Algemeenheid
Neurotransmitters zijn endogene chemische boodschappers, die de cellen van het zenuwstelsel (de zogenaamde neuronen) gebruiken om met elkaar te communiceren of om spier- of glandulaire cellen te stimuleren.
Chemische synapsen zijn plaatsen van functioneel contact tussen twee neuronen of tussen een neuron en een ander geslacht van cellen.
Er zijn verschillende klassen van neurotransmitters: de klasse van aminozuren, de klasse van monoaminen, de klasse van peptiden, de klasse van "sporen"-aminen, de klasse van purines, de klasse van gassen, enz.
De meest bekende neurotransmitters zijn: dopamine, acetylcholine, glutamaat, GABA en serotonine.
Wat zijn neurotransmitters?
Neurotransmitters zijn chemicaliën die neuronen - de cellen van het zenuwstelsel - gebruiken om met elkaar te communiceren, op spiercellen in te werken of om een reactie van kliercellen te stimuleren.
Met andere woorden, neurotransmitters zijn endogene chemische boodschappers, die interneuronale communicatie (d.w.z. tussen neuronen) en communicatie tussen neuronen en de rest van het lichaam mogelijk maken.
Het menselijk zenuwstelsel gebruikt neurotransmitters om vitale mechanismen, zoals hartslag, longademhaling of spijsvertering, te reguleren of te sturen.
Verder zijn nachtrust, concentratie, stemming enzovoort afhankelijk van neurotransmitters.
NEUROTRANSMITTERS EN CHEMISCHE SYNAPSEN
Volgens een meer gespecialiseerde definitie zijn neurotransmitters de dragers van informatie langs het systeem van zogenaamde chemische synapsen.
In de neurobiologie geeft de term synaps (of synaptische junctie) de plaatsen van functioneel contact aan tussen twee neuronen of tussen een neuron en een ander geslacht van cellen (bijvoorbeeld een spiercel of een glandulaire cel).
De functie van een synaps is om informatie tussen de betrokken cellen door te geven, om een bepaalde reactie te produceren (bijvoorbeeld de samentrekking van een spier).
Het menselijk zenuwstelsel bestaat uit twee soorten synapsen:
- Elektrische synapsen, waarbij de communicatie van informatie afhankelijk is van een stroom van elektrische stromen door de twee betrokken cellen, e
- De eerder genoemde chemische synapsen, waarbij de communicatie van informatie afhankelijk is van een stroom van neurotransmitters door de twee aangetaste cellen.
Een klassieke chemische synaps bestaat uit drie fundamentele componenten, in serie geplaatst:
- Het pre-synaptische uiteinde van het neuron waaruit zenuwinformatie komt. Het betreffende neuron wordt ook wel een presynaptisch neuron genoemd;
- De synaptische ruimte, dat is de scheidingsruimte tussen de twee hoofdcellen van de synaps. Het bevindt zich buiten de celmembranen en heeft een "uitbreidingsgebied gelijk aan ongeveer 20-40 nanometer;
- Het postsynaptische membraan van het neuron, spiercel of glandulaire cel waar zenuwinformatie naartoe moet. Of het nu een neuron, een spiercel of een glandulaire cel is, de celeenheid waartoe het postsynaptische membraan behoort, wordt het postsynaptische element genoemd.
De chemische synaps die een neuron met een spiercel verbindt, staat ook bekend als de neuromusculaire junctie of eindplaat.
ONTDEKKING VAN NEUROTRANSMITTERS
Figuur: chemische synaps
Tot het begin van de twintigste eeuw geloofden wetenschappers dat communicatie tussen neuronen en tussen neuronen en andere cellen uitsluitend plaatsvond via elektrische synapsen.
Het idee dat er misschien een andere manier van communiceren is, ontstond toen sommige onderzoekers de zogenaamde synaptische ruimte ontdekten.
De Duitse farmacoloog Otto Loewi veronderstelde dat de synaptische ruimte door neuronen zou kunnen worden gebruikt om daar chemische boodschappers vrij te geven. Het was het jaar 1921.
Door zijn experimenten met de zenuwregulatie van hartactiviteit, werd Loewi de protagonist van de ontdekking van de eerste bekende neurotransmitter: acetylcholine.
website
In presynaptische neuronen bevinden neurotransmitters zich in kleine intracellulaire blaasjes.
Deze intercellulaire blaasjes zijn vergelijkbaar met zakjes, begrensd door een dubbellaag van fosfolipiden die in verschillende opzichten vergelijkbaar zijn met de fosfolipidedubbellaag van het plasmamembraan van een generieke gezonde eukaryote cel.
Zolang ze in de intracellulaire blaasjes blijven, zijn de neurotransmitters als het ware inert en geven ze geen respons.
Werkingsmechanisme
Stelling: om het werkingsmechanisme van neurotransmitters te begrijpen is het goed om de eerder beschreven chemische synapsen en hun samenstelling in gedachten te houden.
