Neirotransmiteri — ķīmiskie vēstneši: definīcija, funkcijas, piemēri
Atklāj neirotransmiteru lomu: definīcija, funkcijas un populāri piemēri (dopamīns, glutamāts, GABA). Saprotami skaidrojumi par šķērsošanu, veikšanu un ikdienas nozīmi.
Neirotransmiteri ir ķīmiski vēstneši, kas nodrošina informācijas pārvadi starp neironiem, šķērsojot sinapses. Elektriskie signāli paša sinaptiskā sprauga parasti nespēj tieši pāriet, tāpēc presinaptiskajā neironā elektriskā aktivitāte tiek pārvērsta ķīmiskā signālā — neirotransmiteros. Kad tie sasniedz postsinaptisko neironu, tie piesaistās receptoriem un var izraisīt jaunu elektrisko impulsu — darbības potenciālu — vai to nomākt. Pēc savas funkcijas neirotransmiteri parasti tiek ātri noņemti no sinaptiskās spraugas vai sadalīti, lai sinapse būtu gatava nākamajai ziņojumapmaiņai.
Kā darbojas neirotransmiteri
Signāla pārnešana parasti notiek šādi:
- Elektriskais impulss (darbības potenciāls) nonāk presinaptiskajā galā un atver spriegumam jutīgās kalcija (Ca2+) kanālus.
- Ca2+ ieplūdes dēļ ar proteīnu palīdzību saplūst mazās membrānas vezikulas, kas satur neirotransmiterus, un vezikulas saturu izdala sinaptiskajā spraugā. (Par vezikulām skat. arī vezikulas.)
- Neirotransmiteri šķērso sinaptisko spraugu un saistās ar postsinaptiskajiem receptoriem, kas var būt:
- jonotropiski (ligandu regulēti jonkanāli — ātra, tieša ietekme),
- metabotropiski (G proteīniem saistīti receptori — lēnāka, modulējoša ietekme).
- Atkarībā no receptora veida saistīšanās var izraisīt depolarizāciju (excitatory postsynaptic potential, EPSP) vai hiperpolarizāciju (inhibitory postsynaptic potential, IPSP) — tātad veicināt vai kavēt darbības potenciāla veidošanos.
Sintēze, uzglabāšana un izdalīšana
Daudzi neirotransmiteri tiek sintezēti no aminoskābēm no pārtikas, taču vēl ir daudzi īpašie biosintēzes ceļi un enzīmi. Neirotransmiteri presinaptiskajā šūnā tiek iekrauti vezikulās, kas aizsargā tos un ļauj ātri izdalīties nepieciešamības brīdī. Vezikulu saplūšanu ar neirona šūnas membrānu veicina Ca2+ ieplūde; saplūstot, membrāna atveras un neirotransmiteri nonāk sinaptiskajā plaisā.
Neirotransmiteru veidi un to funkcijas
Katram neirotransmiterim ir īpaša loma nervu sistēmā. Daži būtiski piemēri:
- Glutamāts — galvenais ekscitatorais neirotransmiteris; tiek izmantots plašā daļā sinapšu, un tiek uzskatīts, ka vairāk nekā 90 % ekscitatoro signālu smadzenēs izmanto glutamātu. (Skat. arī glutamāts.)
- GABA — galvenais inhibējošais neirotransmiteris; tas nomāc nervu aktivitāti un darbojas daudzās sinapsēs, kas nav glutamātveidīgas. (Skat. arī GABA.)
- Dopamīns — svarīgs atalgojuma, motivācijas, kustību un dažādu neiropsiholoģisku procesu regulēšanā. (Skat. arī dopamīns.)
- Noradrenalīns (norepinefrīns) — saistīts ar modrību, stresa reakcijām un reakciju "cīņa vai bēgšana". (Skat. arī cīņa vai bēgšana un noradrenalīns kontekstā.)
- Serotonīns — ietekmē garastāvokli, miegu, apetīti un sāpes.
- Acetilholīns — svarīgs muskuļu kontrakcijām un arī mācībām un atmiņai.
Zinātnieki ir identificējuši vairāk nekā 100 dažādus ķīmiskos vēstnešus, taču precīzs skaitlis un to klasifikācija joprojām tiek pētīta.
Signāla pārtraukšana un regulācija
Neirotransmiteru darbība tiek pārtraukta vairākos veidos:
- reuptake (atpakaļuzņemšana) — presinaptiskās membrānas transportieri atgriež neirotransmiterus šūnā;
- enzimatiskā degradācija — piemēram, acetilholīnesterāze sadala acetilholīnu; monoamīnoksidāze (MAO) un katehol-O-metiltransferāze (COMT) darbojas ar monoamīniem;
- difūzija no sinaptiskās spraugas; un
- glia šūnu (piem., astrogliju) uzņemšana un reciklēšana.
