Neuroprzekaźnik - Neurotransmitter

Struktura typowej synapsy chemicznej
Gęstość postsynaptyczna Napięciowoczułe ogrodzony Ca ++ kanał pęcherzyk synaptyczny Transporter neuroprzekaźników Chwytnik Neuroprzekaźnik Zacisk Akson Szczelina synaptyczna Dendryt

Neuroprzekaźnikiem jest cząsteczka sygnalizacji wydzielane przez neuronów lub komórek glejowych do wpływania na inną komórkę w poprzek synapsie . Komórką odbierającą sygnał lub komórką docelową może być inny neuron, ale może to być również komórka gruczołu lub mięśnia .

Neuroprzekaźniki są uwalniane z pęcherzyków synaptycznych do szczeliny synaptycznej, gdzie są odbierane przez receptory neuroprzekaźników na komórce docelowej. Wiele neuroprzekaźników jest syntetyzowanych z prostych i obfitych prekursorów, takich jak aminokwasy , które są łatwo dostępne i wymagają jedynie niewielkiej liczby etapów biosyntezy do konwersji. Neuroprzekaźniki są niezbędne do funkcjonowania złożonych systemów nerwowych. Dokładna liczba unikalnych neuroprzekaźników u ludzi nie jest znana, ale zidentyfikowano ponad 500.

Mechanizm

Neuroprzekaźniki są przechowywane w pęcherzykach synaptycznych , skupionych blisko błony komórkowej na końcu aksonu neuronu presynaptycznego. Neuroprzekaźniki są uwalniane i dyfundują przez szczelinę synaptyczną , gdzie wiążą się ze specyficznymi receptorami na błonie neuronu postsynaptycznego. Wiązanie neuroprzekaźników może wpływać na neuron postsynaptyczny w sposób wzbudzający lub hamujący , odpowiednio go depolaryzując lub repolaryzując .

Większość neuroprzekaźników ma wielkość jednego aminokwasu; jednak niektóre neuroprzekaźniki mogą być wielkości większych białek lub peptydów . Uwolniony neuroprzekaźnik jest zazwyczaj dostępny w szczelinie synaptycznej przez krótki czas, zanim zostanie zmetabolizowany przez enzymy, wciągnięty z powrotem do neuronu presynaptycznego poprzez wychwyt zwrotny lub związany z receptorem postsynaptycznym . Niemniej jednak krótkotrwała ekspozycja receptora na neuroprzekaźnik jest typowo wystarczająca do wywołania odpowiedzi postsynaptycznej poprzez transmisję synaptyczną .

Na ogół neuroprzekaźnik jest uwalniany na końcu presynaptycznym w odpowiedzi na progowy potencjał czynnościowy lub stopniowany potencjał elektryczny w neuronie presynaptycznym. Jednak uwalnianie „podstawowe” na niskim poziomie występuje również bez stymulacji elektrycznej.

Odkrycie

Do początku XX wieku naukowcy zakładali, że większość komunikacji synaptycznej w mózgu ma charakter elektryczny. Jednak dzięki badaniom histologicznym przeprowadzonym przez Ramóna y Cajala odkryto szczelinę między neuronami o długości od 20 do 40 nm, zwaną dziś szczeliną synaptyczną . Obecność takiej luki sugerowała komunikację za pośrednictwem chemicznych posłańców przechodzących przez szczelinę synaptyczną, a w 1921 r. niemiecki farmakolog Otto Loewi potwierdził, że neurony mogą komunikować się poprzez uwalnianie substancji chemicznych. Dzięki serii eksperymentów z nerwami błędnymi żab Loewi był w stanie ręcznie spowolnić tętno żab, kontrolując ilość roztworu soli fizjologicznej obecnego wokół nerwu błędnego. Po zakończeniu tego eksperymentu Loewi stwierdził, że współczulna regulacja czynności serca może być pośredniczona przez zmiany stężeń chemicznych. Ponadto Otto Loewi przypisuje się odkryciu acetylocholiny (ACh) – pierwszego znanego neuroprzekaźnika.

Identyfikacja

Istnieją cztery główne kryteria identyfikacji neuroprzekaźników:

1. Substancja chemiczna musi być zsyntetyzowana w neuronie lub w inny sposób być w nim obecna.
2. Kiedy neuron jest aktywny, substancja chemiczna musi zostać uwolniona i wywołać reakcję w niektórych celach.
3. Ta sama reakcja musi zostać uzyskana, gdy substancja chemiczna zostanie eksperymentalnie umieszczona na celu.
4. Musi istnieć mechanizm usuwania substancji chemicznej z miejsca aktywacji po zakończeniu jej pracy.

Jednak biorąc pod uwagę postępy w farmakologii , genetyce i neuroanatomii chemicznej , termin „neuroprzekaźnik” może być stosowany do substancji chemicznych, które:

• Przenoszenie wiadomości między neuronami poprzez oddziaływanie na błonę postsynaptyczną.
• Mają niewielki lub żaden wpływ na napięcie błony, ale mają wspólną funkcję przenoszenia, taką jak zmiana struktury synapsy.
• Komunikuj się, wysyłając komunikaty w kierunku odwrotnym, które wpływają na zwolnienie lub ponowne wychwytywanie nadajników.

Anatomiczną lokalizację neuroprzekaźników określa się zazwyczaj za pomocą technik immunocytochemicznych , które identyfikują lokalizację samych substancji przekaźnikowych lub enzymów biorących udział w ich syntezie. Techniki immunocytochemiczne ujawniły również, że wiele przekaźników, zwłaszcza neuropeptydów , jest zlokalizowanych w tej samej lokalizacji, co oznacza, że ​​neuron może uwalniać więcej niż jeden przekaźnik ze swojego zakończenia synaptycznego . Do identyfikacji neuroprzekaźników w ośrodkowym układzie nerwowym można zastosować różne techniki i eksperymenty, takie jak barwienie , stymulacja i zbieranie .

Rodzaje

Istnieje wiele różnych sposobów klasyfikacji neuroprzekaźników. Do niektórych celów klasyfikacyjnych wystarczy ich podział na aminokwasy , peptydy i monoaminy .

Główne neuroprzekaźniki:

• Aminokwasy : glutaminian , asparaginian , D-seryna , kwas gamma-aminomasłowy (GABA), glicyna
• Gazoprzekaźniki : tlenek azotu (NO), tlenek węgla (CO), siarkowodór (H ₂ S)
• Monoaminy : dopamina (DA), norepinefryna (noradrenalina; NE, NA), epinefryna (adrenalina), histamina , serotonina (SER, 5-HT)
  • Katecholaminy : dopamina , norepinefryna (noradrenalina), epinefryna (adrenalina)
• Aminy śladowe : fenetylamina , N- metylofenetyloamina , tyramina , 3-jodotyronamina , oktopamina , tryptamina itp.
• Peptydy : oksytocyna , somatostatyna , substancja P , transkrypt regulowany kokainą i amfetaminą , peptydy opioidowe
• Puryny : trifosforan adenozyny (ATP), adenozyna
• Inne: acetylocholina (ACh), anandamid itp.

Ponadto odkryto ponad 100 neuroaktywnych peptydów i regularnie odkrywane są nowe. Wiele z nich jest uwalnianych razem z nadajnikiem drobnocząsteczkowym. Niemniej jednak w niektórych przypadkach peptyd jest głównym przekaźnikiem w synapsie. Beta-endorfina jest stosunkowo dobrze znanym przykładem neuroprzekaźnika peptydowego, ponieważ wchodzi w wysoce specyficzne interakcje z receptorami opioidowymi w ośrodkowym układzie nerwowym .

