Jak działają, różne typy i dlaczego są ważne
Neuroprzekaźnik definiuje się jako przekaźnik chemiczny, który przenosi, wzmacnia i równoważy sygnały między neuronami lub komórkami nerwowymi a innymi komórkami w ciele. Te chemiczne przekaźniki mogą wpływać na wiele różnych funkcji fizycznych i psychicznych, w tym na częstość akcji serca, sen, apetyt, nastrój i strach. Miliardy neuroprzekaźników nieustannie pracują nad utrzymaniem funkcjonalności naszego mózgu, zarządzając wszystkim, od naszego oddechu do bicia serca po poziom uczenia się i koncentracji.
Jak działają neurotransmitery
Aby neurony mogły wysyłać wiadomości w całym ciele, muszą być w stanie komunikować się ze sobą, aby przesyłać sygnały. Jednak neurony nie są po prostu połączone ze sobą. Na końcu każdego neuronu znajduje się malutka szczelina zwana synapsą i aby móc komunikować się z następną komórką, sygnał musi być zdolny do przekroczenia tej małej przestrzeni. Dzieje się tak w procesie zwanym neuroprzekaźnictwem.
W większości przypadków neuroprzekaźnik jest uwalniany z tak zwanego końca aksonu po osiągnięciu potencjału czynnościowego , w miejscu gdzie neurony mogą przekazywać sobie sygnały.
Kiedy sygnał elektryczny dociera do końca neuronu, wyzwala uwalnianie małych torebek zwanych pęcherzykami, które zawierają neuroprzekaźniki. Te worki rozlewają ich zawartość do synapsy, gdzie neuroprzekaźniki następnie przesuwają się przez szczelinę w kierunku sąsiednich komórek.
Komórki te zawierają receptory, w których neuroprzekaźniki mogą wiązać się i wywoływać zmiany w komórkach.
Po uwolnieniu neuroprzekaźnik przecina szczelinę synaptyczną i przyłącza się do miejsca receptora na innym neuronie, albo pobudzając albo hamując neuron przyjmujący w zależności od tego, czym jest neuroprzekaźnik.
Neuroprzekaźniki działają jak klucz, a miejsce receptora działa jak zamek. Aby otworzyć określone zamki, potrzebny jest właściwy klucz. Jeśli neuroprzekaźnik jest w stanie pracować na miejscu receptora, wyzwala zmiany w komórce odbiorczej.
Czasami neuroprzekaźniki mogą wiązać się z receptorami i powodować przekazywanie sygnału elektrycznego w dół komórki (pobudzenie). W innych przypadkach neuroprzekaźnik może faktycznie zablokować sygnał z kontynuacji, zapobiegając przenoszeniu wiadomości (hamowanie).
Co dzieje się z neuroprzekaźnikiem po zakończeniu pracy? Gdy tylko neuroprzekaźnik osiągnie zamierzony efekt, jego aktywność może zostać zatrzymana przez różne mechanizmy.
- Może być degradowany lub dezaktywowany przez enzymy
- Może odpłynąć od receptora
- Może być wzięty z powrotem przez akson neuronu, który uwolnił go w procesie znanym jako wychwyt zwrotny
Neuroprzekaźniki odgrywają ważną rolę w życiu codziennym i funkcjonowaniu. Naukowcy nie wiedzą jeszcze dokładnie, ile neurotransmiterów istnieje, ale zidentyfikowano ponad 100 chemicznych przekaźników.
Co robią neurotransmitery
Neuroprzekaźniki można klasyfikować według ich funkcji:
Neuroprzekaźniki pobudzające: Te rodzaje neuroprzekaźników mają pobudzające działanie na neuron, co oznacza, że zwiększają one prawdopodobieństwo, że neuron wywoła potencjalny potencjał czynnościowy.
Niektóre z głównych neuroprzekaźników pobudzających obejmują adrenalinę i norepinefrynę.
Neutralizatory hamujące: Te rodzaje neuroprzekaźników mają działanie hamujące na neuron; zmniejszają prawdopodobieństwo, że neuron uruchomi potencjał czynnościowy. Niektóre z głównych neurotransmiterów hamujących obejmują serotoninę i kwas gamma-aminomasłowy (GABA).
