Czym są neuroprzekaźniki?

Neuroprzekaźniki to chemiczne przekaźniki, które przenoszą, wzmacniają i równoważą sygnały między  neuronami (znanymi również jako komórki nerwowe) a komórkami docelowymi w całym ciele. Te komórki docelowe mogą znajdować się w gruczołach, mięśniach lub innych neuronach.

Miliardy cząsteczek neuroprzekaźników nieustannie pracują, aby utrzymać funkcjonowanie naszego mózgu, zarządzając wszystkim, od oddychania, przez bicie serca, po naukę i poziom koncentracji. Mogą również wpływać na różne funkcje psychologiczne, takie jak strach, nastrój, przyjemność i radość.

Do typowych neuroprzekaźników w mózgu i ciele należą serotonina, dopamina, glutaminian, adrenalina, noradrenalina i endorfiny.

Jak działają neuroprzekaźniki

Aby neurony mogły wysyłać wiadomości w całym ciele, muszą być w stanie komunikować się ze sobą, aby przekazywać sygnały. Jednak neurony nie są po prostu połączone ze sobą.

Na końcu każdego neuronu znajduje się maleńka przerwa zwana synapsą, a aby komunikować się z następną komórką, sygnał musi być w stanie przekroczyć tę małą przestrzeń. Dzieje się to poprzez proces znany jako neurotransmisja.

W większości przypadków neuroprzekaźnik jest uwalniany z zakończenia aksonu po tym, jak  potencjał czynnościowy  dotrze do synapsy, miejsca, w którym neurony mogą przekazywać sobie nawzajem sygnały.

Gdy sygnał elektryczny dociera do końca neuronu, wyzwala uwalnianie małych woreczków zwanych pęcherzykami, zawierających neuroprzekaźniki. Te woreczki wylewają swoją zawartość do synapsy, gdzie neuroprzekaźniki przemieszczają się przez szczelinę w kierunku sąsiednich komórek. Komórki te zawierają receptory, w których neuroprzekaźniki mogą się wiązać i wyzwalać zmiany w komórkach.

Po uwolnieniu neuroprzekaźnik przekracza szczelinę synaptyczną i przyłącza się do miejsca receptorowego na drugim neuronie, pobudzając lub hamując neuron odbierający, w zależności od neuroprzekaźnika.

Czasami neuroprzekaźniki mogą wiązać się z receptorami i powodować przesyłanie sygnału elektrycznego w dół komórki (pobudzające). W innych przypadkach neuroprzekaźnik może faktycznie blokować kontynuowanie sygnału, uniemożliwiając dalsze przekazywanie wiadomości (hamujące).

Inaktywacja neuroprzekaźników

Co zatem dzieje się z neuroprzekaźnikiem po zakończeniu jego pracy? Gdy neuroprzekaźnik osiągnie zamierzony efekt, jego aktywność może zostać zatrzymana przez trzy mechanizmy:

• Degradacja : Enzym zmienia strukturę neuroprzekaźnika, uniemożliwiając jego rozpoznanie przez receptor.
• Dyfuzja : Neuroprzekaźnik oddala się od receptora
• Wychwyt zwrotny : Cała cząsteczka neuroprzekaźnika jest wychwytywana z powrotem przez akson neuronu, który ją uwolnił.

Kryteria dla neuroprzekaźników

Rzeczywista identyfikacja neuroprzekaźników może być w rzeczywistości dość trudna. Podczas gdy naukowcy mogą obserwować pęcherzyki zawierające neuroprzekaźniki, ustalenie, jakie substancje chemiczne są w nich przechowywane, nie jest takie proste.

Z tego powodu neurobiolodzy opracowali szereg wytycznych, które mają pomóc w ustaleniu, czy daną substancję chemiczną należy uznać za neuroprzekaźnik:

• Obecność substancji chemicznej w komórce . Substancja chemiczna jest albo syntetyzowana w neuronie, albo w inny sposób w nim znajdowana.
• Uwalnianie zależne od bodźca . Jest uwalniane w odpowiednich ilościach przez neuron po stymulacji.
• Działanie na komórkę postsynaptyczną . Substancja chemiczna musi zostać uwolniona przez neuron presynaptyczny, a neuron postsynaptyczny musi zawierać receptory, do których substancja chemiczna się zwiąże.
• Mechanizm usuwania . Istnieje specyficzny mechanizm usuwania substancji chemicznej z miejsca aktywacji po zakończeniu jej działania.