Pojedyncze jony (takie jak cynk uwalniany synaptycznie ) są również uważane przez niektórych za neuroprzekaźniki, podobnie jak niektóre cząsteczki gazowe, takie jak tlenek azotu (NO), tlenek węgla (CO) i siarkowodór (H ₂ S). Gazy wytwarzane są w cytoplazmie neuronalnej i natychmiast dyfundowane przez błonę komórkową do płynu pozakomórkowego i do pobliskich komórek, aby stymulować produkcję wtórnych przekaźników. Neuroprzekaźniki gazów rozpuszczalnych są trudne do zbadania, ponieważ działają szybko i natychmiast ulegają rozkładowi, istniejąc tylko przez kilka sekund.

Najbardziej rozpowszechnionym przekaźnikiem jest glutaminian , który pobudza w ponad 90% synaps w ludzkim mózgu. Kolejnym najbardziej rozpowszechnionym jest kwas gamma-aminomasłowy lub GABA, który hamuje ponad 90% synaps, które nie wykorzystują glutaminianu. Chociaż inne przekaźniki są wykorzystywane w mniejszej liczbie synaps, mogą być bardzo ważne funkcjonalnie: zdecydowana większość leków psychoaktywnych wywiera swoje działanie poprzez zmianę działania niektórych układów neuroprzekaźników, często działających poprzez przekaźniki inne niż glutaminian lub GABA. Uzależniające narkotyki, takie jak kokaina i amfetamina, wywierają wpływ przede wszystkim na układ dopaminowy. Uzależnienia od opiatów leki wywierają wpływ przede wszystkim jako funkcjonalne analogi peptydów opioidowych , które, z kolei, reguluje poziomy dopaminy.

Lista neuroprzekaźników, peptydów i gazowych cząsteczek sygnałowych

Neuroprzekaźniki Kategoria Nazwa Skrót Metabotropowy Jonotropowy Mały : Aminokwasy ( Arg ) Arginina Arg, R α 2 -receptory adrenergiczne , receptory imidazolinowe Receptory NMDA Mały: Aminokwasy Asparaginian Boleń, D – Receptory NMDA Mały: Aminokwasy Glutaminian Glu, E Metabotropowe receptory glutaminianu Receptory NMDA , receptory kainowe , AMPARs Mały: Aminokwasy Kwas gamma-aminomasłowy GABA GABA B Receptory GABA A receptory , Gaba receptory -ρ Mały: Aminokwasy Glicyna Gly, G – Receptory NMDA , receptory glicynowe Mały: Aminokwasy D -seryna Ser, S – Receptory NMDA Mały: Acetylocholina Acetylocholina ACh Receptory muskarynowe acetylocholiny Receptory nikotynowe acetylocholiny Małe: Monoamina ( Phe / Tyr ) Dopamina DA Receptory dopaminy , śladowy receptor aminowy 1 – Małe: Monoamina ( Phe / Tyr ) Norepinefryna (noradrenalina) NE, NAd Receptory adrenergiczne – Małe: Monoamina ( Phe / Tyr ) Epinefryna (adrenalina) Epi, Ad Receptory adrenergiczne – Małe: Monoamina ( Trp ) Serotonina (5-hydroksytryptamina) 5-HT Receptory serotoniny (wszystkie z wyjątkiem 5-HT 3 ) 5-HT 3 Mały: Monoamina ( Jego ) Histamina h Receptory histaminowe – Małe: śladowe aminy ( Phe ) Fenetylamina GROSZEK Ludzkie śladowe receptory związane z aminami : hTAAR1 , hTAAR2 – Małe: śladowe aminy ( Phe ) N- metylofenetyloamina NMPEA hTAAR1 – Małe: śladowe aminy ( Phe / Tyr ) Tyramina TYR hTAAR1 , hTAAR2 – Małe: śladowe aminy ( Phe / Tyr ) oktopamina Październik hTAAR1 – Małe: śladowe aminy ( Phe / Tyr ) Synefryna Syn hTAAR1 – Małe: śladowe aminy ( Trp ) Tryptamina hTAAR1 , różne receptory serotoninowe – Małe: śladowe aminy ( Trp ) N- metylotryptamina NMT hTAAR1 , różne receptory serotoninowe – Lipid anandamid AEA Receptory kannabinoidowe – Lipid 2-arachidonoiloglicerol 2-AG Receptory kannabinoidowe – Lipid Eter 2-arachidonylo-glicerylowy 2-WIEK Receptory kannabinoidowe – Lipid N- Arachidonoilo dopamina NADA Receptory kannabinoidowe TRPV1 Lipid Wirodhamina Receptory kannabinoidowe – Mały: Puryna Adenozyna Korowody Receptory adenozyny – Mały: Puryna Adenozynotrifosforan ATP Receptory P2Y Receptory P2X Mały: Puryna Dinukleotyd nikotynamidoadeninowy β-NAD Receptory P2Y Receptory P2X Neuropeptydy Kategoria Nazwa Skrót Metabotropowy Jonotropowy Peptydy podobne do bombezyny Bombesin BBR1-2-3 – Peptyd podobny do bombezyny Peptyd uwalniający gastrynę TWS – – Peptyd podobny do bombezyny Neuromedyna B NMB Receptor neuromedyny B – Bradykininy Bradykinin B1 , B2 – Rodzina kalcytonina/CGRP Kalcytonina Receptor kalcytoniny – Rodzina kalcytonina/CGRP Peptyd związany z genem kalcytoniny CGRP CALCRL – Czynniki uwalniające kortykotropinę Hormon uwalniający kortykotropinę CRH CRHR1 – Czynniki uwalniające kortykotropinę Urokortyna CRHR1 – Galanin Galanin GALR1 , GALR2 , GALR3 – Galanin Peptyd podobny do galaniny GALR1 , GALR2 , GALR3 – Gastryny Gastrin Receptor cholecystokininy B – Gastryny Cholecystokinina CCK Receptory cholecystokininy – Ziarna Chromogranina A ChgA – – Melanokortyny Hormon adrenokortykotropowy ACTH receptor ACTH – Melanokortyny Proopiomelanokortyna POMC Receptor melanokortyny 4 – Melanokortyny Hormony stymulujące melanocyty MSH Receptory melanokortyny – Neurohypophyseals Wazopresyna AVP Receptory wazopresyny – Neurohypophyseals Oksytocyna OT Receptor oksytocyny – Neurohypophyseals Neurofizyna I – – Neurohypophyseals Neurofizyna II – – Neurohypophyseals Kopeptyna – – Neuromedyny Neuromedyna U NmU NmUR1 , NmUR2 – Neuropeptyd B/W Neuropeptyd B NPB NPBW1 , NPBW2 – Neuropeptyd B/W Neuropeptyd S NPS Receptory neuropeptydu S – Neuropeptyd Y Neuropeptyd Y Nowy Jork Receptory neuropeptydowe Y – Neuropeptyd Y Polipeptyd trzustkowy PP – – Neuropeptyd Y Peptyd YY PYY – – Opioidy Enkefaliny δ-Receptor opioidowy – Opioidy Dynorfiny κ-Receptor opioidowy – Opioidy Neoendorfiny κ-Receptor opioidowy – Opioidy Endorfiny μ-receptory opioidowe – Opioidy Endomorfiny μ-receptory opioidowe – Opioidy Morfina μ-receptory opioidowe – Opioidy Nocyceptyna/orfaniny FQ N/OFQ Receptory nocyceptyny – Oreksyny Oreksyna A OX-A Receptory oreksyny – Oreksyny Oreksyna B OX-B Receptory oreksyny – Rodzina parathormonów Białko związane z parathormonem PTHrP – – RFamidy Kisspeptyna Pocałunek GPR54 – RFamidy Neuropeptyd FF NPFF NPFF1, NPFF2 – RFamidy Peptyd uwalniający prolaktynę PrRP PrRPR – RFamidy Peptyd piroglutamylowany RFamid QRFP GPR103 – sekretyny Sekretin Receptor sekretyny – sekretyny Motylina Receptor motyliny – sekretyny Glukagon Receptor glukagonu – sekretyny Peptyd glukagonopodobny-1 GLP-1 Receptor peptydu glukagonopodobnego 1 – sekretyny Peptyd glukagonopodobny-2 GLP-2 Receptor peptydu glukagonopodobnego 2 – sekretyny Wazoaktywny peptyd jelitowy VIP Wazoaktywne jelitowe receptory peptydowe – sekretyny Hormon uwalniający hormon wzrostu GHRH Receptor hormonu uwalniającego hormon wzrostu – sekretyny Peptyd aktywujący cyklazę adenylanową przysadki PACAP ADCYAP1R1 – Somatostatyny Somatostatyna Receptory somatostatyny – Tachykininy Neurokinina A – – Tachykininy Neurokinina B – – Tachykininy Substancja P – – Tachykininy Neuropeptyd K – – Inne Peptyd związany z Aguti AgRP Receptor melanokortyny – Inne N- acetylaspartylglutaminian NAAG Metabotropowy receptor glutaminianu 3 (mGluR3) – Inne Transkrypt regulowany kokainą i amfetaminą WÓZEK Nieznany receptor sprzężony G i /G o – Inne Hormon uwalniający gonadotropiny GnRH GnRHR – Inne Hormon uwalniający tyreotropinę TRH TRHR – Inne Hormon koncentrujący melaninę MCH MCHR 1,2 – Przetworniki gazowe Kategoria Nazwa Skrót Metabotropowy Jonotropowy Gazowa cząsteczka sygnalizacyjna Tlenek azotu NIE Rozpuszczalna cyklaza guanylowa – Gazowa cząsteczka sygnalizacyjna Tlenek węgla WSPÓŁ – Hem związany z kanałami potasowymi Gazowa cząsteczka sygnalizacyjna Siarkowodór H2S – –

