신경전달

Neurotransmission
사전 시냅스 뉴런(상단)은 신경전달물질을 방출하는데, 이는 인근 시냅스 세포(하단)에 있는 수용체를 활성화시킨다.
송신기(Tr)의 결합 및 멤브레인 전위(Vm)의 변화를 보여주는 리간드 게이트 이온 채널

신경전달(라틴어: transmission, transmetere "passage, passage, transmitters from transmetter "send, let through")은 신경전달물질이라고 불리는 신호분자가 뉴런(사전 시냅스 뉴런)의 축단자에 의해 방출되고, 다른 뉴런(시냅스 후 뉴런)의 수용체와 결합하여 반응하는 과정이다.자세를 낮추다 이와 유사한 과정이 주로 GABAERGIC에서, 시냅스 후 뉴런의 덴드라이트가 시냅스 전 뉴런의 액손 단자에 위치한 수용체를 통해 신호하는 역행성 신경전달물질(예: 세포내 칼슘 수치의 증가에 대응하여 합성)을 방출하는 역행성 신경전달에서도 발생한다. 그리고 글루타마테라믹 시냅스.[1][2][3][4]

신경전달은 몇 가지 다른 요인에 의해 조절된다: 신경전달물질의 가용성과 합성률, 그 신경전달물질의 방출, 시냅스 후 세포의 기준 활성, 결합할 신경전달물질에 이용 가능한 시냅스 후 수용체의 수, 그리고 그 후 신경전달물질의 제거 또는 비활성화.효소 또는 사전 시냅스 재흡수법에 [5][6]의한 송신기

임계 작용 전위 또는 등급이 매겨진 전기 전위에 대응하여 신경전달물질은 사전 시냅스 단자에서 방출된다. 방출된 신경전달물질은 시냅스를 가로질러 이동하여 시냅스 후 뉴런의 수용체와 결합할 수 있다. 신경전달물질의 결합은 억제 또는 흥분적인 방법으로 시냅스 후 뉴런에 영향을 미칠 수 있다. 시냅스 후 뉴런의 수용체에 대한 신경전달물질의 결합은 시냅스 후 전위라고 불리는 막 전위 변화나 신호 캐스케이드의 활성화에 의한 장기적 변화 등 단기적 변화를 유발할 수 있다.

뉴런은 신경 자극이 이동하는 복잡한 생물학적 신경망을 형성한다. 뉴런은 서로 접촉하지 않는다(갭 접점을 통한 전기 시냅스의 경우는 제외한다). 대신 뉴런은 시냅스라고 불리는 가까운 접촉 지점에서 상호 작용한다. 뉴런은 행동전위를 통해 정보를 전달한다. 신경충동이 시냅스에 도착하면 신경전달물질의 방출을 유발해 또 다른 (시냅스 후) 뉴런에 영향을 줄 수 있다. 시냅스 후 뉴런은 흥분성 뉴런과 억제성 뉴런의 많은 추가 뉴런으로부터 입력을 받을 수 있다. 흥분적 영향과 억제적 영향을 종합해 보면, 순효과가 억제적이라면 뉴런이 "발화"할 가능성이 적으며(즉, 작용전위를 발생시킨다), 순효과가 흥분적이라면 뉴런이 발화할 가능성이 높아진다. 뉴런이 발포할 가능성은 그 막 전위가 임계 전위로부터 얼마나 멀리 떨어져 있는가에 달려 있는데, 이는 순 내부 나트륨 전류가 모든 외부 전류를 초과하도록 충분한 전압 의존성 나트륨 채널이 활성화되기 때문에 작용 전위가 촉발되는 전압이다.[7] 흥분성 입력은 뉴런을 문지방에 가깝게 하는 반면 억제성 입력은 뉴런을 문지방에서 더 멀어지게 한다. 작용 전위는 "전부 또는 단부" 사건이다. 세포막이 문턱에 도달하지 않은 뉴런은 발화하지 않는 반면 발화하지 않는 뉴런은 발화하지 않는다. 일단 작용 전위가 시작되면(전통적으로 액손 힐록에서), 액손에 전파되어 시냅스 부톤에서 신경전달물질이 방출되어 다른 인접한 뉴런에 정보를 전달한다.

