Neurotransmitery

Všeobecnost

Neurotransmitery jsou endogenní chemické posly, které buňky nervového systému (takzvané neurony) používají ke vzájemné komunikaci nebo ke stimulaci svalových nebo žlázových buněk.

Chemické synapse jsou místa funkčního kontaktu mezi dvěma neurony nebo mezi neuronem a jiným rodem buňky.

Existují různé třídy neurotransmiterů: třída aminokyselin, třída monoaminů, třída peptidů, třída „stopových“ aminů, třída purinů, třída plynů atd.

Mezi nejznámější neurotransmitery patří: dopamin, acetylcholin, glutamát, GABA a serotonin.

Co jsou neurotransmitery?

Neurotransmitery jsou chemikálie, které neurony - buňky nervového systému - používají ke vzájemné komunikaci, působení na svalové buňky nebo ke stimulaci reakce žlázových buněk.

Jinými slovy, neurotransmitery jsou endogenní chemické posly, které umožňují interneuronální komunikaci (tj. Mezi neurony) a komunikaci mezi neurony a zbytkem těla.

Lidský nervový systém používá neurotransmitery k regulaci nebo usměrňování životně důležitých mechanismů, jako je srdeční tep, dýchání plic nebo trávení.

Kromě toho noční spánek, koncentrace, nálada atd. Závisí na neurotransmiterech.

NEUROTRANSMITTERY A CHEMICKÉ SYNAPSY

Podle specializovanější definice jsou neurotransmitery nosiči informací v systému takzvaných chemických synapsí.

V neurobiologii termín synapse (nebo synaptické spojení) označuje místa funkčního kontaktu mezi dvěma neurony nebo mezi neuronem a jiným rodem buňky (například svalová buňka nebo žlázová buňka).

Funkce synapsí je přenášet informace mezi zapojenými buňkami a vyvolat určitou reakci (například stažení svalu).

Lidský nervový systém se skládá ze dvou typů synapsí:

• Elektrické synapse, ve kterých komunikace informací závisí na toku elektrických proudů dvěma zapojenými články, např
• Výše uvedené chemické synapse, ve kterých komunikace informací závisí na toku neurotransmiterů dvěma postiženými buňkami.

Klasická chemická synapse se skládá ze tří základních složek, zařazených do série:

• Pre-synaptický terminál neuronu, ze kterého pochází nervová informace. Daný neuron se také nazývá presynaptický neuron;
• Synaptický prostor, to je prostor oddělení mezi dvěma protagonistickými buňkami synapsí. Je umístěn mimo buněčné membrány a má „oblast prodloužení rovnou asi 20–40 nanometrů;
• Postsynaptická membrána neuronu, svalové buňky nebo žlázové buňky, do které musí zasahovat nervová informace. Ať už se jedná o neuron, svalovou buňku nebo žláznatou buňku, buněčná jednotka, ke které patří postsynaptická membrána, se nazývá postsynaptický prvek.

Chemická synapse, která spojuje neuron se svalovou buňkou, je také známá jako neuromuskulární spojení nebo koncová deska.

OBJEV NEUROTRANSMITTERŮ

Obrázek: chemická synapse

Až do počátku dvacátého století vědci věřili, že komunikace mezi neurony a mezi neurony a jinými buňkami probíhala výlučně prostřednictvím elektrických synapsí.

Myšlenka, že by mohl existovat jiný způsob komunikace, vznikla, když někteří badatelé objevili takzvaný synaptický prostor.

Německý farmakolog Otto Loewi vyslovil hypotézu, že synaptický prostor by mohly využívat neurony k uvolňování chemických poslů tam. Psal se rok 1921.

Díky experimentům s nervovou regulací srdeční činnosti se Loewi stal hlavním hrdinou objevu prvního známého neurotransmiteru: acetylcholinu.

Stránky

V pre-synaptických neuronech se neurotransmitery nacházejí v malých intracelulárních váčcích.

Tyto mezibuněčné váčky jsou srovnatelné s vaky, ohraničenými dvojvrstvou fosfolipidů, v několika ohledech podobnou fosfolipidové dvojvrstvě plazmatické membrány generické zdravé eukaryotické buňky.

Dokud zůstávají uvnitř intracelulárních váčků, jsou neurotransmitery takříkajíc inertní a nevytvářejí žádnou reakci.