Klasyfikacja neuroprzekaźników

Neuroprzekaźniki odgrywają ważną rolę w codziennym życiu i funkcjonowaniu. Naukowcy nie wiedzą jeszcze dokładnie, ile neuroprzekaźników istnieje, ale zidentyfikowano ponad 60 odrębnych przekaźników chemicznych.

Neuroprzekaźniki można klasyfikować według ich funkcji:

Neuroprzekaźniki pobudzające

Tego typu neuroprzekaźniki mają pobudzające działanie na neuron, co oznacza, że ​​zwiększają prawdopodobieństwo, że neuron wyzwoli potencjał czynnościowy. Niektóre z głównych pobudzających neuroprzekaźników obejmują epinefrynę i noradrenalinę.

Neuroprzekaźniki hamujące

Tego typu neuroprzekaźniki mają działanie hamujące na neuron; zmniejszają prawdopodobieństwo, że neuron wyzwoli potencjał czynnościowy. Niektóre główne neuroprzekaźniki hamujące obejmują serotoninę i kwas gamma-aminomasłowy (GABA).

Neuroprzekaźniki modulacyjne

Te neuroprzekaźniki, często nazywane neuromodulatorami, są zdolne do oddziaływania na większą liczbę neuronów w tym samym czasie. Te neuromodulatory wpływają również na działanie innych przekaźników chemicznych. Podczas gdy neuroprzekaźniki synaptyczne są uwalniane przez zakończenia aksonów, aby mieć szybki wpływ na inne neurony receptorowe, neuromodulatory dyfundują na większym obszarze i działają wolniej.

Neuroprzekaźniki działające jako neuromodulatory obejmują acetylocholinę, dopaminę, serotoninę, histaminę i kannabinoidy.

Rodzaje neuroprzekaźników

Istnieje wiele różnych sposobów klasyfikacji i kategoryzowania neuroprzekaźników. W niektórych przypadkach dzieli się je po prostu na monoaminy, aminokwasy i peptydy. 

Neuroprzekaźniki można również podzielić na sześć typów:

Aminokwasy

• Kwas gamma-aminomasłowy (GABA) : Ten naturalnie występujący aminokwas działa jako główny hamujący przekaźnik chemiczny organizmu. GABA przyczynia się do kontroli wzroku i motoryki, odgrywając również rolę w regulacji lęku. Benzodiazepiny, które są stosowane w leczeniu lęku, działają poprzez zwiększanie wydajności neuroprzekaźników GABA, co może zwiększać uczucie relaksu i spokoju.
• Glutaminian : Glutaminian, najliczniej występujący neuroprzekaźnik w układzie nerwowym, odgrywa rolę w funkcjach poznawczych, takich jak pamięć i uczenie się . Nadmierne ilości glutaminianu mogą powodować ekscytotoksyczność, prowadzącą do śmierci komórkowej. Ta ekscytotoksyczność spowodowana gromadzeniem się glutaminianu jest związana z niektórymi chorobami i urazami mózgu, w tym chorobą Alzheimera , udarem i napadami padaczkowymi.

Peptydy

• Oksytocyna : Ten silny hormon działa jako neuroprzekaźnik w mózgu. Jest wytwarzany przez podwzgórze i odgrywa rolę w społecznym rozpoznawaniu, tworzeniu więzi i rozmnażaniu płciowym. Syntetyczna oksytocyna, taka jak oksytocyna, jest często stosowana jako pomoc w porodzie. Zarówno oksytocyna, jak i oksytocyna powodują skurcze macicy podczas porodu.
• Endorfiny : Te neuroprzekaźniki hamują przekazywanie sygnałów bólowych i promują uczucie euforii. Te chemiczne przekaźniki są wytwarzane naturalnie przez organizm w odpowiedzi na ból, ale mogą być również wyzwalane przez inne czynności, takie jak ćwiczenia aerobowe. Na przykład doświadczanie „uniesienia biegacza” jest przykładem przyjemnych uczuć generowanych przez produkcję endorfin.

Monoaminy

• Epinefryna : Znana również jako adrenalina, epinefryna jest uważana zarówno za hormon, jak i neuroprzekaźnik. Ogólnie rzecz biorąc, epinefryna jest hormonem stresu, który jest uwalniany przez układ nadnerczy. Jednak działa jako neuroprzekaźnik w mózgu.
• Noradrenalina : Ta naturalnie występująca substancja chemiczna jest neuroprzekaźnikiem, który odgrywa ważną rolę w czujności i bierze udział w reakcji walki lub ucieczki organizmu . Jej rolą jest pomoc w mobilizacji ciała i mózgu do podjęcia działania w czasach niebezpieczeństwa lub stresu. Poziomy tego neuroprzekaźnika są zazwyczaj najniższe podczas snu i najwyższe w czasach stresu.
• Histamina : Ten związek organiczny działa jako neuroprzekaźnik w mózgu i rdzeniu kręgowym. Odgrywa rolę w reakcjach alergicznych i jest wytwarzany w ramach odpowiedzi układu odpornościowego na patogeny.
• Dopamina : powszechnie znana jako neuroprzekaźnik dobrego samopoczucia, dopamina bierze udział w nagradzaniu, motywacji i dodawaniu. Kilka rodzajów uzależniających narkotyków zwiększa poziom dopaminy w mózgu. Ten chemiczny przekaźnik odgrywa również ważną rolę w koordynacji ruchów ciała. Choroba Parkinsona, która jest chorobą zwyrodnieniową powodującą drżenie i upośledzenie ruchu motorycznego, jest spowodowana utratą neuronów wytwarzających dopaminę w mózgu.
• Serotonina : Hormon i neuroprzekaźnik, serotonina odgrywa ważną rolę w regulacji i modulacji nastroju, snu, lęku, seksualności i apetytu. Selektywne inhibitory wychwytu zwrotnego serotoniny (SSRI) to rodzaj leków przeciwdepresyjnych powszechnie przepisywanych w leczeniu depresji, lęku, zaburzeń paniki i ataków paniki. SSRI działają w celu zrównoważenia poziomu serotoniny poprzez blokowanie wychwytu zwrotnego serotoniny w mózgu, co może pomóc poprawić nastrój i zmniejszyć uczucie lęku.

Puryny

• Adenozyna : Ta naturalnie występująca substancja chemiczna działa w mózgu jako neuromodulator, zapobiegając wybudzeniu i poprawiając sen.
• Adenozynotrójfosforan (ATP) : Uważany za walutę energetyczną życia, ATP działa jako neuroprzekaźnik w ośrodkowym i obwodowym układzie nerwowym . Odgrywa rolę w kontroli autonomicznej, przekazywaniu bodźców sensorycznych i komunikacji z komórkami glejowymi. Badania sugerują, że może mieć również udział w niektórych problemach neurologicznych, w tym bólu, urazach i zaburzeniach neurodegeneracyjnych .

Przekaźniki gazu

• Tlenek azotu : Związek ten wpływa na mięśnie gładkie, rozluźniając je, co pozwala na rozszerzenie się naczyń krwionośnych i zwiększenie przepływu krwi do niektórych obszarów ciała.
• Tlenek węgla : Ten bezbarwny, bezwonny gaz może mieć toksyczne i potencjalnie śmiertelne skutki, gdy ludzie są narażeni na wysokie poziomy tej substancji. Jest on jednak również wytwarzany naturalnie przez organizm, gdzie działa jako neuroprzekaźnik, który pomaga modulować reakcję zapalną organizmu. 

Acetylocholina

• Acetylocholina : To jedyny neuroprzekaźnik w swojej klasie. Występuje zarówno w ośrodkowym, jak i obwodowym układzie nerwowym, jest głównym neuroprzekaźnikiem związanym z neuronami ruchowymi.  Odgrywa rolę w ruchach mięśni, a także w pamięci i uczeniu się.

Problemy z neuroprzekaźnikami

Podobnie jak w przypadku wielu procesów w ciele, czasami może dojść do awarii. Nie jest chyba zaskakujące, że system tak rozległy i złożony jak ludzki układ nerwowy jest podatny na problemy.

