Jak fungují, různé typy a proč jsou důležité
Neurotransmiter je definován jako chemický posel, který nese, zesiluje a vyváží signály mezi neurony , nervovými buňkami a dalšími buňkami v těle. Tyto chemické posly mohou ovlivnit širokou škálu fyzických i psychických funkcí, včetně srdeční frekvence, spánku, chuti k jídlu, nálady a strachu. Miliardy neurotransmiterů neustále pracují, aby naše mozky fungovaly, řídily vše od našeho dýchání až po naše srdce až po úroveň učení a koncentrace.
Jak fungují neurotransmitery
Aby mohli neurony posílat zprávy po celém těle, musí být schopni vzájemně komunikovat a přenášet signály. Neurony však nejsou jednoduše propojeny. Na konci každého neuronu je malá mezera nazývaná synapse a pro komunikaci s další buňkou musí být signál schopen překročit tento malý prostor. K tomu dochází procesem známým jako neurotransmise.
Ve většině případů je neurotransmiter uvolněn z toho, co je známo jako axonový terminál poté, co akční potenciál dosáhne synapse, místa, kde si neurony mohou přenášet signály navzájem.
Když elektrický signál dosáhne konce neuronu, spustí uvolnění malých sáčků nazývaných vezikuly, které obsahují neurotransmitery. Tyto sáčky vylučují jejich obsah do synapse, kde se neurotransmitery pohybují přes mezery k sousedním buňkám.
Tyto buňky obsahují receptory, kde se neurotransmitery mohou vázat a vyvolávat změny v buňkách.
Po uvolnění neurotransmiter překročí synaptickou mezeru a připojí se k receptorovému místu na druhém neuronu, ať už vzrušuje nebo inhibuje přijímací neuron v závislosti na tom, co je neurotransmiter.
Neurotransmitery působí jako klíč a receptorové místo se chová jako zámek. K otevření konkrétních zámků je zapotřebí správné tlačítko. Pokud je neurotransmiter schopen pracovat na místě receptoru, spouští změny v přijímací buňce.
Někdy se neurotransmitery mohou vázat na receptory a způsobit přenášení elektrického signálu do buněk (excitační). V jiných případech může neurotransmiter skutečně zablokovat signál z pokračování a zabránit tomu, aby zpráva byla vykonávána (inhibiční).
Co se stane neurotransmiteru poté, co je jeho práce dokončena? Jakmile má neurotransmiter navržený efekt, jeho činnost může být zastavena různými mechanismy.
- Může být degradován nebo deaktivován enzymy
- Může se odvíjet od receptoru
- To může být vzata zpět axonem neuronu, který uvolnil to v procesu známém jako reuptake
Neurotransmitery hrají významnou roli v každodenním životě a fungování. Vědci zatím přesně neví, kolik neurotransmiterů existuje, ale bylo identifikováno více než 100 chemických poselů.
Co dělají neurotransmitery
Neurotransmitery lze klasifikovat podle jejich funkce:
Excitační neurotransmitery: Tyto typy neurotransmiterů mají excitační účinky na neuron, což zvyšuje pravděpodobnost, že neuron zahřeje akční potenciál.
Některé z hlavních excitačních neurotransmiterů zahrnují epinefrin a norepinefrin.
Inhibiční neurotransmitery: Tyto typy neurotransmiterů mají inhibiční účinky na neuron; snižují pravděpodobnost, že neuron zapálí akční potenciál. Některé z hlavních inhibičních neurotransmiterů zahrnují serotonin a kyselinu gama-aminomáselnou (GABA).
Některé neurotransmitery, jako je acetylcholin a dopamin, mohou vyvolat jak excitační, tak inhibiční účinky v závislosti na typu receptorů, které jsou přítomny.
Modulační neurotransmitery: Tyto neurotransmitery, často označované jako neuromodulátory, jsou schopny ovlivnit větší počet neuronů současně.
Tyto neuromodulátory také ovlivňují účinky jiných chemických poselů. Tam, kde synaptické neurotransmitery uvolňují axonové terminály tak, že mají rychlý účinek na jiné receptorové neurony, neuromodulátory difundují přes větší oblast a jsou pomaleji působící.
Druhy neurotransmiterů
Existuje řada různých způsobů klasifikace a kategorizace neurotransmiterů. V některých případech jsou jednoduše rozděleny na monoaminy, aminokyseliny a peptidy.
Neurotransmitery lze také rozdělit do jednoho ze šesti typů:
Aminokyseliny
- Kyselina gama-aminomáselná (GABA) působí jako hlavní inhibiční chemický posel těla. GABA přispívá k vidění, ovládání motorů a hraje roli v regulaci úzkosti. Benzodiazepiny, které se používají k léčbě úzkosti, fungují zvýšením účinnosti neurotransmiterů GABA, což může zvýšit pocity uvolnění a klidu.
