Neurotransmitterid

Üldisus

Neurotransmitterid on endogeensed keemilised sõnumitoojad, mida närvisüsteemi rakud (nn neuronid) kasutavad üksteisega suhtlemiseks või lihaste või näärmete rakkude stimuleerimiseks.

Keemilised sünapsid on funktsionaalse kontakti kohad kahe neuroni või neuroni ja teise rakuperekonna vahel.

Neurotransmitterite klassid on erinevad: aminohapete klass, monoamiinide klass, peptiidide klass, "jälgede" amiinide klass, puriinide klass, gaaside klass jne.

Tuntumate neurotransmitterite hulka kuuluvad: dopamiin, atsetüülkoliin, glutamaat, GABA ja serotoniin.

Mis on neurotransmitterid?

Neurotransmitterid on kemikaalid, mida neuronid - närvisüsteemi rakud - kasutavad üksteisega suhtlemiseks, lihasrakkude toimimiseks või näärmerakkude vastuse stimuleerimiseks.

Teisisõnu, neurotransmitterid on endogeensed keemilised sõnumitoojad, mis võimaldavad neuronitevahelist suhtlust (st neuronite vahel) ning neuronite ja ülejäänud keha vahelist suhtlust.

Inimese närvisüsteem kasutab neurotransmittereid, et reguleerida või suunata elutähtsaid mehhanisme, nagu südamelöögid, kopsude hingamine või seedimine.

Lisaks sõltub öine uni, keskendumisvõime, meeleolu ja nii edasi neurotransmitteritest.

NEUROTRANSMITTERS JA KEEMILISED SÜNAPSID

Spetsiaalsema määratluse kohaselt on neurotransmitterid teabe kandjad niinimetatud keemiliste sünapsite süsteemis.

Neurobioloogias tähistab mõiste sünaps (või sünaptiline ristmik) funktsionaalse kontakti saite kahe neuroni vahel või neuroni ja teise rakuperekonna vahel (näiteks lihasrakk või näärmerakk).

Sünapsi ülesanne on edastada teavet asjaomaste rakkude vahel, tekitada teatud vastus (näiteks lihase kokkutõmbumine).

Inimese närvisüsteem koosneb kahte tüüpi sünapsitest:

• Elektrilised sünapsid, milles teabe edastamine sõltub elektrivoolude voolust läbi kahe kaasatud elemendi, nt
• Eespool nimetatud keemilised sünapsid, milles teabe edastamine sõltub neurotransmitterite voolust läbi kahe mõjutatud raku.

Klassikaline keemiline sünapss koosneb kolmest põhikomponendist, mis on paigutatud järjestikku:

• Neuroni pre-sünaptiline terminal, kust närvinfo pärineb. Kõnealust neuroni nimetatakse ka pre-sünaptiliseks neuroniks;
• Sünaptiline ruum, see on sünapsi kahe peategelaseraku eraldamise ruum. See asub väljaspool rakumembraane ja selle "laiendusala on umbes 20-40 nanomeetrit;
• Neuroni, lihasraku või näärmeraku post-sünaptiline membraan, kuhu närvinfo peab jõudma. Ükskõik, kas tegemist on neuroni, lihasraku või näärerakuga, nimetatakse rakkude üksust, millesse postsünaptiline membraan kuulub, postsünaptiliseks elemendiks.

Keemilist sünapsi, mis ühendab neuroni lihasrakuga, tuntakse ka kui neuromuskulaarset ristmikku või lõppplaati.

NEUROTRANSMITTERITE AVASTAMINE

Joonis: keemiline sünapss

Kuni kahekümnenda sajandi alguseni uskusid teadlased, et side neuronite ning neuronite ja teiste rakkude vahel toimub eranditult elektriliste sünapside kaudu.

Mõte, et võib olla mõni muu suhtlusviis, tekkis siis, kui mõned uurijad avastasid nn sünaptilise ruumi.

Saksa farmakoloog Otto Loewi oletas, et neuronid saavad sünaptilist ruumi kasutada keemiliste sõnumitoojate vabastamiseks. See oli aasta 1921.

Südame aktiivsuse närvilist reguleerimist käsitlevate eksperimentide kaudu sai Loewist esimese teadaoleva neurotransmitteri - atsetüülkoliini - avastamise peategelane.

Sait

Pre-sünaptilistes neuronites paiknevad neurotransmitterid väikestes rakusisesetes vesiikulites.

Need rakkudevahelised vesiikulid on võrreldavad kottidega, mida piirab kahekihiline fosfolipiid, mis on mitmes mõttes sarnane geneerilise terve eukarüootse raku plasmamembraani kahekihilise kihiga.

Niikaua kui need jäävad rakusiseste vesiikulite sisse, on neurotransmitterid nii -öelda inertsed ega anna vastust.

Toimemehhanism

Eeldus: neurotransmitterite toimemehhanismi mõistmiseks on hea meeles pidada eelnevalt kirjeldatud keemilisi sünapse ja nende koostist.