Mechanismus účinku

Předpoklad: Abychom porozuměli mechanismu účinku neurotransmiterů, je dobré mít na paměti chemické synapsí a jejich složení, popsané výše.

Neurotransmitery zůstávají uzavřené uvnitř intracelulárních váčků, dokud nedorazí signál nervového původu schopný stimulovat uvolňování váčků z kontejnerového neuronu.

Uvolnění vezikul probíhá v blízkosti pre-synaptického terminálu kontejnerového neuronu a zahrnuje uvolnění neurotransmiterů do synaptického prostoru.

V synaptickém prostoru mohou neurotransmitery volně interagovat s postsynaptickou membránou nervové buňky, svalu nebo žlázy, která se nachází v bezprostřední blízkosti a tvoří součást chemické synapse.

Interakce mezi neurotransmitery a postsynaptickou membránou je možná díky přítomnosti konkrétních proteinů, které se správně nazývají membránové receptory.

Kontakt mezi neurotransmitery a membránovými receptory transformuje počáteční nervový signál (ten, který stimuloval uvolňování intracelulárních váčků) na velmi specifickou buněčnou odpověď. Například buněčná odpověď vyvolaná interakcí mezi neurotransmitery a postsynaptickou membránou svalové buňky může spočívat ve smrštění svalové tkáně, do které výše uvedená buňka patří.

Na závěr tohoto schematického obrazu fungování neurotransmiterů je důležité uvést následující poslední aspekt: ​​výše uvedená specifická buněčná odpověď „skutečně závisí na typu neurotransmiteru a typu receptorů přítomných na postsynaptické membráně.

JAKÝ JE POTENCIÁL AKCE?

V neurobiologii se nervový signál, který stimuluje uvolňování intracelulárních váčků, nazývá akční potenciál.

Podle definice je akční potenciál jev, který se odehrává v generickém neuronu a který zahrnuje rychlou změnu elektrického náboje mezi vnitřní a vnější částí buněčné membrány zapojeného neuronu.

S ohledem na to by nemělo být překvapující, když je odborníci na nervové signály srovnávají s elektrickými impulsy: nervový signál je ve všech ohledech událostí elektrického typu.

CHARAKTERISTIKA CELULÁRNÍ ODPOVĚDI

Podle jazyka neurobiologů může být buněčná odpověď indukovaná neurotransmitery na úrovni postsynaptické membrány buď excitační, nebo inhibiční.

Budící reakce je reakce navržená tak, aby podporovala vytvoření nervového impulsu v postsynaptickém prvku.

Inhibiční reakce je naopak reakce navržená tak, aby inhibovala tvorbu nervového impulsu v postsynaptickém prvku.

Klasifikace

Existuje mnoho známých lidských neurotransmiterů a jejich seznam bude narůstat, protože neurobiologové pravidelně objevují nové.

Velký počet uznávaných neurotransmiterů si vyžádal klasifikaci těchto chemických molekul za účelem zjednodušení jejich konzultací.

Existují různá klasifikační kritéria; nejběžnější je ten, který rozlišuje neurotransmitery na základě třídy molekul, do kterých patří.

Hlavní třídy molekul, do nichž lidské neurotransmitery patří, jsou:

• Třída aminokyselin nebo derivátů aminokyselin. Do této třídy patří: glutamát (nebo kyselina glutamová), aspartát (nebo kyselina asparagová), kyselina gama-aminomáselná (lépe známá jako GABA) a glycin.
• Třída peptidů. Tato třída zahrnuje: somatostatin, opioidy, látku P, některé sekretiny (sekretin, glukagon atd.), Některé tachykininy (neurokinin A, neurokinin B atd.), Některé gastriny, galanin, neurotensin a takzvané transkripty regulované kokainem a amfetaminu.
• Třída monoaminů. Tato třída zahrnuje: dopamin, norepinefrin, epinefrin, histamin, serotonin a melatonin.
• Třída takzvaných „stopových aminů“. Do této třídy patří: tyramin, tri-jodthyronamin, 2-fenylethylamin (nebo 2-fenylethylamin), octopamin a tryptamin (nebo tryptamin).
• Třída purinů. Tato třída zahrnuje: adenosintrifosfát a adenosin.
• Třída plynu. Tato třída zahrnuje: oxid dusnatý (NO), oxid uhelnatý (CO) a sirovodík (H2S).
• Jiný. Všechny neurotransmitery, které nelze zařadit do žádné z předchozích tříd, jako je výše uvedený acetylcholin nebo anandamid, spadají pod nadpis „ostatní“.

