Rola neuroprzekaźników

Neuroprzekaźnik to przekaźnik chemiczny, który przenosi, wzmacnia i równoważy sygnały między neuronami (znanymi również jako komórki nerwowe) a komórkami docelowymi w całym ciele. Te komórki docelowe mogą znajdować się w gruczołach, mięśniach lub innych neuronach.

Miliardy cząsteczek neuroprzekaźników nieustannie pracują, aby utrzymać funkcjonowanie naszego mózgu, zarządzając wszystkim, od oddychania przez bicie serca po poziom uczenia się i koncentracji. Mogą również wpływać na różne funkcje psychologiczne, takie jak strach, nastrój, przyjemność i radość.

Jak działają neuroprzekaźniki

Aby neurony mogły wysyłać wiadomości w całym ciele, muszą być w stanie komunikować się ze sobą w celu przesyłania sygnałów. Jednak neurony nie są ze sobą po prostu połączone. Na końcu każdego neuronu znajduje się maleńka szczelina zwana synapsą i aby komunikować się z następną komórką, sygnał musi być w stanie przejść przez tę małą przestrzeń. Dzieje się to poprzez proces zwany neurotransmisją.

W większości przypadków neuroprzekaźnik jest uwalniany z tak zwanego zakończenia aksonu po osiągnięciu przez potencjał czynnościowy synapsy, miejsca, w którym neurony mogą przekazywać sobie nawzajem sygnały.

Kiedy sygnał elektryczny dociera do końca neuronu, wyzwala uwalnianie małych pęcherzyków, które zawierają neuroprzekaźniki. Woreczki te rozlewają swoją zawartość do synapsy, gdzie neuroprzekaźniki przemieszczają się następnie przez szczelinę w kierunku sąsiednich komórek. Komórki te zawierają receptory, w których neuroprzekaźniki mogą wiązać się i wyzwalać zmiany w komórkach.

Po uwolnieniu neuroprzekaźnik przekracza szczelinę synaptyczną i przyłącza się do miejsca receptora na drugim neuronie, pobudzając lub hamując neuron odbierający, w zależności od tego, czym jest neuroprzekaźnik.

Receptory i neuroprzekaźniki działają jak system zamka i klucza. Tak jak do otwarcia konkretnego zamka potrzebny jest odpowiedni klucz, neuroprzekaźnik (klucz) połączy się tylko z określonym receptorem (zamkiem). Jeśli neuroprzekaźnik jest w stanie działać w miejscu receptora, wywołuje zmiany w komórce przyjmującej.

Czasami neuroprzekaźniki mogą wiązać się z receptorami i powodować przekazywanie sygnału elektrycznego w dół komórki (pobudzający). W innych przypadkach neuroprzekaźnik może faktycznie zablokować kontynuację sygnału, zapobiegając przekazywaniu wiadomości (hamowanie).

Inaktywacja neuroprzekaźników

Co więc dzieje się z neuroprzekaźnikiem po zakończeniu jego pracy? Gdy neuroprzekaźnik osiągnie zamierzony efekt, jego działanie może zostać zatrzymane przez trzy mechanizmy:

• Degradacja: Enzym zmienia strukturę neuroprzekaźnika, więc nie może być rozpoznany przez receptor
• Dyfuzja: Neuroprzekaźnik odpływa od receptora
• Wychwyt zwrotny: Cała cząsteczka neuroprzekaźnika jest pobierana z powrotem przez akson neuronu, który ją uwolnił

Kryteria

Rzeczywista identyfikacja neuroprzekaźników może być w rzeczywistości dość trudna. Podczas gdy naukowcy mogą obserwować pęcherzyki zawierające neuroprzekaźniki, ustalenie, jakie substancje chemiczne są przechowywane w pęcherzykach, nie jest takie proste.