Neurotransmitterid jäävad rakusiseste vesiikulite sisse, kuni saabub närvi päritolu signaal, mis on võimeline stimuleerima vesiikulite vabanemist anuma neuronist.

Vesiikulite vabanemine toimub konteineri neuroni pre-sünaptilise terminaali lähedal ja hõlmab neurotransmitterite vabanemist sünaptilisse ruumi.

Sünaptilises ruumis võivad neurotransmitterid vabalt suhelda närvirakkude, lihaste või näärmete post-sünaptilise membraaniga, mis asuvad vahetus läheduses ja moodustavad osa keemilisest sünapsist.

Neurotransmitterite ja post-sünaptilise membraani vaheline koostoime on võimalik tänu sellele, et viimastel on teatud valgud, mida nimetatakse õigesti membraaniretseptoriteks.

Kontakt neurotransmitterite ja membraaniretseptorite vahel muudab esialgse närvisignaali (see, mis stimuleeris rakusiseste vesiikulite vabanemist) väga spetsiifiliseks rakuliseks vastuseks. Näiteks võib neurotransmitterite ja lihasraku post-sünaptilise membraani vastastikmõjul tekkiv rakuline vastus koosneda selle lihaskoe kokkutõmbumisest, millesse eelnimetatud rakk kuulub.

Selle skemaatilise pildi lõpus neurotransmitterite toimimisest on oluline teatada järgmisest viimasest aspektist: ülalnimetatud spetsiifiline rakuline vastus "sõltub tõepoolest neurotransmitteri tüübist ja postsünaptilisel membraanil esinevate retseptorite tüübist.

MIS ON TEGEVUSPOTENTSIAAL?

Neurobioloogias nimetatakse rakusiseste vesiikulite vabanemist stimuleerivat närvisignaali aktsioonipotentsiaaliks.

Definitsiooni järgi on aktsioonipotentsiaal nähtus, mis toimub geneerilises neuronis ja millega kaasneb kiire elektrilaengu muutus kaasatud neuroni rakumembraani sees ja väljas.

Seda silmas pidades ei tohiks olla üllatav, kui närvisignaalidest rääkides võrdlevad eksperdid neid elektriliste impulssidega: närvisignaal on igas mõttes elektritüüpi sündmus.

RAKULIKU REAKTSIOONI OMADUSED

Neurobioloogide keele kohaselt võib neurotransmitterite poolt indutseeritud rakuline reaktsioon post-sünaptilise membraani tasemel olla kas ergastav või pärssiv.

Ergastav reaktsioon on reaktsioon, mille eesmärk on edendada närviimpulsi loomist post-sünaptilises elemendis.

Inhibeeriv reaktsioon seevastu on reaktsioon, mille eesmärk on pärssida närviimpulsi teket post-sünaptilises elemendis.

Klassifikatsioon

Inimese neurotransmitterite kohta on teada palju ja nende nimekiri täieneb kindlasti, kuna neurobioloogid avastavad regulaarselt uusi.

Suur hulk tunnustatud neurotransmittereid on muutnud nende keemiliste molekulide klassifitseerimise oluliseks, et lihtsustada nende konsulteerimist.

Klassifitseerimiskriteeriume on erinevaid; kõige tavalisem on see, mis eristab neurotransmittereid nende molekulide klassi alusel, kuhu nad kuuluvad.

Inimese neurotransmitterite peamised molekulide klassid on järgmised:

• Aminohapete või aminohapete derivaatide klass. Sellesse klassi kuuluvad: glutamaat (või glutamiinhape), aspartaat (või asparagiinhape), gamma-aminovõihape (paremini tuntud kui GABA) ja glütsiin.
• Peptiidide klass. Sellesse klassi kuuluvad: somatostatiin, opioidid, aine P, mõned sekretiinid (sekretiin, glükagoon jne), mõned tahhükiniinid (neurokiniin A, neurokiniin B jne), mõned gastriinid, galaniin, neurotensiin ja kokaiini poolt reguleeritud niinimetatud transkriptid. ja amfetamiin.
• Monoamiinide klass. Sellesse klassi kuuluvad: dopamiin, norepinefriin, epinefriin, histamiin, serotoniin ja melatoniin.
• Nn "jälgede amiinide" klass. Sellesse klassi kuuluvad: türamiin, tri-jodotüronamiin, 2-fenüületüülamiin (või 2-fenüületüülamiin), oktopamiin ja trüptamiin (või trüptamiin).
• Puriinide klass. Sellesse klassi kuuluvad: adenosiintrifosfaat ja adenosiin.
• Gaasiklass. Sellesse klassi kuuluvad: lämmastikoksiid (NO), vingugaas (CO) ja vesiniksulfiid (H2S).
• Muu. Kõik need neurotransmitterid, mida ei saa ühegi eelneva klassi hulka arvata, nagu eespool nimetatud atsetüülkoliin või anandamiid, kuuluvad rubriiki "muu".

