Что такое нейротрансмиттеры?

Нейротрансмиттеры — это эндогенные химическими вещества, которые обеспечивают нейротрансмиссию.

Это тип химического мессенджера, который передает сигналы через химический синапс, такой как нервно-мышечное соединение, от одного нейрона (нервной клетки) к другому «целевому» нейрону, мышечной клетке или клетке железы.

Нейротрансмиттеры высвобождаются из синаптических пузырьков в синапсах в синаптическую щель, где они принимаются рецепторами нейротрансмиттеров на клетках-мишенях. Многие нейротрансмиттеры синтезируются из простых и обильных предшественников, таких как аминокислоты, которые легко доступны из рациона и требуют лишь небольшого количества стадий биосинтеза для превращения. Нейротрансмиттеры играют важную роль в формировании повседневной жизни и функций. Их точное число неизвестно, но было идентифицировано более 200 уникальных химических посланников.

В этой статье мы постараемся помочь вам разобраться в том, что же из себя представляют нейротрансмиттеры.

Механизм нейротрансмиссии

Нейроны связываются с тканями-мишенями в синапсах, в которые они выделяют химические вещества, называемые нейротрансмиттерами (лигандами). Поскольку эта связь опосредована химическими веществами, этот процесс называется химической нейротрансмиссией и проистекает в хим. синапсах.

Каждый синапс состоит из:

Пресинаптической мембраны — диафрагма концевого бутона (окончание аксона) пресинаптического нервного волокна.
Постсинаптической мембраны — оболочки клетки-мишени.
Синаптической щели — разрыва между пресинаптической и постсинаптической мембранами.

Внутри концевого бутона пресинаптического нервного волокна вырабатываются и хранятся многочисленные пузырьки, которые содержат нейротрансмиттеры. Когда пресинаптическая оболочка деполяризуется возможностью действия, кальциевые потенциал-управляемые каналы открываются (находятся в диафрагмах клеммных кнопок). Все это стимулирует приток ионов кальция в концевой бутон, который изменяет состояние некоторых мембранных белков в пресинаптической мембране и приводит к экзоцитозу нейротрансмиттеров из концевого бутона в синаптическую щель.

После пересечения синаптической щели нейротрансмиттеры связываются со своими рецепторами на постсинаптической мембране. Как только нейротрансмиттер связывается со своим рецептором, лиганд-управляемые каналы постсинаптической мембраны открываются или закрываются. Эти лиганд-закрытые каналы являются ионными каналами, и их открытие или закрытие изменяет проницаемость постсинаптической мембраны для ионов кальция, натрия, калия и хлорида. Это приводит к стимулирующему или тормозному ответу.

Если нейротрансмиттер стимулирует целевую клетку к действию, то это возбуждающий нейротрансмиттер, действующий в возбуждающем синапсе. С другой стороны, если он ингибирует клетку-мишень, он является ингибирующим нейротрансмиттером, действующим в ингибирующем синапсе. Итак, тип синапса и реакция ткани-мишени зависят от типа нейротрансмиттера. Возбуждающие нейротрансмиттеры вызывают деполяризацию постсинаптических клеток и генерируют потенциал действия; например, ацетилхолин стимулирует сокращение мышц. Ингибирующие синапсы вызывают гиперполяризацию клеток-мишеней, ведя их дальше от порога потенциала действия, тем самым подавляя их действие; например, ГАМК подавляет непроизвольные движения.

Нейротрансмиттер, высвобождаемый в синаптическую щель, действует очень короткое время, всего лишь минуты или даже секунды. Он либо разрушается ферментами, такими как ацетилхолинэстераза, либо реабсорбируется в терминальную кнопку пресинаптического нейрона с помощью механизмов обратного захвата и затем рециркулируется. Наиболее известными нейротрансмиттерами, ответственными за такое сильное, но кратковременное возбуждающее действие, являются ацетилхолин, норэпинефрин и адреналин, в то время как ГАМК является основным тормозящим нейромедиатором.

Повторные синаптические активности могут оказывать длительное воздействие на рецепторный нейрон, включая структурные изменения, такие как образование новых синапсов, изменения в дендритном дереве или рост аксонов. Примером этого является процесс обучения — чем больше вы изучаете и повторяете, тем больше синапсов создается в вашем мозгу и позволяет вам получать эту информацию при необходимости.

