Нейроны, синапсы и рецепторы

Print Friendly, PDF & Email

Нейроны и их функция – тема, которой я многократно касался. Захотелось поговорить о базовых вещах – как нейроны передают сигналы возбуждения и торможения, что на что влияет. Я не собираюсь дублировать учебники по нейрофизиологии или пытаться рассказать что-то достаточное или избыточное в плане функции нейронов. Моя цель – подводка к нейрофармакологическим вводным, позволяющим понимать написанное у меня в заметке.

Для эти целей я традиционно выбрал одну научную статью. Нейроны, рецепторы, нейротрансмиттеры и алкоголь. Статья 2008 года, но база осталась прежней. Уберем разговоры про алкоголь и разделим заметку на две части.

Часть 1. Нейроны, рецепторы, синапсы, нейротрансмиттеры, нейротрофины, стероиды, аффинитивность;

Часть 2. Отдельные нейтротрансмиттеры. Пример с модафилином.

Нейроны, синапсы и рецепторы

Нейроны окружены клеточной мембраной, поэтому напрямую не могут обмениваться электрическими и химическим сигналами. В этой заметке мы будет рассматривать как нейроны обмениваются нейтротрансмиттерами. Это не единственная их форма «коммуникации», я изначально сужаю повествование, чтобы не надо было охватывать слишком много.

нейроны

Как видно на Рисунке 1, у нейрона есть дендриты и аксоны. Дендриты служат для получения химического сигнала, аксоны – для передачи сигнала. Возбуждение нейронов стимулирует выбор нейротрансмиттеров из терминалей (концевых участков аксона).

Нейроны, высвобождающие нейтротрансмиттеры, – пресинаптические нейроны, принимающие этот химический сигнал – постсинаптические нейроны.

Синапс – место контакта терминали аксона с другой клеткой (необязательной нейроном).

Принимают нейротрансмиттеры рецепторы. Применительно к нейротрансмиттерам их существует 2 вида: лиганд-зависимые ионные каналы (ligand-gated ion channels, LGIC) и рецепторы, сопряжённые с G-белком (G-protein-coupled receptors, GPCR).

Лиганд-зависимые – каналы «быстрого реагирования». Лиганд (в данном случае, нейротрансмиттер) связывается с рецептором, пора в клеточной мембране открывается и внутрь клетки попадают ионы и напрямую влияют на функцию пост-синаптического нейрона.

В покое нейрон поляризован и обладает электрическим потенциалом, очень грубо -70 mV. Во время возбуждения нейрон деполяризуется, его потенциал снижается или даже становится положительным. Также есть гиперполяризация, когда потенциал мембраны нейрона растет, что соответствует процессам торможения. В общем классические процессы возбуждения и торможения. Пример – ГАМК А рецепторы и прошлой заметки. Когда лиганд (в данном случае ГАМК, отвечающая за процессы торможения) присоединяется к рецептору, пора открывается и в клетку попадает ион Cl-, что гиперполяризует клетку или, другими словами, тормозит ее возбуждение.

Рецепторы, сопряженные с G-белком (GPCR) связываются с нейротрансмиттером с последующим запуском биохимических реакций внутри клетки.

Например, μ-опиоидные рецепторы или серотониновые 2А рецепторы. На потоки ионов внутри клетки эти рецепторы напрямую не влияют, поэтому эффект от воздействия на них «более мягкий».

Нейротрасмиттеры оперативно удаляются из синапса: в нейроны, другие клетки, расщепляются ферментами.

Нейротрофины и стероиды

Нейроны могут обмениваться еще и так называемыми нейтротрофинами или факторами роста. Пептидами (небольшими цепочками аминокислоты). Например, уже упоминавшийся пару раз у меня нейротрофический фактор мозга (BDNF), который способствует выживанию существующих, росту/дифференциации новых нейронов (+ другие функции вплоть до влияния на транскрипцию ДНК клетки).

Нейроны высвобождают нейротрофины как из аксонов, так и из дендитов. Соответственно, факторы роста участвуют в «ретроградном» обмене сигналами.

Нейротрофины связываются [преимущественно, но не только] с Trk рецепторами, которые запускает различные биохимические процессы.

Стероидные гормоны – комплексные молекулы, вовлеченные во внутриклеточную коммуникацию. Они крайне липофильны и легко проникают через клеточные мембраны. Например, кортикостероиды из надпочечников без труда проникают в нейроны головного мозга.

Связываются стероидные гормоны традиционно с внутриклеточными рецепторами, которые в свою очередь напрямую связываются с ДНК, влияя на транскрипцию различных генов. Однако стероиды могут связываться и с внешними клеточными рецепторами. Например, прогестерон и уже упомянутые ГАМК А рецепторы.

Аффинитивность

Применительно к биохимии и нашей заметке – степень легкости, с которой связывают вещества и рецепторы.

Агонист – вещество, которое в той или иной степени связывается с рецептором. Например, баклофен – агонист ГАМК Б рецептов, соответственно, связан с мышечным торможением, миорелаксант.

Антагонист – вещество, которое не связывается с рецептором и мешает рецептору связываться с другими молекулами. Например, галоперидол, антагонист D2 дофаминовых рецепторов, средство от шизофрении.

Агонисты и антагонисты, как правило, структурно напоминает нейротрансмиттер, который связывается с этим же целевым рецептором.

Поделиться:

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *