انتقال سیناپسی و انتقالدهندههای عصبی
انتقال سیناپسی فرآیندی است که طی آن یک نورون سیگنالی را در سیناپس به نورون دیگر منتقل میکند. در رایجترین شکل آن – انتقال شیمیایی – یک پتانسیل عمل ورودی باعث آزاد شدن مولکولهای انتقالدهنده عصبی میشود که در شکاف سیناپسی پخش شده و بر روی گیرندههای سلول دریافتکننده عمل میکنند. هویت انتقالدهنده عصبی و گیرندههای آن تعیین میکند که آیا سیگنال هدف را تحریک، مهار یا تعدیل میکند.
Definition
انتقال سیناپسی، ارتباط سیگنال از یک نورون پیشسیناپسی به یک سلول پسسیناپسی است که به طور کلاسیک از طریق آزادسازی وابسته به کلسیم انتقالدهندههای عصبی صورت میگیرد که گیرندههای پسسیناپسی را فعال میکنند؛ انتقالدهندههای عصبی مولکولهای سیگنالدهندهای هستند که این اطلاعات را حمل میکنند.
Scope
این موضوع مراحل انتقال سیناپسی شیمیایی – همجوشی وزیکولی تحریکشده با کلسیم، آزاد شدن انتقالدهنده عصبی، فعالسازی گیرنده و خاتمه سیگنال – را به همراه سیستمهای اصلی انتقالدهنده عصبی (مانند گلوتامات، گابا، استیلکولین و مونوآمینها) و تمایز بین گیرندههای یونوتروپیک و متابوتروپیک پوشش میدهد. این یک بررسی مرجع از مکانیسمها است و راهنمایی بالینی ارائه نمیدهد.
Core questions
- چگونه یک پتانسیل عمل باعث آزاد شدن انتقالدهنده عصبی در پایانه پیشسیناپسی میشود؟
- چگونه گیرندههای پسسیناپسی یک سیگنال شیمیایی را به یک پاسخ الکتریکی یا بیوشیمیایی تبدیل میکنند؟
- چه چیزی سیستمهای اصلی انتقالدهنده عصبی و انواع گیرندههای آنها را متمایز میکند؟
- چگونه سیگنال سیناپسی خاتمه مییابد و انتقالدهنده پاک میشود؟
Key concepts
- وزیکول سیناپسی و ماشین SNARE
- اگزوسیتوز تحریکشده با کلسیم
- شکاف سیناپسی و انتشار
- گیرندههای یونوتروپیک در مقابل متابوتروپیک
- انتقالدهندههای عصبی تحریکی و مهاری
- بازجذب و پاکسازی انتقالدهنده عصبی
Key theories
- فرضیه کلسیم آزادسازی وزیکولی
- هجوم کلسیم ناشی از پتانسیل عمل در پایانه، همجوشی وزیکولهای حاوی انتقالدهنده عصبی با غشاء را تحریک میکند، با ماشین SNARE و حسگر کلسیم سیناپتوتگمین که آزادسازی سریع و همزمان را واسطه میکنند.
Mechanisms
هنگامی که یک پتانسیل عمل به پایانه پیشسیناپسی میرسد، کانالهای کلسیمی وابسته به ولتاژ باز میشوند و هجوم کلسیم حاصل توسط سیناپتوتگمین شناسایی میشود که با کمپلکس SNARE عمل میکند تا همجوشی همزمان وزیکولهای انتقالدهنده عصبی را هدایت کند، توالیای که سودهاف و چپمن در سطح مولکولی آن را تشریح کردند. انتقالدهنده آزاد شده در سراسر شکاف پخش میشود و به گیرندههای پسسیناپسی متصل میشود: گیرندههای یونوتروپیک مستقیماً کانالهای یونی را باز میکنند تا پتانسیلهای تحریکی یا مهاری سریع تولید کنند، در حالی که گیرندههای متابوتروپیک از طریق پروتئینهای G عمل میکنند تا اثرات کندتر و تعدیلکننده تولید کنند، همانطور که با سیگنالدهی گیرنده دوپامین نشان داده شده است. سیگنال با بازجذب توسط ناقلها، تخریب آنزیمی یا انتشار دور از سیناپس خاتمه مییابد.
Clinical relevance
بسیاری از داروهایی که بر سیستم عصبی تأثیر میگذارند، با تغییر انتقال سیناپسی – به عنوان مثال با تغییر آزادسازی انتقالدهنده عصبی، مسدود کردن یا فعال کردن گیرندهها، یا مهار بازجذب – عمل میکنند، بنابراین مکانیسمهای این موضوع زمینه ضروری را برای درک نوروفارماکولوژی فراهم میکنند. این مدخل آموزشی است و مبنایی برای تصمیمگیریهای تجویز یا درمان نیست.
Evidence & guidelines
این موضوع توسط تحقیقات مولکولی و فیزیولوژیکی در مورد همجوشی وزیکولی، فارماکولوژی گیرنده و سیستمهای انتقالدهنده عصبی پشتیبانی میشود تا دستورالعملهای بالینی، و در مراجع استاندارد علوم اعصاب و فارماکولوژی سنتز شده است.
History
ماهیت شیمیایی انتقال سیناپسی در اوایل قرن بیستم، به ویژه با اثبات یک پیامرسان شیمیایی توسط اتو لووی و تجزیه و تحلیل کمی آزادسازی در اتصال عصبی-عضلانی توسط برنارد کاتز، تثبیت شد. کارهای مولکولی بعدی پروتئینهای SNARE و حسگر کلسیم سیناپتوتگمین را که همجوشی وزیکولی را کنترل میکنند، شناسایی کردند، در حالی که توصیف خانوادههای گیرنده روشن کرد که چگونه انتقالدهندههای عصبی مختلف تحریک، مهار یا تعدیل را تولید میکنند.
Key figures
- Bernard Katz
- Thomas Südhof
- Edward Chapman
- Otto Loewi
Related topics
Seminal works
- sudhof-2013
- chapman-2008
- beaulieu-gainetdinov-2011
Frequently asked questions
- تفاوت بین گیرندههای یونوتروپیک و متابوتروپیک چیست؟
- گیرندههای یونوتروپیک کانالهای یونی هستند که مستقیماً هنگام اتصال یک انتقالدهنده عصبی باز میشوند و پاسخهای سریع تولید میکنند، در حالی که گیرندههای متابوتروپیک از طریق آبشارهای سیگنالدهی درونسلولی عمل میکنند تا اثرات کندتر، طولانیمدتتر و تعدیلکننده تولید کنند.
- چرا کلسیم برای آزادسازی انتقالدهنده عصبی مهم است؟
- رسیدن یک پتانسیل عمل کانالهای کلسیمی وابسته به ولتاژ را باز میکند و کلسیمی که وارد میشود، محرکی است که باعث میشود وزیکولهای انتقالدهنده عصبی با غشاء همجوشی کرده و محتویات خود را آزاد کنند.