Ce sunt neurotransmitatorii si cum functioneaza ei?

Un neurotransmitator este o substanta chimica cu rol de mesager ce transporta, accelereaza si echilibreaza semnale transmise intre neuroni. Neurotransmitatorii au celule tinta asupra carora actioneaza, iar aceste celule pot fi la nivelul glandelor, muschilor din organism sau la nivelul altor neuroni.

In fiecare moment din zi, miliarde de neurotransmitatori lucreaza constant pentru a mentine atat functiile vitale ale organismului, precum si functiile de invatare si concentrare. Moleculele cu rol neurotransmitator afecteaza si diverse functii psihologice precum frica, starea, placerea si bucuria.

Cateva exemple de neurotransmitatori importanti includ serotonina, dopamina, glutamatul, adrenalina, norepinefrina si endorfinele.

Pentru a isi indeplini functia de transmitere a informatiilor in organism, neurotransmitatorii trebuie sa poata sa comunice unul cu altul. Totusi, acestia nu sunt direct conectati.

Din punct de vedere anatomo-functional, la capatul fiecarui neuron exista un mic spatiu numit sinapsa, aceasta fiind locul de comunicare cu alt neuron, cu o celula musculara sau endocrina. Aceasta se numeste celula post-sinaptica.

Pentru ca transmiterea inter-neuronala sa fie posibila, semnalele trebuie sa strabata sinapsa. Procesul prin care moleculele traverseaza sinapsa, trecand de la un neuron la alta celula se numeste neurotransmisie.
.
Atunci cand un semnal electric ajunge la capatul primului neuron, declanseaza eliberarea unor mici vezicule ce contin neurotransmitatori. Aceste vezicule isi varsa continutul in fanta sinaptica, loc in care neurotransmitatorii traverseaza catre celula post-sinaptica. Neuronul sau celula conectata la celalat capat al sinapsei contine receptori specifici pentru neurotransmitatori, pentru ca acestia sa se poata lega.

Odata ce neurotransmitatorul se leaga de receptorul celulei post-sinaptice, isi va exercita functia de stimulare sau inhibitie, in functie de rezultatul dorit in timpul procesului si de tipul de neurotransmitator.

Astfel putem spune ca receptorii si neurotransmitatorii functioneaza precum un sistem lacat-cheie, in care neurotransmitatorul este cheia si se va potrivi doar cu un anumit lacat (receptor).

Inactivarea neurotransmitatorilor

Odata ce isi indeplineste functia de stimulare sau inhibitie, activitatea neurotransmitatorului va fi oprita. Exista trei mecanisme prin care se intampla acest lucru:

• Degradare. O enzima reglatoare va schimba structura moleculara a neurotransmitatorului, astfel ca acesta nu va mai fi recunoscut de catre receptor.

• Difuziune. Neurotransmitatorul difuzeaza in directia opusa receptorului.

• Recaptare. Neurotransmitatorul este recaptat in neuronul din care a fost eliberat catre sinapsa. Astfel moleculele sunt reciclate si reutilizate.

Neurotransmitatorii joaca un rol major in viata de zi cu zi si in functionarea organismului. Desi numarul lor exact nu este cunoscut, studiile estimeaza prezenta a cel putin 60 de neurotransmitatori diferiti.

Neurotransmitatorii se pot clasifica dupa functie si dupa structura lor chimica.

Neurotransmitatori excitatori
Moleculele din aceasta categorie au efecte excitatorii asupra celulei post-sinaptice, ceea ce inseamna ca vor stimula un raspuns electric. Epinefrina si norepinefrina sunt neurotransmitatorii majori din aceasta clasa.

Neurotransmitatori inhibitori
Acestia au rol inhibitor asupra celulei post-sinaptice, inhiband sansele de aparitie a raspunsului electric. Neurotransmitatorii principali din aceasta categorie sunt serotonina si acidul gamma-amino-butiric sau GABA.

Neurotransmitatori modulatori
Acesti neurotransmitatori, numiti frecvent neuromodulatori, sunt capabili sa afecteze un numar mai mare de celule in acelasi timp. Acestia pot influenta aparitia unui raspuns electric in ambele sensuri, fie de stimulare, fie de inhibitie, in functie de nevoia organismului. Neuromodulatorii pot influenta si actiunea altor neurotransmitatori.

