신경계의 중재자. 중추신경계의 매개체와 수용체 신경계의 억제 매개체는

CNS 시냅스의 분류는 여러 기준에 따라 수행됩니다. 연결된 세포의 유형에 따라 다음과 같은 시냅스가 구별됩니다. 인터뉴런중추신경계와 자율신경절에 국한 ; 신경 효과기(신경근 및 신경 분비), 체세포 및 자율 신경계의 원심성 뉴런을 실행 세포(줄무늬 및 평활근 섬유, 분비 세포)와 연결합니다. 신경수용체(수용체 세포와 구심성 뉴런의 수상돌기 사이의 이차 수용체의 접촉0.

형태 학적 조직에 따르면 다음이 있습니다. axosomatic, axodendritic, axoaxonal, dendrosomatic, dendrodendritic.

시그널링 방식에 따라 - 화학적인전달 매개체(중개자)가 화학 물질인 시냅스; 전기 같은, 신호가 전류에 의해 전송되는 경우; 혼합 시냅스 - 전기화학.

기능적 효과 측면에서 - 흥분성 및 억제성.

2.2.1 화학적 시냅스와 신경전달물질.

화학적 시냅스는 매개체의 성질에 따라 콜린성(매개체-아세틸콜린), 아드레날린성(나라드레날린), 도파민성(도파민), GABA-에르성(감마-아미노부티르산) 등으로 구분됩니다.

화학적 시냅스의 구조적 요소에는 시냅스 전 및 시냅스 후 막, 시냅스 틈이 있습니다(그림 24).

시냅스전 말단에는 직경이 최대 200nm인 시냅스 소포(소포)가 있습니다. 그것들은 뉴런의 몸에서 형성되고 빠른 축삭 수송의 도움으로 신경 전달 물질 또는 매개체(전달 물질)로 채워진 시냅스 전 말단으로 전달됩니다. 시냅스 전 말단에는 시냅스 전달 과정에 에너지를 제공하는 미토콘드리아가 포함되어 있습니다. 소포체에는 침착된 Ca++가 포함되어 있습니다. 미세 소관과 미세 필라멘트는 소포의 움직임에 관여합니다. 소포 외피 단백질에 Ca++의 결합은 시냅스 틈으로 매개체 세포외유출을 유도합니다.

시냅스 틈은 폭이 20~50nm이며, 세포간액과 점액다당류 조밀 물질을 함유하여 시냅스 전후막과 효소를 연결합니다.

시냅스의 시냅스후막은 신경전달물질 분자에 결합할 수 있는 화학수용체를 포함합니다. 시냅스 후막에는 두 가지 유형의 수용체가 있습니다. 이온 수용체, 매개체 분자가 수용체 분자의 특정 위치(인식 중심)에 결합할 때 열리는 이온 채널을 포함합니다. 대사성 수용체, 특히 2차 전달자(mesengers)라고 불리는 특수 분자의 합성을 활성화하여 생화학 반응의 연쇄를 통해 간접적으로 이온 채널을 여는 것 c.GTP, c.AMP, 칼슘 이온과 같은 물질은 2차 중재자의 역할. 그들은 단백질 합성, 효소 활성화 등과 관련된 세포에서 많은 생화학 반응을 유발합니다.

쌀. 24. 중앙 시냅스

중추 신경계에서 매개체 기능은 한 물질이 아니라 이질적인 물질 그룹에 의해 수행됩니다.

특정 물질이 주어진 유형의 시냅스에 대한 매개체로 분류될 수 있는 몇 가지 기준이 있습니다.

1. 이 물질은 합성을 위한 효소 시스템도 있어야 하는 시냅스 전 신경 종말에 충분한 양으로 존재해야 합니다. 합성 시스템은 다른 곳에 국한될 수 있지만 물질은 작용 부위로 전달되어야 합니다.

2. 시냅스전 뉴런이나 신경이 자극되면 이 물질은 말단에서 충분한 양으로 방출되어야 합니다.

3. 인공투여시 이 물질의 시냅스후세포에 대한 활성화 또는 억제효과는 시냅스전신경의 자극효과와 동일해야 한다.

4. 시냅스 틈 영역에는 작용이 수행된 후 주어진 물질을 비활성화하는 효소 시스템이 있어야 하므로 시냅스 후 막을 준비 상태로 신속하게 되돌릴 수 있습니다.

5. 시냅스 후 막에는 이 물질에 대해 높은 친화력을 가진 수용체가 있어야 합니다.

아세틸콜린 CNS에서 상당히 널리 퍼진 흥분성 매개체이다. 그것은 오스트리아 과학자 O. Levy에 의해 30년대에 발견되었습니다. 화학적 성질상 아세틸콜린은 콜린의 아세테이트 에스테르이며 효소 아세틸콜린 트랜스퍼라제의 참여와 함께 콜린의 아세틸화에 의해 형성됩니다. 시냅스 전 말단에서 방출된 후 아세틸콜린은 효소 아세틸콜린에스테라제에 의해 빠르게 분해됩니다.

콜린성 뉴런에는 척수의 알파 운동 뉴런이 포함됩니다. 아세틸콜린의 도움으로 알파 운동 뉴런은 축색 돌기의 측부를 통해 Renshaw 억제 세포에 흥분 효과를 전달합니다.

아세틸콜린에 민감한 두 가지 유형의 수용체가 발견되었습니다: 무스카린성(M - 수용체) 및 니코틴성 수용체(H - 수용체). 우리 몸의 근육에는 아세틸콜린에 대한 니코틴 유형 수용체가 있습니다. 독은 니코틴 수용체 차단제입니다 curare, d - 튜보쿠라린, 디플라신, 플럭세딜(아세틸콜린 길항제). 큐라레 독은 인디언들이 동물을 사냥할 때 사용했습니다. 현재 curare의 합성 유사체는 인공 호흡 하에서 복부 수술 중 환자를 고정시키는 데 널리 사용됩니다. 심장 근육의 아세틸콜린 수용체는 무스카린형이며 큐라레는 심장을 멈추지 않습니다.

