Нейромедиаторы: классические и неклассические
Нейромедиаторы и рецепторы
Различные виды нейромедиаторов и разные типы рецепторов, c которыми они связываются.
Введение
Знаете ли вы, что в вашем удивительном мозге есть миллиарды нейронов и триллионы синапсов? (Не удивительно, что вы можете чему-либо научиться, в том числе нейробиологии!). Большинство ваших синапсов – химические синапсы, что означает, что информация передается химическими мессенджерами[1] от одного нейрона к другому.
В статье о синапсах мы обсудили, как работает синаптическая передача. Здесь мы сосредоточимся на нейромедиаторах, химических сигнальных веществах, выпущенных из нейронов в синапсах, чтобы они могли «разговаривать» с соседними клетками. Мы также рассмотрим рецепторные белки, которые позволяют клетке «слышать» сообщение.
Нейромедиаторы: классические и неклассические
Существует много разных видов нейромедиаторов, и будут открываться ещё новые! На протяжении многих лет сама идея о том, что делает нечто нейромедиатором, изменилась и расширилась. Поскольку определение расширилось, некоторые недавно открытые нейромедиаторы можно рассматривать как «нетрадиционные» или «необычные» (по сравнению с более старыми определениями).
Мы обсудим эти необычные нейромедиаторы в конце статьи. А сейчас, давайте начнем с обсуждения обычных.
Классические нейромедиаторы
Химические сигнальные вещества, которые действуют как обычные нейромедиаторы, имеют некоторые основные особенности. Они хранятся в синаптических везикулах, выделяются, когда Ca2+ проникают в терминаль аксона в ответ на потенциал действия и выполняют свою роль, путем связывания с рецепторами на мембране постсинаптической клетки.
Рисунок 1. Синапс
Обычные нейромедиаторы можно разделить на две основные группы: низкомолекулярные нейромедиаторы и нейропептиды.
Нейропептиды
Каждый из нейропептидов состоит из трех или более аминокислот и крупнее, чем низкомолекулярные нейромедиаторы. Существует великое множество различных нейропептидов. Некоторые из них включают в себя эндорфины и энкефалины, которые подавляют боль; Вещество P[3], которое передает болевые сигналы; и нейропептид Y, который стимулирует увеличение аппетита и количества принимаемой пищи, и может действовать, чтобы предотвратить различные приступы и припадки.
Пример: Ацетилхолин
Давайте рассмотрим это на более конкретном примере. Нейромедиатор ацетилхолин является возбуждающим в нейромышечном синапсе в скелетной мышце, заставляя мышцу сокращаться. И наоборот, является тормозным в сердце, где он замедляет сердечный ритм/сердцебиение. Эти противоположные эффекты возможны потому, что два разных типа ацетилхолиновых рецепторных белка находятся в двух разных зонах.
· Ацетилхолиновые рецепторы в клетках скелетных мышц называются никотиновыми ацетилхолиновыми рецепторами. Они являются ионными каналами, которые открываются в ответ на связывание ацетилхолина, что приводит к деполяризации клеточной мембраны клетки-мишени.
Больше информации
Когда открывается никотиновый ацетилхолиновый рецептор, он позволяет ионам натрия (Na+) проникать в клетку по их градиенту концентрации. Канал также проницаем для K+ ионов, которые вытекают из клетки по их собственному градиенту концентрации. Хотя два типа ионов движутся в противоположном направлении, совокупный эффект деполяризуется, потому что больше Na+ ионов проходит внутрь клетки, чем K+ ионов, которые выходят из неё.
· Ацетилхолиновые рецепторы в клетках сердечной мышцы называются мускариновыми ацетилхолиновыми рецепторами. Это не ионные каналы, а провоцирующий фактор, запускающий сигнальные пути в клетке-мишени, которые препятствуют запуску потенциала действия.
За что эти рецепторы получили такие названия?
Никотиновые и мускариновые рецепторы названы в честь других типов молекул (помимо ацетилхолина), которые могут связываться с рецепторами и активировать их. Действительно, многие медикаменты взаимодействуют с рецепторами нейромедиаторов, чтобы либо активировать их, либо препятствовать их активации их обычными нейромедиаторами.
