神経伝達物質システムと受容体

神経伝達物質システムは、ニューロンがシナプスでコミュニケーションをとるための化学的シグナル伝達経路です。シナプスでは、シナプス前細胞が伝達物質を放出し、それが標的細胞の受容体に結合して、その電気的または生化学的状態を変化させます。この分野では、中枢神経系の主要な伝達物質ファミリーと、それらが作用する受容体タンパク質について概説します。これらのシステムは、ほとんどの向精神薬および神経学的薬剤の分子標的であるためです。

Definition

神経伝達物質システムは、シグナル伝達分子（伝達物質）、それを合成、貯蔵、除去する酵素とトランスポーター、およびそれが作用する受容体から構成されます。受容体は、大きく分けてイオンチャネル型（リガンド依存性イオンチャネルで速いシグナル伝達をもたらす）と代謝型（Gタンパク質共役型で遅く、調節的なシグナル伝達をもたらす）があります。

Scope

この分野は、化学的神経伝達がどのように組織され、薬理学にとってなぜ重要であるかについて読者を導きます。モノアミン、主要な速効性アミノ酸伝達物質（抑制性GABAと興奮性グルタミン酸）、内因性オピオイドペプチドシステム、および中枢性コリン作動性シグナル伝達に分類されます。これらのシステムは、神経精神薬理学の基礎となる参照知識として扱われ、臨床的または処方に関するガイダンスではありません。

Sub-topics

• 中枢神経系におけるアセチルコリンとコリン作動性神経伝達
• GABAと抑制性神経伝達
• グルタミン酸と興奮性アミノ酸神経伝達
• モノアミン神経伝達
• オピオイド受容体システムと内因性オピオイド

Core questions

• 中枢神経系で機能する伝達物質ファミリーにはどのようなものがあり、それらはどのような機能的役割を果たしていますか？
• イオンチャネル型受容体と代謝型受容体は、メカニズムと時間スケールにおいてどのように異なりますか？
• 伝達物質はどのように合成され、放出され、不活性化され、薬剤はどこに介入できますか？
• 神経伝達物質受容体が向精神薬の主要な標的であるのはなぜですか？

Key concepts

• 化学シナプス伝達
• イオンチャネル型（リガンド依存性）受容体
• 代謝型（Gタンパク質共役型）受容体
• 興奮性および抑制性神経伝達
• 再取り込みトランスポーターと酵素的分解
• 受容体アゴニスト、アンタゴニスト、およびモジュレーター
• 神経調節

Mechanisms

システム全体に共通するロジックは、放出、認識、および終結です。伝達物質は合成され、小胞にパッケージ化され、シナプス間隙に放出され、そこでシナプス後膜（および時にはシナプス前膜）の受容体に結合します。イオンチャネル型受容体はそれ自体がイオンチャネルであり、グルタミン酸受容体やGABA-A受容体に見られるように、速い興奮性または抑制性の電流を生成します。代謝型受容体はGタンパク質と結合し、ドーパミン受容体、ムスカリン受容体、オピオイド受容体に見られるように、より遅く、調節的な効果を生成します。シグナルは再取り込みトランスポーターまたは酵素的分解によって終結し、これらのクリアランス段階自体が主要な薬剤標的となります。Beaulieu and Gainetdinov (2011)、Traynelis et al. (2010)、Olsen and Sieghart (2008)、およびPicciotto et al. (2012) は、これらのメカニズムにまたがる代表的な受容体ファミリーについて記述しています。

Clinical relevance

精神医学および神経学で使用されるほとんどの薬剤は、受容体を模倣または遮断したり、再取り込みトランスポーターを阻害したり、チャネルを調節したりすることによって、神経伝達を変化させることで作用します。したがって、これらのシステムを理解することは、これらの薬剤がどのように作用すると考えられているかを解釈する上で中心的な役割を果たします。この分野は、シグナル伝達に関する記述的な参照資料であり、いかなる治療の選択、投与量決定、または調整の根拠となるものではありません。

Evidence & guidelines

この分野における受容体の分類と命名法は、IUPHAR受容体レビューなどのコンセンサス合成に従っています。引用されているPharmacological Reviewsの記事は、ドーパミン、グルタミン酸、およびGABA-Aシステムに関する権威あるレビュー文献を表しています。

History

化学的神経伝達は20世紀初頭に確立され、20世紀後半には伝達物質ファミリーの体系的な同定とそれらの受容体のクローニングが行われました。受容体がイオンチャネル型と代謝型に分類され、異なる受容体サブタイプが異なる作用を媒介するという認識は、薬理学を受容体中心の学問分野へと再構築し、現代の神経精神薬理学の基礎となっています。

Seminal works

• beaulieu-2011
• traynelis-2010
• olsen-sieghart-2008

Frequently asked questions

イオンチャネル型受容体と代謝型受容体の違いは何ですか？

イオンチャネル型受容体は、伝達物質が結合すると開くイオンチャネルそのものであり、速いシグナル伝達を生成します。代謝型受容体はGタンパク質と結合し、細胞を調節するより遅い細胞内シグナル伝達カスケードを引き起こします。

神経伝達物質システムが薬理学において非常に重要なのはなぜですか？

ほとんどの向精神薬および神経学的薬剤は神経伝達を変化させることによって作用するため、伝達物質、その受容体、およびそのクリアランス経路は、これらの薬剤が作用すると理解されている主要な分子標的です。