, opioidy, substancja P, niektóre sekretyny (sekretyna, glukagon itp.), niektóre tachykininy (neurokinina A, neurokinina B itp.), niektóre gastryny, galanina, neurotensyna oraz tzw. transkrypty regulowane przez kokainę i amfetamina.
- Klasa monoamin. Ta klasa obejmuje: dopaminę, norepinefrynę, epinefrynę, histaminę, serotoninę i melatoninę.
- Klasa tak zwanych „amin śladowych”. Do tej klasy należą: tyramina, trijodotyronamina, 2-fenyloetyloamina (lub 2-fenyloetyloamina), oktopamina i tryptamina (lub tryptamina).
- Klasa puryn. Ta klasa obejmuje: trifosforan adenozyny i adenozynę.
- Klasa gazu. Ta klasa obejmuje: tlenek azotu (NO), tlenek węgla (CO) i siarkowodór (H2S).
- Inne. Wszystkie te neuroprzekaźniki, których nie można zaliczyć do żadnej z poprzednich klas, takie jak wspomniana wyżej acetylocholina czy anandamid, są objęte nagłówkiem „inne”.
Najbardziej znane przykłady
Niektóre neuroprzekaźniki są zdecydowanie bardziej znane niż inne, zarówno dlatego, że są znane i badane od dłuższego czasu, jak i dlatego, że pełnią funkcje o dużym znaczeniu biologicznym.
Wśród najsłynniejszych neuroprzekaźników na wzmiankę zasługują:
- Glutaminian.Jest to główny neuroprzekaźnik pobudzający ośrodkowego układu nerwowego: według neurobiologów korzysta z niego ponad 90% tak zwanych synaps pobudzających.
Oprócz funkcji pobudzającej glutaminian bierze również udział w procesach uczenia się (uczenie się rozumiane jako proces przechowywania danych w mózgu) i pamięci.
Według niektórych badań naukowych miałby związek z chorobami takimi jak: choroba Alzheimera, choroba Huntingtona, stwardnienie zanikowe boczne (lepiej znane jako ALS) i choroba Parkinsona. - GABA. Jest to główne neuroprzekaźniki hamujące ośrodkowego układu nerwowego: według najnowszych badań biologicznych skorzystałoby z niego około 90% tzw. synaps hamujących.
Ze względu na swoje właściwości hamujące, GABA jest jednym z głównych celów leków uspokajających i uspokajających. - Acetylocholina Jest neuroprzekaźnikiem o funkcji pobudzającej mięśnie: w połączeniach nerwowo-mięśniowych w rzeczywistości jej obecność uruchamia mechanizmy, które kurczą komórki zaangażowanych tkanek mięśniowych.
Poza działaniem na poziomie mięśniowym acetylocholina wpływa również na pracę narządów kontrolowanych przez tzw. - Dopamina. Należący do rodziny katecholamin jest neuroprzekaźnikiem pełniącym liczne funkcje, zarówno na poziomie ośrodkowego układu nerwowego, jak i na poziomie obwodowego układu nerwowego.
Na poziomie ośrodkowego układu nerwowego dopamina uczestniczy w: kontroli ruchu, wydzielaniu hormonu prolaktyny, kontroli zdolności motorycznych, mechanizmach nagrody i przyjemności, kontroli umiejętności uwagi, mechanizmie snu, kontroli zachowania , kontrola niektórych funkcji poznawczych, kontrola nastroju i wreszcie mechanizmy leżące u podstaw uczenia się.
Z kolei na poziomie obwodowego układu nerwowego działa jako: środek rozszerzający naczynia krwionośne, stymulator wydalania sodu, czynnik sprzyjający motoryce jelit, czynnik zmniejszający aktywność limfocytów i wreszcie czynnik zmniejszający wydzielanie insuliny. - Serotonina. Jest neuroprzekaźnikiem obecnym głównie w jelicie i, choć w mniejszym stopniu niż w komórkach jelita, w neuronach ośrodkowego układu nerwowego.
Spośród efektów hamujących, serotonina wydaje się regulować apetyt, sen, pamięć i procesy uczenia się, temperaturę ciała, nastrój, niektóre aspekty zachowania, skurcze mięśni, niektóre funkcje układu sercowo-naczyniowego i niektóre funkcje układu hormonalnego.
Z patologicznego punktu widzenia wydaje się odgrywać rolę w rozwoju depresji i chorób pokrewnych. Tłumaczy to istnienie na rynku tzw. selektywnych inhibitorów wychwytu zwrotnego serotoniny, leków przeciwdepresyjnych stosowanych w leczeniu mniej lub bardziej ciężkich postaci depresji. - Histamina Jest neuroprzekaźnikiem, którego umiejscowienie dominuje w ośrodkowym układzie nerwowym, dokładnie na poziomie podwzgórza i komórek tucznych obecnych w mózgu i rdzeniu kręgowym.
- Norepinefryna i epinefryna Norepinefryna koncentruje się przede wszystkim w ośrodkowym układzie nerwowym i ma za zadanie mobilizowanie mózgu i ciała do działania (dlatego działa pobudzająco). Na przykład w mózgu pobudza procesy pobudzenia, czujności, koncentracji i pamięci, w pozostałej części ciała zwiększa tętno i ciśnienie krwi, stymuluje uwalnianie glukozy z punktów magazynowych, zwiększa przepływ krwi do mięśni szkieletowych , zmniejsza przepływ krwi do układu pokarmowego oraz wspomaga opróżnianie pęcherza i jelit.
Epinefryna jest obecna w dużej mierze w komórkach nadnerczy, aw małych ilościach w ośrodkowym układzie nerwowym.
Ten neuroprzekaźnik ma działanie pobudzające i uczestniczy w procesach takich jak: zwiększenie ukrwienia mięśni szkieletowych, zwiększenie częstości akcji serca i rozszerzenie źrenic.
Zarówno noradrenalina, jak i epinefryna są neuroprzekaźnikami pochodzącymi z tyrozyny.