- Glutamát je nejrozsáhlejší neurotransmiter nalezený v nervovém systému, kde hraje roli v kognitivních funkcích, jako je paměť a učení . Nadměrné množství glutamátu může způsobit excitotoxicitu, což má za následek buněčnou smrt. Tato excitotoxitika způsobená tvorbou glutamátu je spojena s některými nemocemi a poraněním mozku, včetně Alzheimerovy choroby, mrtvice a epileptických záchvatů.
Peptidy
- Oxytocin je jak hormon, tak neurotransmiter. Vyrábí se v hypotalamu a hraje roli v sociálním uznání, vazbě a sexuální reprodukci. Syntetický oxytocin, jako je Pitocin, se často používá jako pomoc při práci a při porodu. Jak oxytocin, tak Pitocin způsobují, že děloha se během porodu smíří.
- Endorfiny jsou neurotransmitery, než inhibují přenos bolestivých signálů a podporují pocity euforie. Tito chemici posluchači jsou přirozeně produkováni tělem v reakci na bolest, ale mohou být také spouštěni jinými aktivitami, jako je aerobní cvičení. Například zažívání "vysokého běhu" je příkladem příjemných pocitů, které vznikají při produkci endorfinů.
Monoaminy
- Epinefrin je považován jak za hormon, tak za neurotransmiter. Obecně je adrenalin (adrenalin) stresový hormon, který se uvolňuje nadledvinovým systémem. Ovšem funguje jako neurotransmiter v mozku.
- Norepinefrin je neurotransmiter, který hraje důležitou roli v ostražitosti, která se účastní boje nebo léčebné reakce těla. Jeho úkolem je pomáhat mobilizovat tělo a mozek, aby podnikli kroky v době nebezpečí nebo stresu. Úrovně tohoto neurotransmiteru jsou typicky nejnižší během spánku a nejvyšší v době stresu.
- Histamin působí jako neurotransmiter v mozku a míchu. To hraje roli v alergických reakcích a je produkováno jako součást reakce imunitního systému na patogeny.
- Dopamin hraje důležitou roli při koordinaci pohybů těla. Dopamín se také podílí na odměňování, motivaci a doplnění. Několik druhů návykových látek zvyšuje hladiny dopaminu v mozku. Parkinsonova choroba, která je degenerativním onemocněním, které vede ke třesu a poruchám motorického pohybu, je způsobeno ztrátou neuronů generujících dopamin v mozku.
- Serotonin hraje důležitou roli při regulaci a modulaci nálady, spánku, úzkosti, sexuality a chuti k jídlu. Selektivní inhibitory zpětného vychytávání serotoninu , obvykle označované jako SSRI, jsou typem antidepresivních léků běžně předepsaných pro léčbu deprese, úzkosti, panické poruchy a záchvaty paniky. SSRI pracují na vyvážení hladin serotoninu blokováním zpětného vychytávání serotoninu v mozku, což může pomoci zlepšit náladu a snížit pocity úzkosti.
Purines
- Adenosin působí jako neuromodulátor v mozku a podílí se na potlačení vyvolávání a zlepšení spánku.
- Adenosintrifosfát (ATP) působí jako neurotransmiter v centrálním a periferním nervovém systému . To hraje roli v autonomní kontrole, smyslovou transdukci a komunikaci s gliovými buňkami. Výzkum naznačuje, že se může podílet na některých neurologických problémech včetně bolesti, traumatu a neurodegenerativních poruch.
Plynové vysílače
- Oxid dusnatý hraje roli při ovlivňování hladkých svalů, uvolňuje je, aby umožnil dilataci krevních cév a zvýšení průtoku krve do určitých oblastí těla.
- Oxid uhelnatý je obvykle znám jako bezbarvý plyn bez zápachu, který může mít toxické a potenciálně smrtelné účinky, když jsou lidé vystaveni vysokým hladinám látky. Je však také přirozeně vyráběn tělem, kde působí jako neurotransmiter, který pomáhá modulovat zánětlivou reakci těla.
Acetylcholin
- Acetylcholin je jediným neurotransmiter ve své třídě. V centrální a periferní nervové soustavě je primární neurotransmiter spojený s motorickými neurony. Hraje roli ve svalových pohybech, stejně jako v paměti a učení.
Co se stane, když neurotransmitery nefungují správně
Stejně jako u mnoha procesů těla se věci někdy mohou stát špatně. Možná není překvapující, že systém tak rozsáhlý a složitý jako lidský nervový systém by byl náchylný k problémům.