Z tego powodu neuronaukowcy opracowali szereg wytycznych dotyczących określania, czy substancja chemiczna powinna być zdefiniowana jako neuroprzekaźnik:

• Obecność substancji chemicznej w komórce. Substancja chemiczna jest syntetyzowana w neuronie lub w inny sposób w nim znajdywana.
• Uwalnianie zależne od bodźca. Jest uwalniany w odpowiednich ilościach przez neuron po stymulacji.
• Działanie na komórce postsynaptycznej. Substancja chemiczna musi zostać uwolniona przez neuron presynaptyczny, a neuron postsynaptyczny musi zawierać receptory, z którymi substancja chemiczna się zwiąże.
• Mechanizm usuwania. Istnieje specyficzny mechanizm usuwania substancji chemicznej z miejsca aktywacji po zakończeniu jej pracy.

Klasyfikacja

Neuroprzekaźniki odgrywają ważną rolę w codziennym życiu i funkcjonowaniu. Naukowcy nie wiedzą jeszcze dokładnie, ile istnieje neuroprzekaźników, ale zidentyfikowano ponad 60 różnych przekaźników chemicznych.

Neuroprzekaźniki można sklasyfikować według ich funkcji:

• Neuroprzekaźniki pobudzające: Te typy neuroprzekaźników mają pobudzający wpływ na neuron, co oznacza, że ​​zwiększają prawdopodobieństwo, że neuron uruchomi potencjał czynnościowy. Niektóre z głównych neuroprzekaźników pobudzających obejmują epinefrynę i norepinefrynę.
• Neuroprzekaźniki hamujące: Te typy neuroprzekaźników mają hamujący wpływ na neuron; zmniejszają prawdopodobieństwo, że neuron uruchomi potencjał czynnościowy. Niektóre z głównych neuroprzekaźników hamujących obejmują serotoninę i kwas gamma-aminomasłowy (GABA).
• Neuroprzekaźniki modulujące: Te neuroprzekaźniki, często nazywane neuromodulatorami, są w stanie wpływać na większą liczbę neuronów jednocześnie. Te neuromodulatory wpływają również na działanie innych przekaźników chemicznych. Tam, gdzie neuroprzekaźniki synaptyczne są uwalniane przez zakończenia aksonów, aby szybko oddziaływać na inne neurony receptorowe, neuromodulatory dyfundują na większym obszarze i działają wolniej.

Niektóre neuroprzekaźniki, takie jak acetylocholina i dopamina, mogą wywoływać zarówno efekty pobudzające, jak i hamujące, w zależności od rodzaju obecnych receptorów.

Rodzaje

Istnieje wiele różnych sposobów klasyfikacji i kategoryzacji neuroprzekaźników. W niektórych przypadkach są one po prostu podzielone na monoaminy, aminokwasy i peptydy

Neuroprzekaźniki można również podzielić na jeden z sześciu typów:

Aminokwasy

• Kwas gamma-aminomasłowy (GABA): Ten naturalnie występujący aminokwas działa jako główny hamujący przekaźnik chemiczny organizmu. GABA przyczynia się do wzroku, kontroli motorycznej i odgrywa rolę w regulacji lęku. Benzodiazepiny, które są stosowane w leczeniu lęku, działają poprzez zwiększenie wydajności neuroprzekaźników GABA, co może zwiększyć uczucie relaksu i spokoju.
• Glutaminian: Najbardziej obfity neuroprzekaźnik znajdujący się w układzie nerwowym, glutaminian, odgrywa rolę w funkcjach poznawczych, takich jak pamięć i uczenie się. Nadmierne ilości glutaminianu mogą powodować ekscytotoksyczność prowadzącą do śmierci komórek. Ta ekscytotoksyczność spowodowana gromadzeniem się glutaminianu jest związana z niektórymi chorobami i urazami mózgu, w tym chorobą Alzheimera, udarem i napadami padaczkowymi.

Peptydy

• Oksytocyna: Ten potężny hormon działa w mózgu jako neuroprzekaźnik. Jest wytwarzany przez podwzgórze i odgrywa rolę w rozpoznawaniu społecznym, nawiązywaniu więzi i rozmnażaniu płciowym.  Syntetyczna oksytocyna, taka jak Pitocin, jest często stosowana jako pomoc w porodzie. Zarówno oksytocyna, jak i Pitocin powodują skurcze macicy podczas porodu.
• Endorfiny: Te neuroprzekaźniki hamują przekazywanie sygnałów bólowych i wywołują uczucie euforii. Te przekaźniki chemiczne są wytwarzane naturalnie przez organizm w odpowiedzi na ból, ale mogą być również wyzwalane przez inne czynności, takie jak ćwiczenia aerobowe. Na przykład doświadczanie „haju biegacza” jest przykładem przyjemnych uczuć generowanych przez produkcję endorfiny.

