Neuroprzekaźniki: rodzaje i funkcjonowanie

· Grudzień 15, 2018

Nie jest żadną tajemnicą, że neurony komunikują się ze sobą za pośrednictwem impulsów elektrycznych. To prawda, że ​​niektóre synapsy są czysto elektryczne, jednak pierwiastki chemiczne pośredniczą w większości tych połączeń. Te substancje chemiczne nazywają się neuroprzekaźniki. Dzięki nim neurony są w stanie uczestniczyć w kilku funkcjach poznawczych, takich jak uczenie się, pamięć i percepcja.

Obecnie wiemy, że neuroprzekaźniki, a dokładniej – ponad tuzin z nich aktywuje synapsy. Zdobycie wiedzy o funkcjonowaniu neurotransmisji doprowadziło do znacznej poprawy w opracowywaniu i rozumieniu efektów leków psychotropowych.

Najbardziej znane neuroprzekaźniki to: serotonina, dopamina, norepinefryna, acetylocholina, glutaminian i GABA.

W tym artykule spróbujemy wyjaśnić zasady neurotransmisji. Po pierwsze omówimy różne sposoby, w jakie neuroprzekaźniki mają wpływ na synapsę. Po drugie porozmawiamy o kaskadzie transdukcji sygnału, która jest najczęstszym sposobem działania neuroprzekaźników.

Neurony w mózgu

Neuroprzekaźniki – efekty ich funkcjonowania

Neuroprzekaźniki mają przede wszystkim modulować synapsy między neuronami. W ten sposób połączenia elektryczne stają się bardziej złożone, co daje więcej możliwości. Wiele funkcji układu nerwowego nie mogłoby istnieć, gdyby nie neuroprzekaźniki, a neurony działałyby jak proste przewody.

Sposób, w jaki neuroprzekaźniki wpływają na neurony, nie zawsze jest taki sam. Efekty chemiczne zmieniają synapsy na dwa różne sposoby – oto dwa rodzaje efektów:

  • Poprzez kanały jonowe: Możliwość różnicy między zewnętrzną strefą a wnętrzem neuronu wytwarza impulsy elektryczne. Ruch jonów (naładowanych elektrycznie cząstek) powoduje, że różnica ta może się zmieniać, a neuron jest wyzwalany, gdy osiągnie próg aktywacji. Niektóre neuroprzekaźniki mają funkcję przylegania do kanałów jonowych znajdujących się w błonie neuronu. Kiedy się zatrzaskują, otwierają ten kanał, umożliwiając większy ruch jonów, prowadząc do wyzwolenia neuronu.
  • Poprzez receptor metabotropowy: jest to bardziej złożona modulacja. Tutaj neuroprzekaźnik zatrzaskuje się na receptorze znajdującym się w błonie neuronu. Jednak ten receptor nie jest kanałem, który otwiera się lub zamyka, zamiast tego wytwarza inną substancję wewnątrz neuronu. Gdy przyczepia się do neuroprzekaźnika, neuron uwalnia wewnątrz niego białko, zmieniając jego strukturę i funkcjonowanie. W dalszej części artykułu zbadamy ten rodzaj neurotransmisji dogłębniej.
Neuroprzekaźniki

Kaskada transdukcji sygnału

Kaskada transdukcji sygnału jest procesem, w którym neuroprzekaźnik moduluje funkcjonowanie neuronu. Poniżej skupimy się na funkcjonowaniu tych neuroprzekaźników, które robią to poprzez receptory metabotropowe, ponieważ jest to najczęstszy sposób, w jaki działają.

Proces składa się z czterech etapów:

  • Pierwszy przekaźnik lub neuroprzekaźnik: Po pierwsze, neuroprzekaźnik zatrzaskuje się na receptorze metabotropowym, zmieniając jego konfigurację, umożliwiając dopasowanie do substancji zwanej białkiem G. Połączenie receptora z białkiem G prowadzi do uwolnienia enzymu po wewnętrznej stronie błony, powodując w ten sposób uwolnienie drugiego przekaźnika.
  • Drugi przekaźnik: Drugim przekaźnikiem jest białko, które uwalnia enzym związany z białkiem G. Ma za zadanie przejść przez neuron aż do kinazy lub fosfatazy. Substancje te aktywują się, gdy drugi przekaźnik przyczepi się do którejkolwiek z nich.
  • Trzeci przekaźnik (kinaza lub fosfataza): zmienia się w zależności od tego, czy drugi przekaźnik napotka kinazę czy fosfatazę. Spotkanie z kinazą spowoduje jej aktywację i uwolnienie procesu fosforylacji w jądrze neuronu, co spowoduje, że DNA neuronu zacznie wytwarzać białka, które wcześniej nie były wytwarzane. Jednakże, jeśli drugi przekaźnik napotka fosfatazę, będzie to miało odwrotny skutek: dezaktywuje proces fosforylacji i zatrzyma tworzenie pewnych białek.
  • Czwarty przekaźnik lub fosfoproteina: Gdy aktywuje się kinaza, wysyła fosfoproteinę do neuronalnego DNA w celu wywołania fosforylacji. Fosfoproteina aktywuje czynnik transkrypcyjny, który wyzwala aktywację genu, jak również tworzenie białka; to białko, w zależności od jego właściwości, wyzwoli kilka reakcji biologicznych, które w końcu zmodyfikują transmisję neuronalną. Kiedy aktywowana jest fosfataza, niszczy ona fosfoproteinę, powodując zatrzymanie procesu fosforylacji.
Neurony

Podsumowanie

Neuroprzekaźniki pełnią bardzo ważną funkcję w naszym systemie nerwowym. Są odpowiedzialne za modulowanie i przesyłanie informacji między różnymi jądrami mózgu. Ich wpływ na neurony może trwać od kilku sekund do miesięcy, a nawet lat. Dzięki analizie neuroprzekaźników możemy zrozumieć korelację wielu złożonych procesów poznawczych, takich jak uczenie się, pamięć i uwaga.

  • Grant, P. (2015). Neurotransmitters. In International Encyclopedia of the Social & Behavioral Sciences: Second Edition. https://doi.org/10.1016/B978-0-08-097086-8.55040-5
  • Bucher, E. S., & Wightman, R. M. (2015). Electrochemical Analysis of Neurotransmitters. Annual Review of Analytical Chemistry. https://doi.org/10.1146/annurev-anchem-071114-040426
  • Valenstein, E. S. (2002). The discovery of chemical neurotransmitters. Brain and Cognition. https://doi.org/10.1006/brcg.2001.1487