Šie mehānismi nodrošina sinapses precīzu laika kontroli un novērš pastāvīgu vai pārmērīgu signālu plūsmu.
Receptoru nozīme un slieksnis
Receptoru tips un izplatība nosaka, vai signāls būs aktivizējošs vai inhibējošs. Turklāt darbības potenciāla ģenerēšanai postsinaptiskajam neuronam nepieciešamais kopējais ieplūstošo signālu daudzums tiek saukts par slieksni. Tikai pārsniedzot šo slieksni, var tikt ierosināts jauns darbības potenciāls un tālāk pārnesta ziņa.
Klīniskā nozīme
Neirotransmiteru disbalanss ir saistīts ar daudzām slimībām un traucējumiem: Parkinsona slimība (dopamīna deficīts), depresija (saistīta ar serotonīna un noradrenalīna sistēmu izmaiņām), anksiozitāte, šizofrēnija, epilepsija un citi. Daudzas zāles mērķē uz neirotransmiteru sistēmām — piem., antidepresanti ietekmē serotonīna vai noradrenalīna atpakaļuzņemšanu, bet inhibitori acetilholīnesterāzes palēnina acetilholīna sadalīšanos.
Kopsavilkums
Neirotransmiteri ir ātri, precīzi un daudzveidīgi ķīmiskie vēstneši, kas ļauj nervu sistēmai apstrādāt sajūtas, kontrolēt kustības, regulēt garastāvokli un pielāgot uzvedību. Tie tiek sintezēti un glabāti vezikulās, izdalīti Ca2+ atkarīgas exocitozes ceļā, darbojas caur dažādu tipu receptoriem un tiek ātri noņemtas vai sadalītas, lai uzturētu smadzeņu funkciju un ķīmisko līdzsvaru.
Sinapses krustojums (termini franču valodā)
Atklājums
Līdz 20. gadsimta sākumam zinātnieki uzskatīja, ka lielākā daļa sinaptiskās komunikācijas smadzenēs ir elektriska. Tomēr, veicot rūpīgus histoloģiskos pētījumus, kurus veica Ramón y Cajal (1852-1934), tika atklāta 20 līdz 40 nm plaisa starp neironiem, ko mūsdienās dēvē par sinaptisko plaisu. Šādas spraugas klātbūtne liecināja, ka pāri sinaptiskajai spraugai pārvietojas ķīmiski vēstneši. Vācu farmakologs Otto Loewi (1873-1961) 1921. gadā apstiprināja, ka neironi var sazināties, izdalot ķīmiskas vielas. Veicot eksperimentus ar varžu klejotājnerviem, Loewi spēja palēnināt varžu sirdsdarbību, kontrolējot sāls šķīduma daudzumu ap klejotājnervu.Loewi apgalvoja, ka sirdsdarbības simpātisko regulāciju var nodrošināt ar ķīmisko vielu koncentrācijas izmaiņām. Otto Loewi atklāja arī acetilholīnu (ACh) - pirmo zināmo neirotransmiteru. Tomēr daži neironi sazinās, izmantojot elektriskās sinapses, izmantojot spraugas savienojumus, kas ļauj noteiktiem joniem tieši pāriet no vienas šūnas uz otru.
Jautājumi un atbildes
J: Kas ir neirotransmiteri?
A: Neirotransmiteri ir ķīmiski vēstneši, kas, šķērsojot sinapses, nosūta informāciju starp neironiem. Tie darbojas galvenokārt ķīmiskās sinapsēs, un, kad tie sasniedz nākamo neironu, tie tiek absorbēti un pārvērsti atpakaļ elektriskā signālā, ko sauc par darbības potenciālu.
Jautājums: Cik neirotransmiteru ir identificēti?
A: Ir identificēti vairāk nekā 100 ķīmisko vēstnešu.
J: Kāda ir dopamīna funkcija?
A.: Dopamīna funkcija ir saistīta ar atalgojumu un baudu.
J: Kādam nolūkam izmanto noradrenalīnu?
A: Noradrenalīns tiek izmantots dzīvnieku reakcijā "cīņa vai bēgšana".
J: Kāds slieksnis ir nepieciešams, lai atbrīvotos neiromediatori?
A: Neirotransmitera atbrīvošanai nepieciešamo spēku sauc par slieksni.
J: Kāds ir visizplatītākais raidītājs cilvēkos?
A: Visbiežāk sastopamais pārnesējs cilvēkam ir glutamāts, kas ir uzbudinošs vairāk nekā 90 % sinapsju cilvēka smadzenēs.
J: Kā neirotransmiteri tiek transportēti neironos?
A: Neiromediatori neironos tiek transportēti ar maziem "maisiņiem", ko sauc par vezikulām, kuras saskaras ar neirona šūnas membrānu un atveras, atbrīvojot tos sinaptiskā šķēlumā.
Meklēt