النقل المشبكي والناقلات العصبية

النقل المشبكي هو العملية التي تمرر بها خلية عصبية إشارة إلى أخرى عند المشبك. في الشكل الأكثر شيوعًا – النقل الكيميائي – يؤدي جهد الفعل الواصل إلى إطلاق جزيئات الناقل العصبي التي تنتشر عبر الشق المشبكي وتؤثر على مستقبلات الخلية المتلقية. تحدد هوية الناقل العصبي ومستقبلاته ما إذا كانت الإشارة تحفز الهدف أو تثبطه أو تعدله.

Definition

النقل المشبكي هو توصيل إشارة من عصبون قبل مشبكي إلى خلية بعد مشبكية، تقليديًا عن طريق إطلاق الناقلات العصبية المعتمد على الكالسيوم والذي ينشط المستقبلات بعد المشبكية؛ الناقلات العصبية هي جزيئات الإشارة التي تحمل هذه المعلومات.

Scope

يغطي الموضوع خطوات النقل المشبكي الكيميائي – اندماج الحويصلات المحفز بالكالسيوم، وإطلاق الناقل العصبي، وتنشيط المستقبلات، وإنهاء الإشارة – بالإضافة إلى أنظمة الناقلات العصبية الرئيسية (مثل الغلوتامات، GABA، الأسيتيل كولين، والأمينات الأحادية) والتمييز بين المستقبلات الأيونية والمستقبلات الأيضية (metabotropic). إنه مسح مرجعي للآليات ولا يقدم إرشادات سريرية.

Core questions

• كيف يؤدي جهد الفعل إلى إطلاق الناقل العصبي في النهاية قبل المشبكية؟
• كيف تحول المستقبلات بعد المشبكية الإشارة الكيميائية إلى استجابة كهربائية أو كيميائية حيوية؟
• ما الذي يميز أنظمة الناقلات العصبية الرئيسية وأنواع مستقبلاتها؟
• كيف يتم إنهاء الإشارة المشبكية وتخليص الناقل العصبي؟

Key concepts

• الحويصلة المشبكية وآلية SNARE
• الإخراج الخلوي المحفز بالكالسيوم
• الشق المشبكي والانتشار
• المستقبلات الأيونية مقابل المستقبلات الأيضية
• الناقلات العصبية المثيرة والمثبطة
• إعادة امتصاص الناقل العصبي وتخليصه

Key theories

فرضية الكالسيوم للإطلاق الحويصلي

يؤدي تدفق الكالسيوم المدفوع بجهد الفعل في النهاية إلى اندماج الحويصلات المحملة بالناقل العصبي مع الغشاء، حيث تتوسط آلية SNARE ومستشعر الكالسيوم السينابتوتغمين (synaptotagmin) في الإطلاق السريع والمتزامن.

Mechanisms

عندما يصل جهد الفعل إلى النهاية قبل المشبكية، تفتح قنوات الكالسيوم المبوبة بالجهد ويتم الكشف عن تدفق الكالسيوم الناتج بواسطة السينابتوتغمين (synaptotagmin)، الذي يعمل مع معقد SNARE لدفع الاندماج المتزامن للحويصلات الناقلة العصبية، وهي سلسلة قام سودوف وتشادمان بتشريحها على المستوى الجزيئي. ينتشر الناقل العصبي المطلق عبر الشق ويرتبط بالمستقبلات بعد المشبكية: تفتح المستقبلات الأيونية قنوات أيونية مباشرة لإنتاج جهود استثارية أو تثبيطية سريعة، بينما تعمل المستقبلات الأيضية (metabotropic) من خلال بروتينات G لإنتاج تأثيرات تعديلية أبطأ، كما يتضح من إشارات مستقبلات الدوبامين. يتم إنهاء الإشارة عن طريق ناقلات إعادة الامتصاص، أو التحلل الإنزيمي، أو الانتشار بعيدًا عن المشبك.

Clinical relevance

تعمل العديد من الأدوية التي تؤثر على الجهاز العصبي عن طريق تغيير النقل المشبكي – على سبيل المثال عن طريق تغيير إطلاق الناقل العصبي، أو حجب أو تنشيط المستقبلات، أو تثبيط إعادة الامتصاص – لذا فإن الآليات في هذا الموضوع توفر خلفية أساسية لفهم علم الأدوية العصبية. هذا المدخل تعليمي وليس أساسًا لاتخاذ قرارات الوصف أو العلاج.

Evidence & guidelines

يدعم هذا الموضوع البحث الجزيئي والفسيولوجي حول اندماج الحويصلات، وعلم الأدوية المستقبلية، وأنظمة الناقلات العصبية بدلاً من الإرشادات السريرية، ويتم تجميعه في المراجع القياسية لعلوم الأعصاب وعلم الأدوية.

History

تأسست الطبيعة الكيميائية للنقل المشبكي في أوائل القرن العشرين، ولا سيما من خلال إثبات أوتو لوي لوجود رسول كيميائي ومن خلال التحليل الكمي لبرنارد كاتز للإطلاق عند الوصلة العصبية العضلية. حددت الأعمال الجزيئية اللاحقة بروتينات SNARE ومستشعر الكالسيوم السينابتوتغمين (synaptotagmin) التي تتحكم في اندماج الحويصلات، بينما أوضح توصيف عائلات المستقبلات كيف تنتج الناقلات العصبية المختلفة الإثارة أو التثبيط أو التعديل.

Key figures

• Bernard Katz
• Thomas Südhof
• Edward Chapman
• Otto Loewi

Seminal works

• sudhof-2013
• chapman-2008
• beaulieu-gainetdinov-2011

Frequently asked questions

ما الفرق بين المستقبلات الأيونية والمستقبلات الأيضية (metabotropic)؟

المستقبلات الأيونية هي قنوات أيونية تفتح مباشرة عندما يرتبط بها ناقل عصبي، مما ينتج استجابات سريعة، بينما تعمل المستقبلات الأيضية (metabotropic) من خلال سلاسل إشارات داخل خلوية لإنتاج تأثيرات تعديلية أبطأ وأطول أمدًا.

لماذا الكالسيوم مهم لإطلاق الناقل العصبي؟

يؤدي وصول جهد الفعل إلى فتح قنوات الكالسيوم المبوبة بالجهد، والكالسيوم الذي يدخل هو المحفز الذي يتسبب في اندماج الحويصلات الناقلة العصبية مع الغشاء وإطلاق محتوياتها.