Вещество никотин[5] (обнаруженный в табаке) имитирует действие ацетилхолина на никотиновые ацетилхолиновые рецепторы. Психологические воздействия никотина зависят от его взаимодействия с никотиновыми ацетилхолиновыми рецепторами в головном мозге.
Грибной токсин, называемый мускарином[6], имитирует действие ацетилхолина на мускариновые рецепторы.
Типы клеточных рецепторов
Как показывает вышеприведенный пример, мы можем разделить рецепторные белки, которые активируются нейромедиаторами на два широких класса:
· Лиганд-зависимые ионные каналы: эти рецепторы представляют собой трансмембранные белковые комплексы (ионные каналы), которые открываются непосредственно в ответ на связывание лиганда.
· Метаботропные рецепторы. Эти рецепторы сами по себе не являются ионными каналами. Связывание нейромедиатора запускает сигнальный путь, который может косвенно открывать или закрывать каналы (или иметь какой-то другой эффект целиком).
Метаботропные рецепторы
Активация второго класса клеточных рецепторов, только косвенно воздействует на открытие и закрытие ионного канала. В этом случае белок, с которым связывается нейромедиатор (рецептор нейромедиатора) не является ионным каналом. Передача сигналов через эти метаботропные рецепторы, зависит от активации нескольких молекул внутри клетки и часто включает в себя вторичных посредников/мессенджеров. Поскольку он включает в себя больше шагов, передача сигналов через метаботропные рецепторы идёт намного медленнее, чем передача сигналов через лиганд-зависимые ионные каналы.
Некоторые метаботропные рецепторы оказывают возбуждающее действие, когда они активируются (делая нервную клетку более склонной к запуску потенциала действия), в то время как другие оказывают ингибирующие эффектами. Часто эти эффекты возникают, потому что метаботропный рецептор запускает сигнальный путь, который открывает или закрывает ионный канал. С другой стороны, нейромедиатор, который связывается с метаботропным рецептором, может изменить способ реагирования клетки на второй нейромедиатор, который действует через лиганд-зависимый ионный канал. Передача сигналов через метаботропные рецепторы также может оказывать действие на постсинаптические клетки, которые вообще не связаны с ионными каналами.
Примеры метаботропных рецепторов
Ацетилхолиновые рецепторы мускаринового класса, большинство рецепторов биогенных аминов и все нейропептидные рецепторы, являются метаботропными рецепторами.
Нейромедиаторы и рецепторы
Различные виды нейромедиаторов и разные типы рецепторов, c которыми они связываются.
Введение
Знаете ли вы, что в вашем удивительном мозге есть миллиарды нейронов и триллионы синапсов? (Не удивительно, что вы можете чему-либо научиться, в том числе нейробиологии!). Большинство ваших синапсов – химические синапсы, что означает, что информация передается химическими мессенджерами[1] от одного нейрона к другому.
В статье о синапсах мы обсудили, как работает синаптическая передача. Здесь мы сосредоточимся на нейромедиаторах, химических сигнальных веществах, выпущенных из нейронов в синапсах, чтобы они могли «разговаривать» с соседними клетками. Мы также рассмотрим рецепторные белки, которые позволяют клетке «слышать» сообщение.
Нейромедиаторы: классические и неклассические
Существует много разных видов нейромедиаторов, и будут открываться ещё новые! На протяжении многих лет сама идея о том, что делает нечто нейромедиатором, изменилась и расширилась. Поскольку определение расширилось, некоторые недавно открытые нейромедиаторы можно рассматривать как «нетрадиционные» или «необычные» (по сравнению с более старыми определениями).
Мы обсудим эти необычные нейромедиаторы в конце статьи. А сейчас, давайте начнем с обсуждения обычных.
Классические нейромедиаторы
Химические сигнальные вещества, которые действуют как обычные нейромедиаторы, имеют некоторые основные особенности. Они хранятся в синаптических везикулах, выделяются, когда Ca2+ проникают в терминаль аксона в ответ на потенциал действия и выполняют свою роль, путем связывания с рецепторами на мембране постсинаптической клетки.
Рисунок 1. Синапс
Обычные нейромедиаторы можно разделить на две основные группы: низкомолекулярные нейромедиаторы и нейропептиды.