Що таке нейротрансмітери?

Нейротрансмітери — це ендогенні хімічні речовини, які забезпечують нейротрансмісію.

Це тип хімічного месенджера, який передає сигнали через хімічний синапс, такий як нервово-м’язове з’єднання, від одного нейрона (нервової клітини) до іншого «цільового» нейрона, м’язової клітини або клітини залози.

Нейротрансмітери вивільняються з синаптичних бульбашок в синапсах в синаптичну щілину, де вони приймаються рецепторами нейротрансмітерів на клітинах-мішенях. Багато нейротрансмітерів синтезуються з простих і рясних попередників, таких як амінокислоти, які легко доступні з раціону та вимагають лише невеликої кількості стадій біосинтезу для перетворення. Нейротрансмітери грають важливу роль у формуванні повсякденного життя та функцій. Їх точна кількість невідома, але було ідентифіковано понад 200 унікальних хімічних посланців.У цій статті ми постараємося допомогти вам з’ясувати, що ж таке нейротрансмітери.

Механізм нейротрансмісії

Нейрони зв’язуються з тканинами-мішенями в синапсах, у які вони виділяють хімічні речовини, що називаються нейротрансмітерами (лігандами). Оскільки цей зв’язок опосередкований хімічними речовинами, цей процес називається хімічною нейротрансмісією і виникає у хім. синапсах.

Кожен синапс складається з:

1. Пресинаптичної мембрани — діафрагма кінцевого бутона (закінчення аксона) пресинаптичного нервового волокна.
2. Постсинаптичної мембрани — оболонки клітини-мішені.
3. Синаптичної щілини — розриву між пресинаптичною і постсинаптичною мембранами.

Усередині кінцевого бутона пресинаптичного нервового волокна виробляються і зберігаються численні бульбашки, які містять нейротрансмітери. Коли пресинаптична оболонка деполяризується можливістю дії, кальцієві потенціалкеровані канали відкриваються (знаходяться у діафрагмах клемних кнопок). Все це стимулює приплив іонів кальцію у кінцевий бутон, який змінює стан деяких мембранних білків у пресинаптичній мембрані та призводить до екзоцитозу нейротрансмітерів з кінцевого бутона в синаптичну щілину.

Після перетину синаптичної щілини нейротрансмітери зв’язуються зі своїми рецепторами на постсинаптичні мембрани. Як тільки нейротрансмітер зв’язується зі своїм рецептором, ліганд-керовані канали постсинаптичної мембрани відкриваються або закриваються. Ці ліганд-закриті канали є іонними каналами, та їх відкриття або закриття змінює проникність постсинаптичної мембрани для іонів кальцію, натрію, калію і хлориду. Це призводить до стимуляційної або гальмівної відповіді.

Якщо нейротрансмітер стимулює цільову клітину до дії, то це збудливий нейротрансмітер, що діє у збудливому синапсі. З іншого боку, якщо він пригнічує клітку-мішень, він є інгібіційним нейротрансмітером, що діє в інгібіційному синапсі. Отже, тип синапсу та реакція тканини-мішені залежать від типу нейротрансмітера. Збудливі нейротрансмітери викликають деполяризацію постсинаптичних клітин і генерують потенціал дії; наприклад, ацетилхолін стимулює скорочення м’язів. Інгібіційні синапси викликають гіперполяризацію клітин-мішеней, ведучи їх далі від межі потенціалу дії, тим самим пригнічуючи їх дію; наприклад, ГАМК пригнічує мимовільні рухи.

Нейротрансмітер, що вивільняється у синаптичну щілину, діє дуже короткий час, всього лише хвилини або навіть секунди. Він або руйнується ферментами, такими як ацетилхолінестеразою, або реабсорбується у термінальну кнопку пресинаптичного нейрона за допомогою механізмів зворотного захоплення і потім рециркулють. Найвідомішими нейротрансміттерами, відповідальними за таку сильну, але короткочасну збудливу дію, є ацетилхолін, норадреналін і адреналін, тоді як ГАМК є основним гальмівним нейромедіатором.
Повторні синаптичні активності можуть наносити тривалий вплив на рецепторний нейрон, зокрема структурні зміни, такі як утворення нових синапсів, зміни в дендритні дерева або зростання аксонів. Прикладом цього є процес навчання — чим більше ви вивчаєте й повторюєте, тим більше синапсів створюється у вашому мозку і дозволяє вам отримувати цю інформацію при необхідності.