Tuntumad näited

Mõned neurotransmitterid on kindlasti kuulsamad kui teised, nii sellepärast, et neid on pikemat aega tuntud ja uuritud, kui ka seetõttu, et nad täidavad märkimisväärset bioloogilist huvi pakkuvaid funktsioone.

Kõige kuulsamate neurotransmitterite hulgas väärib märkimist:

• Glutamaat. See on kesknärvisüsteemi peamine ergastav neurotransmitter: neurobioloogide sõnul kasutab seda enam kui 90% nn ergastavatest sünapsidest.

  Lisaks erutusfunktsioonile osaleb glutamaat ka õppeprotsessides (õppimine, mida mõistetakse kui ajus andmete salvestamise protsessi) ja mällu.
  Mõnede teaduslike uuringute kohaselt on see seotud selliste haigustega nagu: Alzheimeri tõbi, Huntingtoni tõbi, amüotroofne lateraalskleroos (paremini tuntud kui ALS) ja Parkinsoni tõbi.

• GABA. See on kesknärvisüsteemi peamised inhibeerivad neurotransmitterid: viimaste bioloogiliste uuringute kohaselt kasutaks seda ära umbes 90% niinimetatud inhibeerivatest sünapsidest.
  Oma pärssivate omaduste tõttu on GABA üks rahustite ja rahustite peamisi sihtmärke.
• Atsetüülkoliin. See on neurotransmitter, millel on lihastel erutusfunktsioon: neuromuskulaarsetes ristmikutes käivitab selle olemasolu tegelikult need mehhanismid, mis tõmbavad kokku lihaskoe rakud.
  Lisaks lihaste tasandil toimimisele mõjutab atsetüülkoliin ka nn autonoomse närvisüsteemi poolt juhitavate elundite tööd ning selle mõju autonoomsele närvisüsteemile võib olla nii erutav kui ka pärssiv.
• Dopamiin. Katehhoolamiinide perekonda kuuluv neurotransmitter täidab arvukalt funktsioone nii kesknärvisüsteemi kui ka perifeerse närvisüsteemi tasandil.
  Kesknärvisüsteemi tasandil osaleb dopamiin: liikumise kontrollimisel, hormooni prolaktiini sekretsioonil, motoorsete võimete kontrollimisel, tasustamise ja naudingu mehhanismidel, tähelepanuoskuste kontrollimisel, unemehhanismil, käitumise kontrollimisel , teatud kognitiivsete funktsioonide kontroll, meeleolu ja lõpuks õppimise aluseks olevad mehhanismid.
  Seevastu perifeerse närvisüsteemi tasemel toimib see: vasodilataatorina, naatriumi eritumise stimulaatorina, soolestiku liikuvust soodustava tegurina, lümfotsüütide aktiivsust vähendavana ja lõpuks insuliini sekretsiooni vähendavana.
• Serotoniin. See on neurotransmitter, mis esineb peamiselt soolestikus ja ehkki vähemal määral kui soolestiku rakkudes, kesknärvisüsteemi neuronites.
  Pärssivast mõjust näib serotoniin reguleerivat isu, und, mälu ja õppimisprotsesse, kehatemperatuuri, meeleolu, mõningaid käitumisaspekte, lihaste kokkutõmbumist, mõningaid kardiovaskulaarsüsteemi funktsioone ja endokriinsüsteemi funktsioone..
  Patoloogilisest vaatenurgast näib, et sellel on oma osa depressiooni ja sellega seotud haiguste kujunemisel. See seletab turul niinimetatud selektiivsete serotoniini tagasihaarde inhibiitorite olemasolu-antidepressandid, mida kasutatakse enam-vähem raskete depressiooni vormide raviks.
• Histamiin See on neurotransmitter, millel on kesknärvisüsteemis levinud asukoht, täpselt aju ja seljaaju hüpotalamuse ja nuumrakkude tasemel.
• Norepinefriin ja epinefriin Norepinefriin on koondunud ennekõike kesknärvisüsteemi ja selle ülesanne on mobiliseerida aju ja keha tegutsemiseks (seetõttu on sellel erutav toime). Näiteks ajus soodustab see erutust, erksust, keskendumis- ja mäluprotsesse; ülejäänud kehas suurendab see südame löögisagedust ja vererõhku, stimuleerib glükoosi vabanemist säilituskohtadest, suurendab verevoolu skeletilihastesse , vähendab verevoolu seedetrakti ning soodustab põie ja soolestiku tühjenemist.
  Epinefriini leidub suures osas neerupealiste rakkudes ja väikestes kogustes kesknärvisüsteemis.
  Sellel neurotransmitteril on ergastav toime ja ta osaleb sellistes protsessides nagu: vere suurenemine skeletilihastesse, südame löögisageduse tõus ja pupillide laienemine.
  Nii norepinefriin kui ka epinefriin on türosiinist saadud neurotransmitterid.