Monoaminy

• Epinefryna: Epinefryna, znana również jako adrenalina, jest uważana zarówno za hormon, jak i neuroprzekaźnik. Ogólnie rzecz biorąc, epinefryna jest hormonem stresu uwalnianym przez układ nadnerczy. Działa jednak jako neuroprzekaźnik w mózgu
• Noradrenalina: Ta naturalnie występująca substancja chemiczna jest neuroprzekaźnikiem, który odgrywa ważną rolę w czujności i jest zaangażowany w reakcję organizmu na walkę lub ucieczkę. Jego rolą jest pomoc w mobilizowaniu ciała i mózgu do działania w sytuacjach zagrożenia lub stresu. Poziomy tego neuroprzekaźnika są zazwyczaj najniższe podczas snu i najwyższe w czasie stresu.
• Histamina: Ten związek organiczny działa jako neuroprzekaźnik w mózgu i rdzeniu kręgowym. Odgrywa rolę w reakcjach alergicznych i jest wytwarzany jako część odpowiedzi układu odpornościowego na patogeny.
• Dopamina: Powszechnie znany jako neuroprzekaźnik dobrego samopoczucia, dopamina bierze udział w nagrodzie, motywacji i dodatkach. Kilka rodzajów uzależniających leków zwiększa poziom dopaminy w mózgu. Ten przekaźnik chemiczny odgrywa również ważną rolę w koordynacji ruchów ciała. Choroba Parkinsona, która jest chorobą zwyrodnieniową, która powoduje drżenie i upośledzenie ruchowe, jest spowodowana utratą neuronów wytwarzających dopaminę w mózgu.
• Serotonina: Hormon i neuroprzekaźnik, serotonina odgrywa ważną rolę w regulowaniu i modulowaniu nastroju, snu, lęku, seksualności i apetytu. Selektywne inhibitory wychwytu zwrotnego serotoniny (SSRI) to rodzaj leków przeciwdepresyjnych powszechnie przepisywanych w leczeniu depresji, lęku, lęku napadowego i ataków paniki. SSRI działają w celu zrównoważenia poziomu serotoniny poprzez blokowanie wychwytu zwrotnego serotoniny w mózgu, co może pomóc poprawić nastrój i zmniejszyć uczucie niepokoju.

Puryny

• Adenozyna: Ta naturalnie występująca substancja chemiczna działa jako neuromodulator w mózgu i bierze udział w tłumieniu pobudzenia i poprawie snu.
• Trójfosforan adenozyny (ATP): Uważany za energetyczną walutę życia, ATP działa jako neuroprzekaźnik w ośrodkowym i obwodowym układzie nerwowym. Odgrywa rolę w kontroli autonomicznej, transdukcji sensorycznej i komunikacji z komórkami glejowymi. Badania sugerują, że może również mieć udział w niektórych problemach neurologicznych, w tym bólu, urazach i zaburzeniach neurodegeneracyjnych.

Przetworniki gazowe

• Tlenek azotu: Związek ten odgrywa rolę w oddziaływaniu na mięśnie gładkie, rozluźniając je, aby umożliwić rozszerzenie naczyń krwionośnych i zwiększenie przepływu krwi do niektórych obszarów ciała.
• Tlenek węgla: Ten bezbarwny, bezwonny gaz może mieć toksyczne i potencjalnie śmiertelne skutki, gdy ludzie są narażeni na wysokie poziomy substancji. Jest jednak również wytwarzany naturalnie przez organizm, gdzie działa jako neuroprzekaźnik, który pomaga modulować reakcję zapalną organizmu.

