Neurotransmitery — čo sú, ako fungujú a ich hlavné typy

Neurotransmitery: objavte, ako fungujú v mozgu, hlavné typy (dopamín, GABA, glutamát), ich úloha pri správaní, emóciách a zdraví nervovej sústavy.

Neurotransmitery sú chemickí poslovia. Posielajú informácie medzi neurónmi cez synapsie. Elektrické signály samy o sebe neprejdú medzerou medzi väčšinou neurónov, preto sa pri prenose musia premeniť na chemické signály. Keď sa neurotransmitery uvoľnia z jedného neurónu do synaptickej štrbiny, pôsobia väčšinou na chemické synapsie. Po dosiahnutí ďalšieho neurónu sa často absorbujú alebo rozkladajú a cieľový neurón tento chemický signál môže zmeniť späť na elektrický signál — tzv. akčný potenciál, ktorý pokračuje ďalej synapsou do ďalšieho neurónu.

Ako neurotransmitery prenášajú signál

Proces prenosu zahŕňa niekoľko základných krokov:

• Do presynaptického zakončenia dorazí akčný potenciál a depolarizuje membránu.
• Depolarizácia otvára napäťovo riadené vápnikové kanály; prítok Ca2+ spúšťa splynutie vezikúl s membránou.
• Vezikuly uvoľnia obsah — neurotransmitery — do synaptickej štrbiny (exocytóza).
• Neurotransmitery viažu receptory na postsynaptickej membráne a vyvolajú buď excitujúci (EPSP) alebo inhibičný (IPSP) účinok.
• Signál sa ukončí odstránením neurotransmitera (reuptake, enzymatický rozklad alebo difúzia).

Syntéza a skladovanie

Mnohé neurotransmitery sa vyrábajú z aminokyselín prítomných v potrave a na ich premenu stačia len niekoľko enzymatických krokov. Napríklad:

• Tyrozín → dopamín → noradrenalín
• Tryptofán → serotonín
• Cholín + acetyl-CoA → acetylcholín

Neurotransmitery sa ukladajú v malých membránových „vrecúškach“ nazývaných vezikuly. Keď sa tieto vezikuly dostanú do kontaktu s bunkovou membránou neurónu, otvoria sa a neurotransmitery sa uvoľnia do synaptickej štrbiny. Uvoľňovanie je striktne regulované vápnikovými signálmi a molekulami SNARE, ktoré zaisťujú splynutie vezikúl s membránou.

Hlavné typy neurotransmiterov a ich funkcie

Vedci nepoznajú presný počet neurotransmiterov, ale identifikovali ich viac než 100. Každý má špecifickú úlohu v mozgu a tele. Medzi najdôležitejšie patria:

• Glutamát — najbežnejší excitačný neurotransmiter; je hlavný nositeľ vzrušujúcich signálov vo viac ako 90 % synapsií v mozgu.
• GABA — hlavný inhibičný neurotransmiter v centrálnom nervovom systéme; znižuje aktivitu neurónov a pomáha stabilizovať sieťové vzorce.
• Dopamín — zapojený do odmeňovania, motivácie a riadenia pohybu; poruchy dopaminergnej dráhy sú spojené s Parkinsonovou chorobou a závislosťou (dopamín sa využíva pri odmeňovaní a potešení).
• Noradrenalín (norepinefrín) — zvyšuje bdelosť, pozornosť a reaguje v stresových situáciách („bojuj alebo utekaj“).
• Serotonín — ovplyvňuje náladu, spánok, apetít a reguláciu bolesti.
• Acetylcholín — dôležitý pre motorickú komunikáciu v neuromuskulárnom spojení a pre ukladanie pamäte v mozgu.
• Neurotransmiterové peptidy (endorfiny, enkefalíny) — pôsobia ako analgetiká a regulátory emócií.
• Gázy a retrográdne mediátory (napr. oxid dusnatý, endokanabinoidy) — môžu difundovať cez membrány a modulovať synaptickú aktivitu opačným smerom.

Receptory a typy účinku

Postsynaptické receptory sa delia najmä na dva typy:

• Ionotropné receptory — priamo otvárajú iónové kanály; účinok je rýchly (milisekundy). Príklad: NMDA alebo AMPA receptory pre glutamát, GABA-A pre GABA.
• Metabotropné receptory — viažu sa na G-proteíny a spúšťajú kaskády druhých poslov; účinok je pomalší, ale dlhšie trvajúci a modulujúci (napr. GABA-B, mnohé receptory pre monoamíny).

Výsledkom viazania môže byť excitácia (depolarizácia) alebo inhibícia (hyperpolarizácia) postsynaptického neurónu — teda vznik EPSP alebo IPSP.

Ukončenie signálu: recyklácia a rozklad

Po prenose musí byť signál ukončený. To sa deje niekoľkými spôsobmi:

• Reuptake — spätné vychytávanie neurotransmitera späť do presynaptického neurónu pomocou transportérov (napr. SERT pre serotonín, DAT pre dopamín, NET pre noradrenalín).
• Enzymatický rozklad — príklad: acetylcholín sa rýchlo rozkladá enzýmom acetylcholínesterázou; monoamíny môžu byť degradované enzýmami MAO a COMT.
• Difúzia — časť molekúl jednoducho difunduje preč zo synaptickej štrbiny.

Plastičnosť, učenie a klinický význam

Neurotransmitery a ich receptory sú kľúčové pre synaptickú plastickosť (LTP a LTD), čo sú bunkové mechanizmy učenia a pamäti. Zmena množstva uvoľňovaného neurotransmitera alebo citlivosti receptorov môže viesť k dlhodobým zmenám v sile synaptických spojení.

Poruchy v neurotransmiterových systémoch sú ústrednou príčinou mnohých ochorení a sú cieľom mnohých liekov:

• Depresia — spojená s dysbalanciou monoamínov (serotonín, noradrenalín); lieky: SSRI, SNRI.
• Parkinsonova choroba — nedostatok dopamínu v určitých mozgových oblastiach; lieky: L‑DOPA, dopaminergné agonisty.
• Úzkosť — často súvisí s dysfunkciou GABA alebo noradrenergných systémov; lieky: benzodiazepíny (zvyšujú účinok GABA).
• Alzheimerova choroba — spadnutie cholinergnej aktivity; lieky: inhibitory acetylcholínesterázy.
• Niekedy môže nadmerné uvoľnenie glutamátu viesť k excitotoxicite a poškodzovaniu neurónov napr. pri mozgovej príhode (mŕtvici).

Krátke zhrnutie

Neurotransmitery sú chemickí poslovia, ktorí umožňujú komunikáciu medzi neurónmi cez synapsie. Ich syntéza, ukladanie vo vezikulách, uvoľnenie závislé na Ca2+, pôsobenie cez rôzne typy receptorov a následné odstránenie sú základom nervovej signalizácie. Rôzne druhy neurotransmiterov majú špecifické funkcie — od základnej excitácie a inhibície až po reguláciu emócií, motivácie, pohybu a autonómnych funkcií — a poruchy týchto systémov sú spojené s mnohými neurologickými a psychiatrickými ochoreniami.

Otázky a odpovede

Otázka: Čo sú neurotransmitery?

Otázka: Koľko neurotransmiterov bolo identifikovaných?

Otázka: Aká je funkcia dopamínu?

Otázka: Na čo sa používa noradrenalín?

Otázka: Aký je prah potrebný na uvoľnenie neurotransmiterov?

Otázka: Aký je najbežnejší transmiter u ľudí?

Otázka: Ako sa neurotransmitery prenášajú v rámci neurónov?

Hľadajte podľa písmena