Všeobecnosť
Neurotransmitery sú endogénne chemické posly, ktoré bunky nervového systému (takzvané neuróny) používajú na vzájomnú komunikáciu alebo na stimuláciu svalových alebo žľazových buniek.
Chemické synapsie sú miesta funkčného kontaktu medzi dvoma neurónmi alebo medzi neurónom a iným rodom bunky.
Existujú rôzne triedy neurotransmiterov: trieda aminokyselín, trieda monoamínov, trieda peptidov, trieda „stopových“ amínov, trieda purínov, trieda plynov atď.
Medzi najznámejšie neurotransmitery patria: dopamín, acetylcholín, glutamát, GABA a serotonín.
Čo sú to neurotransmitery?
Neurotransmitery sú chemikálie, ktoré neuróny - bunky nervového systému - používajú na vzájomnú komunikáciu, pôsobenie na svalové bunky alebo na stimuláciu reakcie žľazových buniek.
Inými slovami, neurotransmitery sú endogénne chemické posly, ktoré umožňujú interneuronálnu komunikáciu (t.j. medzi neurónmi) a komunikáciu medzi neurónmi a zvyškom tela.
Ľudský nervový systém používa neurotransmitery na reguláciu alebo usmernenie životne dôležitých mechanizmov, ako je srdcový tep, dýchanie pľúc alebo trávenie.
Nočný spánok, koncentrácia, nálada a podobne závisia od neurotransmiterov.
NEUROTRANSMITTERY A CHEMICKÉ SYNAPSY
Podľa špecializovanejšej definície sú neurotransmitery nosičmi informácií v systéme takzvaných chemických synapsií.
V neurobiológii termín synapsia (alebo synaptické spojenie) označuje miesta funkčného kontaktu medzi dvoma neurónmi alebo medzi neurónom a iným rodom bunky (napríklad svalovou bunkou alebo žľazovou bunkou).
Funkciou synapsie je prenos informácií medzi zúčastnenými bunkami a vyvolanie určitej reakcie (napríklad stiahnutie svalu).
Ľudský nervový systém pozostáva z dvoch typov synapsií:
- Elektrické synapsie, v ktorých komunikácia informácií závisí od toku elektrických prúdov cez dva zapojené články, napr
- Vyššie uvedené chemické synapsie, v ktorých komunikácia informácií závisí od toku neurotransmiterov cez dve postihnuté bunky.
Klasická chemická synapsia sa skladá z troch základných zložiek, zaradených do série:
- Predsynaptický terminál neurónu, z ktorého pochádza nervová informácia. Príslušný neurón sa nazýva aj presynaptický neurón;
- Synaptický priestor, to je priestor oddelenia medzi dvoma hlavnými bunkami synapsie. Nachádza sa mimo bunkových membrán a má „oblasť predĺženia približne 20-40 nanometrov;
- Postsynaptická membrána neurónu, svalovej bunky alebo žľazovej bunky, ku ktorej sa musia dostať nervové informácie. Či už ide o neurón, svalovú bunku alebo žľazovú bunku, bunková jednotka, do ktorej patrí postsynaptická membrána, sa nazýva postsynaptický prvok.
Chemická synapsia, ktorá spája neurón so svalovou bunkou, je známa aj ako neuromuskulárne spojenie alebo koncová doska.
OBJAV NEUROTRANSMITTEROV
Obrázok: chemická synapsia
Až do začiatku dvadsiateho storočia vedci verili, že komunikácia medzi neurónmi a medzi neurónmi a inými bunkami prebieha výlučne prostredníctvom elektrických synapsií.
Myšlienka, že by mohol existovať aj iný spôsob komunikácie, vznikla, keď niektorí vedci objavili takzvaný synaptický priestor.
Nemecký farmakológ Otto Loewi vyslovil hypotézu, že synaptický priestor môžu využiť neuróny na uvoľnenie chemických poslov tam. Písal sa rok 1921.
Vďaka svojim experimentom s nervovou reguláciou srdcovej činnosti sa Loewi stal protagonistom objavu prvého známeho neurotransmitera: acetylcholínu.
Stránky
V pre-synaptických neurónoch sa neurotransmitery nachádzajú v malých intracelulárnych vezikulách.
Tieto medzibunkové vezikuly sú porovnateľné s vakmi, vymedzenými dvojvrstvou fosfolipidov, v niekoľkých ohľadoch podobnými fosfolipidovej dvojvrstve plazmatickej membrány generickej zdravej eukaryotickej bunky.
Pokiaľ zostanú vo vnútri intracelulárnych vezikúl, sú neurotransmitery takpovediac inertné a nevyvolávajú žiadnu reakciu.
Mechanizmus akcie
Predpoklad: Na pochopenie mechanizmu účinku neurotransmiterov je dobré mať na pamäti chemické synapsie a ich zloženie, popísané vyššie.
