Generalitate
Neurotransmițătorii sunt mesageri chimici endogeni, pe care celulele sistemului nervos (așa-numiții neuroni) le folosesc pentru a comunica între ele sau pentru a stimula mușchii sau celulele glandulare.
Sinapsele chimice sunt locuri de contact funcțional între doi neuroni sau între un neuron și un alt gen de celule.
Există diverse clase de neurotransmițători: clasa aminoacizilor, clasa monoaminelor, clasa peptidelor, clasa aminelor „urme”, clasa purinelor, clasa gazelor etc.
Cei mai cunoscuți neurotransmițători includ: dopamina, acetilcolina, glutamatul, GABA și serotonina.
Ce sunt neurotransmițătorii?
Neurotransmițătorii sunt substanțe chimice pe care neuronii - celulele sistemului nervos - le folosesc pentru a comunica între ele, pentru a acționa asupra celulelor musculare sau pentru a stimula un răspuns de la celulele glandulare.
Cu alte cuvinte, neurotransmițătorii sunt mesageri chimici endogeni, care permit comunicarea interneuronală (adică între neuroni) și comunicarea între neuroni și restul corpului.
Sistemul nervos uman folosește neurotransmițători pentru a regla sau direcționa mecanisme vitale, cum ar fi bătăile inimii, respirația pulmonară sau digestia.
Mai mult, somnul nocturn, concentrarea, dispoziția și așa mai departe depind de neurotransmițători.
NEUROTRANSMITTORI ȘI SINAPSE CHIMICE
Conform unei definiții mai specializate, neurotransmițătorii sunt purtătorii de informații de-a lungul sistemului așa-numitelor sinapse chimice.
În neurobiologie, termenul sinapsă (sau joncțiune sinaptică) indică locurile de contact funcțional dintre doi neuroni sau între un neuron și un alt gen de celule (de exemplu, o celulă musculară sau o celulă glandulară).
Funcția unei sinapse este de a transmite informații între celulele implicate, de a produce un anumit răspuns (de exemplu, contracția unui mușchi).
Sistemul nervos uman cuprinde două tipuri de sinapse:
- Sinapse electrice, în care comunicarea informațiilor depinde de un flux de curenți electrici prin cele două celule implicate, e
- Sinapsele chimice menționate mai sus, în care comunicarea informațiilor depinde de un flux de neurotransmițători prin cele două celule afectate.
O sinapsă chimică clasică constă din trei componente fundamentale, plasate în serie:
- Terminalul pre-sinaptic al neuronului din care provin informațiile nervoase. Neuronul în cauză se mai numește și neuron pre-sinaptic;
- Spațiul sinaptic, adică spațiul de separare între cele două celule protagoniste ale sinapsei. El se află în afara membranelor celulare și are o „zonă de extensie egală cu aproximativ 20-40 nanometri;
- Membrana post-sinaptică a neuronului, a celulei musculare sau a celulei glandulare la care trebuie să ajungă informațiile nervoase. Fie că este vorba de un neuron, o celulă musculară sau o celulă glandulară, unitatea celulară căreia îi aparține membrana postsinaptică se numește element postsinaptic.
Sinapsa chimică care leagă un neuron de o celulă musculară este cunoscută și sub denumirea de joncțiune neuromusculară sau placă finală.
DESCOPERIREA NEUROTRANSMITRILOR
Figura: sinapsă chimică
Până la începutul secolului al XX-lea, oamenii de știință credeau că comunicarea dintre neuroni și între neuroni și alte celule avea loc exclusiv prin sinapse electrice.
Ideea că ar putea exista un alt mod de comunicare a apărut atunci când unii cercetători au descoperit așa-numitul spațiu sinaptic.
Farmacologul german Otto Loewi a emis ipoteza că spațiul sinaptic ar putea fi folosit de neuroni pentru a elibera mesageri chimici acolo. Era anul 1921.
Prin experimentele sale privind reglarea nervoasă a activității cardiace, Loewi a devenit protagonistul descoperirii primului neurotransmițător cunoscut: acetilcolina.
Site
În neuronii pre-sinaptici, neurotransmițătorii locuiesc în vezicule intracelulare mici.
Aceste vezicule intercelulare sunt comparabile cu sacii, delimitați de o bistratură de fosfolipide asemănătoare, din mai multe puncte de vedere, cu bistratul fosfolipidic al membranei plasmatice a unei celule eucariote sănătoase generice.
Atâta timp cât rămân în interiorul veziculelor intracelulare, neurotransmițătorii sunt, ca să spunem așa, inerți și nu produc niciun răspuns.