Крім нейротрансмітерів, існують інші хімічні речовини, пов’язані з синапсами, звані нейромедіаторами. Нейромодуляція відрізняється від нейротрансмісії тим, як довго речовина діє на синапс.

Нейромодулятори не так швидко реабсорбуються пресинаптичними нейронами або розщеплюються ферментами. Замість цього вони багато часу проводять у спинномозковій рідині, впливаючи на «енергійність» інших мозкових нейронів. Найбільш відомими нейромодуляторами є також нейротрансмітери, що називаються дофаміном, серотоніном, ацетилхоліном, гістаміном і норадреналіном.

Інші пов’язані хімічні речовини містять нейрогормони. Вони виробляються у нейронах і секретуються у кровотік, який переносить їх у віддалені тканини. Кращими прикладами є вивільнювальні гормони гіпоталамуса окситоцин і вазопресин.

Класифікація

Нейротрансмітери можуть бути класифіковані як збудливі або інгібіційні.

Збудливі нейротрансмітери функціонують, активуючи рецептори на постсинаптичній мембрані та посилюючи ефекти потенціалу дії. Натомість, інгібіційні нейротрансмітери функціонують для запобігання потенціалу дії. На додаток до вищезгаданої класифікації нейротрансмітери також можуть бути класифіковані на основі їх хімічної структури:

• Амінокислоти — ГАМК, глутамат.
• Моноаміни — серотонін, гістамін.
• Катехоламіни (категорія моноамінів), що звуться дофаміном, норадреналіном, адреналіном.

Нижче наведені найбільш зрозумілі та поширені типи нейротрансмітерів.

Ацетилхолін

Ацетилхолін (ACh) відноситься до збудливих нейротрансмітерів, секретується моторними нейронами, які іннервують м’язові клітини, базальні ганглії, передганглійні нейрони ВНС і постганглійні нейрони парасимпатичної / симпатичної НС.
Його основна функція — стимулювати скорочення м’язів. Однак єдиний виняток з цього, де ацетилхолін є інгібіційним нейротрансмітером, це парасимпатичні закінчення блукаючого нерва. Вони пригнічують серцевий м’яз через серцеве сплетіння.
Він також виявлений у сенсорних нейронах й у вегетативній нервовій системі та бере участь у плануванні «стану сну», коли людина міцно спить. Ацетилхолін грає життєво важливу роль у нормальному функціонуванні м’язів.

Норадреналін

Норадреналін (NE), є збудливим нейротрансмітером, який виробляється мозковим стовбуром, гіпоталамусом і залозами та виділяється у кровотік. У мозку він підвищує рівень пильності та неспання.

В організмі він виділяється більшістю постганглійних симпатичних нервів. Він діє, щоб стимулювати процеси в організмі. Наприклад, це дуже важливо в ендогенній продукції Ad. NE залучений в розлади настрою, такі як депресія і занепокоєння. Альтернативно, аномально висока його концентрація призводить до порушень сну.

Адреналін

Адреналін (Ad) є збудливим нейромедіатором, продукуються хромафінними наднирковими клітинами. Він готує тіло до відповіді «бийся або біжи». Це означає що, коли людина сильно стимульована (страх, гнів і т. д.) Додаткові кількості адреналіну вивільняються у кровотік.
Це вивільнення адреналіну збільшує частоту серцевих скорочень, кров’яний тиск і вироблення глюкози з печінки (глікогеноліз). Таким чином, нервова та ендокринна системи готують організм до небезпечних і екстремальних ситуацій шляхом збільшення надходження поживних речовин у ключові тканини.

Дофамін

Дофамін (DA) є нейротрансмітером, секретується нейронами чорної субстанції. Він вважається особливим типом нейротрансмітерів, тому що його ефекти є як збудливими, так і гальмівними. Сам ефект залежить від типу рецептора, з яким зв’язується дофамін.

Як частина екстрапірамідної рухової системи, яка містить базальні ганглії, дофамін важливий для координації рухів, пригнічуючи непотрібні рухи. У гіпофізі він пригнічує виділення пролактину та стимулює секрецію гормону росту.

Дефіцит дофаміну, пов’язаний з руйнуванням чорної субстанції, призводить до хвороби Паркінсона. Підвищена активність дофамінергічних нейронів сприяє патофізіології психотичних розладів і шизофренії. Зловживання наркотиками й алкоголем може тимчасово підвищити рівень дофаміну в крові та привести до нездатності зосередитися.