działania

Neurony tworzą rozbudowane sieci, przez które przemieszczają się impulsy nerwowe – potencjały czynnościowe . Każdy neuron ma aż 15 000 połączeń z sąsiednimi neuronami.

Neurony nie stykają się ze sobą (z wyjątkiem synapsy elektrycznej przez złącze szczelinowe); zamiast tego neurony oddziałują na punkty kontaktowe zwane synapsami: połączenie w dwóch komórkach nerwowych, składające się z miniaturowej szczeliny, w której impulsy są przenoszone przez neuroprzekaźnik. Neuron przenosi informacje za pomocą impulsu nerwowego zwanego potencjałem czynnościowym. Kiedy potencjał czynnościowy dociera do presynaptycznego przycisku końcowego synapsy, może stymulować uwalnianie neuroprzekaźników. Te neuroprzekaźniki są uwalniane do szczeliny synaptycznej, aby wiązać się z receptorami błony postsynaptycznej i wpływać na inną komórkę w sposób hamujący lub pobudzający. Następny neuron może być podłączony do znacznie większej liczby neuronów i jeśli suma wpływów pobudzających minus wpływy hamujące jest wystarczająco duża, to również „odpali”. Innymi słowy, wytworzy nowy potencjał czynnościowy na swoim wzniesieniu aksonowym, uwalniając neuroprzekaźniki i przekazując informacje do kolejnego sąsiedniego neuronu.

Pobudzający i hamujący

Neuroprzekaźnik może wpływać na funkcję neuronu poprzez niezwykłą liczbę mechanizmów. Jednak w swoich bezpośrednich działaniach wpływających na pobudliwość elektryczną neuronu , neuroprzekaźnik działa tylko na dwa sposoby: pobudzający lub hamujący. Neuroprzekaźnik wpływa na przepływ jonów przezbłonowych, zwiększając (pobudzający) lub zmniejszając (hamujący) prawdopodobieństwo, że komórka, z którą się styka, wytworzy potencjał czynnościowy. Tak więc, pomimo dużej różnorodności synaps, wszystkie przekazują wiadomości tylko tych dwóch typów i są jako takie oznaczone. Synapsy typu I działają pobudzająco , natomiast synapsy typu II działają hamująco . Każdy typ ma inny wygląd i znajduje się w różnych częściach neuronów pod jego wpływem.

Synapsy typu I (pobudzające) są zazwyczaj zlokalizowane na trzonach lub kolcach dendrytów, podczas gdy synapsy typu II (hamujące) są zazwyczaj zlokalizowane na ciele komórki. Ponadto synapsy typu I mają okrągłe pęcherzyki synaptyczne, podczas gdy pęcherzyki synaps typu II są spłaszczone. Materiał na błonach presynaptycznych i postsynaptycznych jest gęstszy w synapsie typu I niż w synapsie typu II, a szczelina synaptyczna typu I jest szersza. Wreszcie, aktywna strefa synapsy typu I jest większa niż ta w synapsie typu II.

Różne lokalizacje synaps typu I i typu II dzielą neuron na dwie strefy: pobudzające drzewo dendrytyczne i hamujące ciało komórki. Z perspektywy hamowania, pobudzenie przechodzi przez dendryty i rozprzestrzenia się na wzgórek aksonu, aby wyzwolić potencjał czynnościowy . Jeśli wiadomość ma zostać zatrzymana, najlepiej jest ją zatrzymać przez zastosowanie inhibicji na ciele komórki, w pobliżu wzgórka aksonu, z którego pochodzi potencjał czynnościowy. Innym sposobem konceptualizacji interakcji pobudzająco-hamującej jest wyobrażenie sobie, jak pobudzenie przezwycięża hamowanie. Jeśli ciało komórki jest normalnie w stanie zahamowania, jedynym sposobem na wytworzenie potencjału czynnościowego na wzgórku aksonu jest zmniejszenie inhibicji ciała komórki. W tej strategii „otwórz bramę” podniecający komunikat jest jak koń wyścigowy gotowy do jazdy po torze, ale najpierw należy usunąć blokującą bramkę startową.

Przykłady ważnych działań neuroprzekaźników

Jak wyjaśniono powyżej, jedynym bezpośrednim działaniem neuroprzekaźnika jest aktywacja receptora. Dlatego efekty działania systemu neuroprzekaźników zależą od połączeń neuronów korzystających z przekaźnika oraz chemicznych właściwości receptorów, z którymi łączy się przekaźnik.