De neurotransmitters blijven opgesloten in de intracellulaire blaasjes, totdat er een signaal van zenuwoorsprong komt dat de afgifte van de blaasjes uit het containerneuron kan stimuleren.
De afgifte van de blaasjes vindt plaats nabij het pre-synaptische uiteinde van het containerneuron en omvat de afgifte van neurotransmitters in de synaptische ruimte.
In de synaptische ruimte zijn neurotransmitters vrij om te interageren met het postsynaptische membraan van de zenuwcel, spier of glandulair, die zich in de directe omgeving bevindt en deel uitmaakt van de chemische synaps.
De interactie tussen neurotransmitters en postsynaptisch membraan is mogelijk dankzij de aanwezigheid, op de laatste, van bepaalde eiwitten, eigenlijk membraanreceptoren genoemd.
Het contact tussen neurotransmitters en membraanreceptoren transformeert het initiële zenuwsignaal (het signaal dat de afgifte van intracellulaire blaasjes stimuleerde) in een zeer specifieke cellulaire respons. De cellulaire respons die wordt geproduceerd door de interactie tussen neurotransmitters en het postsynaptische membraan van een spiercel kan bijvoorbeeld bestaan uit de samentrekking van het spierweefsel waartoe de bovengenoemde cel behoort.
Aan het einde van dit schematische beeld van hoe neurotransmitters werken, is het belangrijk om het volgende laatste aspect te melden: de specifieke cellulaire respons die hierboven wordt genoemd "hangt inderdaad af van het type neurotransmitter en het type receptoren dat aanwezig is op het postsynaptische membraan.
WAT IS HET POTENTIEEL VAN ACTIE?
In de neurobiologie wordt het zenuwsignaal dat de afgifte van intracellulaire blaasjes stimuleert het actiepotentiaal genoemd.
De actiepotentiaal is per definitie het fenomeen dat plaatsvindt in een generiek neuron en dat een snelle verandering in elektrische lading tussen de binnen- en buitenkant van het celmembraan van het betrokken neuron met zich meebrengt.
In het licht hiervan zou het niet verwonderlijk moeten zijn dat experts, als we het over zenuwsignalen hebben, ze vergelijken met elektrische impulsen: een zenuwsignaal is in alle opzichten een elektrisch type gebeurtenis.
KENMERKEN VAN DE CELLULAIRE REACTIE
Volgens de taal van neurobiologen kan de cellulaire respons die wordt opgewekt door neurotransmitters, op het niveau van het postsynaptische membraan, zowel stimulerend als remmend zijn.
Een prikkelende reactie is een reactie die is ontworpen om de aanmaak van een zenuwimpuls in het postsynaptische element te bevorderen.
Een remmende reactie daarentegen is een reactie die is ontworpen om het ontstaan van een zenuwimpuls in het postsynaptische element te remmen.
Classificatie
Er zijn veel bekende menselijke neurotransmitters en hun lijst zal zeker groeien naarmate neurobiologen regelmatig nieuwe ontdekken.
Het grote aantal erkende neurotransmitters maakt het essentieel om deze chemische moleculen te classificeren, om hun raadpleging te vergemakkelijken.
Er zijn verschillende classificatiecriteria; de meest voorkomende is die welke neurotransmitters onderscheidt op basis van de klasse van moleculen waartoe ze behoren.
De belangrijkste klassen van moleculen waartoe menselijke neurotransmitters behoren zijn:
- De klasse van aminozuren of aminozuurderivaten. Deze klasse omvat: glutamaat (of glutaminezuur), aspartaat (of asparaginezuur), gamma-aminoboterzuur (beter bekend als GABA) en glycine.
- De klasse van peptiden. Deze klasse omvat: somatostatine, opioïden, stof P, sommige secretines (secretine, glucagon, enz.), sommige tachykininen (neurokinine A, neurokinine B, enz.), sommige gastrines, galanine, neurotensine en de zogenaamde transcripten die worden gereguleerd door cocaïne en amfetamine.
- De klasse van monoaminen. Deze klasse omvat: dopamine, noradrenaline, epinefrine, histamine, serotonine en melatonine.
- De klasse van de zogenaamde "spooraminen". Tot deze klasse behoren: tyramine, tri-joodthyronamine, 2-fenylethylamine (of 2-fenylethylamine), octopamine en tryptamine (of tryptamine).
- De klasse van purines. Deze klasse omvat: adenosinetrifosfaat en adenosine.
- De gasklasse. Deze klasse omvat: stikstofmonoxide (NO), koolmonoxide (CO) en waterstofsulfide (H2S).
- Ander. Al die neurotransmitters die niet in een van de voorgaande klassen kunnen worden ondergebracht, zoals de eerder genoemde acetylcholine of anandamide, vallen onder de noemer "overig".
Bekendste voorbeelden
Sommige neurotransmitters zijn beslist bekender dan andere, zowel omdat ze al langer bekend en bestudeerd zijn, als omdat ze functies vervullen die van groot biologisch belang zijn.
Een van de meest bekende neurotransmitters verdienen een vermelding:
- glutamaat. Het is de belangrijkste prikkelende neurotransmitter van het centrale zenuwstelsel: volgens wat neurobiologen zeggen, maakt meer dan 90% van de zogenaamde prikkelende synapsen er gebruik van.
Naast zijn stimulerende functie is glutamaat ook betrokken bij leerprocessen (leren opgevat als een proces waarbij gegevens in de hersenen worden opgeslagen) en geheugen.
Volgens sommige wetenschappelijke studies zou het betrokken zijn bij ziekten zoals: de ziekte van Alzheimer, de ziekte van Huntington, amyotrofische laterale sclerose (beter bekend als ALS) en de ziekte van Parkinson. - GABA. Het is de belangrijkste remmende neurotransmitter van het centrale zenuwstelsel: volgens de laatste biologiestudies zou ongeveer 90% van de zogenaamde remmende synapsen er gebruik van maken.
Vanwege zijn remmende eigenschappen is GABA een van de belangrijkste doelwitten van kalmerende en kalmerende medicijnen. - Acetylcholine Het is een neurotransmitter met een stimulerende functie op de spieren: in de neuromusculaire verbindingen zet de aanwezigheid ervan de mechanismen in werking die de cellen van de betrokken spierweefsels samentrekken.
Acetylcholine werkt niet alleen op spierniveau, maar beïnvloedt ook de werking van de organen die worden aangestuurd door het zogenaamde autonome zenuwstelsel. De invloed ervan op het autonome zenuwstelsel kan zowel stimulerend als remmend zijn. - Dopamine. Het behoort tot de catecholaminefamilie en is een neurotransmitter die talrijke functies vervult, zowel op het niveau van het centrale zenuwstelsel als op het niveau van het perifere zenuwstelsel.
Op het niveau van het centrale zenuwstelsel neemt dopamine deel aan: de controle van beweging, de afscheiding van het hormoon prolactine, de controle van motorische vaardigheden, de belonings- en pleziermechanismen, de controle van aandachtsvaardigheden, het slaapmechanisme, de gedragscontrole , de beheersing van bepaalde cognitieve functies, de beheersing van de stemming en, ten slotte, de mechanismen die ten grondslag liggen aan leren.
Op het niveau van het perifere zenuwstelsel werkt het daarentegen als: vasodilatator, stimulant van de natriumexcretie, een factor die de darmmotiliteit bevordert, een factor die de activiteit van lymfocyten vermindert en, ten slotte, een factor die de insulinesecretie vermindert. - serotonine. Het is een neurotransmitter die voornamelijk in de darm aanwezig is en, hoewel in mindere mate dan in de darmcellen, in de neuronen van het centrale zenuwstelsel.
Door de remmende effecten lijkt serotonine de eetlust, slaap, geheugen en leerprocessen, lichaamstemperatuur, stemming, sommige aspecten van gedrag, spiercontractie, sommige functies van het cardiovasculaire systeem en sommige functies van het endocriene systeem te reguleren.
Vanuit pathologisch oogpunt lijkt het een rol te spelen bij de ontwikkeling van depressie en aanverwante ziekten. Dit verklaart het bestaan op de markt van zogenaamde selectieve serotonineheropnameremmers, antidepressiva die worden gebruikt voor de behandeling van min of meer ernstige vormen van depressie. - Histamine Het is een neurotransmitter met een overheersende zetel in het centrale zenuwstelsel, precies ter hoogte van de hypothalamus en mestcellen die aanwezig zijn in de hersenen en het ruggenmerg.
- Noradrenaline en epinefrine Noradrenaline is vooral geconcentreerd in het centrale zenuwstelsel en heeft tot taak de hersenen en het lichaam te mobiliseren voor actie (daardoor heeft het een stimulerend effect). In de hersenen bevordert het bijvoorbeeld opwinding, alertheid, concentratie en geheugenprocessen; in de rest van het lichaam verhoogt het de hartslag en bloeddruk, stimuleert het de afgifte van glucose uit opslagplaatsen, verhoogt het de bloedstroom naar de skeletspieren , vermindert de bloedtoevoer naar het maag-darmstelsel en bevordert de lediging van blaas en darmen.
Epinefrine is in grote mate aanwezig in de cellen van de bijnieren en, in kleine hoeveelheden, in het centrale zenuwstelsel.
Deze neurotransmitter heeft een prikkelende werking en neemt deel aan processen zoals: de verhoging van het bloed naar de skeletspieren, de verhoging van de hartslag en de verwijding van de pupillen.
Zowel norepinefrine als epinefrine zijn neurotransmitters die zijn afgeleid van tyrosine.