Помимо нейротрансмиттеров, существуют другие химические вещества, связанные с синапсами, называемые нейромедиаторами. Нейромодуляция отличается от нейротрансмиссии тем, как долго вещество действует на синапс. Нейромодуляторы не так быстро реабсорбируются пресинаптическими нейронами или расщепляются ферментами. Вместо этого они много времени проводят в спинномозговой жидкости, воздействуя на «энергичность» прочих мозговых нейронов. Наиболее известными нейромодуляторами являются также нейротрансмиттеры, называемые дофамином, серотонином, ацетилхолином, гистамином и норадреналином.

Другие связанные химические вещества включают нейрогормоны. Они вырабатываются в нейронах и секретируются в кровоток, который переносит их в отдаленные ткани. Лучшими примерами являются высвобождающие гормоны гипоталамуса окситоцин и вазопрессин.

Классификация

Нейротрансмиттеры могут быть классифицированы как возбуждающие или ингибирующие.

Возбуждающие нейротрансмиттеры функционируют, активируя рецепторы на постсинаптической мембране и усиливая эффекты потенциала действия, тогда как ингибирующие нейротрансмиттеры функционируют для предотвращения потенциала действия. В дополнение к вышеупомянутой классификации нейротрансмиттеры также могут быть классифицированы на основе их химической структуры:

Аминокислоты — ГАМК, глутамат.
Моноамины — серотонин, гистамин.
Катехоламины (подкатегория моноаминов), называемые дофамином, норадреналином, адреналином.

Ниже приведены наиболее понятные и распространенные типы нейротрансмиттеров.

Ацетилхолин

Ацетилхолин (ACh) относится к возбуждающим нейротрансмиттером, секретируемым моторными нейронами, которые иннервируют мышечные клетки, базальные ганглии, преганглионарные нейроны ВНС и постганглионарные нейроны парасимпатической/симпатической НС.

Его основная функция — стимулировать сокращение мышц. Однако единственное исключение из этого, где ацетилхолин является ингибирующим нейротрансмиттером, это парасимпатические окончания блуждающего нерва. Они подавляют сердечную мышцу через сердечное сплетение.

Он также обнаружен в сенсорных нейронах и в вегетативной нервной системе и участвует в планировании «состояния сна», когда человек крепко спит. Ацетилхолин играет жизненно важную роль в нормальном функционировании мышц.

Норадреналин

Норадреналин (NE), является возбуждающим нейротрансмиттером, который вырабатывается стволом мозга, гипоталамусом и надпочечниками и выделяется в кровоток. В мозге он повышает уровень бдительности и бодрствования.

В организме он выделяется большинством постганглионарных симпатических нервов. Он действует, чтобы стимулировать процессы в организме. Например, это очень важно в эндогенной продукции Ad. NE вовлечен в расстройства настроения, такие как депрессия и беспокойство. Альтернативно, аномально высокая его концентрация приводит к нарушениям сна.

Адреналин

Адреналин (Ad) является возбуждающим нейромедиатором, продуцируемым хромаффинными надпочечными клетками. Он готовит тело к ответу «сражайся или беги». Это означает что, когда человек сильно стимулирован (страх, гнев и т. д.) дополнительные количества адреналина высвобождаются в кровоток.

Это высвобождение адреналина увеличивает частоту сердечных сокращений, кровяное давление и выработку глюкозы из печени (гликогенолиз). Таким образом, нервная и эндокринная системы подготавливают организм к опасным и экстремальным ситуациям за счет увеличения поступления питательных веществ в ключевые ткани.

Дофамин

Дофамин (DA) является нейротрансмиттером, секретируемым нейронами черной субстанции. Он считается особым типом нейротрансмиттеров, потому что его эффекты являются как возбуждающими, так и тормозящими. Сам эффект зависит от типа рецептора, с которым связывается дофамин.

Как часть экстрапирамидной двигательной системы, которая включает базальные ганглии, дофамин важен для координации движений, подавляя ненужные движения. В гипофизе он ингибирует выделение пролактина и стимулирует секрецию гормона роста.

Дефицит дофамина, связанный с разрушением черной субстанции, приводит к болезни Паркинсона. Повышенная активность дофаминергических нейронов способствует патофизиологии психотических расстройств и шизофрении. Злоупотребление наркотиками и алкоголем может временно повысить уровень дофамина в крови и привести к неспособности сосредоточиться.