Oto kilka przykładów ważnych działań neuroprzekaźników:

• Glutaminian jest stosowany w ogromnej większości szybkich synaps pobudzających w mózgu i rdzeniu kręgowym. Stosuje się go również w większości synaps, które są „modyfikowalne”, tj. zdolne do zwiększania lub zmniejszania siły. Uważa się, że modyfikowalne synapsy są głównymi elementami pamięci w mózgu. Nadmierne uwalnianie glutaminianu może nadmiernie stymulować mózg i prowadzić do ekscytotoksyczności powodującej śmierć komórek, co skutkuje drgawkami lub udarami. Ekscytotoksyczność odgrywa rolę w pewnych chorobach przewlekłych, w tym udar niedokrwienny mózgu , padaczka , stwardnienie rozsiane boczne , choroba Alzheimera , choroba Huntingtona , i choroba Parkinsona .
• GABA jest stosowany w ogromnej większości szybkich synaps hamujących praktycznie w każdej części mózgu. Wiele leków uspokajających/uspokajających działa poprzez wzmocnienie działania GABA. Odpowiednio, glicyna jest przekaźnikiem hamującym w rdzeniu kręgowym .
• Acetylocholina była pierwszym neuroprzekaźnikiem odkrytym w obwodowym i ośrodkowym układzie nerwowym. Aktywuje mięśnie szkieletowe w somatycznym układzie nerwowym i może pobudzać lub hamować narządy wewnętrzne układu autonomicznego. Wyróżnia się go jako przekaźnik w złączu nerwowo-mięśniowym łączącym nerwy ruchowe z mięśniami. Paralityczna kurara zatruta strzałami działa poprzez blokowanie transmisji w tych synapsach. Acetylocholina działa również w wielu rejonach mózgu, ale wykorzystując różne typy receptorów , w tym receptory nikotynowe i muskarynowe .
• Dopamina pełni wiele ważnych funkcji w mózgu; dotyczy to regulacji zachowań ruchowych, przyjemności związanych z motywacją, a także pobudzenia emocjonalnego. Odgrywa kluczową rolę w systemie nagród ; Choroba Parkinsona jest powiązana z niskim poziomem dopaminy, a schizofrenia z wysokim poziomem dopaminy.
• Serotonina jest neuroprzekaźnikiem monoaminowym . Większość jest produkowana i znajduje się w jelicie (około 90%), a pozostała część w neuronach ośrodkowego układu nerwowego . Jego funkcją jest regulowanie apetytu, snu, pamięci i uczenia się, temperatury, nastroju, zachowania, skurczu mięśni oraz funkcji układu sercowo-naczyniowego i hormonalnego . Spekuluje się, że odgrywa on rolę w depresji, ponieważ niektórzy pacjenci z depresją mają niższe stężenie metabolitów serotoniny w płynie mózgowo-rdzeniowym i tkance mózgowej.
• Norepinefryna, która jest syntetyzowana w ośrodkowym układzie nerwowym i nerwach współczulnych, moduluje reakcje autonomicznego układu nerwowego, wzorce snu, skupienie i czujność. Jest syntetyzowany z tyrozyny .
• Epinefryna, która jest również syntetyzowana z tyrozyny, jest uwalniana w nadnerczach i pniu mózgu. Odgrywa rolę we śnie, ze zdolnością do bycia i pozostawania czujnym oraz do reakcji walki lub ucieczki .
• Histamina działa z ośrodkowym układem nerwowym (OUN), w szczególności z podwzgórzem ( jądro guzowo-sutkowe ) i komórkami tucznymi OUN .

Układy neuroprzekaźników w mózgu

Neurony wyrażające pewne typy neuroprzekaźników czasami tworzą odrębne systemy, w których aktywacja systemu wpływa na duże objętości mózgu, zwane transmisją objętości . Główne układy neuroprzekaźników obejmują między innymi układ noradrenaliny (norepinefryny), układ dopaminy, układ serotoninowy i układ cholinergiczny . Aminy śladowe mają modulujący wpływ na neuroprzekaźnictwo w szlakach monoaminowych (tj. szlakach dopaminy, norepinefryny i serotoniny) w mózgu poprzez sygnalizację przez receptor związany z aminami śladowymi 1 . Oto krótkie porównanie tych systemów:

Układy neuroprzekaźników w mózgu

System	Pochodzenie i projekcje ścieżki	Regulowane procesy i zachowania poznawcze
System noradrenaliny	Szlaki noradrenergiczne : Projekcje Locus coeruleus (LC) LC → Ciało migdałowate i hipokamp LC → Pnia mózgu i rdzeń kręgowy LC → Móżdżek LC → Kora mózgowa LC → Podwzgórze LC → Tektum LC → Wzgórze LC → Obszar brzusznej nakrywki Projekcje bocznego pola nakrywkowego (LTF) LTF → Pnia mózgu i rdzeń kręgowy LTF → Opuszka węchowa	lęk podniecenie (stan czuwania) rytm dobowy kontrola poznawcza i pamięć robocza (współregulowane przez dopaminę) homeostaza żywieniowa i energetyczna rdzeniowa kontrola oddychania negatywna pamięć emocjonalna nocycepcja (postrzeganie bólu) nagroda (mniejsza rola)
Układ dopaminy	Szlaki dopaminergiczne : Projekcje obszaru brzusznego nakrywki (VTA) VTA → Ciało migdałowate VTA → Kora obręczy VTA → Hipokamp VTA → Prążkowie brzuszne ( szlak mezolimbiczny ) VTA → Opuszka węchowa VTA → Kora przedczołowa ( szlak mezokortykalny ) Szlak nigrostriatalny Substantia nigra pars compacta → Prążkowie grzbietowe Szlak tuberoinfundibularny Jądro łukowate → Mediana wzniesienia Projekcja podwzgórzowo-rdzeniowa Podwzgórze → Rdzeń kręgowy Ścieżka podwzgórza Zona incerta → Podwzgórze	podniecenie (stan czuwania) niechęć kontrola poznawcza i pamięć robocza (współregulowane przez noradrenalinę) emocje i nastrój motywacja ( istotność motywacyjna ) funkcja motoryczna i kontrola pozytywne wzmocnienie nagroda (główny mediator) podniecenie seksualne , orgazm i okres refrakcji (poprzez regulację neuroendokrynną)
Układ histaminowy	Szlaki histaminergiczne : Projekcje jądra guzkowo-piersiowego (TMN) TMN → Kora mózgowa TMN → Hipokamp TMN → Neostriatum TMN → Jądro półleżące TMN → Ciało migdałowate TMN → Podwzgórze	podniecenie (stan czuwania) homeostaza żywieniowa i energetyczna uczenie się pamięć
Układ serotoninowy	Szlaki serotoninergiczne : Jądra ogonowe (CN): Raphe magnus , raphe pallidus i raphe obscurus Projekcje ogonowe CN → Kora mózgowa CN → Wzgórze CN → Ogon ogoniasty - skorupa i jądro półleżące CN → Substantia nigra i brzuszny obszar nakrywki CN → Móżdżek CN → Rdzeń kręgowy Jądra rostralne (RN): Nucleus linearis , grzbiet grzbietowy , przyśrodkowy , i raphe pontis Projekcje rostralne RN → Ciało migdałowate RN → Kora obręczy RN → Hipokamp RN → Podwzgórze RN → Neokorteks RN → Przegroda RN → Wzgórze RN → Obszar brzusznej nakrywki	podniecenie (stan czuwania) regulacja temperatury ciała emocje i nastrój , w tym potencjalnie agresja homeostaza żywieniowa i energetyczna nagroda (mniejsza rola) percepcja zmysłowa
Układ acetylocholiny	Ścieżki cholinergiczne : Jądra cholinergiczne przodomózgowia (FCN): jądro podstawne Meynerta , jądro przegrody przyśrodkowej i pasmo ukośne Projekcje jąder przodomózgowia FCN → Hipokamp FCN → Kora mózgowa FCN → Kora limbiczna i kora czuciowa Prążkowiowe tonicznie aktywne neurony cholinergiczne (TAN) TAN → Średni neuron kolczasty Brainstem jąder cholinergicznych (BCN) Pedunculopontine jądro , laterodorsal nakrywki , przyśrodkowej habenula i parabigeminal jądro Projekcje jąder pnia mózgu BCN → Obszar brzuszny nakrywki BCN → Wzgórze	podniecenie (stan czuwania) emocje i nastrój uczenie się Funkcje motorowe motywacja ( istotność motywacyjna ) pamięć krótkotrwała nagroda (mniejsza rola)
System adrenaliny	Szlaki adrenergiczne : Projekcje rdzenia brzuszno-bocznego rostralnego (RVLM ) RVLM → Rdzeń kręgowy RVLM → Pnia mózgu RVLM → Podwzgórze	rdzeniowa kontrola oddychania współczulny układ nerwowy homeostaza żywieniowa i energetyczna pobudzenie naprężenie