Neurotransmitery zostávajú uzavreté vo vnútri intracelulárnych vezikúl, kým nepríde signál nervového pôvodu schopný stimulovať uvoľnenie vezikúl z kontajnerového neurónu.
Uvoľnenie vezikúl prebieha v blízkosti predsynaptického terminálu kontajnerového neurónu a zahŕňa uvoľnenie neurotransmiterov do synaptického priestoru.
V synaptickom priestore môžu neurotransmitery voľne interagovať s postsynaptickou membránou nervovej bunky, svalu alebo žľazy, ktorá sa nachádza v bezprostrednej blízkosti a tvorí súčasť chemickej synapsie.
Interakcia medzi neurotransmitermi a postsynaptickou membránou je možná vďaka prítomnosti konkrétnych proteínov, ktoré sa správne nazývajú membránové receptory, na druhom z nich.
Kontakt medzi neurotransmitermi a membránovými receptormi transformuje počiatočný nervový signál (ten, ktorý stimuloval uvoľnenie intracelulárnych vezikúl) na veľmi špecifickú bunkovú odpoveď. Bunková odpoveď vyvolaná interakciou medzi neurotransmitermi a postsynaptickou membránou svalovej bunky môže napríklad spočívať v stiahnutí svalového tkaniva, do ktorého vyššie uvedená bunka patrí.
Na záver tohto schematického obrazu o tom, ako fungujú neurotransmitery, je dôležité uviesť nasledujúci posledný aspekt: špecifická bunková odpoveď uvedená vyššie „skutočne závisí od typu neurotransmitera a typu receptorov prítomných na postsynaptickej membráne.
AKÝ JE POTENCIÁL AKCIE?
V neurobiológii sa nervový signál, ktorý stimuluje uvoľňovanie intracelulárnych vezikúl, nazýva akčný potenciál.
Akčný potenciál je podľa definície jav, ktorý sa deje v generickom neuróne a ktorý zahŕňa rýchlu zmenu elektrického náboja medzi vnútornou a vonkajšou bunkovou membránou zapojeného neurónu.
Vzhľadom na to by nemalo byť prekvapujúce, keď ich odborníci na nervové signály porovnávajú s elektrickými impulzmi: nervový signál je vo všetkých ohľadoch udalosť elektrického typu.
CHARAKTERISTIKA CELULÁRNEJ REAKCIE
Podľa jazyka neurobiológov môže byť bunková odpoveď indukovaná neurotransmitermi na úrovni postsynaptickej membrány buď excitačná alebo inhibičná.
Budiaca reakcia je reakcia navrhnutá tak, aby podporovala vytvorenie nervového impulzu v postsynaptickom prvku.
Inhibičná odpoveď je naopak reakcia navrhnutá tak, aby inhibovala tvorbu nervového impulzu v postsynaptickom prvku.
Klasifikácia
Existuje mnoho známych ľudských neurotransmiterov a ich zoznam sa bude neustále rozširovať, pretože neurobiológovia pravidelne objavujú nové.
Vzhľadom na veľký počet rozpoznaných neurotransmiterov je nevyhnutné klasifikovať tieto chemické molekuly, aby sa zjednodušila ich konzultácia.
Existujú rôzne klasifikačné kritériá; najbežnejší je ten, ktorý rozlišuje neurotransmitery na základe triedy molekúl, do ktorých patria.
Hlavné triedy molekúl, do ktorých patria ľudské neurotransmitery, sú:
- Trieda aminokyselín alebo derivátov aminokyselín. Do tejto triedy patria: glutamát (alebo kyselina glutámová), aspartát (alebo kyselina asparágová), kyselina gama-aminomaslová (známejšia ako GABA) a glycín.
- Trieda peptidov. Do tejto triedy patria: somatostatín, opioidy, látka P, niektoré sekretíny (sekretín, glukagón atď.), Niektoré tachykiníny (neurokinín A, neurokinín B atď.), Niektoré gastríny, galanín, neurotenzín a takzvané transkripty regulované kokaínom a amfetamínu.
- Trieda monoamínov. Táto trieda zahŕňa: dopamín, norepinefrín, epinefrín, histamín, serotonín a melatonín.
- Trieda takzvaných „stopových amínov“. Do tejto triedy patria: tyramín, tri-jódtyronamín, 2-fenyletylamín (alebo 2-fenyletylamín), oktopamín a tryptamín (alebo tryptamín).
- Trieda purínov. Táto trieda zahŕňa: adenozíntrifosfát a adenozín.
- Trieda plynu. Táto trieda zahŕňa: oxid dusnatý (NO), oxid uhoľnatý (CO) a sírovodík (H2S).
- Iné. Všetky tie neurotransmitery, ktoré nemožno zaradiť do žiadnej z predchádzajúcich tried, ako napríklad vyššie uvedený acetylcholín alebo anandamid, patria do položky „ostatné“.