Acetylocholina

• Acetylocholina: To jedyny neuroprzekaźnik w swojej klasie. Występuje zarówno w ośrodkowym, jak i obwodowym układzie nerwowym, jest głównym neuroprzekaźnikiem związanym z neuronami ruchowymi. Odgrywa rolę w ruchach mięśni, a także pamięci i uczeniu się.

Kiedy neuroprzekaźniki nie działają prawidłowo

Podobnie jak w przypadku wielu procesów zachodzących w ciele, czasami rzeczy mogą pójść nie tak. Być może nie jest zaskakujące, że system tak rozległy i złożony jak ludzki układ nerwowy byłby podatny na problemy.

Oto kilka rzeczy, które mogą się nie udać:

• Neurony mogą nie wytwarzać wystarczającej ilości konkretnego neuroprzekaźnika
• Neuroprzekaźniki mogą być zbyt szybko wchłaniane
• Zbyt wiele neuroprzekaźników może zostać dezaktywowanych przez enzymy
• Może zostać uwolnione zbyt dużo konkretnego neuroprzekaźnika

Kiedy neuroprzekaźniki są dotknięte chorobą lub lekami, może wystąpić wiele różnych niekorzystnych skutków dla organizmu. Choroby takie jak choroba Alzheimera, padaczka i choroba Parkinsona wiążą się z deficytami niektórych neuroprzekaźników.

Pracownicy służby zdrowia zdają sobie sprawę z roli, jaką neuroprzekaźniki mogą odgrywać w schorzeniach psychicznych, dlatego często przepisuje się leki, które wpływają na działanie przekaźników chemicznych organizmu, aby pomóc w leczeniu różnych schorzeń psychicznych.

Na przykład dopamina jest związana z takimi rzeczami jak uzależnienie i schizofrenia. Serotonina odgrywa rolę w zaburzeniach nastroju, w tym depresji i OCD. Leki, takie jak SSRI, mogą być przepisywane przez lekarzy i psychiatrów w celu leczenia objawów depresji lub lęku.

Leki są czasami stosowane samodzielnie, ale mogą być również stosowane w połączeniu z innymi terapiami terapeutycznymi, w tym terapią poznawczo-behawioralną.

Leki, które wpływają na neuroprzekaźniki

Być może największym praktycznym zastosowaniem do odkrycia i szczegółowego zrozumienia działania neuroprzekaźników było opracowanie leków wpływających na przekaźnictwo chemiczne. Leki te są zdolne do zmiany działania neuroprzekaźników, co może łagodzić objawy niektórych chorób.

• Agoniści kontra antagoniści: Niektóre leki są znane jako agoniści i działają poprzez zwiększenie działania określonych neuroprzekaźników. Inne leki i określane jako antagoniści i działają w celu blokowania skutków neuroprzekaźnictwa
• Skutki bezpośrednie i pośrednie: Te leki o działaniu neurogennym można dalej rozkładać w zależności od tego, czy mają bezpośredni, czy pośredni wpływ. Te, które mają bezpośredni wpływ, działają naśladując neuroprzekaźniki, ponieważ mają bardzo podobną budowę chemiczną. Te, które mają pośredni wpływ, działają poprzez działanie na receptory synaptyczne.

Leki, które mogą wpływać na neuroprzekaźnictwo obejmują leki stosowane w leczeniu chorób, w tym depresji i lęku, takie jak SSRI, trójpierścieniowe leki przeciwdepresyjne i benzodiazepiny.

Nielegalne narkotyki, takie jak heroina, kokaina i marihuana, również mają wpływ na neuroprzekaźnictwo. Heroina działa jak bezpośredni agonista, naśladując naturalne opioidy mózgu w stopniu wystarczającym do stymulowania powiązanych z nimi receptorów. Kokaina jest przykładem leku o działaniu pośrednim, który wpływa na przenoszenie dopaminy.

Słowo od Verywell

Neuroprzekaźniki odgrywają kluczową rolę w komunikacji neuronowej, wpływając na wszystko, od mimowolnych ruchów po naukę i nastrój. Ten system jest zarówno złożony, jak i silnie ze sobą powiązany. Neuroprzekaźniki działają w określony sposób, ale mogą na nie wpływać również choroby, leki, a nawet działanie innych przekaźników chemicznych.