시냅스에서의 신경전달 단계

주요 기사: 화학 시냅스
  1. 신경전달물질의 합성. 이것은 세포 본체, 액손 또는 액손 단자에서 일어날 수 있다.
  2. 신경전달물질의 축사 단자 내 저장과립 또는 축사 단자 내 저장.
  3. 칼슘은 작용 전위 중에 액손 단자에 들어가 신경전달물질이 시냅스 구획으로 방출되는 원인이 된다.
  4. 방출 후 송신기는 시냅스 후 막에 있는 수용체에 결합하여 활성화한다.
  5. 신경전달물질 비활성화. 신경전달물질은 효소적으로 파괴되거나, 다시 사용될 수 있는 단자로 다시 흡수되거나, 분해되어 제거된다.[8]

일반 설명

신경전달물질은 자발적으로 음낭에 포장되고 사전 시냅스 작용 잠재성과는 별개로 개별 퀀텀a-패킷에 방출된다. 이 느린 방출은 감지할 수 있고 시냅스 후 뉴런에 미세 억제 또는 미세 흥분 효과를 생성한다. 행동 전위는 이 과정을 간략하게 증폭시킨다. 활성 사이트 주변의 Vesicle 클러스터를 포함하고 방출된 후 세 가지 메커니즘 중 하나에 의해 재생될 수 있다. 첫 번째로 제안된 메커니즘은 부분적인 열림과 다시 닫힘과 관련이 있다. 두 번째 두 가지는 방광과 막의 완전한 융합을 포함하며, 그 다음에 재활용하거나 내시경으로 재활용하는 것을 포함한다. Vesicular 핵융합은 주로 칼슘 채널 근처에 위치한 마이크로 영역의 칼슘 농도에 의해 구동되어 신경전달물질 배출이 마이크로초밖에 안 되는 반면, 정상 칼슘 농도로 복귀하는 데는 200마이크로초가 걸린다. 배실체성 외피증은 보툴리눔 독소의 대상인 ROGLE이라는 단백질 복합체에 의해 추진되는 것으로 생각된다. 일단 방출되면 신경전달물질은 시냅스로 들어가 수용체와 마주친다. 신경전달물질 수용체는 이온성 또는 g단백질 결합형일 수 있다. 이온성 수용체는 리간드로 고민할 때 이온이 통과할 수 있도록 한다. 주 모델은 이온 선호도의 조정을 가능하게 하는 여러 하위 유니트로 구성된 수용체를 포함한다. 리간드에 의해 구속되었을 때 세포내 반응에서 발생하는 순응적 변화를 겪을 때 메타보틱 수용체라고도 불리는 G 단백질 결합 수용체. 신경전달물질 활동 종료는 보통 트랜스포터에 의해 이루어지지만 효소 불활성화 역시 그럴듯하다.[9]

합계

주요 기사: 합계(신생리학)

각각의 뉴런은 수많은 다른 뉴런들과 연결되어, 그것들로부터 수많은 충동을 받는다. 합계는 액손 힐록에서 이 충동을 합친 것이다. 만약 뉴런이 흥분성 자극만 받는다면, 그것은 행동 잠재력을 발생시킬 것이다. 대신에 뉴런이 흥분성 충동만큼 많은 억제력을 갖게 되면, 그 억제력은 흥분성을 상쇄하고 신경성 충동은 거기서 멈출 것이다.[10] 작용 전위 생성은 신경전달물질 방출 확률과 패턴, 시냅스 수용체 감작화에 비례한다.[11][12][13]

공간적 합계란 뉴런에 대한 서로 다른 장소에서 받은 충동의 영향이 합산되어 각각의 충동이 발화를 일으키기에 충분하지 않더라도 동시에 그러한 충동을 받았을 때 뉴런이 발화할 수 있다는 것을 의미한다.