Najznámejšie príklady
Niektoré neurotransmitery sú rozhodne známejšie ako ostatné, pretože sú známe a študované už dlhšie a pretože vykonávajú funkcie značného biologického záujmu.
Medzi najznámejšie neurotransmitery si zaslúžime zmienku:
- Glutamát. Je to hlavný excitačný neurotransmiter centrálneho nervového systému: podľa toho, čo hovoria neurobiológovia, ho využíva viac ako 90% takzvaných excitačných synapsií.
Okrem svojej excitačnej funkcie sa glutamát podieľa aj na procesoch učenia (učenie chápané ako proces ukladania údajov do mozgu) a pamäti.
Podľa niektorých vedeckých štúdií by bol zapojený do chorôb, ako sú: Alzheimerova choroba, Huntingtonova choroba, amyotrofická laterálna skleróza (známejšia ako ALS) a Parkinsonova choroba. - GABA. Je to hlavný inhibičný neurotransmiter centrálneho nervového systému: podľa najnovších biologických štúdií by ho využilo asi 90% takzvaných inhibičných synapsií.
Vďaka svojim inhibičným vlastnostiam je GABA jedným z hlavných cieľov sedatívnych a trankvilizujúcich liekov. - Acetylcholín. Je to neurotransmiter s excitačnou funkciou vo svaloch: v neuromuskulárnych spojeniach v skutočnosti jeho prítomnosť uvádza do pohybu tie mechanizmy, ktoré sťahujú bunky zapojených svalových tkanív.
Okrem toho, že acetylcholín pôsobí na svalovej úrovni, ovplyvňuje aj fungovanie orgánov riadených takzvaným autonómnym nervovým systémom. Jeho vplyv na autonómny nervový systém môže byť excitačný aj inhibičný. - Dopamín. Patrí do rodiny katecholamínov, je to neurotransmiter, ktorý vykonáva množstvo funkcií, a to na úrovni centrálneho nervového systému, ako aj na úrovni periférneho nervového systému.
Na úrovni centrálneho nervového systému sa dopamín zúčastňuje: riadenia pohybu, vylučovania hormónu prolaktínu, ovládania motorických schopností, mechanizmov odmeňovania a potešenia, ovládania pozornosti, mechanizmu spánku, mechanizmu spánku „ovládanie určitých kognitívnych funkcií, kontrola nálady a nakoniec mechanizmy, ktoré sú základom učenia.
Na úrovni periférneho nervového systému naopak pôsobí ako: vazodilatátor, stimulant vylučovania sodíka, faktor, ktorý podporuje črevnú motilitu, faktor, ktorý znižuje aktivitu lymfocytov a nakoniec faktor, ktorý znižuje sekréciu inzulínu. - Serotonín. Je to neurotransmiter prítomný hlavne v čreve a aj keď v menšej miere ako v bunkách čreva, v neurónoch centrálneho nervového systému.
Zdá sa, že serotonín z inhibičných účinkov reguluje chuť do jedla, spánok, pamäť a procesy učenia, telesnú teplotu, náladu, niektoré aspekty správania, svalové kontrakcie, niektoré funkcie kardiovaskulárneho systému a niektoré funkcie endokrinného systému.
Z patologického hľadiska sa zdá, že má svoj podiel na vzniku depresie a príbuzných chorôb. To vysvetľuje existenciu takzvaných selektívnych inhibítorov spätného vychytávania serotonínu na trhu, antidepresív, používaných na liečbu viac alebo menej závažných foriem depresie. - Histamín Je to neurotransmiter s prevládajúcim sídlom v centrálnom nervovom systéme, presne na úrovni hypotalamu a žírnych buniek prítomných v mozgu a mieche.
- Norepinefrín a epinefrín.Norepinefrín je koncentrovaný predovšetkým na úrovni centrálneho nervového systému a má za úlohu zmobilizovať mozog a telo k činnosti (má preto excitačný účinok). Napríklad na mozgovej úrovni podporuje vzrušenie, bdelosť, koncentráciu a procesy.pamäť; vo zvyšku tela zvyšuje srdcovú frekvenciu a krvný tlak, stimuluje uvoľňovanie glukózy z úložných miest, zvyšuje prietok krvi do kostrových svalov, znižuje prietok krvi do gastrointestinálneho systému a podporuje vyprázdňovanie močového mechúra a čriev.
Epinefrín je vo veľkej miere prítomný v bunkách nadobličiek a v malých množstvách aj v centrálnom nervovom systéme.
Tento neurotransmiter má excitačné účinky a zúčastňuje sa procesov, ako sú: zvýšenie krvi do kostrových svalov, zvýšenie srdcovej frekvencie a rozšírenie zreníc.
Norepinefrín aj epinefrín sú neurotransmitery odvodené od tyrozínu.
