Невротрансмитери: какво са, функции, видове и роля в мозъка

Невротрансмитерите са химически пратеници. Те пренасят информация между невроните, като преминават през синапс. Електрическите сигнали (потенциали на действие) не могат директно да прескочат малката празнина между повечето неврони, затова те се преобразуват в химически сигнали. Невротрансмитерите действат предимно при химическите синапси: след като бъдат освободени в синаптичната цепнатина и достигнат до следващия неврон, те се свързват с рецептори и често се абсорбират или разграждат. След това следващият неврон може да преобразува този химичен сигнал обратно в електрически — т.нар. потенциал на действие, който продължава по аксона до следващия синапс.

Как се синтезират и съхраняват

Много невротрансмитери се образуват от хранителни вещества; например някои се синтезират от аминокиселини, които приемаме с храната и които преминават през няколко биохимични стъпки. Някои трансмитери са малки молекули (аминокомпоненти, моноамини, ацетилхолин), други са пептиди (ендорфини, неорицини и др.). В невроните те се пакетизират в малки „торбички“ — везикули. Когато тези везикули достигнат до клетъчната мембрана на неврона, чрез процес на екзоцитоза те се сливат с мембраната и освобождават съдържанието си в синаптичната цепнатина.

Освобождаване и регулация

Освобождаването на невротрансмитери е строго регулирано и зависи от натрупване на калциеви йони в края на аксона. Самият потенциал на действие трябва да достигне определена сила, наричана праг, за да предизвика отделянето. Освен това има механизми за обратна връзка — автрорецептори на пресинаптичната мембрана могат да намалят освобождаването при силна активност. Някои неврони отделят по един основен трансмитер, но много неврони използват ко-трансмитери (малки молекули + пептиди), което добавя допълнителни нива на модулация.

Рецептори и видове действие

Невротрансмитерите въздействат чрез рецептори на постсинаптичната (или пресинаптичната) мембрана. Рецепторите са към две основни групи:

• Ионотропни (йони-катализирани) рецептори — бързо отварят йонни канали и предизвикват бързи възбуждащи или потискащи постсинаптични потенциали.
• Метаботропни (G-протеин-свързани) рецептори — включват вторични посредници, действат по-бавно, но предизвикват дълготрайни промени в клетката (модулация на канали, промяна на експресията на гени и т.н.).

В зависимост от рецептора един и същ невротрансмитер може да бъде възбуждащ или потискащ. Например глутаматът обикновено е възбуждащ, а ГАМК — потискащ.

Основни видове невротрансмитери

Учените са идентифицирали над 100 химични пратеници. Най-общо те се разделят на:

• Аминокиселинни трансмитери: например глутаматът (най-разпространеният възбуждащ — участва в над 90% от синапсите в човешкия мозък) и ГАМК (главният потискащ трансмитер, който потиска над 90% от синапсите, които не използват глутамат). Също важен е глицинът в гръбначния мозък.
• Моноамини: допамин (допаминът се е свързан с мотивацията, възнаграждението и движението), норадреналин (норадреналинът участва в реакцията „борба или бягство“), серотонин — влияние върху настроението, съня и апетита.
• Ацетилхолин: участва в предаването в моторната невромускулна връзка и в когнитивни процеси в централната нервна система.
• Неопептиди/невропептиди: ендорфини, субстанция P и др. — често действат като модуулатори и имат по-дълготраен ефект.
• Други — газови невротрансмитери (NO), ендоканабиноиди и др., които често осъществяват „обемна трансмисия“ извън тесните синаптични контакти.

Прекратяване на действието

За да се ограничи и прецизира сигнала, действието на невротрансмитерите се прекратява чрез няколко механизма:

• Реабсорбция (reuptake) в пресинаптичната клетка чрез специализирани транспортери (например серотонинови или допаминови транспортери).
• Ензимна деградация в синаптичната цепнатина (например ацетилхолинестераза разгражда ацетилхолина).
• Дифузия и свързване с нецелеви места или глия клетки, които ги „почистват“.

Роля в мозъка, ученето и поведението

Невротрансмитерите определят как мозъкът обработва сетивна информация, формира памет, регулира емоции, контролира движение и поддържа хомеостаза (сън, апетит, внимание). Те са в основата на синаптичната пластичност — способността на синапсите да усилват или отслабват предаването (например дългосрочно потвърждение — LTP), което е ключово за ученето и паметта. Освен това нарушения в трансмитерните системи са свързани с много неврологични и психиатрични заболявания: болест на Паркинсон (недостиг на допамин в substantia nigra), депресия (включва промени в серотонинергичната и норадренергичната система), шизофрения (свързана с допаминови дисбаланси), анксиетни разстройства, епилепсия (свързана с глутамат/ГАМК), хронична болка (пептиди като субстанция P) и др.

Клинично значение и лекарства

Много лекарства целят модифициране на невротрансмитерните системи: антидепресанти (SSRIs) блокират реабсорбцията на серотонин, инхибитори на моноаминоксидазата (MAOIs) намаляват разграждането на моноамините, L‑DOPA се използва при Паркинсон за повишаване на допамина, антипсихотиците често антагонизират допаминови рецептори, бензодиазепините усилват ефекта на ГАМК-А и осигуряват анксиолитично и анксиолитично действие. Разбирането на трансмитерните мрежи е в основата на много терапии и разработката на нови лекарства.

Ключови точки

• Невротрансмитерите са химическите пратеници, които предават информация между невроните през синапси.
• Те се синтезират, съхраняват в везикули и се освобождават чрез екзоцитоза при достигане на праг на активация.
• Рецепторният тип определя дали ефектът ще бъде бърз или бавен, възбуждащ или потискащ.
• Нарушения в невротрансмитерните системи са свързани с множество заболявания и са цел на много лекарства.

Разбирането на ролята на невротрансмитерите продължава да се задълбочава — молекулните изследвания, функционалната образна диагностика и физиологията на синапсите разкриват все нови нива на сложност в това как мозъкът комуникира и се адаптира.

Въпроси и отговори

В: Какво представляват невротрансмитерите?

Въпрос: Колко невротрансмитери са идентифицирани?

В: Каква е функцията на допамина?

В: За какво се използва норадреналинът?

В: Какъв е прагът, необходим за освобождаването на невротрансмитерите?

В: Кой е най-често срещаният трансмитер при хората?

В: Как се пренасят невротрансмитерите в невроните?

Търсене по буква