Několik věcí, které by se mohly pokazit, patří:
- Neurony nemusí vyrábět dostatečně určitý neurotransmiter
- Může se uvolnit příliš mnoho konkrétního neurotransmiteru
- Příliš mnoho neurotransmiterů může být deaktivováno enzymy
- Neurotransmitery mohou být reabsorbovány příliš rychle
Když jsou neurotransmitery postiženi onemocněním nebo léky, může dojít k řadě různých nežádoucích účinků na tělo. Nemoci, jako je Alzheimerova choroba, epilepsie a Parkinsonova choroba, jsou spojeny s deficitem některých neurotransmiterů.
Zdravotníci uznávají úlohu, kterou neurotransmitery mohou hrát v duševních podmínkách, a proto jsou léky, které ovlivňují činnost chemických poselů těla, často předepisovány, aby pomohly při léčbě různých psychologických stavů .
Například dopamin je spojen s takovými věcmi, jako je závislost a schizofrenie. Serotonin hraje roli v poruchách nálady včetně deprese a OCD. Léky, jako jsou SSRI, mohou předepisovat lékaři a psychiatři, kteří pomáhají léčit symptomy deprese nebo úzkosti. Léky jsou někdy užívány samostatně, ale mohou být také použity ve spojení s dalšími terapeutickými léčbami, včetně terapie kognitivně-behaviorální léčby .
Drogy, které ovlivňují neurotransmitery
Snad největší praktickou aplikací objevování a detailním porozuměním toho, jak neurotransmitery fungují, je vývoj léků, které ovlivňují přenos chemikálií. Tyto léky jsou schopné měnit účinky neurotransmiterů, které mohou zmírnit příznaky některých onemocnění.
- Agonisté vs. antagonisté: Některé léky jsou známé jako agonisty a fungují tak, že zvyšují účinky specifických neurotransmiterů. Jiná léčiva jsou označována jako antagonisté a působí tak, aby blokovaly účinky neurotransmience.
- Přímé a nepřímé účinky: Tyto neuro-působící léky lze dále rozdělit na základě toho, zda mají přímý nebo nepřímý účinek. Ti, kteří mají přímý účinek, napodobují neurotransmitery, protože jsou velmi podobné chemické struktuře. Ty, které působí nepřímo působením působením na synaptické receptory.
Léky, které mohou ovlivnit neurotransmisi, zahrnují léky používané k léčbě onemocnění, včetně deprese a úzkosti, jako jsou SSRI, trycyklické antidepresiva a benzodiazepiny .
Nelegální drogy, jako je heroin, kokain a marihuana, mají také vliv na neurotransmisi. Heroin působí jako agonista s přímým účinkem, napodobující přírodní opioidy mozku natolik, že stimuluje jejich přidružené receptory. Kokain je příklad léčiva s nepřímým účinkem, které ovlivňuje přenos dopaminu.
Identifikace neurotransmiterů
Skutečná identifikace neurotransmiterů může být docela obtížná. Zatímco vědci mohou sledovat vezikuly obsahující neurotransmitery, zjišťování toho, jaké chemikálie jsou uloženy ve vezikulách, není tak jednoduché.
Z tohoto důvodu neurovědci vyvinuli řadu pokynů pro určení, zda chemická látka by měla být definována jako neurotransmiter:
- Chemikálie musí být vyrobena uvnitř neuronu.
- Potřebné prekurzorové enzymy musí být přítomny v neuronu.
- Musí existovat dostatek chemické přítomnosti, aby skutečně působil na postsynaptický neuron.
- Chemikálie musí být uvolňována presynaptickým neuronem a postsynaptický neuron musí obsahovat receptory, na které se chemikálie váže.
- Musí existovat mechanismus zpětného vychytávání nebo přítomný enzym, který zastaví působení chemické látky.
Slovo z
Neurotransmitery hrají rozhodující roli v neurální komunikaci a ovlivňují vše od nedobrovolných pohybů po učení se náladě. Tento systém je komplexní a vysoce propojený. Neurotransmitery působí specificky, ale mohou být také postiženi onemocněním, drogami nebo dokonce činnostmi jiných chemických poselů.
> Zdroje:
> Benarroch, EE. Adenosin trifosfát: mnohostranný chemický signál v nervovém systému. Neurologie. 2010, 74 (7). DOI: https://doi.org/10.1212/WNL.0b013e3181d03762.
> Kring, M., Johnson, SL, Davison, GC, & Neale, J M. Abnormální psychologie . Hoboken, NJ: John Wiley & Sons; 2010.
> Magon, N & Kalra, S. Orgasmické dějiny oxytocinu: Láska, chtíč a práce. Indian J Endocrinol Metab. 2011; 15: S156-S161. doi: 10.4103 / 2230-8210.84851.
> Verkhratsky, A & Krishtal, OA. Adenosin trifosfát (ATP) jako neurotransmiter. V Encyclopedia of Neuroscience, 4. vydání. Elsevier: 115-123, 2009.