การส่งสัญญาณประสาทโมโนเอมีน

การส่งสัญญาณประสาทโมโนเอมีนหมายถึงการส่งสัญญาณโดยสารโมโนเอมีนชีวภาพ ได้แก่ แคทีโคลามีน โดปามีน และนอร์อะดรีนาลีน (นอร์เอพิเนฟริน) อินโดลามีน เซโรโทนิน (5-HT) และสารสื่อประสาทที่เกี่ยวข้อง ฮิสตามีน สารสื่อประสาทเหล่านี้เกิดขึ้นจากนิวเคลียสจำนวนน้อยในก้านสมองและสมองส่วนกลาง แต่มีการฉายภาพที่กว้างขวาง โดยส่วนใหญ่ทำหน้าที่เป็นตัวปรับอารมณ์ การตื่นตัว การให้รางวัล และการเคลื่อนไหว และเป็นเป้าหมายหลักของการรักษาด้วยยาต้านอาการซึมเศร้า ยาต้านโรคจิต และยากระตุ้น

Definition

การส่งสัญญาณประสาทโมโนเอมีนคือการส่งสัญญาณที่อาศัยสารสื่อประสาทเอมีนชีวภาพ (โดปามีน, นอร์อะดรีนาลีน, เซโรโทนิน และฮิสตามีน) ซึ่งสังเคราะห์จากสารตั้งต้นกรดอะมิโนอะโรมาติก ออกฤทธิ์ส่วนใหญ่ผ่านตัวรับเมตาโบโทรปิก และถูกยับยั้งโดยตัวขนส่งการดูดซึมกลับแบบเลือกจำเพาะ และโดยการย่อยสลายด้วยเอนไซม์ผ่านโมโนเอมีนออกซิเดสและแคทีโคล-โอ-เมทิลทรานสเฟอเรส

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมถึงวิธีการสังเคราะห์โมโนเอมีนจากสารตั้งต้นกรดอะมิโน การหลั่ง และการกำจัดโดยตัวขนส่งการดูดซึมกลับ และเอนไซม์โมโนเอมีนออกซิเดส และวิธีการทำงานผ่านตระกูลของตัวรับที่เชื่อมโยงกับโปรตีน G โดยนำเสนอระบบโมโนเอมีนเป็นสารตั้งต้นทางเภสัชวิทยาสำหรับยาทางจิตเวชหลายประเภท ในฐานะข้อมูลอ้างอิงเชิงพรรณนามากกว่าคำแนะนำในการรักษา

Core questions

• โดปามีน นอร์อะดรีนาลีน และเซโรโทนิน ถูกสังเคราะห์และเผาผลาญอย่างไร?
• ระบบการฉายภาพโมโนเอมีนที่กระจายตัวมีบทบาทหน้าที่อะไรบ้าง?
• ตัวขนส่งการดูดซึมกลับและโมโนเอมีนออกซิเดสยุติการส่งสัญญาณโมโนเอมีนได้อย่างไร?
• เหตุใดวิถีโมโนเอมีนจึงเป็นเป้าหมายของยาทางจิตเวชจำนวนมาก?

Key concepts

• แคทีโคลามีนและอินโดลามีน
• ตัวรับโดปามีน (ตระกูล D1-like และ D2-like)
• ตัวขนส่งการดูดซึมกลับโมโนเอมีน (DAT, NET, SERT)
• โมโนเอมีนออกซิเดสและแคทีโคล-โอ-เมทิลทรานสเฟอเรส
• ระบบการฉายภาพแบบปรับเปลี่ยนที่กระจายตัว
• การส่งสัญญาณรางวัลและการเสริมแรง

Key theories

สมมติฐานโมโนเอมีนของความผิดปกติทางอารมณ์

แนวคิดที่มีอิทธิพลมานานว่าอารมณ์ซึมเศร้าสะท้อนถึงการส่งสัญญาณโมโนเอมีน (เซโรโทนินและนอร์อะดรีนาลีน) ที่ลดลง ซึ่งเดิมอนุมานจากการออกฤทธิ์ของยาต้านอาการซึมเศร้าในยุคแรกๆ; ยังคงเป็นกรอบอ้างอิงในขณะที่ได้รับการยอมรับว่าเป็นคำอธิบายที่ไม่สมบูรณ์

การทำนายรางวัลและการส่งสัญญาณโดปามีน

คำอธิบายว่าเซลล์ประสาทโดปามีนในสมองส่วนกลางส่งสัญญาณความแตกต่างระหว่างรางวัลที่คาดหวังกับรางวัลที่ได้รับ ซึ่งเชื่อมโยงโดปามีนกับการเรียนรู้แบบเสริมแรงและกลไกทางประสาทของการติดยาเสพติด