니코틴 수용체는 뇌의 일부 구조에서도 발견됩니다(뇌간의 망상 형성, 시상하부).

아세틸콜린의 효과는 억제성 중간뉴런의 흥분을 통해 활성화 및 비활성화될 수 있습니다. 아세틸콜린은 대뇌피질, 뇌간 및 미상핵의 깊은 층에 있는 M-콜린성 수용체의 도움으로 억제 효과가 있습니다.

무스카린성 아세틸콜린 수용체를 통해 흥분되는 뇌 뉴런은 특정 정신 기능의 발현에 중요한 역할을 합니다. 이러한 뉴런의 사멸은 노인성 치매(알츠하이머병)로 이어지는 것으로 알려져 있다.

바이오제닉 아민두 그룹의 중재자를 포함합니다. 카테콜아민(노르에피네프린, 에피네프린, 도파민) 및 인돌라민(세로토닌).

카테콜아민은 티로신의 유도체이며 말초 및 중앙 시냅스에서 매개 기능을 수행합니다. 대사 조절제로서의 카테콜아민의 작용은 알파 및 베타 수용체와 2차 메신저 시스템을 통해 매개됩니다.

노르아드레날린성 뉴런은 주로 중뇌(청반좌)에 집중되어 있습니다. 이 뉴런의 축삭은 뇌간, 소뇌 및 대뇌 반구에 널리 분포되어 있습니다. 수질 oblongata에서, 노르아드레날린성 뉴런의 큰 클러스터는 망상 형성의 복측 핵에 위치합니다.

노르에피네프린은 시상 하부, 시상 상피 핵에서 흥분성 소뇌의 Purkinje 세포의 억제 매개체입니다.

노르아드레날린성 뉴런은 말초 신경계에서 다수 발견됩니다.

노르에피네프린은 기분, 감정적 반응을 조절하고, 각성 유지를 보장하고, 수면과 꿈의 특정 단계 형성 메커니즘에 참여합니다.

도파민성 뉴런은 주로 중뇌와 시상하부 영역에 위치합니다. 중뇌의 흑색 물질의 도파민 시스템은 잘 연구되었습니다. 이 시스템은 뇌에 있는 도파민의 2/3를 포함합니다. 흑색질의 뉴런의 과정은 강장 운동의 조절에 중요한 역할을 하는 선조체로 투영됩니다. 흑색질에 있는 뉴런의 퇴행은 파킨슨병을 유발합니다.

도파민은 쾌감 형성, 감정 반응 조절, 각성 유지에 관여합니다.

현재, 도파민 수용체의 두 가지 하위 유형(D1 및 D2 하위 유형)이 확인되었습니다. D1 및 D2 수용체는 선조체 뉴런에서 발견됩니다. D2 수용체는 뇌하수체에서 발견되며 도파민의 작용으로 프로락틴, 옥시토신, 멜라닌 자극 호르몬, 엔돌핀의 합성 및 분비가 억제됩니다.

세로토닌(5-하이드록시트립타민) 카테콜아민과 함께 아민성 매개체에 속합니다. 그것은 아미노산 트립토판의 하이드록실화에 이어 탈카복실화에 의해 형성됩니다. 세로토닌의 화학 구조는 1952년에 해독되었습니다. 세로토닌의 90%는 전체 소화관 점막의 엔테로크로마핀 세포에 의해 체내에서 형성됩니다. 대부분의 세로토닌은 혈소판에 결합하여 혈류를 통해 몸 전체로 운반됩니다. 세포내 세로토닌은 미토콘드리아에 함유된 모노아민 산화효소(MAO)에 의해 비활성화됩니다. 세로토닌의 일부는 국소 호르몬으로 작용하여 장의 운동성을 자동 조절하고 장관에서 상피 분비 및 흡수를 조절합니다.

세로토닌성 뉴런은 주로 자율 기능의 구조에서 중추 신경계에 널리 분포되어 있습니다. 인간의 경우 뇌의 다양한 부분(뇌간, 교뇌, 등줄 핵)에서 발견됩니다. 세로토닌의 도움으로 흥분성 및 억제성 영향이 뇌간의 뉴런에 전달됩니다. 세로토닌의 최고 농도는 송과체에서 발견됩니다. 여기서 세로토닌은 멜라토닌으로 전환되어 피부 색소 침착에 관여하고 여성 생식선의 활동에 영향을 미칩니다.

세로토닌은 이온성 및 대사성 수용체의 도움으로 그 영향을 깨닫습니다. 시냅스 전 및 시냅스 후 막 모두에 위치한 여러 유형의 세로토닌 수용체가 있습니다. 세로토닌 수용체 길항제는 강력한 환각제인 리세르그산 디에틸아미드(LSD)입니다.

세로토닌의 생리학적 효과는 학습 과정 참여, 통증 감각 형성 및 수면 조절과 관련이 있습니다. 세로토닌은 척수 활동의 하류 조절과 체온의 시상하부 조절에 중요한 역할을 합니다. 세로토닌 성 시냅스 기능의 위반은 정신 분열증 및 기타 정신 장애에서 관찰됩니다.

신경 세포는 신호 화학 물질, 신경 전달 물질 및 신경 호르몬의 도움으로 신체 기능을 제어합니다. 신경전달물질- 국소 작용의 단기 물질; 그것들은 시냅스 틈으로 방출되어 이웃 세포에 신호를 전달합니다(뉴런에서 생성되어 시냅스에 저장됩니다. 신경 자극이 도착하면 시냅스 틈으로 방출되어 선택적으로 결합합니다. 특정 수용체다른 뉴런이나 근육 세포의 시냅스 후 막에 작용하여 이들 세포가 특정 기능을 수행하도록 자극). 매개체가 합성되는 물질(매개체의 전구체)은 혈액 또는 뇌척수액(뇌와 척수에서 순환하는 체액)에서 뉴런 또는 그 말단으로 들어가며, 효소의 영향으로 생화학 반응의 결과로 , 해당 매개체로 변한 다음 거품(소포)의 형태로 시냅스 틈으로 운반됩니다. 매개체는 또한 시냅스 전 말단에서 합성됩니다.