Mecanism de acțiune
Premisă: pentru a înțelege mecanismul de acțiune al neurotransmițătorilor este bine să aveți în vedere sinapsele chimice și compoziția acestora, descrise anterior.
Neurotransmițătorii rămân limitați în interiorul veziculelor intracelulare, până când ajunge un semnal de origine nervoasă capabil să stimuleze eliberarea veziculelor din neuronul container.
Eliberarea veziculelor are loc în apropierea terminalului pre-sinaptic al neuronului container și implică eliberarea neurotransmițătorilor în spațiul sinaptic.
În spațiul sinaptic, neurotransmițătorii sunt liberi să interacționeze cu membrana post-sinaptică a celulei nervoase, musculare sau glandulare, situată în imediata vecinătate și care face parte din sinapsa chimică.
Interacțiunea dintre neurotransmițători și membrana post-sinaptică este posibilă datorită prezenței, pe aceasta din urmă, a unor proteine particulare, numite în mod corespunzător receptori de membrană.
Contactul dintre neurotransmițători și receptorii de membrană transformă semnalul nervos inițial (cel care a stimulat eliberarea veziculelor intracelulare) într-un răspuns celular foarte specific. De exemplu, răspunsul celular produs de interacțiunea dintre neurotransmițători și membrana post-sinaptică a unei celule musculare poate consta în contracția țesutului muscular căruia îi aparține celula menționată anterior.
La încheierea acestei imagini schematice a modului în care funcționează neurotransmițătorii, este important să raportăm următorul ultim aspect: răspunsul celular specific menționat mai sus „într-adevăr depinde de tipul de neurotransmițător și de tipul de receptori prezenți pe membrana post-sinaptică.
CARE ESTE POTENȚIALUL DE ACȚIUNE?
În neurobiologie, semnalul nervos care stimulează eliberarea veziculelor intracelulare se numește potențial de acțiune.
Prin definiție, potențialul de acțiune este fenomenul care are loc într-un neuron generic și care implică o schimbare rapidă a sarcinii electrice între interiorul și exteriorul membranei celulare a neuronului implicat.
Având în vedere acest lucru, nu ar trebui să fie surprinzător atunci când, vorbind despre semnale nervoase, experții le compară cu impulsurile electrice: un semnal nervos este un eveniment de tip electric din toate punctele de vedere.
CARACTERISTICILE RĂSPUNSULUI CELULAR
Conform limbajului neurobiologilor, răspunsul celular indus de neurotransmițători, la nivelul membranei post-sinaptice, poate fi fie excitator, fie inhibitor.
Un răspuns excitator este o reacție menită să promoveze crearea unui impuls nervos în elementul post-sinaptic.
Un răspuns inhibitor, pe de altă parte, este o reacție concepută pentru a inhiba crearea unui impuls nervos în elementul post-sinaptic.
Clasificare
Există mulți neurotransmițători umani cunoscuți, iar lista lor va crește pe măsură ce neurobiologii descoperă în mod regulat noi.
Numărul mare de neurotransmițători recunoscuți a făcut esențială clasificarea acestor molecule chimice, pentru a simplifica consultarea acestora.
Există diverse criterii de clasificare; cel mai frecvent este cel care distinge neurotransmițătorii pe baza clasei de molecule de care aparțin.
Principalele clase de molecule la care aparțin neurotransmițătorii umani sunt:
- Clasa de aminoacizi sau derivați de aminoacizi. Această clasă include: glutamat (sau acid glutamic), aspartat (sau acid aspartic), acid gamma-aminobutiric (mai bine cunoscut sub numele de GABA) și glicină.
- Clasa peptidelor. Această clasă include: somatostatină, opioide, substanța P, unele secretine (secretină, glucagon etc.), unele tahichinine (neurokinină A, neurokinină B etc.), unele gastrine, galanină, neurotensină și așa-numitele transcripții reglementate de cocaină și amfetamină.
- Clasa monoaminelor. Această clasă include: dopamină, norepinefrină, epinefrină, histamină, serotonină și melatonină.
- Clasa așa-numitelor „urme de amine”. Incluse în această clasă sunt: tiramina, tri-iodotironamina, 2-feniletilamina (sau 2-feniletilamina), octopamina și triptamina (sau triptamina).
- Clasa purinelor. Această clasă include: adenozin trifosfat și adenozină.
- Clasa de gaze. Această clasă include: oxid nitric (NO), monoxid de carbon (CO) și hidrogen sulfurat (H2S).
- Alte. Toți acei neurotransmițători care nu pot fi incluși în niciuna dintre clasele anterioare, cum ar fi acetilcolina sau anandamida menționată anterior, se încadrează la rubrica „altele”.