시간적 합계는 같은 장소에서 받은 충동의 영향이 가까운 시간적 연속적으로 받는다면 더해질 수 있다는 것을 의미한다. 따라서 각각의 충동이 스스로 발화를 일으키기에 충분하지 않더라도, 뉴런은 복수의 충동을 받았을 때 발화할 수 있다.[14]

수렴과 발산

신경전달은 정보의 융합과 분열을 의미한다. 첫 번째 뉴런은 다른 많은 뉴런에 의해 영향을 받아 입력의 수렴을 초래한다. 뉴런이 발화하면 그 신호는 다른 많은 뉴런으로 보내져 출력이 분산된다. 많은 다른 뉴런들이 이 뉴런의 영향을 받는다.[citation needed]

코트랜스미션

Cotransmission은 하나의 신경 단자에서 여러 종류의 신경전달물질을 방출하는 것이다.

신경 단자에는 35~50nm의 막이 들어간 시냅스 베실체 내에 신경전달물질이 존재한다. 신경전달물질을 방출하기 위해 시냅스 vesicle은 porosome이라 불리는 사전 시냅스 막에서 10-15nm의 컵 모양의 지질단백질 구조의 기초에 일시적으로 도킹하고 퓨즈를 한다.[15] 뉴런 포로솜 프로테오메드는 분자 구조와 기계의 완전한 구성을 제공하면서 해결되었다.[16]

수많은 시스템에 대한 최근의 연구는 전부는 아닐지라도 대부분의 뉴런들이 여러 다른 화학적 메신저를 방출한다는 것을 보여주었다.[17] Cotransmission은 시냅스 후 수용체들에서 더 복잡한 효과를 가능하게 하고, 따라서 뉴런들 사이에서 더 복잡한 통신이 일어날 수 있게 한다.

현대 신경과학에서 뉴런은 종종 그들의 cotransmitter에 의해 분류된다. 예를 들어 선조체 "GABAergic nerrones"는 오피오이드 펩타이드 또는 물질 P를 1차 코탄스미터로 사용한다.

어떤 뉴런은 억제성 내부동맥류가 없는 상태에서 의미 있는 인코딩에 필요한 안정화 부정적인 피드백을 제공하기 위해 최소 두 개의 신경전달물질을 동시에 방출할 수 있고, 다른 뉴런은 코트랜스미터로 방출할 수 있다.[18] 예를 들면 다음과 같다.

노르아드레날린과 ATP는 동정적인 공동 전달 물질이다. 내분아나비노이드 아나다미드와 카나비노이드 WIN 55,212-2는 교감신경 자극에 대한 전반적인 반응을 수정할 수 있으며, 교감전 CB1 수용체가 교감신경 자극에 대한 반응을 중재할 수 있음을 나타낸다. 따라서 카나비노이드들은 교감신경전달의 노라드레날린성분과 퓨린성분 모두를 억제할 수 있다.[19]

특이한 한 쌍의 동시 전송기는 복측 테그먼트 영역(VTA), 내부 글로부스 팔리두스, 초암핵에서 발원하는 뉴런의 동일한 액손 단자에서 방출되는 GABA와 글루탐산염이다.[20] 수핵에서 나온 돌출부는 해마의 움푹 들어간 회를 목표로 하는 반면, 이전의 두 프로젝트는 하베눌라에 대한 것으로 알려져 있다.[20]

유전적 연관성

신경전달은 유전적으로 다른 특징이나 특징과 연관되어 있다. 예를 들어, 서로 다른 신호 경로의 농축 분석은 두개내 부피와의 유전적 연관성을 발견하게 했다.[21]