Neurotransmitatorii ce pot actiona si in acest mod includ acetilcolina, dopamina, serotonina, histamina si canabinoizii.

In ceea ce priveste structura acestor molecule, exista 6 structuri principale.

Aminoacizi
• Acidul gamma-amino-butiric (GABA). Un neurotransmitator inhibitor, contribuie la reglarea vederii, controlului motor si reglarea anxietatii.
• Glutamatul. Cel mai abundent neurotransmitator din organism, glutamatul se gaseste in sistemul nervos si are rol esential in functiile cognitive precum memoria si invatarea.

Cantitatile excesive de glutamat pot cauza toxicitate cerebrala si moarte neuronala, fenomene regasite in afectiuni precum Alzheimer sau epilepsie.

Peptide
• Oxitocina. Oxitocina are atat rol de hormon, cat si de neurotransmitator. Este produsa de hipotalamus si are rol in recunoasterea sociala, legaturile afective si reproducerea sexuala.

• Endorfine. Endorfinele inhiba transmiterea durerii, producand efecte de euforie. Acestea sunt produse natural in organism ca raspuns la durere, dar sinteza lor este declansata si de procese precum exercitiul aerobic.

Monoamine
• Epinefrina. Cunoscuta si sub numele de adrenalina, este un hormon si un neurotransmitator eliberat de glandele adrenale, cu rol excitator.
• Norepinefrina. Aceasta substanta are rol esential in raspunsul de tip simpatic al organismului sau raspunsul de tip ,,lupta sau fugi’’. Rolul lui este de a mobiliza corpul atunci cand exista un pericol in apropiere. Nivelul de norepinefrina este foarte scazut in timpul somnului.
• Histamina. Histamina joaca rol de neurotransmitator si intervine in reactiile alergice, fiind parte din sistemul imun.
• Dopamina. Cunoscut in general ca ,,hormonul fericirii’’, dopamina este implicata in motivatie, recompensa si adictie. Cateva tipuri de droguri ce dau dependenta functioneaza prin cresterea nivelului de dopamina din creier. Dopamina are rol important si in coordonarea miscarilor membrelor, fiind scazuta la pacientii cu boala Parkinson.
• Serotonina. Serotonina moduleaza starea, somnul, anxietatea, libido-ul si apetitul.

Purine
• Adenozina. Adenozina are rol in imbunatatirea somnului, fiind o molecula sintetizata natural in organism.
• Adenozin-trifosfat (ATP). Considerata moneda energetica a vietii, ATP actioneaza ca neurotransmitator in sistemul nervos central si periferic. Are rol major in controlul autonomic, transductia senzoriala si comunicarea inter-neuronala.

Gazo-transmitatorii
• Oxid nitric. Acest compus joaca rol important in activitatea musculaturii netede si stimuleaza vaso-dilatatia.
• Monoxidul de carbon. Acest caz incolor, inodor, poate avea efecte toxice si chiar fatale, atunci cand este in cantitate mare. Totusi, acesta este produs si in mod natural in organism, si ajuta la modularea raspunsului inflamator.

Acetilcolina. Acesta este singurul neurotransmitator din clasa sa, fiind molecula principala asociata cu activitatea neuronilor motori. Are rol in miscarile si contractiile musculare, precum si in procesele cognitive.

Probabil cea mai importanta aplicatie practica a descoperirii neurotransmitatorilor este utilizarea lor pentru a trata diverse patologii. Tratamentul farmacologic se bazeaza pe utilizarea unor medicamente ce actioneaza prin intermediul acestor molecule neurotransmitatoare.

Astfel avem medicamente agoniste, ce accentueaza efectele specifice ale neurotransmitatorilor, sau antagoniste, ce inhiba efectul acestora. Substantele farmacologice pot actiona direct sau indirect, asupra neurotransmitatorilor.

Neurotransmitatorii joaca un rol critic in comunicarea neuronala, influentand toate procesele din organism, de la ciclul de somn pana la miscarile voluntare si functii cognitive.

Sistemul de neurotransmisie este complex si interconectat.

Importanta descoperirii modului de actiune a neurotransmitatorilor consta in folosirea medicamentelor agoniste sau antagoniste, pentru a trata anumite patologii.

Bibliografie:

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/30844392/
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3104618/
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/23092321/
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK10957/