Niektóre neuroprzekaźniki, takie jak acetylocholina i dopamina, mogą wytwarzać zarówno pobudzające, jak i hamujące efekty w zależności od rodzaju obecnych receptorów.
Modulatory neuroprzekaźników: Te neuroprzekaźniki, często określane jako neuromodulatory, są w stanie oddziaływać na większą liczbę neuronów w tym samym czasie.
Te neuromodulatory wpływają również na działanie innych chemicznych przekaźników. Gdy neurotransmitery synaptyczne są uwalniane przez końcówki aksonu, aby szybko oddziaływać na inne neurony receptora, neuromodulatory dyfundują na większej powierzchni i działają wolniej.
Rodzaje neurotransmiterów
Istnieje wiele różnych sposobów klasyfikacji i kategoryzacji neuroprzekaźników. W niektórych przypadkach są one po prostu podzielone na monoaminy, aminokwasy i peptydy.
Neuroprzekaźniki można również podzielić na jeden z sześciu typów:
Aminokwasy
- Kwas gamma-aminomasłowy (GABA) działa jako główny, hamujący przekaźnik chemiczny organizmu. GABA przyczynia się do widzenia, kontroli motorycznej i odgrywa rolę w regulacji lęku. Benzodiazepiny, które pomagają leczyć lęk, działają poprzez zwiększenie wydajności neurotransmiterów GABA, co może zwiększyć poczucie relaksu i spokoju.
- Glutaminian jest najobficiej występującym neuroprzekaźnikiem w układzie nerwowym, w którym odgrywa rolę w funkcjach poznawczych, takich jak pamięć i uczenie się . Nadmierna ilość glutaminianu może wywoływać ekscytotoksyczność powodującą śmierć komórek. Ta ekscytotoksyczność spowodowana nagromadzeniem glutaminianu wiąże się z niektórymi chorobami i uszkodzeniami mózgu, w tym z chorobą Alzheimera, udarem mózgu i napadami padaczkowymi.
Peptydy
- Oksytocyna jest zarówno hormonem, jak i neuroprzekaźnikiem. Jest produkowany przez podwzgórze i odgrywa rolę w rozpoznawaniu społecznym, wiązaniu i rozmnażaniu płciowym. Syntetyczna oksytocyna, taka jak Pitocin, jest często używana jako pomoc w porodzie i porodzie. Zarówno oksytocyna jak i Pitocin powodują skurcz macicy podczas porodu.
- Endorfiny są neurotransmiterami niż hamują przekazywanie sygnałów bólowych i promują poczucie euforii. Te chemiczne przekaźniki są produkowane naturalnie przez organizm w odpowiedzi na ból, ale mogą być również wyzwalane przez inne czynności, takie jak ćwiczenia aerobowe. Na przykład, doświadczanie "wysokiego poziomu biegacza" jest przykładem przyjemnych uczuć generowanych przez produkcję endorfin.
Monoaminy
- Epinefryna jest uważana zarówno za hormon, jak i neuroprzekaźnik. Generalnie adrenalina (adrenalina) jest hormonem stresu uwalnianym przez układ nadnerczy. Funkcjonuje jednak jako neuroprzekaźnik w mózgu.
- Norepinefryna jest neuroprzekaźnikiem, który odgrywa istotną rolę w czujności i bierze udział w reakcji ciała lub lotu . Jego rolą jest mobilizowanie ciała i mózgu do działania w chwilach zagrożenia lub stresu. Poziomy tego neuroprzekaźnika są zwykle najniższe podczas snu i najwyższe w czasie stresu.
- Histamina działa jako neuroprzekaźnik w mózgu i rdzeniu kręgowym. Odgrywa rolę w reakcjach alergicznych i jest wytwarzany jako część odpowiedzi układu immunologicznego na patogeny.
- Dopamina odgrywa ważną rolę w koordynacji ruchów ciała. Dopamina bierze również udział w nagrodzie, motywacji i dodatkach. Kilka rodzajów uzależniających leków zwiększa poziom dopaminy w mózgu. Choroba Parkinsona, która jest chorobą zwyrodnieniową powodującą drżenia i zaburzenia ruchowe, jest spowodowana utratą neuronów generujących dopaminę w mózgu.
- Serotonina odgrywa ważną rolę w regulowaniu i modulowaniu nastroju, snu, lęku, seksualności i apetytu. Selektywne inhibitory wychwytu zwrotnego serotoniny , zwykle określane jako SSRI, są rodzajem leków przeciwdepresyjnych zwykle przepisywanych w leczeniu depresji, lęku, zespołu lęku napadowego i ataków paniki. SSRI działają w celu zrównoważenia poziomu serotoniny poprzez blokowanie wychwytu zwrotnego serotoniny w mózgu, co może pomóc poprawić nastrój i zmniejszyć uczucie lęku.
Purynki
- Adenozyna działa jako neuromodulator w mózgu i bierze udział w tłumieniu pobudzenia i poprawie snu.
- Trójfosforan adenozyny (ATP) działa jako neuroprzekaźnik w centralnym i obwodowym układzie nerwowym . Odgrywa rolę w kontroli autonomicznej, transdukcji sensorycznej i komunikacji z komórkami glejowymi. Badania sugerują, że może on również mieć wpływ na niektóre problemy neurologiczne, w tym ból, uraz i zaburzenia neurodegeneracyjne.
Gasotransmitery
- Tlenek azotu odgrywa rolę w łagodzeniu mięśni gładkich, rozluźniając je, aby umożliwić rozszerzenie naczyń krwionośnych i zwiększenie przepływu krwi do niektórych obszarów ciała.
- Tlenek węgla jest zwykle nazywany bezbarwnym, bezwonnym gazem, który może mieć toksyczne i potencjalnie śmiertelne skutki, gdy ludzie są narażeni na wysoki poziom substancji. Jednak jest on także wytwarzany naturalnie przez organizm, gdzie działa jako neuroprzekaźnik, który pomaga modulować reakcję zapalną organizmu.
Acetylocholina
- Acetylocholina jest jedynym neuroprzekaźnikiem w swojej klasie. Zarówno w ośrodkowym, jak i obwodowym układzie nerwowym, jest on głównym neuroprzekaźnikiem związanym z neuronami ruchowymi. Odgrywa rolę w ruchach mięśni, a także w pamięci i uczeniu się.
Co się dzieje, gdy neuroprzekaźniki nie działają prawidłowo
Podobnie jak w przypadku wielu procesów ciała, czasami może się to nie udać. Być może nie jest zaskakujące, że system tak rozległy i złożony jak ludzki system nerwowy byłby podatny na problemy.
Oto kilka rzeczy, które mogą się nie udać:
- Neurony mogą nie wytwarzać wystarczającej ilości konkretnego neuroprzekaźnika
- Zbyt dużo określonego neuroprzekaźnika może zostać uwolnione
- Zbyt wiele neurotransmiterów może być dezaktywowanych przez enzymy
- Neuroprzekaźniki mogą zostać zbyt szybko wchłonięte
Kiedy neuroprzekaźniki są dotknięte chorobą lub lekami, może to mieć wiele różnych niepożądanych skutków dla organizmu. Choroby takie jak choroba Alzheimera, epilepsja i choroba Parkinsona są związane z deficytem niektórych neuroprzekaźników.
Pracownicy służby zdrowia rozpoznają rolę, jaką neuroprzekaźniki mogą odgrywać w stanach zdrowia psychicznego, dlatego leki, które wpływają na działanie chemicznych przekaźników ciała są często przepisywane, aby pomóc w leczeniu różnych stanów psychicznych .
Na przykład dopamina wiąże się z takimi czynami, jak uzależnienie i schizofrenia. Serotonina odgrywa rolę w zaburzeniach nastroju, w tym depresji i OCD. Leki, takie jak SSRI, mogą być przepisywane przez lekarzy i psychiatrów, aby pomóc w leczeniu objawów depresji lub lęku. Leki są czasem używane osobno, ale można je również stosować w połączeniu z innymi terapiami terapeutycznymi, w tym terapią poznawczo-behawioralną .
