Читать книгу Fizjologia człowieka w zarysie - Группа авторов - Страница 30

Opisane w poprzednim podrozdziale przekaźnictwo typu chemicznego dominuje w ludzkim układzie nerwowym. Może się ono odbywać dzięki działaniu specjalnych cząstek sygnałowych – neurotransmiterów. Jak przedstawiono w tabeli 2.3, są to cząsteczki o bardzo zróżnicowanej budowie chemicznej: od dwuatomowych gazów aż po białka o złożonej konformacji przestrzennej. Małocząsteczkowe substancje przekaźnikowe, takie jak acetylocholina, katecholaminy, serotonina, histamina, adenozynotrójfosforan (ATP) oraz różne aminokwasy, są syntetyzowane w cytoplazmie zakończeń neuronów, a następnie magazynowane w pęcherzykach. W momencie dotarcia do części presynaptycznej synapsy chemicznej potencjału czynnościowego miejscowe zwiększenie stężenia jonów Ca²⁺ prowadzi do fuzji pęcherzyków z błoną neuronu i uwolnienia neuroprzekaźnika do szczeliny synaptycznej. Jest to tak zwana regulowana egzocytoza pęcherzyków synaptycznych. Część pęcherzyków jest jednak na stałe zakotwiczona w strefie aktywnej błony presynaptycznej i gotowa do natychmiastowej egzocytozy w momencie nadejścia sygnału w postaci potencjału czynnościowego. Im większa jest częstotliwość potencjałów czynnościowych, tym większa ilość neuroprzekaźnika jest uwalniana w danej synapsie. Egzocytoza zachodzi tylko w obecności jonów wapnia. Jon Ca²⁺ wiąże się z synaptotagminą, co umożliwia interakcję białek syntaksyny i SNAP-25 znajdujących się w błonie presynaptycznej z synaptobrewiną wbudowaną w błonę pęcherzyków. Interakcja wymienionych białek umożliwia uwolnienie neurotrans-mitera. Przekaźnik migruje przez szczelinę synaptyczną, łącząc się ze swoistymi receptorami. Część neurotransmitera zostaje zwrotnie pobrana do części presynaptycznej, a tam powtórnie zmagazynowana w pęcherzykach. W zależności od rodzaju przekaźnika neuronalnego może on być również rozkładany przez swoiste enzymy w świetle szczeliny synaptycznej, po czym do kolbek synaptycznych są zwrotnie wchłaniane produkty jego rozpadu. Przy każdej transmisji pobudzenia przez synapsę część przekaźnika dyfunduje również do substancji międzykomórkowej, gdzie zostaje wchłonięta przez komórki glejowe.

Rycina 2.9. Postsynaptyczny potencjał pobudzający i hamujący. Zasada sumowania potencjałów postsynaptycznych

(autorzy ryciny: M. Maksimiuk, A. Sobiborowicz, M.P. Budzik, A.M. Badowska-Kozakiewicz).

Niektóre komórki nerwowe mają zdolność do syntezy i uwalniania mediatorów wielkocząsteczkowych o typie białkowym – tzw. neuropeptydów (neuromodulatorów synaptycznych). Należą do nich substancje wydzielane zwykle przez podwzgórze (liberyny i statyny), przysadkę (ACTH, LH, TSH, wazopresyna, oksytocyna), komórki układu pokarmowego (gastryna, cholecystokinina, sekretyna, motylina) oraz inne narządy (enkefaliny, endorfiny, substancja P, neurokininy, angiotensyna II, bradykinina i inne). Te substancje białkowe, w przeciwieństwie do mediatorów małocząsteczkowych, powstają w siateczce śródplazmatycznej szorstkiej zlokalizowanej w ciele neuronu. Następnie są kierowane do aparatu Golgiego, gdzie zostają otoczone przez błony fosfolipidowe i przybierają kształt pęcherzyków. Stąd wędrują na drodze transportu aksonalnego do zakończeń nerwowych, gdzie są uwalniane. Uwalnianie to może zachodzić stale i w niewielkich ilościach (egzocytoza konstytutywna) lub pulsacyjnie i w większych ilościach, w wyniku pobudzenia danego neuronu (egzocytoza regulowana). Neuropeptydy wywierają zwykle niewielki wpływ na potencjały postsynaptyczne, jednak ze względu na wielkocząsteczkową budowę są zdolne do znacznie dłuższego utrzymywania się w szczelinach synaptycznych, przez co efekt ich działania, chociaż niewielki, cechuje się dłuższym czasem trwania. Skutki oddziaływania neuropeptydów określamy mianem neuromodulacji. W przeszłości uważano, że jeden neuron może produkować tylko jeden rodzaj neurotransmitera lub neuromodulatora. W toku badań naukowych udowodniono jednak, że wiele neuronów ma zdolność syntezy i uwalniania różnych substancji przekaźnikowych i modulujących.