행동의 메커니즘.매개체와 조절자는 이웃 세포의 시냅스후막 수용체에 결합합니다. 대부분의 신경 전달 물질은 이온 채널의 개방을 자극하고 일부는 폐쇄를 자극합니다. 시냅스 후 세포의 막 전위 변화의 특성은 채널 유형에 따라 다릅니다. Na + 채널의 개방으로 인해 막 전위가 -60에서 +30 mV로 변화하면 시냅스 후 활동 전위가 발생합니다. Cl - 채널의 개방으로 인해 막 전위가 -60mV에서 -90mV로 변화하면 활동 전위(과분극)가 억제되고, 그 결과 여기가 전달되지 않습니다(억제 시냅스). 그들의 화학 구조에 따라 매개체는 여러 그룹으로 나눌 수 있으며 그 주요 그룹은 아민, 아미노산 및 폴리펩타이드입니다. 중추 신경계의 시냅스에서 상당히 널리 퍼져 있는 매개체는 아세틸콜린입니다.

아세틸콜린중추신경계의 다양한 부분(대뇌피질, 척수)에서 발생합니다. 주로 다음과 같이 알려져 있습니다. 신나는중재인. 특히, 골격근을 자극하는 척수의 알파 운동 뉴런의 매개체입니다. 이 뉴런은 Renshaw 억제 세포에 흥분 효과를 전달합니다. 뇌간의 망상 형성, 시상 하부에서 M- 및 H- 콜린성 수용체가 발견되었습니다. 아세틸콜린은 또한 억제성 뉴런을 활성화시켜 그 효과를 결정합니다.

아민 (히스타민, 도파민, 노르에피네프린, 세로토닌)은 대부분 뇌간의 뉴런에 상당량 함유되어 있으며 중추 신경계의 다른 부분에서는 소량으로 검출됩니다. 아민은 예를 들어 간뇌, 흑질, 변연계 및 선조체에서 흥분성 및 억제성 과정의 발생을 제공합니다.

노르에피네프린. 노르아드레날린성 뉴런은 주로 청반(중뇌)에 집중되어 있으며 그 중 수백 개에 불과하지만 축삭 가지가 CNS 전체에서 발견됩니다. 노르에피네프린은 소뇌의 푸르키네 세포의 억제 매개체이며 시상하부, 시상 상피 핵의 흥분성 매개체입니다. 알파 및 베타-아드레날린성 수용체는 뇌간 및 시상하부의 망상 형성에서 발견되었습니다. 노르에피네프린은 기분, 감정적 반응을 조절하고, 각성을 유지하고, 수면과 꿈의 특정 단계를 형성하는 메커니즘에 참여합니다.

도파민. 도파민 수용체는 D1 아형과 D2 아형으로 나뉩니다. D1 수용체는 선조체 세포에 국한되어 있으며 D2 수용체와 같이 도파민에 민감한 아데닐산 사이클라제를 통해 작용합니다. D2 수용체는 뇌하수체에서 발견되며 도파민의 작용하에 프로락틴, 옥시토신, 멜라닌 자극 호르몬, 엔돌핀의 합성 및 분비가 억제됩니다. . 도파민은 쾌감 형성, 감정 반응 조절, 각성 유지에 관여합니다. 선조체 도파민은 복잡한 근육 운동을 조절합니다.

세로토닌. 세로토닌의 도움으로 흥분성 및 억제성 영향은 뇌간의 뉴런으로 전달되고 억제성 영향은 대뇌 피질에서 전달됩니다. 세로토닌 수용체에는 여러 유형이 있습니다. 세로토닌은 2차 메신저인 cAMP 및 IF 3 / DAG의 도움으로 생화학적 과정에 영향을 미치는 이온성 및 대사성 수용체의 도움으로 그 영향을 실현합니다. 자율 기능 조절과 관련된 구조에 주로 포함 . 세로토닌은 학습 과정, 통증 형성, 감각 지각, 잠들기를 가속화합니다. 지오테신혈압(BP) 증가, 카테콜아민 합성 억제, 호르몬 분비 자극 혈액의 삼투압에 대해 중추 신경계에 알립니다.

히스타민 뇌하수체와 시상 하부의 중앙 융기에서 발견되는 상당히 높은 농도 - 히스타민 성 뉴런의 주요 수가 여기에 집중되어 있습니다. 중추신경계의 다른 부분에서는 히스타민 수치가 매우 낮습니다. 중재자 역할은 거의 연구되지 않았습니다. H 1 -, H 2 - 및 H 3 -히스타민 수용체를 할당합니다.

아미노산.산성 아미노산(글리신, 감마-아미노부티르산)은 중추신경계 시냅스의 억제 매개체이며 해당 수용체에 작용합니다. 글리신- 척수에서 가바- 대뇌 피질, 소뇌, 뇌간 및 척수. 중성 아미노산(alpha-glutamate, alpha-aspartate) 흥분성 영향을 전달하고 해당 흥분성 수용체에 작용합니다. 글루타메이트는 척수의 구심성 매개체로 생각됩니다. 글루타민 및 아스파르트산 아미노산 수용체는 척수, 소뇌, 시상, 해마 및 대뇌 피질의 세포에 존재합니다. . 글루타메이트는 CNS(75%)의 주요 흥분 매개체입니다. 글루타메이트 수용체는 이온성(K + , Ca 2+ , Na +) 및 대사성(cAMP 및 IP 3 /DAG)입니다. 폴리펩티드또한 중추 신경계의 시냅스에서 중재자 기능을 수행합니다. 특히, 물질 R통증 신호를 전달하는 뉴런의 매개체입니다. 이 polepiptid는 특히 척수의 등쪽 뿌리에 풍부합니다. 이것은 물질 P가 중간 뉴런으로 전환되는 영역에서 민감한 신경 세포의 매개체가 될 수 있음을 시사했습니다.

