Класически невротрансмитери и невромодулатори

Има много различни видове невротрансмитери и нови продължават да се откриват! С течение на годините критериите, на които се смята, че трябва да отговаря дадена молекула, за да се нарече невротрансмитер, са се променяли и разширявали. Молекули, които не изпълняват всички условия за невротрансмитери, но имат роля в синапсната трансмисия, се наричат невромодулатори.

Ще говорим за невромодулаторите в края на тази статия. А сега ще започнем с класическите невротрансмитери.

Класически невротрансмитери

Химичните посредници, които са от групата на класическите невротрансмитери имат няколко общи характеристики. Те се съхраняват в синаптични везикули, освобождават се, когато \text{Ca}^{2+}Ca2+C, a, start superscript, 2, plus, end superscript навлезе в аксоналното окончание в отговор на акционен потенциал, и оказват ефект върху постсинаптичната клетка като се свържат с рецептори на мембраната ѝ.

Класическите невротрансмитери могат да се разделят на две основни групи: малки молекули и невропептиди.

Невротрансмитери, които са малки молекули

Невротрансмитерите малки молекули са (не е много изненадващо!) различни видове малки органични молекули. Те включват:

• Невротрансмитери аминокиселини като глутамат, ГАМК (гама-аминомаслената киселина) и глицин. Всички тези невротрансмитери са аминокиселини, въпреки че ГАМК не е аминокиселина, която се среща в белтъците.

  

  Структурите на глицин, глутамат и ГАМК. Всички те са аминокиселини.

• Биогенните амини допамин, норадреналин (норепинефрин), адреналин (епинефрин), серотонин и хистамин, които се произвеждат от аминокиселинни прекурсори.

  -\text{COOH}minus, C, O, O, H

• Пуринови посредници като АТФ и аденозин, те са нуклеотиди и нуклеозиди. (Според някои автори тези посредници принадлежат към групата на невромодулаторите и ги наричат пуринови невромодулатори).
  

  Структурата на аденозин.

• Ацетилхолинът не се вписва в другите структурни категории, но е ключов невротрансмитер в невромускулния синапс, където нервите контактуват с мускулите, както и в други синапси.

  

  Структурата на ацетилхолин.

Невропептидите са изградени от три или повече аминокиселини и са по-големи от невротрансмитерите малки молекули. Има много различни невропептиди. Примери за невропептиди са ендорфини и енкефалини, те инхибират болката, субстанция Р, която пренася сигнали за болка, както и невропептид Y, който стимулира храненето и може да предотвратява пристъпи.

Ефектът на невротрансмитера зависи от неговия рецептор

Някои невротрансмитери се разглеждат като “възбудни”, тъй като предизвикват акционен потенциал в ефекторния неврон. Други се смятат за “здръжни” или “инхибиторни”, те намаляват вероятността за поява на акционен потенциал в ефектрония неврон. Например:

Въпреки това “възбуден” и “инхибиторен” не са ясно обособени категории, в които можем да разделим невротрансмитерите. Един невротрансмитер може да има и възбуден, и инхибиторен ефект върху ефекторната си клетка, в зависимост от контекста.

Как са възможни такива ефекти? Оказва се, че за всеки невротрансмитер няма само един вид рецептор. Всъщност даден невротрансмитер може да се свърже с и да активира много различни рецептори. Дали в даден синапс ефектът на невротрансмитера ще бъде възбуден или инхибиторен, зависи от рецепторите на постсинаптичната мембрана.

Пример: ацетилхолин

Да направим тази идея по-ясна като дадем пример. Невротрансмитерът ацетилхолин има възбуден ефект в невромускулните синапси в скелетната мускулатура и кара мускулите да се съкращават. Но в сърцето той има обратен ефект – инхибиторен и кара сърдечния ритъм да се забави. Тези противоположни ефекти са възможни, тъй като в скелетните мускули и в сърцето има два различни вида рецептори за ацетилхолин.

Видове невротрансмитерни рецептори

Както показва горният пример, можем да разделим рецепторите, които се активират от невротрансмитери, в две основни групи:

• Лиганд-зависими йонни канали: тези рецептори са белтъчни йонни канали, които преминават през цялата мембрана на клетката. Ако лиганд се свърже с тях, това води директно до отварянето на каналите им.

• Метаботропни рецептори: тези рецептори не са йонни канали. Щом невротрансмитер се свърже с тях се отключва сигнален път, който непряко може да доведе до отваряне или затваряне на канали или до напълно различен ефект.

Лиганд-зависими йонни канали

Първата група невротрансмитерни рецептори са лиганд-зависимите йонни канали, наричани и йонотропни рецептори. Когато невротрансмитер се свърже с тях, те променят формата си, което кара канала да се отвори. Това може да има възбуден или задръжен (инхибиторен) ефект, в зависимост от вида йони, които могат да преминат през канала, както и от тяхната концентрация във вътрешността на клетката и във заобикалящата я среда.

Лиганд-зависимите йонни канали са големи белтъчни комплекси. Те имат определени региони, с които се свързват невротрансмитери, както и сегменти, които преминават през мембраната и изграждат канал.

Най-често лиганд-зависимите йонни канали водят много бързо до физиологични отговори. Йоните започват да преминават през канала десетки милисекунди след свързването на невротрансмитера с рецептора и спират веднага щом невротрансмитерът спре да бъде свързан с рецептора. В повечето случаи невротрансмитерът се премахва от синапса много бързо, благодарение на ензими, които го разграждат или на съседни клетки, които го приемат.

Метаботропни рецептори

Активирането на втората група невротрансмитерни рецептори засяга отварянето и затварянето на йонни канали само непряко. В този случай белтъкът, с който се свързва невротрансмитерът, не е йонен канал. Сигнализирането чрез метаботропни рецептори е свързано с активиране на няколко молекули във вътрешността на клетката и често включва пътища с втори посредници. Тъй като сигнализирането се състои от повече стъпки, предаването на съобщения чрез метаботропни рецептори е много по-бавно от сигнализирането чрез йонотропни рецептори.

Някои метаботропни рецептори имат възбудни ефекти, когато се активират – те повишават вероятността невронът да генерира акционен потенциал, докато други имат инхибиторни ефекти. Често тези ефекти се случват, тъй като метаботропните рецептори отключват сигнални пътища, които отварят или затварят йонен канал. Друг вариант е невротрансмитерът, който се свързва с метаботропния рецептор да промени как клетката отговаря на втори невротрансмитер, който оказва ефект чрез йонотропен канал. Възможно е сигнализирането чрез метаботропни рецептори да доведе до ефект в постсинаптичната клетка и без участието на йонни канали.

Класически невротрансмитери, пуринови посредници и невропептиди

Тази таблица не е изчерпателен списък, но представя някои от най-добре познатите класически невротрансмитери и пуринови посредници.