Эффект нейромедиатора зависит от его рецептора

Некоторые нейротрансмиттеры в целом рассматриваются как «возбуждающие», что делает нейрон-мишень более способным для запуска потенциала действия. Другие, как правило, воспринимаются как «ингибирующие[4]», что делает нейрон-мишень менее способным для запуска потенциала действия. Например:

· Глутамат является основным возбуждающим нейромедиатором в центральной нервной системе.

· ГАМК является основным ингибирующим нейромедиатором головного мозга позвоночных.

· Глицин является основным ингибирующим нейромедиатором в спинном мозге

Однако, «возбуждающие» и «тормозные» не имеют действительно ясные границы, с помощью которых мы могли бы сортировать нейромедиаторы. Нейромедиатор может иногда иметь либо возбуждающий, либо ингибирующий эффект, в зависимости от ситуации.

Как такое может быть? Как оказалось, для каждого нейромедиатора существует не только один тип рецепторов. Вместо этого, данный нейромедиатор может обычно связываться и активировать несколько различных рецепторных белков. Будет ли эффект определенного нейромедиатора возбуждающим или ингибирующим при данном синапсе, будет зависеть от того, какой из его рецептор(ов) присутствует на постсинаптической клетке-мишени.

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).