엔케팔린과 엔돌핀 - 통증 충동을 차단하는 뉴런의 매개체. 그들은 변연계의 세포에 특히 조밀하게 위치한 해당 아편류 수용체를 통해 영향력을 깨닫습니다. 그들 중 다수는 흑질 세포, 간뇌의 핵 및 단독 관에 있으며 척수의 청색 반점 세포에 있습니다. 엔도르핀, 엔케팔린, 베타 수면을 유발하는 펩타이드는 항 - 통증 반응, 스트레스에 대한 저항력 증가, 수면. 안지오텐신 신체의 물 필요에 대한 정보 전달에 참여하고, 루리베린 - 성행위에서. 올리고펩타이드 - 기분, 성적 행동, 말초에서 중추 신경계로 통각 자극 전달, 통증 형성의 중재자.

혈액을 순환하는 화학 물질(일부 호르몬인 프로스타글란딘은 시냅스의 활동에 조절 효과가 있습니다. 세포에서 방출되는 프로스타글란딘(불포화 히드록시카르복실산)은 시냅스 과정의 많은 부분에 영향을 미칩니다. 예를 들어 매개체 분비, 아데닐산 사이클라제의 작용. 생리적 활동이지만 빠르게 비활성화되어 국부적으로 작동합니다.

시상 하부 신경 호르몬,뇌하수체의 기능을 조절하고 중재자 역할도 합니다.

데일 원리. 이 원리에 따르면 각 뉴런은 축삭의 모든 가지에서 동일한 매개체 또는 동일한 매개체를 합성하고 사용하지만(하나의 뉴런 - 하나의 매개체), 밝혀진 바와 같이 다른 수반되는 매개체는 축삭 말단에서 방출될 수 있습니다( 코미디언 ), 조절 역할을 하고 더 느리게 행동합니다. 척수에서 2개의 속효성 매개체가 하나의 억제성 뉴런에서 발견되었습니다. GABA와 글리신, 그리고 하나의 억제성(GABA) 및 하나의 흥분성(ATP)입니다. 따라서 새 판에서 Dale의 원칙은 "하나의 뉴런 - 하나의 빠른 시냅스 효과"처럼 들립니다. 중재자의 효과주로 시냅스후막과 2차 메신저의 이온 채널의 특성에 따라 달라집니다. 이 현상은 중추신경계와 신체의 말초 시냅스에서 개별 매개체의 효과를 비교할 때 특히 명확하게 나타납니다. 예를 들어, 아세틸콜린은 다른 뉴런에 미세하게 적용되는 대뇌 피질에서 심장의 시냅스에서-억제, 위장관 평활근의 시냅스에서-흥분 및 억제를 유발할 수 있습니다. 카테콜라민은 심장 활동을 자극하지만 위와 장의 수축을 억제합니다.

CNS 뉴런의 매개체 또는 신경 전달 물질은 다양한 생물학적 활성 물질입니다. 화학적 성질에 따라 1) 아민(아세틸콜린, 노르에피네프린, 도파민, 세로토닌), 2) 아미노산(글리신, 글루타민, 아스파르트산, 감마-아미노부티르산 - GABA), 3) 퓨린 및 뉴클레오티드의 4가지 그룹으로 나눌 수 있습니다. (ATP) ; 4) 신경 펩티드(물질 P, 바소프레신, 오피오이드 펩티드 등).
이전에는 하나의 뉴런의 모든 말단에서 "하나의 매개체가 방출된다고 믿었습니다(데일 원리에 따라). 최근에는 많은 뉴런이 2개 이상의 매개체를 포함할 수 있음이 밝혀졌습니다.
그들의 작용에 따라 매개체는 이온성 및 대사성으로 나눌 수 있습니다. 시냅스후막의 세포수용체와 상호작용 후 이온성 매개체는 이온 채널의 투과성을 변화시킵니다. 대사성 매개체는 특정 막 효소를 활성화하여 시냅스 후 효과를 나타냅니다. 그 결과, 소위 2차 전령(2차 전령)이 세포막 또는 (더 자주) 세포질에서 활성화되고, 이는 차례로 세포내 과정의 캐스케이드를 유발하여 세포 기능에 영향을 미칩니다.
세포내 신호전달 시스템의 주요 메신저는 아데닐산 사이클라제와 폴리포스포이노시티드를 포함합니다. 첫 번째는 아데닐산 사이클라제 메커니즘을 기반으로 합니다. 두 번째 시스템의 중심 연결은 포스포리파제 C에 의해 제어되는 폴리포스포이노시티드의 칼슘 이동 캐스케이드입니다. 이러한 시스템의 생리학적 효과는 특정 효소(단백질 포스포키나제)를 활성화하여 수행되며, 그 최종 결과는 광범위한 인산화를 겪을 수 있는 단백질 기질에 대한 영향. 그 결과, 이온에 대한 막의 투과성이 변화하고, 매개체가 합성 및 방출되고, 단백질 합성이 조절되고, 에너지 대사가 수행됩니다. 대부분의 신경 펩티드는 대사 효과가 있습니다. 대사성 매개체의 작용하에 세포 또는 세포막에서 발생하는 대사 변화는 이온성 매개체의 작용보다 더 길다. 그들은 심지어 세포의 게놈에 영향을 미칠 수 있습니다.
기능적 특성에 따라 중추 신경계의 매개체는 흥분성, 억제성 및 조절성으로 나뉩니다. 흥분성 매개체는 시냅스후막의 탈분극을 유발하는 다양한 물질일 수 있습니다. 물질 P인 글루탐산(글루타메이트)의 유도체가 가장 중요합니다. 일부 중추 뉴런에는 콜린성 수용체가 있습니다. Renshaw 세포의 아세틸콜린과 같이 콜린 화합물과 반응하는 시냅스 후막의 수용체를 포함합니다. 모노아민(노르에피네프린, 도파민, 세로토닌)도 흥분성 매개체가 될 수 있습니다. 시냅스에서 형성되는 매개체의 유형은 말단의 성질뿐만 아니라 전체 뉴런에서 일어나는 생화학적 과정의 일반적인 방향에 의해서도 결정된다고 믿을 만한 이유가 있다.
억제 매개체의 성격은 완전히 확립되지 않았습니다. 다양한 신경 구조의 시냅스에서이 기능은 글리신과 GABA와 같은 아미노산에 의해 수행 될 수 있다고 믿어집니다.