Oto kilka rzeczy, które mogą pójść nie tak:

• Neurony mogą nie wytwarzać wystarczającej ilości konkretnego neuroprzekaźnika
• Neuroprzekaźniki mogą być wchłaniane ponownie zbyt szybko
• Zbyt wiele neuroprzekaźników może zostać dezaktywowanych przez enzymy
• Może dojść do uwolnienia zbyt dużej ilości konkretnego neuroprzekaźnika

Gdy neuroprzekaźniki są dotknięte chorobą lub lekami, może wystąpić szereg różnych niekorzystnych skutków dla organizmu. Choroby takie jak choroba Alzheimera, padaczka i choroba Parkinsona są związane z niedoborami niektórych neuroprzekaźników.

Niektóre neuroprzekaźniki odgrywają ważną rolę w mózgu, wpływając na nastrój, dlatego czasami są określane jako substancje chemiczne „dobrego samopoczucia”. Pięć ważnych neuroprzekaźników obejmuje dopaminę, serotoninę, oksytocynę, noradrenalinę i endorfiny.

Specjaliści z dziedziny zdrowia wiedzą, że neuroprzekaźniki mogą odgrywać ważną rolę w zaburzeniach psychicznych, dlatego też w celu leczenia różnych schorzeń psychicznych często przepisuje się leki, które wpływają na działanie chemicznych przekaźników w organizmie .

Na przykład dopamina jest związana z takimi rzeczami jak uzależnienie i schizofrenia. Serotonina odgrywa rolę w zaburzeniach nastroju, w tym depresji i OCD. Dopamina, GABA, serotonina i noradrenalina są powiązane z zaburzeniami lękowymi. Leki, takie jak SSRI, mogą być przepisywane przez lekarzy i psychiatrów w celu leczenia objawów depresji lub lęku.

Leki wpływające na neuroprzekaźniki

Być może największym praktycznym zastosowaniem odkrycia i szczegółowego zrozumienia, jak działają neuroprzekaźniki, było opracowanie leków, które wpływają na transmisję chemiczną. Leki te są w stanie zmienić działanie neuroprzekaźników, co może złagodzić objawy niektórych chorób.

• Agoniści kontra antagoniści : Niektóre leki są znane jako agoniści i działają poprzez zwiększanie efektów określonych neuroprzekaźników. Inne leki są określane jako antagoniści i działają poprzez blokowanie efektów neuroprzekaźnictwa.
• Bezpośrednie i pośrednie efekty : Te neuroaktywne leki można dalej podzielić na podstawie tego, czy mają bezpośredni czy pośredni efekt. Te, które mają bezpośredni efekt, działają poprzez naśladowanie neuroprzekaźników, ponieważ są bardzo podobne pod względem struktury chemicznej. Te, które mają pośredni wpływ, działają poprzez działanie na receptory synaptyczne.

Do leków, które mogą wpływać na neuroprzekaźnictwo, zaliczają się leki stosowane w leczeniu chorób takich jak depresja i lęk, np. selektywne inhibitory wychwytu zwrotnego serotoniny (SSRI), trójpierścieniowe leki przeciwdepresyjne i benzodiazepiny .

Na przykład SSRI, takie jak Prozac (fluoksetyna) i Paxil (paroksetyna), blokują wchłanianie serotoniny przez komórki nerwowe, zwiększając poziom serotoniny w mózgu. Inhibitory cholinesterazy, takie jak Aricept (donepezil), blokują enzymy rozkładające acetylocholinę, co może pomóc w poprawie funkcjonowania poznawczego u osób z chorobą Alzheimera .

Narkotyki nielegalne, takie jak heroina , kokaina i marihuana, również wpływają na neurotransmisję. Heroina działa jako bezpośrednio działający agonista, naśladując naturalne opioidy mózgu na tyle, aby stymulować ich powiązane receptory. Kokaina jest przykładem pośrednio działającego narkotyku, który wpływa na transmisję dopaminy.

Słowo od Verywell

Neuroprzekaźniki odgrywają kluczową rolę w komunikacji neuronowej, wpływając na wszystko, od ruchów mimowolnych po uczenie się i nastrój. Ten system jest zarówno złożony, jak i silnie powiązany. Neuroprzekaźniki działają w określony sposób, ale mogą być również dotknięte chorobami, lekami, a nawet działaniem innych przekaźników chemicznych.