ГАМК

Гамма-аміномасляна кислота (ГАМК) — це найпотужніший інгібіційний нейротрансмітер, що виробляється у спинному мозку, мозочку, базальних гангліях і багатьох областях кори головного мозку. ГАМК безпосередньо впливає на наш настрій й емоції. Він широко поширений у мозку та відіграє головну роль у зниженні збудливості нейронів по всій нервовій системі.

Глутамат

Глутамат (Glu) є найпотужнішим збудливим нейротрансміттером ЦНС, який забезпечує гомеостаз з ефектами ГАМК. Він секретується нейронами багатьох сенсорних шляхів, що входять у ЦНС, а також у кору головного мозку.
Глутамат бере участь в управлінні загальної збудливості ЦНС, впливає на здатність до навчання і на пам’ять. Таким чином, невідповідна нейротрансмісія глутамату сприяє розвитку епілепсії, а також когнітивних і афективних розладів.

Серотонін

Серотонін — це інгібіційний нейротрансмітер, тісно пов’язаний з емоційним станом людини та його настроєм. Він секретується нейронами стовбура мозку та нейронами, які іннервують ШКТ.

Серотонін бере участь у регуляції температури тіла, сприйнятті болю, емоцій і циклу сну. Недостатня секреція серотоніну може призвести до зниження функції імунної системи, а також до ряду емоційних розладів, таких як депресія, проблеми з контролем гніву, обсесивно-компульсивний розлад і навіть суїцидальні тенденції.

Гістамін

Гістамін є збудливим нейротрансмітером, що виробляється нейронами гіпоталамуса, клітинами слизової оболонки шлунка, огрядними клітинами та базофілами в крові. У центральній нервовій системі це важливо для неспання, кров’яного тиску, болю і сексуальної поведінки. У шлунку підвищується кислотність.
Він бере участь в першу чергу в запальній реакції, а також у ряді інших функцій, таких як вазодилатація і регуляція імунної відповіді на чужорідні тіла. Наприклад, коли алергени вводяться у кровотік, гістамін допомагає в боротьбі з цими мікроорганізмами, викликаючи свербіж шкіри або подразнення горла, носа або легень.

Порушення, пов’язані з нейромедіаторами

1. Хвороба Альцгеймера. Ця недуга є нейродегенеративним розладом, що характеризується порушеннями навчання і пам’яті. Це пов’язано з нестачею ацетилхоліну в певних областях мозку.
2. Депресія. Вважається, що депресія викликана порушенням вироблення таких нейротрансмітерів як норадреналін, серотонін і дофамін у ЦНС. Отже, фармакологічне лікування депресії направлено на підвищення концентрації цих нейротрансмітерів у ЦНС.
3. Шизофренія. Було показано, що цей психічний розлад викликає надмірне скупчення дофаміну в лобових частках, що призводить до психотичних епізодів у цих пацієнтів. Препарати, що блокують дофамін, використовуються для лікування шизофренічних станів.
4. Хвороба Паркінсона. Руйнування чорної субстанції призводить до руйнування єдиного джерела дофаміну в центральній нервовій системі. Виснаження даного нейромедіатора призводить до неконтрольованого тремору м’язів, що спостерігається у пацієнтів, які страждають на хворобу Паркінсона.
5. Епілепсія. Деякі епілептичні стани викликані відсутністю інгібаційних нейротрансмітерів, таких як ГАМК, або збільшення збудливих нейротрансмітерів, таких як глутамат. Залежно від причини судом лікування спрямоване або на збільшення ГАМК, або на зниження глютамату.
6. Хвороба Хантінгтона. Крім епілепсії, хронічне зниження ГАМК в головному мозку може привести до хвороби Хантінгтона. Навіть, якщо це спадкове захворювання, пов’язане з аномалією в генах, одним з продуктів такої невпорядкованою ДНК є знижена здатність нейронів поглинати ГАМК. Не існує ліків проти хвороби Хантінгтона, але ми все ще можемо лікувати симптоми, фармакологічно збільшуючи кількість пригнічувальних нейротрансмітерів.

Висновки

Нейротрансмітери — це ендогенні хімічні речовини, які забезпечують зв’язок у нервовій системі, а також між нервовою системою та іншим тілом. Вони передають інформацію між окремими нейронами й у підсумку регулюють широкий спектр функцій організму.