앞서 말한 것으로부터 신경계 기능에서 매개체가 어떤 역할을 하는지는 분명합니다. 신경 자극이 시냅스에 도달하면 신경 전달 물질이 방출됩니다. 매개체 분자는 이온 채널의 개방 또는 세포 내 반응의 활성화로 이어지는 시냅스 후 막의 수용체와 (상보적 - "자물쇠의 열쇠"와 같이) 연결됩니다. 위에서 논의한 시냅스 전달의 예는 이 방식과 완전히 일치합니다. 그러나 최근 수십 년간의 연구 덕분에 이 다소 단순한 화학적 시냅스 전달 체계는 훨씬 더 복잡해졌습니다. 면역화학적 방법의 출현은 이전에 가정한 바와 같이 하나의 시냅스가 아니라 여러 그룹의 매개체가 하나의 시냅스에 공존할 수 있음을 보여줄 수 있게 했습니다. 예를 들어, 아세틸콜린과 노르에피네프린을 포함하는 시냅스 소포는 전자 사진에서 매우 쉽게 식별되는 하나의 시냅스 말단에 동시에 있을 수 있습니다(아세틸콜린은 직경이 약 50nm인 투명 소포에 포함되어 있고 노르에피네프린은 전자 밀도가 높은 소포에 포함되어 있습니다). 직경 200nm까지). 고전적 매개체 외에도 하나 이상의 신경 펩티드가 시냅스 말단에 존재할 수 있습니다. 시냅스에 포함된 물질의 수는 최대 5~6개(칵테일의 일종)에 이를 수 있습니다. 더욱이, 시냅스의 매개체 특이성은 개체 발생 동안 변경될 수 있습니다. 예를 들어, 포유류의 땀샘을 자극하는 교감신경절의 뉴런은 처음에는 노르아드레날린성이지만 성체 동물에서는 콜린성으로 변합니다.

현재 매개 물질을 분류할 때 다음을 구별하는 것이 일반적입니다. 1차 매개체, 수반되는 매개체, 매개체-조절제 및 알로스테릭 매개체.일차 매개체는 시냅스후막의 수용체에 직접 작용하는 것으로 간주됩니다. 연관된 매개체 및 매개체-조절자는 예를 들어 1차 매개체에 대한 수용체를 인산화시키는 일련의 효소 반응을 촉발할 수 있습니다. 알로스테릭 매개체는 1차 매개체의 수용체와 상호작용하는 협력 과정에 참여할 수 있습니다.

오랫동안 해부학적 주소에 대한 시냅스 전송이 샘플로 사용되었습니다("점대점" 원리). 최근 수십 년간의 발견, 특히 신경 펩티드의 매개 기능은 신경계에서도 화학적 주소로의 전달 원리가 가능하다는 것을 보여주었습니다. 다시 말해, 이 결말에서 방출된 매개체는 "해당" 시냅스 후막뿐만 아니라 이 시냅스 외부, 즉 해당 수용체가 있는 다른 뉴런의 막에도 작용할 수 있습니다. 따라서 생리학적 반응은 정확한 해부학적 접촉이 아니라 표적 세포에 상응하는 수용체의 존재에 의해 제공됩니다. 사실 이 원리는 내분비학에서 오래전부터 알려져 왔으며 최근 연구에서는 더 널리 사용되는 것으로 밝혀졌습니다.

시냅스후막에 있는 모든 알려진 유형의 화학수용기는 두 그룹으로 나뉩니다. 한 그룹은 매개체 분자가 "인식" 중심에 결합할 때 열리는 이온 채널을 포함하는 수용체를 포함합니다. 두 번째 그룹의 수용체(대사성 수용체)는 특히 세포 내 특수 단백질의 활성화를 통해 간접적으로(생화학 반응 사슬을 통해) 이온 채널을 엽니다.

가장 흔한 것 중 하나는 생체 아민 그룹에 속하는 매개체입니다. 이 매개체 그룹은 미세 조직 학적 방법으로 매우 안정적으로 식별됩니다. 생체 아민의 두 그룹이 알려져 있습니다: 카테콜아민(도파민, 노르에피네프린 및 아드레날린) 및 인돌라민(세로토닌). 신체에서 생체 아민의 기능은 매개체, 호르몬, 배발생 조절과 같이 매우 다양합니다.

노르아드레날린성 축삭의 주요 공급원은 청반의 뉴런과 중뇌의 인접 영역입니다(그림 2.14). 이 뉴런의 축삭은 뇌간, 소뇌 및 대뇌 반구에 널리 분포되어 있습니다. 수질 oblongata에서, 노르아드레날린성 뉴런의 큰 클러스터는 망상 형성의 복측 핵에 위치합니다. 간뇌(시상하부)에서 노르아드레날린성 뉴런은 도파민성 뉴런과 함께 시상하부-뇌하수체 시스템의 일부입니다. 노르아드레날린성 뉴런은 신경계에서 많이 발견됩니다. 그들의 몸은 교감신경 사슬과 일부 교내 신경절에 있습니다.

포유동물의 도파민성 뉴런은 시상하부 영역뿐만 아니라 중뇌(소위 nigro-neostriatal system)에 주로 위치합니다. 포유류 뇌의 도파민 회로는 잘 연구되어 있습니다. 세 가지 주요 회로가 알려져 있으며 모두 단일 뉴런 회로로 구성됩니다. 뉴런의 몸체는 뇌간에 있으며 축삭을 뇌의 다른 영역으로 보냅니다(그림 2.15).

하나의 회로는 매우 간단합니다. 뉴런의 몸은 시상 하부에 위치하고 짧은 축삭을 뇌하수체로 보냅니다. 이 경로는 시상하부-뇌하수체 시스템의 일부이며 내분비선 시스템을 제어합니다.

