Hamowanie presynaptyczne - Presynaptic inhibition
Hamowanie presynaptyczne jest zjawiskiem , w którym neuron hamujący dostarcza sygnał synaptyczny do aksonu innego neuronu ( synapsy aksoaksonalnej ) , aby zmniejszyć prawdopodobieństwo wyzwolenia przez niego potencjału czynnościowego . Hamowanie presynaptyczne występuje, gdy neuroprzekaźnik hamujący, taki jak GABA , działa na receptory GABA na końcu aksonu . Hamowanie presynaptyczne jest wszechobecne wśród neuronów czuciowych.
Funkcja hamowania presynaptycznego
Neurony somatosensoryczne kodują informacje o aktualnym stanie organizmu (np. temperatura, ból, ciśnienie, pozycja itp.); ten stały napływ informacji podlega modulacji w celu wzmocnienia lub zmniejszenia bodźców (patrz też: teoria kontroli bramek i kontrola wzmocnienia – biologiczna ). Ponieważ istnieje zasadniczo nieograniczona liczba bodźców, konieczne jest, aby sygnały te były odpowiednio filtrowane. Aby zmniejszyć niektóre bodźce, pierwotne aferenty otrzymują hamujący wkład (prawdopodobnie z GABA, ale może to być również glicyna), co zmniejsza prawdopodobieństwo wyjścia synaptycznego. Istnieją dowody na poparcie hipotezy, że hamowanie presynaptyczne działa jako środek przeciwbólowy łagodzący ból. Zmniejszenie aktywności neuronów nocyceptywnych (wyczuwających ból) zmniejszy również percepcję bólu. Jedno z badań wykazało, że zwierzęta bez określonego typu receptora GABA na swoich nocyceptorach były nadwrażliwe na ból, co wspierało działanie przeciwbólowe. Obok tłumienia ból, utrata hamowania presynaptyczne odgrywa rolę w wielu zaburzeniach neurologicznych, takich jak epilepsja , autyzm i zespół łamliwego chromosomu X .
Mechanizmy hamowania presynaptycznego i pierwotnej depolaryzacji aferentnej (PAD)
Pierwotne aferentne czuciowe zawierają receptory GABA wzdłuż swoich końcówek (przegląd w:, Tabela 1). Receptory GABA są kanałami chlorkowymi bramkowanymi ligandami , utworzonymi przez połączenie pięciu podjednostek receptora GABA . Oprócz obecności receptorów GABA wzdłuż aferentnych aksonów czuciowych, terminal presynaptyczny ma również wyraźny skład jonowy o wysokim stężeniu chlorków. Wynika to z kotransporterów kation-chlorek (na przykład NKCC1 ), które utrzymują wysoki poziom chlorku wewnątrzkomórkowego.
Zazwyczaj aktywacja receptorów GABA powoduje napływ chlorków, który powoduje hiperpolaryzację komórki. Jednak w pierwotnych włóknach doprowadzających, ze względu na wysokie stężenie chlorku na końcu presynaptycznym, a tym samym jego zmieniony potencjał odwrócenia, aktywacja receptora GABA w rzeczywistości powoduje wypływ chlorków, a tym samym wynikającą z tego depolaryzację. Zjawisko to nazywa się pierwotną depolaryzacją aferentną (PAD). Potencjał depolaryzacji indukowany przez GABA w aferentnych aksonach wykazano u wielu zwierząt, od kotów po owady. Co ciekawe, pomimo zdepolaryzowanego potencjału, aktywacja receptora GABA wzdłuż aksonu nadal powoduje zmniejszenie uwalniania neuroprzekaźników, a zatem nadal działa hamująco.
Istnieją cztery hipotezy, które proponują mechanizmy stojące za tym paradoksem:
- Zdepolaryzowana membrana powoduje inaktywację kanałów sodowych bramkowanych napięciem na zaciskach, a zatem zapobiega się propagacji potencjału czynnościowego.
- Kanały otwartego receptora GABA działają jak bocznik , dzięki czemu prąd jest rozpraszany zamiast rozprzestrzeniania się do zacisków.
- Zdepolaryzowana błona powoduje dezaktywację kanałów wapniowych bramkowanych napięciem , zapobiegając napływowi wapnia do synapsy (co jest niezbędne dla neuroprzekaźnictwa).
- Depolaryzacja na zakończeniach generuje kolec antydromiczny (tj. potencjał czynnościowy generowany w aksonie i przemieszczający się w kierunku somy), który zapobiega rozprzestrzenianiu się kolców ortodromicznych (tj. potencjału czynnościowego wędrującego z somy komórki w kierunku końców aksonu).
Historia odkrycia hamowania presynaptycznego
1933: Grasser i Graham zaobserwowali depolaryzację, która powstała w sensorycznych zakończeniach aksonów
1938: Baron i Matthews zaobserwowali depolaryzację, która powstała w końcówkach aksonów czuciowych i korzeniu brzusznym
1957: Frank i Fuortes ukuli termin „hamowanie presynaptyczne”
1961: Eccles, Eccles i Magni ustalili, że potencjał korzenia grzbietowego (DRP) pochodzi z depolaryzacji końcówek aksonów czuciowych