fiziologija

nevrotransmiterji

splošnost

Nevrotransmiterji so endogeni kemični posredniki, ki jih celice živčnega sistema (tako imenovani nevroni) uporabljajo za medsebojno komunikacijo ali za spodbujanje mišičnih ali žleznih celic.

Kar zadeva njihovo delovanje, nevrotransmiterji delujejo na ravni kemijskih sinaps.

Kemijski sinapsi so mesta funkcionalnega stika med dvema nevronima ali med nevronom in drugo vrsto celic.

Obstajajo različni razredi nevrotransmiterjev: razred aminokislin, razred monoaminov, razred peptidov, razred "sledov" aminov, razred purinov, razred plinov itd.

Najbolj znani nevrotransmitorji so: dopamin, acetilholin, glutamat, GABA in serotonin.

Kaj so nevrotransmiterji?

Nevrotransmiterji so kemikalije, ki jih uporabljajo nevroni - celice živčnega sistema - za medsebojno sporazumevanje, delovanje na mišične celice ali za spodbujanje odziva iz žleznih celic.

Z drugimi besedami, nevrotransmitorji so endogeni kemični selitelji, ki omogočajo interneuronsko komunikacijo (tj. Med nevroni) in komunikacijo med nevroni in preostalim telesom.

Človeški živčni sistem uporablja nevrotransmiterje za uravnavanje ali usmerjanje vitalnih mehanizmov, kot so srčni utrip, dihanje pljuč ali prebava.

Poleg tega je nočni spanec, koncentracija, razpoloženje itd. Odvisni od nevrotransmiterjev.

NEUROTRANSMITTERJI IN KEMIJSKI SINAPEKT

Po bolj specializirani definiciji so nevrotransmiterji nosilci informacij vzdolž sistema tako imenovanih kemičnih sinaps .

V nevrobiologiji izraz sinapse (ali sinaptična stičišča) označuje mesta funkcionalnega stika med dvema nevronima ali med nevronom in drugo vrsto celic (npr. Mišično celico ali žlezno celico).

Funkcija sinapse je posredovanje informacij med vključenimi celicami, da se ustvari določen odziv (na primer krčenje mišice).

Človeški živčni sistem vključuje dve vrsti sinaps:

  • Električni sinapsi, pri katerih je sporočanje informacij odvisno od toka električnih tokov skozi obe vključeni celici, npr
  • Omenjeni kemijski sinapsi, pri katerih je sporočanje informacij odvisno od pretoka nevrotransmiterjev skozi obe vključeni celici.

Klasična kemijska sinapsa je sestavljena iz treh temeljnih komponent, ki se nahajajo v seriji:

  • Predsinaptični terminal nevrona, iz katerega izvirajo informacije o živcih. Zadevni nevron se imenuje tudi predsinaptični nevron ;
  • Sinaptični prostor, to je prostor ločitve med dvema celicama, ki sta protagonista sinapse. Nahaja se zunaj celičnih membran in ima območje podaljšanja približno 20-40 nanometrov;
  • Post-sinaptična membrana nevrona, mišične celice ali žlezne celice, do katere morajo doseči informacije o živcih. Ali je to nevron, mišična celica ali žlezna celica, se celična enota, ki ji pripada post-sinaptična membrana, imenuje post-sinaptični element .

Kemična sinapsa, ki združuje nevron v mišično celico, je znana tudi kot živčno-mišična vez ali motorna plošča .

ODKRIVANJE NEUROTRANSMITTERJEV

Slika: kemijska sinapsa

Do zgodnjih let dvajsetega stoletja so znanstveniki verjeli, da je komunikacija med nevroni in med nevroni in drugimi celicami potekala izključno s pomočjo električnih sinap.

Ideja, da bi lahko obstajal drug način komuniciranja, je nastala, ko so nekateri raziskovalci odkrili tako imenovani sinaptični prostor.

Nemški farmakolog Otto Loewi je domneval, da lahko sinaptični prostor uporabljajo nevroni za sproščanje kemičnih sporočil. Bilo je leto 1921.

S svojimi poskusi na živčno regulacijo srčne dejavnosti je Loewi postal protagonist odkritja prvega znanega nevrotransmiterja: acetilholina .

sedež

V pred-sinaptičnih nevronih se nevrotransmiterji nahajajo znotraj majhnih znotrajceličnih veziklov .

Ti medcelični mehurčki so primerljivi z vrečkami, ki so omejene z dvojno plastjo fosfolipidov, ki so v različnih pogledih podobne dvojnemu fosfolipidnemu sloju plazemske membrane generične zdrave evkariontske celice.

Dokler ostanejo znotraj znotrajceličnih veziklov, so nevrotransmiterji tako rekoč inertni in ne dajejo nobenega odziva.