두 번째 도파민 시스템도 잘 연구되었습니다. 이것은 많은 세포가 도파민을 함유하고 있는 흑색 물질입니다. 이 뉴런의 축삭은 선조체로 돌출됩니다. 이 시스템은 뇌에 있는 도파민의 약 3/4을 포함합니다. 그것은 강장제 운동의 조절에 중요합니다. 이 시스템에 도파민이 부족하면 파킨슨병이 발생합니다. 이 질병으로 흑질의 뉴런이 사망하는 것으로 알려져 있습니다. L-DOPA(도파민의 전구체)의 도입은 환자에서 질병의 일부 증상을 완화합니다.

세 번째 도파민성 시스템은 정신 분열증 및 기타 정신 질환의 징후와 관련이 있습니다. 경로 자체는 잘 알려져 있지만 이 시스템의 기능은 아직 충분히 연구되지 않았습니다. 뉴런의 몸체는 흑질 옆 중뇌에 있습니다. 그들은 뇌, 대뇌 피질, 변연계의 상부 구조, 특히 전두엽 피질, 중격 영역 및 내후각 피질에 축색 돌기를 투영합니다. 내후각 피질은 차례로 해마에 대한 투영의 주요 원천입니다.

정신분열병의 도파민 가설에 따르면, 이 질병에서 세 번째 도파민성 시스템이 과민성입니다. 이러한 아이디어는 질병의 일부 증상을 완화시키는 물질을 발견한 후에 나타났습니다. 예를 들어, 클로르프로마진과 할로페리돌은 화학적 성질이 다르지만 뇌의 도파민성 계통의 활동과 정신분열증의 일부 증상의 발현을 동등하게 억제합니다. 1년 동안 이러한 약물로 치료받은 정신분열증 환자는 지연성 운동이상증(환자가 제어할 수 없는 입 근육을 포함한 안면 근육의 반복적 기이한 움직임)이라는 운동 장애가 발생합니다.

세로토닌은 혈청 혈관수축제(1948) 및 장 점막의 장크로마핀 세포에서 분비되는 엔테라민으로 거의 동시에 발견되었습니다. 1951년에 세로토닌의 화학 구조가 해독되어 5-하이드록시트립타민이라는 새로운 이름을 받았습니다. 포유류에서는 아미노산 트립토판의 하이드록실화에 이어 탈카복실화에 의해 형성됩니다. 세로토닌의 90%는 전체 소화관 점막의 엔테로크로마핀 세포에 의해 체내에서 형성됩니다. 세포내 세로토닌은 미토콘드리아에 함유된 모노아민 산화효소에 의해 비활성화됩니다. 세포외 공간의 세로토닌은 페룰로플라스민에 의해 산화됩니다. 생성된 세로토닌의 대부분은 혈소판에 결합하여 혈류를 통해 몸 전체로 운반됩니다. 다른 부분은 국소 호르몬으로 작용하여 장의 운동성을 자동 조절하고 장관에서 상피 분비 및 흡수를 조절합니다.

세로토닌 성 뉴런은 중추 신경계에 널리 분포되어 있습니다(그림 2.16). 그들은 중뇌 및 교뇌뿐만 아니라 수질 봉합사의 등쪽 및 내측 핵에서 발견됩니다. 세로토닌성 뉴런은 대뇌 피질, 해마, 창백구, 편도체 및 시상하부를 포함한 뇌의 광대한 영역을 신경지배합니다. 세로토닌에 대한 관심은 수면 문제와 관련하여 끌렸습니다. 봉합사의 핵이 파괴되자 동물들은 불면증에 시달렸다. 뇌의 세로토닌 저장을 고갈시키는 물질도 비슷한 효과를 보였습니다.

세로토닌의 최고 농도는 송과체에서 발견됩니다. 송과선의 세로토닌은 멜라토닌으로 전환되어 피부 색소 침착에 관여하며 많은 동물에서 여성 생식선의 활동에도 영향을 미칩니다. 송과선의 세로토닌과 멜라토닌 함량은 교감 신경계를 통한 명암 주기에 의해 조절됩니다.

CNS 매개체의 또 다른 그룹은 아미노산입니다. 대사율이 높은 신경 조직에는 글루탐산, 글루타민, 아스파라긴산, 감마-아미노부티르산(GABA)과 같은 전체 범위의 아미노산(내림차순으로 나열)이 상당한 농도로 포함되어 있다는 것이 오랫동안 알려져 왔습니다.

신경 조직의 글루타메이트는 주로 포도당에서 형성됩니다. 포유류에서 글루타메이트는 종뇌와 소뇌에서 가장 높으며, 그 농도는 뇌간과 척수보다 약 2배 높습니다. 척수에서 글루타메이트는 고르지 않게 분포되어 있습니다. 뒤쪽 뿔에서는 앞쪽 뿔보다 더 집중되어 있습니다. 글루타메이트는 CNS에서 가장 풍부한 신경 전달 물질 중 하나입니다.

시냅스 후 글루타메이트 수용체는 3가지 외인성 작용제인 quisgulate, kainate 및 N-methyl-D-aspartate(NMDA)에 대한 친화도(친화도)에 따라 분류됩니다. quisgulate 및 kainate에 의해 활성화된 이온 채널은 니코틴 수용체에 의해 제어되는 채널과 유사합니다. (나 + 그리고. 케이+). NMDA 수용체의 자극은 복잡한 활성화 패턴을 가지고 있습니다. Na + 및 K + 뿐만 아니라 수용체 이온 채널이 열릴 때 Ca ++에 의해 전달되는 이온 전류는 막 전위에 따라 다릅니다. 이 채널의 전압 의존적 특성은 막 전위 수준을 고려하여 Mg ++ 이온에 의한 차단 정도에 따라 결정됩니다. -75mV 정도의 휴지 전위에서 Mg ++ 이온은 주로 세포 간 환경에 위치하며 해당하는 막 채널에 대해 Ca ++ 및 Na + 이온과 경쟁합니다(그림 2.17). Mg ++ 이온이 구멍을 통과할 수 없기 때문에 Mg ++ 이온이 들어갈 때마다 채널이 차단됩니다. 이것은 개방 채널 시간과 막 전도도를 감소시킵니다. 신경막이 탈분극되면 이온 채널을 닫는 Mg ++ 이온의 수가 감소하고 Ca ++ , Na + 및 이온이 채널을 자유롭게 통과할 수 있습니다. 케이 + . 드문 자극(휴식 전위는 거의 변화하지 않음)으로 글루타메이트성 수용체 EPSP는 주로 퀴구레이트 및 카이네이트 수용체의 활성화로 인해 발생합니다. NMDA 수용체의 기여는 미미합니다. 장기간의 막 탈분극 (리듬 자극)으로 마그네슘 블록이 제거되고 NMDA 채널이 Ca ++, Na + 및 이온을 전도하기 시작합니다. 케이 + . Ca++ 이온은 2차 전달자를 통해 minPSP를 강화(강화)할 수 있으며, 이는 예를 들어 몇 시간, 심지어 며칠 동안 지속되는 시냅스 전도도의 장기간 증가로 이어질 수 있습니다.