참고 항목

참조

  1. ^ Melis M, Pistis M (December 2007). "Endocannabinoid signaling in midbrain dopamine neurons: more than physiology?". Current Neuropharmacology. 5 (4): 268–77. doi:10.2174/157015907782793612. PMC 2644494. PMID 19305743. Thus, it is conceivable that low levels of CB1 receptors are located on glutamatergic and GABAergic terminals impinging on DA neurons [127, 214], where they can fine-tune the release of inhibitory and excitatory neurotransmitter and regulate DA neuron firing.
    Consistently, in vitro electrophysiological experiments from independent laboratories have provided evidence of CB1 receptor localization on glutamatergic and GABAergic axon terminals in the VTA and SNc.
  2. ^ Flores A, Maldonado R, Berrendero F (December 2013). "Cannabinoid-hypocretin cross-talk in the central nervous system: what we know so far". Frontiers in Neuroscience. 7: 256. doi:10.3389/fnins.2013.00256. PMC 3868890. PMID 24391536. Direct CB1-HcrtR1 interaction was first proposed in 2003 (Hilairet et al., 2003). Indeed, a 100-fold increase in the potency of hypocretin-1 to activate the ERK signaling was observed when CB1 and HcrtR1 were co-expressed ... In this study, a higher potency of hypocretin-1 to regulate CB1-HcrtR1 heteromer compared with the HcrtR1-HcrtR1 homomer was reported (Ward et al., 2011b). These data provide unambiguous identification of CB1-HcrtR1 heteromerization, which has a substantial functional impact. ... The existence of a cross-talk between the hypocretinergic and endocannabinoid systems is strongly supported by their partially overlapping anatomical distribution and common role in several physiological and pathological processes. However, little is known about the mechanisms underlying this interaction. ... Acting as a retrograde messenger, endocannabinoids modulate the glutamatergic excitatory and GABAergic inhibitory synaptic inputs into the dopaminergic neurons of the VTA and the glutamate transmission in the NAc. Thus, the activation of CB1 receptors present on axon terminals of GABAergic neurons in the VTA inhibits GABA transmission, removing this inhibitory input on dopaminergic neurons (Riegel and Lupica, 2004). Glutamate synaptic transmission in the VTA and NAc, mainly from neurons of the PFC, is similarly modulated by the activation of CB1 receptors (Melis et al., 2004).
    • 그림 1: OX1(HcrtR1) 또는 OX2(HcrtR2)를 발현하는 뇌 CB1 표현 및 광섬유 뉴런의 도식
    • 그림 2: 카나비노이드 및 오레신 시스템의 시냅스 신호 메커니즘
    • 그림 3: 음식 섭취와 관련된 뇌 경로의 도식
  3. ^ Freund TF, Katona I, Piomelli D (July 2003). "Role of endogenous cannabinoids in synaptic signaling". Physiological Reviews. 83 (3): 1017–66. doi:10.1152/physrev.00004.2003. PMID 12843414.
  4. ^ Ayakannu, Thangesweran; Taylor, Anthony H.; Marczylo, Timothy H.; Willets, Jonathon M.; Konje, Justin C. (2013). "The Endocannabinoid System and Sex Steroid Hormone-Dependent Cancers". International Journal of Endocrinology. 2013: 259676. doi:10.1155/2013/259676. ISSN 1687-8337. PMC 3863507. PMID 24369462.
  5. ^ Nagatsu, T. (December 2000). "[Molecular mechanisms of neurotransmission]". Rinsho Shinkeigaku = Clinical Neurology. 40 (12): 1185–1188. ISSN 0009-918X. PMID 11464453.
  6. ^ Andreae, Laura C.; Burrone, Juan (March 2018). "The role of spontaneous neurotransmission in synapse and circuit development". Journal of Neuroscience Research. 96 (3): 354–359. doi:10.1002/jnr.24154. ISSN 0360-4012. PMC 5813191. PMID 29034487.