Mehanizem ukrepanja

Premisa: razumeti mehanizem delovanja nevrotransmiterjev je dobro imeti v mislih prej opisane kemijske sinapse in njihovo sestavo.

Nevrotransmiterji ostanejo omejeni znotraj znotrajceličnih veziklov, dokler ne pride signal živčnega izvora, ki bi lahko spodbudil sproščanje mehurčkov iz kontejnerskega nevrona.

Sproščanje mehurčkov poteka v bližini pred-sinaptičnega terminala nevrona v posodi in vključuje sproščanje nevrotransmiterjev v sinaptičnem prostoru.

V sinaptičnem prostoru lahko nevrotransmiterji prosto komunicirajo s post-sinaptično membrano živčne, mišične ali žlezne celice, ki se nahaja v neposredni bližini in je del kemijske sinapse.

Interakcija med nevrotransmiterji in post-sinaptično membrano je možna zaradi prisotnosti posameznih proteinov, ki jih imenujemo membranski receptorji .

Stik med nevrotransmiterji in membranskimi receptorji spremeni začetni živčni signal (tisti, ki je spodbudil sproščanje intracelularnih mehurčkov) v dobro specifičen celični odziv. Na primer, celični odziv, ki ga povzroči interakcija med nevrotransmiterji in post-sinaptična membrana mišične celice, lahko obsega krčenje mišičnega tkiva, ki mu pripada prej omenjena celica.

Ob zaključku te shematične slike delovanja nevrotransmiterjev je pomembno poročati o naslednjem zadnjem vidiku: specifični celični odziv, naveden zgoraj, je odvisen od vrste nevrotransmiterja in tipa receptorjev, ki so prisotni na post-sinaptični membrani.

KAJ JE AKCIJSKI POTENCIAL?

V nevrobiologiji se živčni signal, ki spodbuja sproščanje znotrajceličnih veziklov, imenuje akcijski potencial .

Po definiciji je akcijski potencial tisti pojav, ki se dogaja v generičnem nevronu in predvideva hitro spremembo električnega naboja med notranjo in zunanjo celično membrano vključenega nevrona.

V zvezi s tem ni presenetljivo, če strokovnjaki, ko govorimo o živčnih signalih, jih primerjajo z električnimi impulzi: živčni signal je električni dogodek v vseh pogledih.

ZNAČILNOSTI CELULARNEGA ODZIVA

Glede na jezik nevrobiologov je lahko celični odziv, ki ga povzročajo nevrotransmiterji, na ravni post-sinaptične membrane, ekscitatorni ali inhibitorni .

Vzburilni odgovor je reakcija, ki spodbuja nastanek živčnega impulza v post-sinaptičnem elementu.

Zaviralni odziv je po drugi strani reakcija, ki je zasnovana tako, da zavira nastanek živčnega impulza v post-sinaptičnem elementu.

razvrstitev

Znani človeški nevrotransmiterji so zelo številni in njihov seznam je namenjen rasti, saj nevrobiologi redno odkrivajo nove.

Zaradi velikega števila priznanih nevrotransmiterjev je klasifikacija teh kemičnih molekul nujno potrebna, da se poenostavi posvetovanje.

Obstajajo različna merila za razvrščanje; najpogostejša je tista, ki razlikuje nevrotransmiterje glede na razred molekul, ki jim pripadajo .

Glavne skupine molekul, v katere spadajo človeški nevrotransmiterji, so:

  • Razred aminokislin ali derivatov aminokislin . V ta razred spadajo: glutamat (ali glutaminska kislina), aspartat (ali asparaginska kislina), gama-aminobutirna kislina (bolj znana kot GABA) in glicin.
  • Razred peptidov . V ta razred spadajo: somatostatin, opioidi, snov P, nekateri sekretini (sekretin, glukagon itd.), Nekateri tahikinini (nevrokinin A, nevrokinin B itd.), Nekateri gastrini, galanin, nevrotensin in ti kokainsko regulirani transkripti. amfetamin.
  • Razred monoaminov . Ta razred vključuje: dopamin, norepinefrin, epinefrin, histamin, serotonin in melatonin.
  • Razred tako imenovane " aminske sledi ". Ta razred vključuje: tiramin, tri-jodotironamin, 2-feniletilamin (ali 2-feniletilamin), oktopamin in triptamin (ali triptamin).
  • Razred purinov . Ta razred vključuje: adenozin trifosfat in adenozin.
  • Plinski razred. Ta razred vključuje: dušikov oksid (NO), ogljikov monoksid (CO) in vodikov sulfid (H2S).
  • Drugo . Vsi nevrotransmitorji, ki jih ni mogoče vstaviti v noben od prejšnjih razredov, kot je že omenjeni acetilholin ali anandamid, spadajo pod naslov "drugo".