Efekty leków

Zrozumienie wpływu leków na neuroprzekaźniki stanowi znaczną część inicjatyw badawczych w dziedzinie neuronauki . Większość neuronaukowców zaangażowanych w tę dziedzinę badań uważa, że ​​takie wysiłki mogą jeszcze bardziej pogłębić naszą wiedzę o obwodach odpowiedzialnych za różne choroby i zaburzenia neurologiczne, a także o sposobach skutecznego leczenia, a kiedyś prawdopodobnie zapobiegania lub leczenia takich chorób.

Leki mogą wpływać na zachowanie poprzez zmianę aktywności neuroprzekaźników. Na przykład leki mogą zmniejszać szybkość syntezy neuroprzekaźników, wpływając na syntetyczny enzym(y) dla tego neuroprzekaźnika. Kiedy synteza neuroprzekaźników jest zablokowana, ilość neuroprzekaźników dostępnych do uwolnienia staje się znacznie niższa, co powoduje zmniejszenie aktywności neuroprzekaźników. Niektóre leki blokują lub stymulują uwalnianie określonych neuroprzekaźników. Alternatywnie, leki mogą zapobiegać gromadzeniu się neuroprzekaźników w pęcherzykach synaptycznych, powodując przeciekanie błon pęcherzyków synaptycznych. Leki, które zapobiegają wiązaniu się neuroprzekaźnika z jego receptorem, nazywane są antagonistami receptora . Na przykład leki stosowane w leczeniu pacjentów ze schizofrenią, takie jak haloperidol, chlorpromazyna i klozapina, są antagonistami receptorów dopaminy w mózgu. Inne leki działają poprzez wiązanie się z receptorem i naśladowanie normalnego neuroprzekaźnika. Takie leki nazywane są agonistami receptorów . Przykładem agonisty receptora jest morfina , opiat, który naśladuje działanie endogennego neuroprzekaźnika β-endorfiny w celu łagodzenia bólu. Inne leki zakłócają dezaktywację neuroprzekaźnika po jego uwolnieniu, przedłużając w ten sposób działanie neuroprzekaźnika. Można to osiągnąć poprzez blokowanie wychwytu zwrotnego lub hamowanie enzymów rozkładających. Wreszcie, leki mogą również zapobiegać występowaniu potencjału czynnościowego, blokując aktywność neuronów w ośrodkowym i obwodowym układzie nerwowym . Leki blokujące aktywność nerwową, takie jak tetrodotoksyna , są zazwyczaj śmiertelne.

Leki celujące w neuroprzekaźniki głównych układów wpływają na cały układ, co może wyjaśniać złożoność działania niektórych leków. Na przykład kokaina blokuje wychwyt zwrotny dopaminy z powrotem do neuronu presynaptycznego , pozostawiając cząsteczki neuroprzekaźnika w szczelinie synaptycznej na dłuższy czas. Ponieważ dopamina pozostaje dłużej w synapsie, neuroprzekaźnik nadal wiąże się z receptorami neuronu postsynaptycznego , wywołując przyjemną reakcję emocjonalną. Fizyczne uzależnienie od kokainy może wynikać z długotrwałego narażenia na nadmiar dopaminy w synapsach, co prowadzi do osłabienia niektórych receptorów postsynaptycznych. Po ustąpieniu skutków działania leku osoba może popaść w depresję z powodu zmniejszonego prawdopodobieństwa związania neuroprzekaźnika z receptorem. Fluoksetyna jest selektywnym inhibitorem wychwytu zwrotnego serotoniny (SSRI), który blokuje wychwyt zwrotny serotoniny przez komórkę presynaptyczną, co zwiększa ilość serotoniny obecną w synapsie, a ponadto umożliwia jej dłuższe pozostawanie tam, zapewniając potencjalne działanie naturalnego uwolniona serotonina. AMPT zapobiega konwersji tyrozyny do L-DOPA , prekursora dopaminy; rezerpina zapobiega gromadzeniu się dopaminy w pęcherzykach ; a deprenyl hamuje monoaminooksydazę (MAO)-B, a tym samym zwiększa poziom dopaminy.