억제성 신경전달물질 중 GABA는 CNS에 가장 풍부합니다. 그것은 효소 decarboxylase에 의해 L-글루타민산으로부터 한 단계로 합성되며, 이 효소의 존재는 이 매개체의 제한 요소입니다. 시냅스후막에는 두 가지 유형의 GABA 수용체가 있습니다. GABA(염화물 이온에 대한 채널 열기) 및 GABA(세포 유형에 따라 K + 또는 Ca ++에 대한 채널 열기). 무화과에. 2.18은 GABA 수용체의 다이어그램을 보여줍니다. 그것은 벤조디아제핀 수용체를 포함하고 있다는 것이 흥미롭습니다. 이 수용체의 존재는 소위 작은 (주간) 진정제 (seduxen, tazepam 등)의 작용을 설명합니다. GABA 시냅스에서 매개체 작용의 종료는 재흡수 원리에 따라 발생합니다(매개체 분자는 특별한 메커니즘에 의해 시냅스 틈에서 뉴런의 세포질로 흡수됨). GABA 길항제 중 bicuculin은 잘 알려져 있습니다. 혈뇌장벽을 잘 통과하고, 소량으로도 신체에 강한 영향을 주어 경련과 사망을 유발한다. GABA는 소뇌(푸르키네 세포, 골지 세포, 바구니 세포), 해마(바구니 세포), 후각 구근 및 흑색질의 여러 뉴런에서 발견됩니다.

GABA는 여러 신체 조직에서 대사에 공통적으로 참여하기 때문에 뇌의 GABA 회로를 식별하는 것은 어렵습니다. 대사성 GABA는 분자가 화학적으로 동일하지만 매개체로 사용되지 않습니다. GABA는 탈탄산효소에 의해 결정됩니다. 이 방법은 동물에서 탈탄산효소에 대한 항체를 얻는 것을 기반으로 합니다(항체를 추출하고 표지한 후 뇌에 주입하여 탈탄산효소에 결합합니다).

또 다른 알려진 억제 매개체는 글리신입니다. Glycinergic 뉴런은 주로 척수와 medulla oblongata에서 발견됩니다. 이들 세포는 억제성 개재뉴런으로 작용하는 것으로 믿어진다.

아세틸콜린은 연구된 최초의 매개체 중 하나입니다. 그것은 신경계에 매우 널리 퍼져 있습니다. 예는 척수의 운동 뉴런과 뇌신경 핵의 뉴런입니다. 일반적으로 뇌의 콜린성 회로는 콜린에스테라제의 존재에 의해 결정됩니다. 뇌에서 콜린성 뉴런의 몸체는 중격의 핵, 대각선 다발(Broca)의 핵 및 기저핵에 위치합니다. 신경해부학자들은 이러한 뉴런 그룹이 실제로 하나의 콜린성 뉴런 집단을 형성한다고 믿습니다: 소아 뇌의 핵, 기저핵(전뇌의 기저 부분에 위치)(그림 2.19). 해당 뉴런의 축삭은 전뇌의 구조, 특히 신피질과 해마로 돌출됩니다. 두 가지 유형의 아세틸콜린 수용체(무스카린성 및 니코틴성)가 여기에서 발생하지만, 무스카린성 수용체는 가장 앞쪽에 위치한 뇌 구조에서 우세한 것으로 생각됩니다. 최근 데이터에 따르면 아세틸콜린 시스템은 기억 참여를 요구하는 더 높은 통합 기능과 관련된 과정에서 중요한 역할을 하는 것으로 보입니다. 예를 들어, 알츠하이머병으로 사망한 환자의 뇌에서는 기저핵의 콜린성 뉴런이 대량으로 손실되는 것으로 나타났습니다.

화학 구조에 따르면 매개체는 이질적인 그룹입니다. 여기에는 콜린 에스테르(아세틸콜린)가 포함됩니다. 카테콜아민(도파민, 노르에피네프린 및 에피네프린)을 포함한 모노아민 그룹; 인돌(세로토닌) 및 이미다졸(히스타민); 산성(글루타메이트 및 아스파르트산염) 및 염기성(GABA 및 글리신) 아미노산; 퓨린(아데노신, ATP) 및 펩티드(엔케팔린, 엔도르핀, 물질 P). 이 그룹에는 스테로이드, 에이코사노이드 및 다수의 ROS(주로 NO)와 같은 진정한 신경 전달 물질로 분류될 수 없는 물질도 포함됩니다.

화합물의 신경 전달 물질 특성을 결정하는 데 여러 기준이 사용됩니다. 주요 내용은 다음과 같습니다.

1. 물질은 시냅스 전 말단에 축적되어야 하고 들어오는 충동에 반응하여 방출되어야 합니다. 시냅스전 영역은 이 물질의 합성을 위한 시스템을 포함해야 하고 시냅스후 영역은 이 화합물에 대한 특정 수용체를 감지해야 합니다.
2. 시냅스 전 영역이 자극되면 자극의 강도에 비례하여 이 화합물이 시냅스 간 틈으로 Ca 의존적 방출(세포외 배출에 의해)이 발생해야 합니다.
3. 표적 세포에 적용될 때 내인성 신경 전달 물질 및 추정 매개체의 효과에 대한 필수 확인 및 추정 매개체 효과의 약리학적 차단 가능성.
4. 추정 매개체의 시냅스 전 말단 및/또는 인접 성상교 세포로의 재흡수 시스템의 존재. 신경 전달 물질 자체는 아니지만 절단 산물이 재흡수되는 경우가 있습니다(예: 효소 아세틸콜린에스테라제에 의해 아세틸콜린이 절단된 후 콜린).