Cele mai cunoscute exemple
Unii neurotransmițători sunt cu siguranță mai renumiți decât alții, atât pentru că au fost cunoscuți și studiați de mai mult timp, cât și pentru că îndeplinesc funcții de interes biologic considerabil.
Printre cei mai renumiți neurotransmițători merită o mențiune:
- Glutamat. Este principalul neurotransmițător excitator al sistemului nervos central: conform a ceea ce spun neurobiologii, mai mult de 90% din așa-numitele sinapse excitatorii îl folosesc.
Pe lângă funcția sa de excitare, glutamatul este implicat și în procesele de învățare (învățarea înțeleasă ca un proces de stocare a datelor în creier) și în memorie.
Conform unor studii științifice, aceasta ar fi implicată în boli precum: boala Alzheimer, boala Huntington, scleroza laterală amiotrofică (mai bine cunoscută sub denumirea de SLA) și Parkinson. - GABA. Este principalul neurotransmițător inhibitor al sistemului nervos central: conform ultimelor studii de biologie, aproximativ 90% din așa-numitele sinapse inhibitoare ar face uz de acesta.
Datorită proprietăților sale inhibitoare, GABA este una dintre principalele ținte ale medicamentelor sedative și tranchilizante. - Acetilcolina.Este un neurotransmițător cu funcție de excitare asupra mușchilor: în joncțiunile neuromusculare, de fapt, prezența sa pune în mișcare acele mecanisme care contractă celulele țesuturilor musculare implicate.
Pe lângă faptul că acționează la nivel muscular, acetilcolina influențează și funcționarea organelor controlate de așa-numitul sistem nervos autonom. Influența sa asupra sistemului nervos autonom poate fi atât excitator, cât și inhibitor. - Dopamina. Aparținând familiei catecolamine, este un neurotransmițător care îndeplinește numeroase funcții, atât la nivelul sistemului nervos central, cât și la nivelul sistemului nervos periferic.
La nivelul sistemului nervos central, dopamina participă la: controlul mișcării, secreția hormonului prolactină, controlul abilităților motorii, mecanismelor de recompensă și plăcere, controlul abilităților de atenție, mecanismului somnului, controlului comportamentului , controlul anumitor funcții cognitive, controlul stării de spirit și, în cele din urmă, mecanismele care stau la baza învățării.
La nivelul sistemului nervos periferic, pe de altă parte, acționează ca: vasodilatator, stimulent al excreției de sodiu, un factor care favorizează motilitatea intestinală, un factor care reduce activitatea limfocitelor și, în cele din urmă, un factor care reduce secreția de insulină. - Serotonina. Este un neurotransmițător prezent în principal în intestin și, deși într-o măsură mai mică decât în celulele intestinului, în neuronii sistemului nervos central.
Din efectele inhibitoare, serotonina pare să regleze apetitul, somnul, memoria și procesele de învățare, temperatura corpului, starea de spirit, unele aspecte ale comportamentului, contracția musculară, unele funcții ale sistemului cardiovascular și unele funcții ale sistemului endocrin.
Din punct de vedere patologic, pare să aibă un rol în dezvoltarea depresiei și a bolilor conexe. Acest lucru explică existența pe piață a așa-numiților inhibitori selectivi ai recaptării serotoninei, medicamente antidepresive utilizate pentru tratamentul formelor mai mult sau mai puțin severe de depresie. - Histamina. Este un neurotransmițător cu un loc predominant în sistemul nervos central, tocmai la nivelul hipotalamusului și celulelor mastocite prezente în creier și măduva spinării.
- Norepinefrina și epinefrina. Norepinefrina este concentrată mai ales în sistemul nervos central și are sarcina de a mobiliza creierul și corpul pentru acțiune (prin urmare are un efect excitator). De exemplu, în creier promovează excitarea, vigilența, concentrarea și procesele de memorie; în restul corpului, crește ritmul cardiac și tensiunea arterială, stimulează eliberarea de glucoză din punctele de stocare, crește fluxul de sânge către mușchii scheletici , reduce fluxul de sânge către sistemul gastro-intestinal și favorizează golirea vezicii urinare și a intestinului.
Epinefrina este prezentă, în mare măsură, în celulele glandelor suprarenale și, în cantități mici, în sistemul nervos central.
Acest neurotransmițător are efecte de excitare și participă la procese precum: creșterea sângelui către mușchii scheletici, creșterea ritmului cardiac și dilatarea pupilelor.
Atât noradrenalina, cât și epinefrina sunt neurotransmițători derivați din tirozină.