Najbolj znani primeri

Nekateri nevrotransmitorji so bistveno bolj znani kot drugi, ker so bili znani in preučevani dlje, in ker opravljajo funkcije, ki so velikega biološkega interesa.

Med najbolj znanimi nevrotransmiterji si zaslužijo omeniti:

  • Glutamat . Je glavni ekscitacijski nevrotransmiter centralnega živčnega sistema: glede na to, kar pravijo nevrobiologi, bi bilo uporabljenih več kot 90% tako imenovanih ekscitacijskih sinaps.

    Poleg ekscitatorne funkcije je glutamat vključen tudi v učne procese (učenje kot proces shranjevanja podatkov v možganih) in spomin.

    Po nekaterih znanstvenih študijah bi bilo to povezano z boleznimi, kot so Alzheimerjeva bolezen, Huntingtonova bolezen, amiotrofična lateralna skleroza (bolj znana kot ALS) in Parkinsonova bolezen.

  • GABA . Je glavni zaviralni nevrotransmiter centralnega živčnega sistema: po zadnjih študijah biologije bi bilo uporabljenih okoli 90% tako imenovanih inhibitornih sinaps.

    Zaradi svojih inhibitornih lastnosti je GABA ena glavnih tarč pomirjevalnih in pomirjevalnih zdravil.

  • Acetilholin . Je nevrotransmiter z ekscitatorno funkcijo na mišicah: v nevromuskularnih križiščih njegova prisotnost dejansko sproži tiste mehanizme, ki se vežejo na celice prizadetih mišičnih tkiv.

    Poleg delovanja na mišični ravni vpliva tudi na delovanje organov, ki jih nadzira ti avtonomni živčni sistem. Njen vpliv na avtonomni živčni sistem je lahko tako vzburljiv kot zaviralni.

  • Dopamin . Pripada družini kateholaminov, je nevrotransmiter, ki opravlja številne funkcije, tako v osrednjem živčevju kot v perifernem živčnem sistemu.

    Na ravni centralnega živčnega sistema dopamin sodeluje pri: kontroli gibanja, izločanju hormona prolaktina, nadzoru motoričnih sposobnosti, mehanizmov nagrajevanja in užitka, nadzoru razpona pozornosti, mehanizmu spanja, nadzor obnašanja, nadzor nekaterih kognitivnih funkcij, nadzor razpoloženja in, nazadnje, mehanizmi, ki so osnova učenja.

    Na ravni perifernega živčnega sistema pa deluje kot: vazodilatator, ki spodbuja izločanje natrija, dejavnik, ki spodbuja črevesno gibljivost, dejavnik, ki zmanjšuje aktivnost limfocitov in na koncu dejavnik, ki zmanjšuje izločanje insulina.

  • Serotonin . Je nevrotransmiter, ki ga najdemo predvsem v črevesju in, čeprav v manjšem obsegu kot v črevesju, v nevronih centralnega živčnega sistema.

    Serotonin naj bi z zaviralnimi učinki uravnaval apetit, spanje, spomin in procese učenja, telesno temperaturo, razpoloženje, nekatere vidike obnašanja, krčenje mišic, nekatere funkcije srčno-žilnega sistema in nekatere funkcije endokrinega sistema. .

    Z patološkega vidika se zdi, da ima vlogo pri razvoju depresije in s tem povezanih bolezni. To pojasnjuje obstoj na trgu tako imenovanih selektivnih zaviralcev prevzema serotonina, antidepresivnih zdravil, ki se uporabljajo za zdravljenje bolj ali manj resnih depresivnih oblik.

  • Histamin . Je nevrotransmiter, ki se nahaja pretežno v centralnem živčnem sistemu, natančno na ravni hipotalamusa in mastocitov v možganih in hrbtenjači.
  • Norepinefrin in epinefrin . Norepinefrin se osredotoča predvsem na raven centralnega živčnega sistema in ima nalogo mobilizirati možgane in telo za delovanje (zato ima razburljiv učinek). Na primer, v možganih spodbuja razburjenje, budnost, koncentracijo in procese spomina; v preostalem delu telesa poveča srčni utrip in krvni tlak, spodbuja sproščanje glukoze iz skladiščnih točk, poveča dotok krvi v skeletne mišice, zmanjša pretok krvi v prebavni sistem in pospešuje praznjenje mehurja in črevesja.

    Epinefrin je v veliki meri prisoten v celicah nadledvične žleze in v majhnih količinah v centralnem živčnem sistemu.

    Ta nevrotransmiter ima ekscitatorne učinke in sodeluje v procesih, kot so: povečanje krvi do skeletnih mišic, povečanje srčnega utripa in razširitev zenice.

    Norepinefrin in epinefrin sta nevrotransmitorja, ki izvirajo iz tirozina.