Leki wpływające na neuroprzekaźniki
Być może największym praktycznym zastosowaniem odkrycia i szczegółowego zrozumienia funkcjonowania neuroprzekaźników jest opracowanie leków wpływających na transmisję chemiczną. Leki te mogą zmieniać działanie neuroprzekaźników, co może złagodzić objawy niektórych chorób.
- Agoniści a antagoniści: Niektóre leki są znane jako agoniści i działają poprzez zwiększenie działania określonych neuroprzekaźników. Inne leki i określane jako antagoniści i działają w celu zablokowania skutków neurotransmisji.
- Efekty bezpośrednie i pośrednie: Te leki neuroaktywne można dalej rozkładać w zależności od tego, czy mają one bezpośredni czy pośredni wpływ. Te, które mają bezpośredni efekt działają naśladując neuroprzekaźniki, ponieważ są bardzo podobne pod względem budowy chemicznej. Te, które mają pośredni wpływ, działają poprzez działanie na receptory synaptyczne.
Leki, które mogą wpływać na przekaźnictwo nerwowe, obejmują leki stosowane w leczeniu chorób, w tym depresję i lęki, takie jak SSRI, trójcykliczne leki przeciwdepresyjne i benzodiazepiny .
Nielegalne narkotyki, takie jak heroina, kokaina i marihuana również mają wpływ na neurotransmisję. Heroina działa jako bezpośrednio działający agonista, naśladując naturalne opioidy mózgu w stopniu wystarczającym do stymulacji związanych z nimi receptorów. Kokaina jest przykładem leku działającego pośrednio, który wpływa na transmisję dopaminy.
Identyfikacja neurotransmiterów
Faktyczna identyfikacja neuroprzekaźników może być naprawdę trudna. Podczas gdy naukowcy mogą obserwować pęcherzyki zawierające neuroprzekaźniki, ustalenie, jakie chemikalia są przechowywane w pęcherzykach, nie jest takie proste.
Z tego powodu neurolodzy opracowali szereg wytycznych dla określenia, czy chemikalia powinny być zdefiniowane jako neuroprzekaźnik:
- Substancja chemiczna musi być wytwarzana wewnątrz neuronu.
- Niezbędne enzymy prekursorowe muszą być obecne w neuronie.
- Musi istnieć wystarczająca ilość substancji chemicznej, aby rzeczywiście oddziaływać na neuron postsynaptyczny.
- Substancja chemiczna musi zostać uwolniona przez neuron presynaptyczny, a neuron postsynaptyczny musi zawierać receptory, z którymi wiąże się substancja chemiczna.
- Musi istnieć mechanizm ponownego wychwytu lub obecny enzym, który zatrzymuje działanie chemikaliów.
Słowo od
Neuroprzekaźniki odgrywają kluczową rolę w komunikacji neuronalnej, wpływając na wszystko, od mimowolnych ruchów, przez uczenie się, aż po nastrój. Ten system jest złożony i wysoce ze sobą powiązany. Neurotransmitery działają w określony sposób, ale mogą również być dotknięte chorobą, narkotykami, a nawet działaniami innych chemicznych posłańców.
> Źródła:
> Benarroch, EE. Trójfosforan adenozyny: wielopłaszczyznowy sygnał chemiczny w układzie nerwowym. Neurologia. 2010; 74 (7). DOI: https://doi.org/10.1212/WNL.0b013e3181d03762.
> Kring, A M., Johnson, SL, Davison, GC, i Neale, J M. Abnormal psychology . Hoboken, NJ: John Wiley & Sons; 2010.
> Magon, N & Kalra, S. Historia orgazmu oksytocyny: miłość, pożądanie i praca. Indian J Endocrinol Metab. 2011; 15: S156-S161. doi: 10,4103 / 2230-8210,84851.
> Verkhratsky, A & Krishtal, OA. Trójfosforan adenozyny (ATP) jako neuroprzekaźnik. In Encyclopedia of Neuroscience, 4th Ed. Elsevier: 115-123; 2009.