Interakcje lek-neuroprzekaźnik

Narkotyk	Współdziała z:	Interakcja z receptorem:	Rodzaj	Efekty
Toksyna botulinowa (Botox)	Acetylocholina	–	Antagonista	Blokuje uwalnianie acetylocholiny w PNS Zapobiega skurczom mięśni
Jad pająka czarnej wdowy	Acetylocholina	–	Agonista	Promuje uwalnianie acetylocholiny w PNS Stymuluje skurcze mięśni
Neostygmina	Acetylocholina	–	–	Zaburza aktywność acetylocholinerazy Zwiększa działanie ACh na receptory Stosowany w leczeniu miastenii
Nikotyna	Acetylocholina	Nikotynowy (mięsień szkieletowy)	Agonista	Zwiększa aktywność ACh Zwiększa uwagę Efekty wzmacniające
d-tubokuraryna	Acetylocholina	Nikotynowy (mięsień szkieletowy)	Antagonista	Zmniejsza aktywność w miejscu receptora
Kurara	Acetylocholina	Nikotynowy (mięsień szkieletowy)	Antagonista	Zmniejsza aktywność ACh Zapobiega skurczom mięśni
muskarynowy	Acetylocholina	Muscarinic (serce i mięśnie gładkie)	Agonista	Zwiększa aktywność ACh Toksyczny
Atropina	Acetylocholina	Muscarinic (serce i mięśnie gładkie)	Antagonista	Blokuje zwężenie źrenic Blokuje produkcję śliny
Skopolaminą ( Hioscyna )	Acetylocholina	Muscarinic (serce i mięśnie gładkie)	Antagonista	Leczy chorobę lokomocyjną oraz nudności i wymioty pooperacyjne
AMPT	Dopamina/norepinefryna	–	–	Inaktywuje hydroksylazę tyrozynową i hamuje produkcję dopaminy
rezerpina	Dopamina	–	–	Zapobiega gromadzeniu się dopaminy i innych monoamin w pęcherzykach synaptycznych Powoduje sedację i depresję
Apomorfina	Dopamina	Receptor D2 (autoreceptory presynaptyczne/receptory postsynaptyczne)	Antagonista (niska dawka)/Bezpośredni agonista (wysoka dawka)	Niska dawka: blokuje autoreceptory Wysoka dawka: stymuluje receptory postsynaptyczne
Amfetamina	Dopamina/norepinefryna	–	Pośredni agonista	Uwalnia dopaminę, noradrenalinę i serotoninę Bloki wychwytu zwrotnego
Metamfetamina	Dopamina/norepinefryna	–	–	Uwalnia dopaminę i noradrenalinę Bloki wychwytu zwrotnego
Metylofenidat	Dopamina	–	–	Bloki wychwytu zwrotnego Zwiększa uwagę i kontrolę impulsów w ADHD
Kokaina	Dopamina	–	Pośredni Agonista	Blokuje ponowne wychwytywanie do stanu przedsynaptycznego Blokuje zależne od napięcia kanały sodowe Może być stosowany jako środek miejscowo znieczulający (krople do oczu)
Deprenyl	Dopamina	–	Agonista	Hamuje MAO-B Zapobiega niszczeniu dopaminy
Chlorpromazyna	Dopamina	Receptory D2	Antagonista	Blokuje receptory D2 Łagodzi halucynacje
MPTP	Dopamina	–	–	Wyniki w objawach podobnych do choroby Parkinsona
PCPA	Serotonina (5-HT)	–	Antagonista	Zaburza syntezę serotoniny poprzez blokowanie aktywności hydroksylazy tryptofanu
Ondansetron	Serotonina (5-HT)	5-HT 3 receptory	Antagonista	Zmniejsza skutki uboczne chemioterapii i radioterapii Zmniejsza nudności i wymioty
Buspiron	Serotonina (5-HT)	Receptory 5-HT 1A	Częściowy Agonista	Leczy objawy lęku i depresji
Fluoksetyna	Serotonina (5-HT)	wspiera wychwyt zwrotny 5-HT	SSRI	Hamuje wychwyt zwrotny serotoniny Leczy depresję, niektóre zaburzenia lękowe i OCD Typowe przykłady: Prozac i Sarafem
Fenfluramina	Serotonina (5-HT)	–	–	Powoduje uwalnianie serotoniny Hamuje wychwyt zwrotny serotoniny Stosowany jako środek tłumiący apetyt
Dietyloamid kwasu lizergowego	Serotonina (5-HT)	Postsynaptyczne receptory 5-HT 2A	Bezpośredni Agonista	Powoduje zniekształcenia percepcji wzrokowej Stymuluje receptory 5-HT 2A w przodomózgowiu
Metylenodioksymetamfetamina ( MDMA )	Serotonina (5-HT)/norepinfryna	–	–	Stymuluje uwalnianie serotoniny i noradrenaliny oraz hamuje wychwyt zwrotny Powoduje efekty pobudzające i halucynogenne
Strychnina	Glicyna	–	Antagonista	Powoduje silne skurcze mięśni
Difenhydramina	Histamina			Przekracza barierę krew-mózg, powodując senność
Tetrahydrokannabinol (THC)	Endokannabinoidy	Receptory kannabinoidowe (CB)	Agonista	Wywołuje analgezję i sedację Zwiększa apetyt Efekty poznawcze
Rymonabant	Endokannabinoidy	Receptory kannabinoidowe (CB)	Antagonista	Tłumi apetyt Używany w rzucaniu palenia
MAFP	Endokannabinoidy	–	–	Hamuje FAAH Wykorzystywane w badaniach w celu zwiększenia aktywności systemu kannabinoidowego
AM1172	Endokannabinoidy	–	–	Blokuje wychwyt zwrotny kannabinoidów Wykorzystywane w badaniach w celu zwiększenia aktywności systemu kannabinoidowego
Anandamid (endogenny)	–	Receptory kannabinoidowe (CB); 5-HT 3 receptory	–	Zmniejsz nudności i wymioty
Kofeina	Adenozyna	Receptory adenozyny	Antagonista	Blokuje receptory adenozyny Zwiększa czuwanie
PCP	Glutaminian	Receptor NMDA	Pośredni antagonista	Blokuje miejsce wiązania PCP Zapobiega przedostawaniu się jonów wapnia do neuronów Utrudnia naukę
AP5	Glutaminian	Receptor NMDA	Antagonista	Blokuje miejsce wiązania glutaminianu na receptorze NMDA Osłabia plastyczność synaptyczną i niektóre formy uczenia się
Ketamina	Glutaminian	Receptor NMDA	Antagonista	Używany jako znieczulenie Wywołuje stan podobny do transu, pomaga w uśmierzaniu bólu i sedacji
NMDA	Glutaminian	Receptor NMDA	Agonista	Używany w badaniach do badania receptora NMDA Receptor jonotropowy
AMPA	Glutaminian	receptor AMPA	Agonista	Używany w badaniach do badania receptora AMPA Receptor jonotropowy
Alliglicyna	GABA	–	–	Hamuje syntezę GABA Powoduje drgawki
Muscymoł	GABA	Receptor GABA	Agonista	Powoduje sedację
Bikukulina	GABA	Receptor GABA	Antagonista	Przyczyny napadów
Benzodiazepiny	GABA	Receptor GABA A	Pośredni agoniści	Niepokój, sedacja, zaburzenia pamięci, rozluźnienie mięśni
Barbiturany	GABA	Receptor GABA A	Pośredni agoniści	Sedacja, zaburzenia pamięci, rozluźnienie mięśni
Alkohol	GABA	Receptor GABA	Pośredni agonista	Sedacja, zaburzenia pamięci, rozluźnienie mięśni
Pirotoksyna	GABA	Receptor GABA A	Pośredni antagonista	Wysokie dawki powodują drgawki
Tiagabina	GABA	–	Antagonista	Antagonista transportera GABA Zwiększ dostępność GABA Zmniejsza prawdopodobieństwo napadów
Moklobemid	Noradrenalina	–	Agonista	Blokuje MAO-A w leczeniu depresji
Idazoksan	Noradrenalina	autoreceptory alfa-2 adrenergiczne	Agonista	Blokuje autoreceptory alfa-2 Używany do badania układu noradrenaliny
Kwas fuzarowy	Noradrenalina	–	–	Hamuje aktywność beta-hydroksylazy dopaminy, która blokuje produkcję norepinefryny Służy do badania układu noradrenaliny bez wpływu na układ dopaminy
Opiaty ( opium , morfina , heroina i oksykodon )	Opioidy	Receptor opioidowy	Agoniści	Działanie przeciwbólowe, uspokajające i wzmacniające
Nalokson	Opioidy	–	Antagonista	Odwraca objawy zatrucia lub przedawkowania opiatów (tj. problemy z oddychaniem)

Agoniści

Agonista jest substancją chemiczną zdolną do wiązania się z receptorem, takim jak receptor neuroprzekaźnika, i inicjowania tej samej reakcji typowo wytwarzanej przez wiązanie substancji endogennej. Agonista neuroprzekaźnika zainicjuje zatem tę samą odpowiedź receptorową, co przekaźnik. W neuronach lek agonistyczny może bezpośrednio lub pośrednio aktywować receptory neuroprzekaźników. Agonistów bezpośrednio wiążących można dalej scharakteryzować jako pełnych agonistów , częściowych agonistów , odwrotnych agonistów .