  7. ^ Holden A, Winlow W (1984). The Neurobiology of Pain: Symposium of the Northern Neurobiology Group Held at Leeds on 18 April 1983 (1st ed.). Manchester Univ Pr. p. 111. ISBN 978-0719010613.
  8. ^ Kolb B, Whishaw IQ (2003). Fundamentals of Human Neuropsychology (5th ed.). Worth. pp. 102–104. ISBN 978-0-7167-5300-1. (5단계 모두 참조)
  9. ^ Squire L, Berg D, Bloom FE, du Lac S, Ghosh A, Spitzer NC (2013). Fundamental neuroscience (4th ed.). Amsterdam: Elsevier/Academic Press. pp. 133–181. ISBN 978-0-12-385870-2.
  10. ^ Williams SM, McNamara JO, Lamantia A, Katz LC, Fitzpatrick D, Augustine GJ, Purves D (2001). Purves D, Augustine GJ, Fitzpatrick D, et al. (eds.). Summation of Synaptic Potentials. Neuroscience (2nd ed.). Sunderland (MA): Sinauer Associates.
  11. ^ Wang JH, Wei J, Chen X, Yu J, Chen N, Shi J (September 2008). "Gain and fidelity of transmission patterns at cortical excitatory unitary synapses improve spike encoding". Journal of Cell Science. 121 (Pt 17): 2951–60. doi:10.1242/jcs.025684. PMID 18697836.
  12. ^ Yu J, Qian H, Chen N, Wang JH (2011). "Quantal glutamate release is essential for reliable neuronal encodings in cerebral networks". PLOS ONE. 6 (9): e25219. Bibcode:2011PLoSO...625219Y. doi:10.1371/journal.pone.0025219. PMC 3176814. PMID 21949885.
  13. ^ Yu J, Qian H, Wang JH (August 2012). "Upregulation of transmitter release probability improves a conversion of synaptic analogue signals into neuronal digital spikes". Molecular Brain. 5 (26): 26. doi:10.1186/1756-6606-5-26. PMC 3497613. PMID 22852823.
  14. ^ Hevern VW. "PSY 340 Brain and Behavior". Archived from the original on February 19, 2006.
  15. ^ Anderson LL (2006). "Discovery of the 'porosome'; the universal secretory machinery in cells". Journal of Cellular and Molecular Medicine. 10 (1): 126–31. doi:10.1111/j.1582-4934.2006.tb00294.x. PMC 3933105. PMID 16563225.
  16. ^ Lee JS, Jeremic A, Shin L, Cho WJ, Chen X, Jena BP (July 2012). "Neuronal porosome proteome: Molecular dynamics and architecture". Journal of Proteomics. 75 (13): 3952–62. doi:10.1016/j.jprot.2012.05.017. PMC 4580231. PMID 22659300.
  17. ^ Trudeau LE, Gutiérrez R (June 2007). "On cotransmission & neurotransmitter phenotype plasticity". Molecular Interventions. 7 (3): 138–46. doi:10.1124/mi.7.3.5. PMID 17609520.
  18. ^ Thomas EA, Bornstein JC (2003). "Inhibitory cotransmission or after-hyperpolarizing potentials can regulate firing in recurrent networks with excitatory metabotropic transmission". Neuroscience. 120 (2): 333–51. doi:10.1016/S0306-4522(03)00039-3. PMID 12890506. S2CID 26851745.
  19. ^ Pakdeechote P, Dunn WR, Ralevic V (November 2007). "Cannabinoids inhibit noradrenergic and purinergic sympathetic cotransmission in the rat isolated mesenteric arterial bed". British Journal of Pharmacology. 152 (5): 725–33. doi:10.1038/sj.bjp.0707397. PMC 2190027. PMID 17641668.
  20. ^ a b Dh, Root; S, Zhang; Dj, Barker; J, Miranda-Barrientos; B, Liu; Hl, Wang; M, Morales (2018-06-19). "Selective Brain Distribution and Distinctive Synaptic Architecture of Dual Glutamatergic-GABAergic Neurons". Cell Reports. 23 (12): 3465–3479. doi:10.1016/j.celrep.2018.05.063. PMC 7534802. PMID 29924991.
  21. ^ Adams HH, Hibar DP, Chouraki V, Stein JL, Nyquist PA, Rentería ME, et al. (December 2016). "Novel genetic loci underlying human intracranial volume identified through genome-wide association". Nature Neuroscience. 19 (12): 1569–1582. doi:10.1038/nn.4398. PMC 5227112. PMID 27694991.

외부 링크