Mechanisms

แคทีโคลามีนถูกสังเคราะห์จากไทโรซีนผ่าน L-DOPA ไปยังโดปามีน จากนั้นเป็นนอร์อะดรีนาลีน ในขณะที่เซโรโทนินถูกสร้างจากทริปโตเฟน; เอนไซม์ไฮดรอกซิเลสที่เป็นตัวจำกัดอัตราจะกำหนดปริมาณสารสื่อประสาทที่ผลิต สารสื่อประสาทที่หลั่งออกมาส่วนใหญ่จะออกฤทธิ์กับตัวรับที่เชื่อมโยงกับโปรตีน G เช่น ตระกูลตัวรับโดปามีน D1-like และ D2-like ที่ Beaulieu และ Gainetdinov (2011) อธิบายไว้ ซึ่งก่อให้เกิดผลการปรับเปลี่ยนที่ช้าในวงจรเป้าหมาย การส่งสัญญาณจะสิ้นสุดลงส่วนใหญ่โดยตัวขนส่งเยื่อหุ้มพลาสมาแบบเลือกจำเพาะ (DAT, NET, SERT) ที่จับสารสื่อประสาทกลับคืนมา ตามด้วยการสลายตัวภายในเซลล์และภายนอกเซลล์โดยโมโนเอมีนออกซิเดสและแคทีโคล-โอ-เมทิลทรานสเฟอเรส ซึ่งเป็นเส้นทางการเผาผลาญที่ Eisenhofer et al. (2004) ได้ทบทวนไว้ เนื่องจากตัวขนส่งและตัวรับเป็นเป้าหมายยาที่สามารถจัดการได้ สารที่ยับยั้งการดูดซึมกลับ ยับยั้งการย่อยสลาย หรือเข้าจับกับตัวรับ ล้วนปรับเปลี่ยนระดับโมโนเอมีนได้

Clinical relevance

การส่งสัญญาณโมโนเอมีนเป็นตำแหน่งที่คาดว่าจะเป็นกลไกการออกฤทธิ์ของยาหลายประเภท และการส่งสัญญาณรางวัลโดปามีนที่ผิดปกติมีความเกี่ยวข้องกับการติดยาเสพติด (Hyman et al., 2006) หัวข้อนี้อธิบายว่าระบบเหล่านี้มีการจัดระเบียบอย่างไรและเหตุใดจึงมีความสำคัญทางเภสัชวิทยา; เป็นข้อมูลอ้างอิงเกี่ยวกับกลไกและไม่ได้ให้คำแนะนำในการเลือกหรือใช้ยาใดๆ

Evidence & guidelines

การตั้งชื่อตัวรับและตัวขนส่งเป็นไปตามการทบทวนฉันทามติของ IUPHAR; บทความ Pharmacological Reviews ที่อ้างถึงให้คำอธิบายที่เชื่อถือได้ของตัวรับโดปามีนและการเผาผลาญแคทีโคลามีนที่ใช้ในที่นี้

History

สารเอมีนชีวภาพถูกระบุว่าเป็นสารสื่อประสาทหลักในช่วงทศวรรษ 1950 และ 1960 เมื่อการทำแผนที่ทางเคมีเนื้อเยื่อเผยให้เห็นนิวเคลียสโมโนเอมีนที่แยกจากกันพร้อมกับการฉายภาพที่กระจาย การสังเกตว่ายาต้านอาการซึมเศร้าและยาต้านโรคจิตในยุคแรกๆ ออกฤทธิ์ต่อระบบเหล่านี้ ทำให้เกิดสมมติฐานโมโนเอมีนของอารมณ์และโรคจิต และทำให้โมโนเอมีนเป็นรากฐานสำคัญของประสาทเภสัชวิทยา

Debates

สมมติฐานโมโนเอมีนของภาวะซึมเศร้ามีความเพียงพอเพียงใด?

แม้ว่ายาต้านอาการซึมเศร้าจะออกฤทธิ์เฉียบพลันต่อการส่งสัญญาณโมโนเอมีน แต่ผลทางคลินิกที่ล่าช้าและการตอบสนองที่ไม่สมบูรณ์ชี้ให้เห็นถึงกลไกการปรับตัวของระบบประสาทและกลูตาเมตที่อยู่ปลายน้ำ ดังนั้นคำอธิบายโมโนเอมีนจึงได้รับการพิจารณาว่าเป็นเพียงบางส่วนมากกว่าที่จะสมบูรณ์

Seminal works

• beaulieu-2011
• eisenhofer-2004
• hyman-2006

Frequently asked questions

สารสื่อประสาทใดบ้างที่เป็นโมโนเอมีน?

โมโนเอมีนชีวภาพประกอบด้วยแคทีโคลามีน โดปามีน และนอร์อะดรีนาลีน (นอร์เอพิเนฟริน) อินโดลามีน เซโรโทนิน (5-HT) และฮิสตามีน; ทั้งหมดเป็นสารสื่อประสาทเอมีนที่สร้างจากสารตั้งต้นกรดอะมิโนอะโรมาติก

การส่งสัญญาณโมโนเอมีนถูกปิดได้อย่างไร?

ส่วนใหญ่โดยตัวขนส่งการดูดซึมกลับแบบเลือกจำเพาะที่จับสารสื่อประสาทกลับเข้าสู่เซลล์ประสาทที่หลั่งสาร ตามด้วยการย่อยสลายด้วยเอนไซม์ผ่านโมโนเอมีนออกซิเดสและแคทีโคล-โอ-เมทิลทรานสเฟอเรส