Bezpośredni agoniści działają podobnie do neuroprzekaźnika, wiążąc się bezpośrednio z powiązanym z nim miejscem (miejscami) receptorowymi, które mogą być zlokalizowane na neuronie presynaptycznym lub postsynaptycznym, lub na obu. Zazwyczaj receptory neuroprzekaźników są zlokalizowane na neuronie postsynaptycznym, podczas gdy autoreceptory neuroprzekaźników są zlokalizowane na neuronie presynaptycznym, tak jak w przypadku neuroprzekaźników monoaminowych ; w niektórych przypadkach neuroprzekaźnik wykorzystuje neuroprzekaźnictwo wsteczne , rodzaj sygnalizacji zwrotnej w neuronach, gdzie neuroprzekaźnik jest uwalniany postsynaptycznie i wiąże się z docelowymi receptorami zlokalizowanymi na neuronie presynaptycznym. Nikotyna , związek występujący w tytoniu , jest bezpośrednim agonistą większości nikotynowych receptorów acetylocholiny , zlokalizowanych głównie w neuronach cholinergicznych . Opiaty , takie jak morfina , heroina , hydrokodon , oksykodon , kodeina i metadon , są agonistami receptora μ-opioidowego ; to działanie pośredniczy w ich właściwościach euforycznych i przeciwbólowych .

Pośredni agoniści zwiększają wiązanie neuroprzekaźników z ich receptorami docelowymi poprzez stymulowanie uwalniania lub zapobieganie wychwytowi zwrotnemu neuroprzekaźników. Niektórzy agoniści pośredni wyzwalają uwalnianie neuroprzekaźników i zapobiegają wychwytowi zwrotnemu neuroprzekaźników . Amfetamina , na przykład, jest pośrednim agonistą postsynaptycznych receptorów dopaminy, norepinefryny i serotoniny w każdym z ich odpowiednich neuronów; wytwarza zarówno uwalnianie neuroprzekaźników do neuronu presynaptycznego , a następnie do szczeliny synaptycznej , i zapobiega ich ponownemu wychwytowi ze szczeliny synaptycznej poprzez aktywację TAAR1 , presynaptycznego receptora sprzężonego z białkiem G , i wiązanie z miejscem na VMAT2 , rodzaju transportera monoamin zlokalizowanego na synapsie . pęcherzyki w neuronach monoaminowych .

Antagoniści

Antagonista to substancja chemiczna działająca w organizmie w celu zmniejszenia aktywności fizjologicznej innej substancji chemicznej (jako opiat); zwłaszcza taki, który przeciwstawia się działaniu na układ nerwowy leku lub substancji występującej naturalnie w organizmie poprzez łączenie się i blokowanie jego receptora nerwowego.

Istnieją dwa główne typy antagonistów: antagoniści działający bezpośrednio i antagoniści działający pośrednio:

1. Antagonista działający bezpośrednio – zajmuje przestrzeń obecną na receptorach, które w innym przypadku są zajmowane przez same neuroprzekaźniki. Powoduje to blokowanie neuroprzekaźników przed wiązaniem się z receptorami. Najczęstszy nazywa się Atropina.
2. Antagoniści działający pośrednio – leki hamujące uwalnianie/produkcję neuroprzekaźników (np. rezerpina ).

Antagoniści leków

Lek antagonistyczny to taki, który przyłącza się (lub wiąże) do miejsca zwanego receptorem bez aktywacji tego receptora w celu wywołania odpowiedzi biologicznej. Dlatego mówi się, że nie ma wewnętrznej aktywności. Antagonista może być również nazywany „blokerem” receptora, ponieważ blokuje działanie agonisty w miejscu. Efekty farmakologiczne antagonisty powodują zatem zapobieganie wiązaniu się z nim i aktywacji agonistów odpowiedniego miejsca receptora (np. leków, hormonów, neuroprzekaźników). Antagoniści mogą być „konkurencyjni” lub „nieodwracalni”.

Konkurencyjny antagonista konkuruje z agonistą o wiązanie z receptorem. Wraz ze wzrostem stężenia antagonisty wiązanie agonisty jest stopniowo hamowane, co powoduje zmniejszenie odpowiedzi fizjologicznej. Wysokie stężenie antagonisty może całkowicie zahamować odpowiedź. To hamowanie można jednak odwrócić przez zwiększenie stężenia agonisty, ponieważ agonista i antagonista współzawodniczą o wiązanie z receptorem. Konkurencyjnych antagonistów można zatem scharakteryzować jako przesuwające w prawo zależność dawka-odpowiedź dla agonisty. W obecności kompetycyjnego antagonisty, aby wywołać taką samą odpowiedź obserwowaną przy braku antagonisty, potrzebne jest zwiększone stężenie agonisty.

Nieodwracalny antagonista wiąże się tak silnie z receptorem, że czyni go niedostępnym dla wiązania z agonistą. Nieodwracalni antagoniści mogą nawet tworzyć kowalencyjne wiązania chemiczne z receptorem. W każdym przypadku, jeśli stężenie nieodwracalnego antagonisty jest wystarczająco wysokie, liczba niezwiązanych receptorów pozostających do wiązania agonisty może być tak niska, że ​​nawet wysokie stężenia agonisty nie wywołują maksymalnej odpowiedzi biologicznej.

Prekursory

Ścieżki biosyntezy katecholamin i amin śladowych w ludzkim mózgu L- fenyloalanina L- tyrozyna L- DOPA Epinefryna Fenetylamina p -Tyramina Dopamina Noradrenalina N- metylofenetyloamina N- metylotyramina p -Oktopamina Synefryna 3-metoksytyramina AADC AADC AADC ścieżka podstawowa PNMT PNMT PNMT PNMT AAAH AAAH mózg CYP2D6 drobna ścieżka COMT DBH DBH U ludzi katecholaminy i fenetylaminergiczne aminy śladowe pochodzą z aminokwasu L-fenyloalaniny .

Podczas gdy przyjmowanie prekursorów neuroprzekaźników zwiększa syntezę neuroprzekaźników, dowody na to, czy uwalnianie neuroprzekaźników i postsynaptyczne odpalanie receptorów są zwiększone , są mieszane . Nawet przy zwiększonym uwalnianiu neuroprzekaźników nie jest jasne, czy spowoduje to długotrwały wzrost siły sygnału neuroprzekaźników, ponieważ układ nerwowy może przystosować się do zmian, takich jak zwiększona synteza neuroprzekaźników, a zatem może utrzymywać ciągłe pobudzanie. Niektóre neuroprzekaźniki mogą odgrywać rolę w depresji i istnieją dowody sugerujące, że przyjmowanie prekursorów tych neuroprzekaźników może być przydatne w leczeniu łagodnej i umiarkowanej depresji.

Prekursory katecholamin i amin śladowych

L- DOPA , prekursor dopaminy, która przenika przez barierę krew-mózg , jest stosowana w leczeniu choroby Parkinsona . W przypadku pacjentów z depresją, u których w grę wchodziniska aktywność neuroprzekaźnika noradrenaliny , istnieje niewiele dowodów na korzyść z podawania prekursora neuroprzekaźnika. L- fenyloalanina i L- tyrozyna są prekursorami dopaminy , norepinefryny i epinefryny . Te konwersje wymagają witaminy B6 , witaminy C i S-adenozylometioniny . Kilka badań sugeruje potencjalne działanie przeciwdepresyjne L-fenyloalaniny i L-tyrozyny, ale jest jeszcze wiele miejsca na dalsze badania w tej dziedzinie.

