Thụ thể hậu synapse và tích hợp synapse

Các thụ thể hậu synapse là những protein trên tế bào đích phát hiện chất dẫn truyền thần kinh được giải phóng và chuyển đổi sự gắn kết của nó thành một phản ứng sinh lý. Chúng được chia thành hai loại chính: thụ thể ionotropic, là các kênh ion cổng phối tử hoạt động trong vòng vài mili giây, và thụ thể metabotropic, liên kết với protein G và hoạt động chậm hơn thông qua các chất truyền tin thứ cấp. Các đặc tính của các thụ thể này quyết định dấu hiệu, kích thước và diễn biến thời gian của tín hiệu hậu synapse.

Definition

Thụ thể dẫn truyền thần kinh hậu synapse là một protein màng liên kết với một chất dẫn truyền cụ thể và truyền tín hiệu gắn kết đó bằng cách trực tiếp mở kênh ion (ionotropic) hoặc bằng cách kích hoạt các chuỗi tín hiệu nội bào thông qua protein G (metabotropic), từ đó thay đổi tính hưng phấn hoặc sinh hóa của tế bào đích.

Scope

Chủ đề này bao gồm các họ thụ thể dẫn truyền thần kinh chính, sự khác biệt giữa tín hiệu ionotropic và metabotropic, cách loại thụ thể thiết lập hiệu ứng kích thích hoặc ức chế, và cách các điện thế tạo ra được cộng dồn bởi neuron hậu synapse. Nó được trình bày dưới dạng kiến thức cơ bản về sinh lý học và dược lý học, không phải là hướng dẫn điều trị.

Core questions

• Điều gì phân biệt thụ thể ionotropic với thụ thể metabotropic?
• Loại thụ thể xác định một synapse là kích thích hay ức chế như thế nào?
• Động học thụ thể định hình điện thế hậu synapse như thế nào?
• Nhiều đầu vào synapse được tích hợp tại neuron hậu synapse như thế nào?

Key concepts

• Thụ thể ionotropic (cổng phối tử)
• Thụ thể metabotropic (liên kết protein G)
• Thụ thể glutamate (AMPA, NMDA, kainate)
• Thụ thể GABA và glycine
• Thụ thể acetylcholine, dopamine và serotonin
• Chất truyền tin thứ cấp và truyền tín hiệu
• Khử nhạy cảm thụ thể
• Tích hợp và tổng hợp synapse

Key theories

Dẫn truyền ionotropic so với metabotropic

Dẫn truyền nhanh sử dụng các kênh ion cổng phối tử mở ra trong vòng vài mili giây, trong khi dẫn truyền chậm hơn, điều hòa sử dụng các thụ thể liên kết protein G hoạt động thông qua các chất truyền tin thứ cấp; cùng một chất dẫn truyền có thể tác động thông qua cả hai loại.

Mechanisms

Khi chất dẫn truyền liên kết với thụ thể ionotropic, kênh nội tại của thụ thể mở ra, cho phép dòng ion đi qua làm khử cực hoặc siêu phân cực màng trong vòng vài mili giây; các kênh AMPA và NMDA cổng glutamate làm trung gian cho sự kích thích nhanh, trong khi các kênh chloride cổng GABA và glycine làm trung gian cho sự ức chế nhanh. Ngược lại, các thụ thể metabotropic kích hoạt protein G điều hòa các enzyme và kênh ion thông qua các chất truyền tin thứ cấp, tạo ra các hiệu ứng chậm hơn và kéo dài hơn, như được thấy ở nhiều thụ thể dopamine và acetylcholine muscarinic. Neuron hậu synapse tổng hợp các điện thế kích thích và ức chế được tạo ra trên các sợi nhánh và thân tế bào của nó trong không gian và thời gian, và điện thế màng ròng tại vùng kích hoạt quyết định liệu một điện thế hoạt động có được tạo ra hay không.

Clinical relevance

Các thụ thể dẫn truyền thần kinh là một trong những mục tiêu thuốc phổ biến nhất trong y học và là vị trí tác động của nhiều chất thần kinh và tâm thần, vì các chất chủ vận và đối kháng có thể bắt chước hoặc ngăn chặn các hiệu ứng của chất dẫn truyền. Mục này mô tả sinh lý học thụ thể mà các chất đó tác động và được dùng làm tài liệu tham khảo chứ không phải là lời khuyên kê đơn hoặc chẩn đoán.

History

Sự phân loại dược lý các thụ thể theo các chất chủ vận và đối kháng chọn lọc của chúng, được tiên phong vào thế kỷ XX, đã nhường chỗ cho việc nhân bản phân tử tiết lộ thành phần tiểu đơn vị và cấu trúc của các họ thụ thể. Công trình sinh lý học so sánh đã thiết lập sự phân chia ionotropic-metabotropic, và các đánh giá cấu trúc và chức năng chi tiết về thụ thể glutamate và dopamine đã củng cố bản đồ thụ thể hiện đại.

Key figures

• Roger Nicoll
• Robert Malenka
• Stephen Traynelis

Seminal works

• nicoll-1990
• traynelis-2010
• beaulieu-2011

Frequently asked questions

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

Thụ thể ionotropic bản thân nó là một kênh ion mở ra khi chất dẫn truyền liên kết, tạo ra phản ứng nhanh, trong khi thụ thể metabotropic truyền tín hiệu gián tiếp thông qua protein G và các chất truyền tin thứ cấp, tạo ra các hiệu ứng chậm hơn và điều hòa hơn.

Làm thế nào cùng một chất dẫn truyền thần kinh có thể gây kích thích ở một synapse và ức chế ở một synapse khác?

Hiệu ứng phụ thuộc vào thụ thể và các ion mà nó cho phép đi qua, chứ không chỉ riêng chất dẫn truyền; ví dụ, glutamate tác động lên các thụ thể thấm cation gây kích thích, trong khi GABA tác động lên các thụ thể thấm chloride thường gây ức chế.