Nejznámější příklady

Některé neurotransmitery jsou rozhodně známější než jiné, a to jak proto, že jsou známy a studovány déle, tak proto, že plní funkce významného biologického zájmu.

Mezi nejznámější neurotransmitery si zaslouží zmínku:

• Glutamát. Je to hlavní excitační neurotransmiter centrálního nervového systému: podle toho, co říkají neurobiologové, toho využívá více než 90% takzvaných excitačních synapsí.

  Kromě své excitační funkce se glutamát podílí také na procesech učení (učení chápáno jako proces ukládání dat do mozku) a paměti.
  Podle některých vědeckých studií by se podílel na onemocněních, jako jsou: Alzheimerova choroba, Huntingtonova choroba, amyotrofická laterální skleróza (známější jako ALS) a Parkinsonova choroba.

• GABA. Jedná se o hlavní inhibiční neurotransmitery centrálního nervového systému: podle nejnovějších biologických studií by toho využilo asi 90% takzvaných inhibičních synapsí.
  Díky svým inhibičním vlastnostem je GABA jedním z hlavních cílů sedativních a uklidňujících léků.
• Acetylcholin Je to neurotransmiter s excitační funkcí na svalech: v neuromuskulárních uzlech jeho přítomnost ve skutečnosti uvádí do pohybu mechanismy, které stahují buňky příslušných svalových tkání.
  Kromě toho, že působí na svalové úrovni, acetylcholin také ovlivňuje fungování orgánů ovládaných takzvaným autonomním nervovým systémem, jehož účinek na autonomní nervový systém může být excitační i inhibiční.
• Dopamin. Patří do rodiny katecholaminů a je neurotransmiterem, který plní řadu funkcí, a to jak na úrovni centrálního nervového systému, tak na úrovni periferního nervového systému.
  Na úrovni centrálního nervového systému se dopamin účastní: řízení pohybu, sekrece hormonu prolaktinu, ovládání motorických schopností, mechanismů odměny a potěšení, ovládání pozornosti, spánkového mechanismu, ovládání chování „ovládání určitých kognitivních funkcí, kontrola nálady a nakonec mechanismy, které jsou základem učení.
  Na úrovni periferního nervového systému naopak působí jako: vazodilatátor, stimulant vylučování sodíku, faktor podporující střevní motilitu, faktor snižující aktivitu lymfocytů a nakonec faktor snižující sekreci inzulínu.
• Serotonin. Je to neurotransmiter přítomný hlavně ve střevě a, i když v menší míře než ve střevních buňkách, v neuronech centrálního nervového systému.
  Z inhibičních účinků se zdá, že serotonin reguluje chuť k jídlu, spánek, paměť a procesy učení, tělesnou teplotu, náladu, některé aspekty chování, svalové kontrakce, některé funkce kardiovaskulárního systému a některé funkce endokrinního systému.
  Z patologického hlediska se zdá, že má svůj podíl na rozvoji deprese a souvisejících nemocí. To vysvětluje existenci takzvaných selektivních inhibitorů zpětného vychytávání serotoninu na trhu, antidepresiv používaných k léčbě více či méně závažných forem deprese.
• Histamin Je to neurotransmiter s převládajícím sídlem v centrálním nervovém systému, přesně na úrovni hypotalamu a žírných buněk přítomných v mozku a míše.
• Norepinefrin a epinefrin Norepinefrin je koncentrován především v centrálním nervovém systému a má za úkol mobilizovat mozek a tělo k akci (proto má excitační účinek). Například v mozku podporuje vzrušení, bdělost, koncentraci a paměťové procesy; ve zbytku těla zvyšuje srdeční frekvenci a krevní tlak, stimuluje uvolňování glukózy z úložných míst, zvyšuje průtok krve do kosterních svalů , snižuje průtok krve do gastrointestinálního systému a podporuje vyprazdňování močového měchýře a střev.
  Epinefrin je do značné míry přítomen v buňkách nadledvin a v malém množství v centrálním nervovém systému.
  Tento neurotransmiter má excitační účinky a podílí se na procesech, jako jsou: zvýšení krve do kosterních svalů, zvýšení srdeční frekvence a rozšíření zorniček.
  Norepinefrin i epinefrin jsou neurotransmitery odvozené z tyrosinu.