Hệ thống và thụ thể dẫn truyền thần kinh

Hệ thống dẫn truyền thần kinh là các con đường tín hiệu hóa học mà qua đó các tế bào thần kinh giao tiếp tại các khớp thần kinh: một tế bào tiền khớp thần kinh giải phóng chất dẫn truyền liên kết với các thụ thể trên tế bào đích, làm thay đổi trạng thái điện hoặc sinh hóa của nó. Lĩnh vực này khảo sát các họ chất dẫn truyền chính của hệ thần kinh trung ương và các protein thụ thể mà chúng tác động, bởi vì các hệ thống này là mục tiêu phân tử của hầu hết các loại thuốc hướng thần và thần kinh.

Definition

Một hệ thống dẫn truyền thần kinh bao gồm một phân tử tín hiệu (chất dẫn truyền), các enzyme và chất vận chuyển tổng hợp, lưu trữ và loại bỏ nó, và các thụ thể mà qua đó nó hoạt động; các thụ thể nhìn chung là ionotropic (kênh ion cổng phối tử tạo tín hiệu nhanh) hoặc metabotropic (ghép cặp với protein G, tạo tín hiệu điều hòa chậm hơn).

Scope

Lĩnh vực này định hướng cho người đọc về cách thức tổ chức của dẫn truyền thần kinh hóa học và lý do tại sao nó quan trọng đối với dược lý học. Nó phân loại lĩnh vực này thành các monoamine, các chất dẫn truyền axit amin nhanh chính (GABA ức chế và glutamate kích thích), hệ thống peptide opioid nội sinh và tín hiệu cholinergic trung ương. Nó coi các hệ thống này là kiến thức tham chiếu cơ bản cho dược lý thần kinh tâm thần, không phải là hướng dẫn lâm sàng hoặc kê đơn.

Sub-topics

• Acetylcholine và dẫn truyền thần kinh cholinergic ở hệ thần kinh trung ương
• GABA và Dẫn truyền thần kinh ức chế
• Glutamate và Dẫn truyền thần kinh Axit Amin Kích thích
• Dẫn truyền thần kinh Monoamine
• Hệ thống thụ thể opioid và opioid nội sinh

Core questions

• Các họ chất dẫn truyền nào hoạt động trong hệ thần kinh trung ương và chúng phục vụ những vai trò chức năng nào?
• Các thụ thể ionotropic và metabotropic khác nhau như thế nào về cơ chế và thang thời gian?
• Một chất dẫn truyền được tổng hợp, giải phóng và bất hoạt như thế nào, và thuốc có thể can thiệp ở đâu?
• Tại sao các thụ thể dẫn truyền thần kinh là mục tiêu chủ yếu của các loại thuốc hướng thần?

Key concepts

• Dẫn truyền khớp thần kinh hóa học
• Thụ thể ionotropic (cổng phối tử)
• Thụ thể metabotropic (ghép cặp với protein G)
• Dẫn truyền thần kinh kích thích và ức chế
• Chất vận chuyển tái hấp thu và phân hủy enzyme
• Chất chủ vận, đối kháng và điều hòa thụ thể
• Điều hòa thần kinh

Mechanisms

Trong các hệ thống, logic chung là giải phóng, nhận diện và chấm dứt. Một chất dẫn truyền được tổng hợp, đóng gói vào các túi và giải phóng vào khe khớp thần kinh, nơi nó liên kết với các thụ thể trên màng sau khớp thần kinh (và đôi khi là tiền khớp thần kinh). Các thụ thể ionotropic bản thân chúng là các kênh ion và tạo ra các dòng điện kích thích hoặc ức chế nhanh, như thấy ở các thụ thể glutamate và GABA-A; các thụ thể metabotropic ghép cặp với protein G và tạo ra các hiệu ứng điều hòa chậm hơn, như đối với các thụ thể dopamine, muscarinic và opioid. Tín hiệu được chấm dứt bởi các chất vận chuyển tái hấp thu hoặc bởi sự phân hủy enzyme, và các bước loại bỏ này bản thân chúng là các mục tiêu thuốc chính. Beaulieu và Gainetdinov (2011), Traynelis et al. (2010), Olsen và Sieghart (2008), và Picciotto et al. (2012) mô tả các họ thụ thể đại diện bao gồm các cơ chế này.

Clinical relevance

Hầu hết các loại thuốc được sử dụng trong tâm thần học và thần kinh học hoạt động bằng cách thay đổi dẫn truyền thần kinh, cho dù bằng cách bắt chước hoặc chặn một thụ thể, bằng cách ức chế một chất vận chuyển tái hấp thu, hoặc bằng cách điều hòa một kênh. Do đó, việc hiểu các hệ thống này là trung tâm để giải thích cách các tác nhân đó được cho là hoạt động. Lĩnh vực này là tài liệu tham khảo mô tả về tín hiệu và không phải là cơ sở để lựa chọn, định liều hoặc điều chỉnh bất kỳ phương pháp điều trị nào.

Evidence & guidelines

Phân loại và danh pháp thụ thể trong lĩnh vực này tuân theo các tổng hợp đồng thuận như các đánh giá thụ thể của IUPHAR; các bài báo Pharmacological Reviews được trích dẫn đại diện cho tài liệu đánh giá có thẩm quyền đó đối với các hệ thống dopamine, glutamate và GABA-A.

History

Dẫn truyền thần kinh hóa học được thiết lập vào đầu thế kỷ XX, và nửa sau của thế kỷ đã chứng kiến sự xác định có hệ thống các họ chất dẫn truyền và việc nhân bản các thụ thể của chúng. Việc nhận ra rằng các thụ thể được phân loại thành các lớp ionotropic và metabotropic, và rằng các phân nhóm thụ thể riêng biệt làm trung gian cho các hành động khác nhau, đã định hình lại dược lý học thành một ngành khoa học lấy thụ thể làm trung tâm và là nền tảng của dược lý thần kinh tâm thần hiện đại.

Seminal works

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

Frequently asked questions

Sự khác biệt giữa thụ thể ionotropic và metabotropic là gì?

Thụ thể ionotropic bản thân nó là một kênh ion mở ra khi chất dẫn truyền liên kết, tạo ra tín hiệu nhanh; thụ thể metabotropic được ghép cặp với protein G và kích hoạt các chuỗi tín hiệu nội bào chậm hơn điều hòa tế bào.

Tại sao hệ thống dẫn truyền thần kinh lại quan trọng trong dược lý học?

Bởi vì hầu hết các loại thuốc hướng thần và thần kinh hoạt động bằng cách thay đổi dẫn truyền thần kinh, các chất dẫn truyền, thụ thể của chúng và các con đường loại bỏ của chúng là các mục tiêu phân tử chính mà qua đó các loại thuốc này được hiểu là hoạt động.