ГАМК

Гамма-аминомасляная кислота (ГАМК) — это наиболее мощный ингибиторным нейротрансмиттером, вырабатываемый в спинном мозге, мозжечке, базальных ганглиях и многих областях коры головного мозга. ГАМК напрямую влияет на наше настроение и эмоции. Он широко распространен в мозге и играет главную роль в снижении возбудимости нейронов по всей нервной системе.

Глутамат

Глутамат (Glu) является наиболее мощным возбуждающим нейротрансмиттером ЦНС, который обеспечивает гомеостаз с эффектами ГАМК. Он секретируется нейронами многих сенсорных путей, входящих в ЦНС, а также в кору головного мозга.

Глутамат принимает участие в управлении общей возбудимости ЦНС, влияет на способность к обучению и на память. Таким образом, неподходящая нейротрансмиссия глутамата способствует развитию эпилепсии, а также когнитивных и аффективных расстройств.

Серотонин

Серотонин — это ингибирующий нейротрансмиттер, тесно связанный с эмоциональным состоянием человека и его настроением. Он секретируется нейронами ствола мозга и нейронами, которые иннервируют ЖКТ.

Серотонин участвует в регуляции температуры тела, восприятии боли, эмоций и цикла сна. Недостаточная секреция серотонина может привести к снижению функции иммунной системы, а также к ряду эмоциональных расстройств, таких как депрессия, проблемы с контролем гнева, обсессивно-компульсивное расстройство и даже суицидальные тенденции.

Гистамин

Гистамин является возбуждающим нейротрансмиттером, вырабатываемый нейронами гипоталамуса, клетками слизистой оболочки желудка, тучными клетками и базофилами в крови. В центральной нервной системе это важно для бодрствования, кровяного давления, боли и сексуального поведения. В желудке повышается кислотность.

Он участвует в первую очередь в воспалительной реакции, а также в ряде других функций, таких как вазодилатация и регуляция иммунного ответа на инородные тела. Например, когда аллергены вводятся в кровоток, гистамин помогает в борьбе с этими микроорганизмами, вызывая зуд кожи или раздражение горла, носа или легких.

Нарушения, связанные с нейромедиаторами

Болезнь Альцгеймера. Данный недуг является нейродегенеративным расстройством, характеризующимся нарушениями обучения и памяти. Это связано с недостатком ацетилхолина в определенных областях мозга.
Депрессия. Считается, что депрессия вызвана нарушением выработки таких нейротрансмиттеров как норэпинефрин, серотонин и дофамин в ЦНС. Следовательно, фармакологическое лечение депрессии направлено на повышение концентрации этих нейротрансмиттеров в ЦНС.
Шизофрения. Было показано, что данное психическое расстройство вызывает чрезмерное скопление дофамина в лобных долях, что приводит к психотическим эпизодам у этих пациентов. Препараты, блокирующие дофамин, используются для лечения шизофренических состояний.
Болезнь Паркинсона. Разрушение черной субстанции приводит к разрушению единственного источника дофамина в центральной нервной системе. Истощение данного нейромедиатора приводит к неконтролируемому тремору мышц, наблюдаемому у пациентов, страдающих болезнью Паркинсона.
Эпилепсия. Некоторые эпилептические состояния вызваны отсутствием ингибиторных нейротрансмиттеров, таких как ГАМК, или увеличением возбуждающих нейротрансмиттеров, таких как глутамат. В зависимости от причины судорог лечение направлено либо на увеличение ГАМК, либо на снижение глютамата.
Болезнь Хантингтона. Помимо эпилепсии, хроническое снижение ГАМК в головном мозге может привести к болезни Хантингтона. Даже если это наследственное заболевание, связанное с аномалией в генах, одним из продуктов такой неупорядоченной ДНК является сниженная способность нейронов поглощать ГАМК. Не существует лекарства от болезни Хантингтона, но мы все еще можем лечить симптомы, фармакологически увеличивая количество ингибирующих нейротрансмиттеров.

Выводы

Нейротрансмиттеры — это эндогенные химические вещества, которые обеспечивают связь в нервной системе, а также между нервной системой и остальным телом. Они передают информацию между отдельными нейронами и в конечном итоге регулируют широкий спектр функций организма.

Метки