Największy udział w przekaźnictwie w układzie nerwowym mają neurotrans-mitery pobudzające, czyli depolaryzujące błonę postsynaptyczną. Zaliczamy do nich acetylocholinę, aminy (serotoninę oraz katecholaminy – noradrenalinę, adrenalinę i dopaminę), adenozynę oraz aminokwasy pobudzające (asparaginian i glutaminian). Najlepiej poznanym z nich jest acetylocholina (Ach) zbudowana z choliny i kwasu octowego; reakcję syntezy tego związku katalizuje enzym acetylocholinesteraza. Acetylocholina jest przekaźnikiem w wielu synapsach pobudzających OUN, przede wszystkich na zakończeniach α-motoneuronów niosących pobudzenia do mięśni szkieletowych, w przedzwojowych neuronach całego układu autonomicznego oraz na zakończeniach wszystkich nerwów przywspółczulnych i części współczulnych (np. unerwiających gruczoły potowe). Uwolniona z zakończeń presynaptycznych Ach oddziałuje na dwa typy receptorów cholinergicznych: receptory muskarynowe (metabotropowe) oraz receptory nikotynowe (jonotropowe).

Kolejnym powszechnie występującym mediatorem pobudzającym jest nor-adrenalina (NA). Jest ona uwalniana na zakończeniach włókien współczulnych, w niektórych obszarach OUN oraz w rdzeniu nadnerczy. W rdzeniu nadnerczy jest wytwarzana łącznie z adrenaliną (A). Innym przekaźnikiem pobudzającym zaliczanym do katecholamin jest dopamina. Odgrywa ona różne role, w zależności od miejsca działania. W układzie pozapiramidowym jest odpowiedzialna za koordynację ruchową oraz napięcie mięśni, w układzie limbicznym reguluje wyższe czynności emocjonalne, a w podwzgórzu jest zaangażowana w regulację wydzielania hormonów. Katecholaminy stanowią ogniwo w łańcuchu przemian aminokwasu fenyloalaniny.

Znacznie mniej liczną grupą neuroprzekaźników są substancje uwalniane w synapsach hamujących. Wynikiem ich oddziaływania na błony postsynaptyczne jest wytwarzanie postsynaptycznych potencjałów hamujących, czyli tych związanych z hiperpolaryzacją błony postsynaptycznej. Do mediatorów hamujących należą przede wszystkim: kwas γ-aminomasłowy (GABA), glicyna, endorfiny, enkefaliny oraz prostaglandyny. Najlepiej poznanym i najpowszechniej występującym neuroprzekaźnikiem hamującym w OUN jest GABA, powstający w wyniku dekarboksylacji aminokwasu – kwasu glutaminowego. Wywiera on efekt przez łączenie się z dwoma rodzajami receptorów: GABA_A i GABA_B. Związanie cząsteczki sygnałowej z receptorem GABA_A powoduje otwarcie kanałów dokomórkowego prądu Cl^–, co w związku z napływem dużej liczby ujemnie naładowanych jonów chlorkowych do wnętrza neuronu pogłębia jego ujemny potencjał i w efekcie zmniejsza jego pobudliwość. Jest to zatem receptor jonotropowy. Odmienny efekt zachodzi w przypadku połączenia się cząsteczki kwasu γ-aminomasłowego z receptorem GABA_B. Interakcja taka prowadzi do złożonej reakcji polegającej na otwarciu kanałów odkomórkowego prądu K⁺, zamknięciu kanałów dokomórowego prądu Ca²⁺ oraz wytworzeniu wspominanych już w tym rozdziale wtórnych przekaźników (IP₃ i DAG) wyzwalających kaskadę reakcji w neuronie odbierającym pobudzenie.

Neuromodulatory synaptyczne, zwane kotransmiterami, mają zdolność oddziaływania zarówno na błony presynaptyczne, jak i postsynaptyczne. Aktywują one lub inaktywują enzymy występujące w tych błonach, dzięki czemu wpływają na internalizację lub eksternalizację różnych receptorów błonowych. Tym samym cząsteczki neuromodulatorów mogą zmieniać właściwości błon synaptycznych, wzmacniając lub tłumiąc działanie neurotransmiterów. Pierwotnie cząsteczki o identycznej budowie chemicznej wykryto w innych narządach, takich jak przysadka, podwzgórze czy ściany przewodu pokarmowego, dlatego neuromodulatory noszą nazwy słusznie kojarzone z powszechnie znanymi hormonami.