시냅스 전달에서 매개체 기능의 다양한 단계에 대한 약물의 영향

	영향력 수정	결과 타격
합성 중재인	전구체 추가 재흡수 봉쇄 합성 효소의 차단	↓ ↓
축적	소포에서의 흡수 억제 소포에서의 결합 억제
선택 (엑소사이토시스)	억제성 자가수용체의 자극 자가수용체의 차단 엑소 사이토 시스 메커니즘 위반	↓ ↓
동작	수용체에 대한 작용제의 효과
수용체에	시냅스후 수용체 차단
파괴 중재인	뉴런 및/또는 신경교에 의한 재흡수 차단 뉴런의 파괴 억제
	시냅스 틈의 파괴 억제

가장 현대적인 방법(면역조직화학, 재조합 DNA 등)을 포함하여 매개체 기능을 테스트하기 위한 다양한 방법의 사용은 대부분의 개별 시냅스의 제한된 가용성과 제한된 표적 약물 세트로 인해 어렵습니다. .

"매개체"의 개념을 정의하려는 시도는 최근 수십 년 동안 신경계에서 고전적 매개체와 동일한 신호 기능을 수행하지만 화학적 성질, 합성 경로, 수용체가 다른 물질 목록 때문에 여러 가지 어려움에 직면합니다. , 크게 확장되었습니다. 우선, 위의 내용은 많은 신경 펩티드 그룹과 ROS, 그리고 주로 매개체 특성이 잘 설명된 산화질소(nitroxide, NO)에 적용됩니다. "고전적인" 매개체와 달리, 신경 펩티드는 일반적으로 더 크고, 느린 속도로 합성되고, 낮은 농도로 축적되고, 낮은 특이적 친화도로 수용체에 결합합니다. 신경 펩티드 및 매개체의 효과 지속 기간도 크게 다릅니다. 니트록사이드의 경우 세포간 상호작용에 참여함에도 불구하고 여러 기준에 따라 매개체가 아니라 2차 메신저에 기인할 수 있습니다.

처음에는 신경 종말이 하나의 신경 전달 물질만을 포함할 수 있다고 생각했습니다. 현재까지 임펄스에 반응하여 공동으로 방출되고 하나의 표적 세포에 작용하는 여러 매개체의 터미널에 존재할 가능성이 나타났습니다. 이 경우 다른 매개체의 축적은 동일한 시냅스 전 영역에서 발생하지만 다른 소포에서 발생합니다. 매개체의 예로는 합성 장소가 다르고 일반적으로 한쪽 끝에 국한된 고전적인 신경 전달 물질과 신경 펩티드가 있습니다. 공동 전달 물질의 방출은 특정 주파수의 일련의 흥분 전위에 대한 응답으로 발생합니다.

현대 신경 화학에서는 신경 전달 물질 외에도 그 효과를 조절하는 물질인 신경 조절 물질이 분리됩니다. 그들의 행동은 본질적으로 강장제이며 중재자의 행동보다 시간이 더 깁니다. 이러한 물질은 뉴런(시냅스)뿐만 아니라 신경교 기원도 가질 수 있으며 반드시 신경 자극에 의해 매개되는 것은 아닙니다. 신경 전달 물질과 달리 조절자는 시냅스 후 막뿐만 아니라 세포 내를 포함한 뉴런의 다른 부분에도 작용합니다.

시냅스 전후 조절이 있습니다. "신경조절제"의 개념은 "신경전달물질"의 개념보다 더 광범위합니다. 어떤 경우에는 중재자가 조절자일 수도 있습니다. 예를 들어, 교감신경 말단에서 방출되는 노르에피네프린은 α1 수용체에서는 신경전달물질로 작용하지만 α2 아드레날린성 수용체에서는 신경조절제로 작용합니다. 후자의 경우, 노르에피네프린의 후속 분비 억제를 매개합니다.

매개 기능을 수행하는 물질은 화학 구조뿐만 아니라 합성되는 신경 세포의 구획도 다릅니다. 고전적인 소분자 매개체는 축삭 말단에서 합성되고 저장 및 방출을 위해 작은 시냅스 소포(직경 50nm)에 통합됩니다. NO 역시 말단에서 합성되지만 소포에 포장될 수 없기 때문에 즉시 신경말단 밖으로 확산되어 표적에 영향을 미친다. 펩티드 신경 전달 물질은 뉴런의 중앙 부분(perikaryon)에서 합성되고 조밀한 중심(직경 100-200 nm)이 있는 큰 소포로 채워지고 축삭 전류에 의해 신경 말단으로 전달됩니다.

아세틸콜린과 카테콜아민은 순환하는 전구체에서 합성되는 반면 아미노산 매개체와 펩티드는 궁극적으로 포도당에서 형성됩니다. 알려진 바와 같이 뉴런(고등 동물 및 인간의 다른 세포와 마찬가지로)은 트립토판을 합성할 수 없습니다. 따라서 세로토닌 합성의 시작으로 이어지는 첫 번째 단계는 혈액에서 뇌로의 트립토판 수송을 촉진하는 것입니다. 이 아미노산은 다른 중성 아미노산(페닐알라닌, 류신 및 메티오닌)과 마찬가지로 모노카르복실산 운반체 계열에 속하는 특수 운반체에 의해 혈액에서 뇌로 운반됩니다. 따라서 세로토닌성 뉴런에서 세로토닌 수준을 결정하는 중요한 요소 중 하나는 다른 중성 아미노산과 비교하여 음식에 있는 트립토판의 상대적인 양입니다. 예를 들어, 하루 동안 저단백 식단을 섭취한 다음 트립토판이 없는 아미노산 혼합물을 투여한 지원자는 공격적인 행동과 뇌의 세로토닌 수치 감소와 관련된 수면-각성 주기의 변화를 보였습니다. .