Prekursory serotoniny

Okazuje się , że podawanie L-tryptofanu , prekursora serotoniny , podwaja produkcję serotoniny w mózgu. Jest znacznie skuteczniejszy niż placebo w leczeniu łagodnej i umiarkowanej depresji. Konwersja ta wymaga witaminy C . 5-hydroksytryptofan (5-HTP), również prekursor serotoniny , jest skuteczniejszy niż placebo.

Choroby i zaburzenia

Choroby i zaburzenia mogą również wpływać na określone układy neuroprzekaźników. Poniżej przedstawiono zaburzenia związane ze wzrostem, spadkiem lub brakiem równowagi niektórych neuroprzekaźników.

Dopamina :

Na przykład problemy z wytwarzaniem dopaminy (głównie w istocie czarnej ) mogą skutkować chorobą Parkinsona , zaburzeniem, które wpływa na zdolność osoby do poruszania się tak, jak chce, powodując sztywność, drżenie lub drżenie i inne objawy. Niektóre badania sugerują, że zbyt mała lub zbyt duża ilość dopaminy lub problemy z jej używaniem w obszarach mózgu myślących i czujących mogą odgrywać rolę w zaburzeniach, takich jak schizofrenia lub zespół nadpobudliwości psychoruchowej z deficytem uwagi (ADHD). Dopamina jest również zaangażowana w uzależnienie i zażywanie narkotyków, ponieważ większość narkotyków rekreacyjnych powoduje napływ dopaminy do mózgu (zwłaszcza opioidów i metamfetaminy ), co powoduje przyjemne uczucie, dlatego użytkownicy nieustannie pragną narkotyków.

Serotonina :

Podobnie, po niektórych badaniach sugerujących, że leki blokujące recykling lub wychwyt zwrotny serotoniny wydawały się pomagać niektórym osobom z rozpoznaniem depresji, wysunięto teorię, że osoby z depresją mogą mieć niższy niż normalny poziom serotoniny. Choć szeroko spopularyzowana, teoria ta nie znalazła potwierdzenia w późniejszych badaniach. Dlatego selektywne inhibitory wychwytu zwrotnego serotoniny (SSRI) stosuje się w celu zwiększenia ilości serotoniny w synapsach.

Glutaminian :

Co więcej, problemy z wytwarzaniem lub stosowaniem glutaminianu zostały sugestywnie i wstępnie powiązane z wieloma zaburzeniami psychicznymi, w tym autyzmem , zaburzeniem obsesyjno-kompulsywnym (OCD), schizofrenią i depresją . Zbyt duża ilość glutaminianu została powiązana z chorobami neurologicznymi, takimi jak choroba Parkinsona , stwardnienie rozsiane , choroba Alzheimera , udar i ALS (stwardnienie zanikowe boczne).

Brak równowagi neuroprzekaźników

Ogólnie rzecz biorąc, nie ma naukowo ustalonych „norm” dla odpowiednich poziomów lub „równowagi” różnych neuroprzekaźników. W większości przypadków pragmatycznie niemożliwe jest nawet zmierzenie poziomu neuroprzekaźników w mózgu lub ciele w dowolnym momencie. Neuroprzekaźniki regulują wzajemnie swoje uwalnianie, a słabe stałe nierównowagi w tej wzajemnej regulacji były powiązane z temperamentem zdrowych ludzi. Silne zaburzenia równowagi lub zakłócenia w układach neuroprzekaźników są związane z wieloma chorobami i zaburzeniami psychicznymi. Należą do nich choroba Parkinsona, depresja, bezsenność, zespół nadpobudliwości psychoruchowej z deficytem uwagi (ADHD), lęk, utrata pamięci, dramatyczne zmiany wagi i uzależnienia. Przewlekły stres fizyczny lub emocjonalny może przyczyniać się do zmian w układzie neuroprzekaźników. Genetyka również odgrywa rolę w aktywności neuroprzekaźników. Oprócz używania rekreacyjnego, leki, które bezpośrednio i pośrednio oddziałują z jednym lub więcej przekaźnikiem lub jego receptorem, są powszechnie przepisywane w przypadku problemów psychiatrycznych i psychologicznych. Warto zauważyć, że leki wchodzące w interakcje z serotoniną i noradrenaliną są przepisywane pacjentom z problemami, takimi jak depresja i lęk – chociaż pogląd, że istnieje wiele solidnych dowodów medycznych na poparcie takich interwencji, jest szeroko krytykowany. Badania wykazały, że brak równowagi dopaminy ma wpływ na stwardnienie rozsiane i inne zaburzenia neurologiczne.

Eliminacja neuroprzekaźników

Neuroprzekaźnik musi zostać rozłożony po dotarciu do komórki postsynaptycznej, aby zapobiec dalszemu przekazywaniu sygnału pobudzającego lub hamującego. Pozwala to na wytwarzanie nowych sygnałów z sąsiednich komórek nerwowych. Kiedy neuroprzekaźnik zostanie wydzielony do szczeliny synaptycznej, wiąże się ze specyficznymi receptorami na komórce postsynaptycznej, generując w ten sposób postsynaptyczny sygnał elektryczny. Nadajnik musi być następnie szybko usunięty, aby umożliwić komórce postsynaptycznej zaangażowanie się w kolejny cykl uwalniania, wiązania i generowania sygnału neuroprzekaźnika. Neuroprzekaźniki są terminowane na trzy różne sposoby:

1. Dyfuzja – neuroprzekaźnik odrywa się od receptora, dryfując ze szczeliny synaptycznej, gdzie zostaje wchłonięty przez komórki glejowe .
2. Degradacja enzymatyczna – rozkładają ją specjalne substancje chemiczne zwane enzymami . Zwykle astrocyty absorbują nadmiar neuroprzekaźników i przekazują je enzymom lub pompują je bezpośrednio do neuronu presynaptycznego.
3. Wychwyt zwrotny – reabsorpcja neuroprzekaźnika do neuronu. Transportery lub białka transportu błonowego pompują neuroprzekaźniki ze szczeliny synaptycznej z powrotem do zakończeń aksonów (neuronów presynaptycznych), gdzie są przechowywane.

Na przykład, cholina jest pobierana i poddawana recyklingowi przez neuron presynaptyczny, aby zsyntetyzować więcej ACh. Inne neuroprzekaźniki, takie jak dopamina, są w stanie dyfundować z docelowych połączeń synaptycznych i są eliminowane z organizmu przez nerki lub niszczone w wątrobie. Każdy neuroprzekaźnik ma bardzo specyficzne ścieżki degradacji w punktach regulacyjnych, które mogą być celem systemu regulacyjnego organizmu lub leków.

Zobacz też

Uwagi

Bibliografia

Zewnętrzne linki

• Molekularna biologia komórki. Wydanie IV. Sekcja 21.4: Neuroprzekaźniki, synapsy i transmisja impulsów
• Galeria zdjęć wyrażeń molekularnych: kolekcja neuroprzekaźników
• Neuroprzekaźniki w mózgu
• Endogenne neuroaktywne zewnątrzkomórkowe przetworniki sygnału
• Neuroprzekaźnik w Narodowej Bibliotece Medycznej USA Medical Subject Headings (MeSH)
• witryna neuronauka dla dzieci
• witryna eksploratora mózgu