Принципът на Дейл: какво е и какво казва за невроните

Принципът на Дейл е общо правило което гласи, че един неврон освобождава един и същ невротрансмитер или група от невротрансмитери във всичките си синаптични връзки. Но какво е вярно в това? Дали сегашната невронаука, частично или напълно, е опровергала този принцип?

В тази статия обясняваме какво представлява принципът на Дейл и каква е текущата му валидност, от какво се състои феноменът на котрансмисия и пример за него.

• Свързана статия: "Какво представляват невротрансмитерите и каква функция изпълняват в нашия мозък?"

Какъв е принципът на Дейл?

Принципът на Дейл или законът на Дейл, кръстен на английския физиолог Хенри Х. Дейл, удостоен с Нобелова награда за физиология и медицина през 1936 г. за откритията си върху предаването на нервните импулси, установява, че неврон освобождава един и същ невротрансмитер (или група от невротрансмитери) във всичките си синаптични връзки.

Първоначално този принцип беше постулиран с известна неяснота; Някои учени, включително Джон К. Екълс, го тълкува по следния начин: "невроните освобождават една и съща група невротрансмитери във всичките си синапси"; докато други тълкуват оригиналното твърдение по този друг начин: "невроните освобождават само един невротрансмитер във всичките си синапси."

Както може да се види, изглежда имаше две версии на принципа на Дейл, които заявяваха нещо подобно, но с нюанси. По това време са били известни само два невротрансмитера: ацетилхолин и на норепинефрин (за който по онова време се смяташе, че е адреналин); и възможността един неврон да освободи повече от един в един синапс изобщо не беше разгледана.

Получената двусмисленост на първоначалната хипотеза на Дейл доведе до известно объркване относно значението на постулирания принцип. Накратко, той беше погрешно изтълкуван, тъй като се смяташе, че отрича възможността един неврон да освободи повече от един невротрансмитер.

Понастоящем обаче е възможно да се провери, че принципът на Дейл, т.е. хипотезата, че невронът освобождава само един невротрансмитер във всичките си синапси, е неверен. Установено е научният факт, че много неврони освобождават повече от един химически пратеник, феномен, наречен котрансмисия, за който ще говорим по-нататък.

• Може да се интересувате от: "Какво представлява синаптичната празнина и как работи?"

Феноменът на котрансмисия

В продължение на много години разбирането на научната общност за механизмите на невротрансмисия е подчинено на към закона или принципа на Дейл, който, както коментирахме, постулира, че концепцията, че един неврон освобождава само един невротрансмитер. Въпреки това, започвайки през 70-те години на миналия век, се появяват нови линии на мисъл и изследвания, които поставят под въпрос тези идеи.

Концепцията за котрансмисия започва да се използва в средата на 70-те години от, наред с други учени, Джефри Бърнсток. Тази концепция въвежда идеята, че отделните неврони, както в централната нервна система, така и в периферни, съдържат и могат да отделят голямо количество и разнообразие от вещества, способни да влияят на клетките цел.

По този начин котрансмисията предполага освобождаването на различни видове невротрансмитери, невромодулатори и вещества от един неврон, позволявайки упражняването на по-сложни ефекти върху постсинаптичните рецептори и по този начин генерирайки по-сложна комуникация от тази, която се случва при нормално предаване.

Днес знаем, че противно на това, което постулира принципът на Дейл, не е необичайно невроните да освобождават невротрансмитери в компанията на други вещества. (котрансмитери), като АТФ (източник на енергия и важен невротрансмитер на нервната система), азотен оксид или невропептиди (малки протеини на бързо действие).

Има няколко примера за неврална котрансмисия. В симпатиковата нервна система АТФ се освобождава едновременно с норепинефрин., и двата невротрансмитера упражняват своето действие чрез активиране на определени рецептори, които в крайна сметка се експресират в клетките на гладката мускулатура. По този начин АТФ участва в съкращаването на тези мускули.

В парасимпатиковите нерви също можем да намерим примери за котрансмисия. Ацетилхолин, вазоактивен интестинален полипептид (VIP), АТФ и азотен оксид са котрансмитери, синтезирани и освободени от този тип нерв. Например, азотният оксид действа като основен медиатор на неврогенната вазодилатация в кръвоносните съдове. мозъчни клетки, докато VIP има съществена роля по време на неврогенна вазодилатация в панкреас.

Изучаване на механизми за котрансмисия: Aplysia

След като принципът на Дейл бъде преодолян, изследването на въздействието на котрансмисията върху активността на невронна верига е анализиран подробно в системите на безгръбначни животни, като тази на Aplysia. Чрез използването на електрофизиологични техники са идентифицирани и определени функциите на котрансмитери във физиологично идентифицирани неврони в добре дефинирани невронни вериги.

Веригата за хранене на Aplysia предостави важна представа за ролята функция на котрансмисия и как котрансмитери като кардиоактивен пептид и миомодулин са в състояние да модулират мускулните контракции предизвикан от друг невротрансмитер като ацетилхолин, който се освобождава от двигателните неврони на мускулите, отговорни за контролиране на хранителното поведение на животното.

Aplysia може да генерира две антагонистични хранителни поведения, а именно: поглъщане и поглъщане. Повтарящото се стимулиране на интерневрона CBI-2 би активирало централен генератор на модели хранене в букалния ганглий, за да по този начин прогресивно произвежда двигателни програми за храносмилане храна.

Егестията ще се активира чрез повтарящо се стимулиране на езофагеалния нерв, което предизвиква краткотрайно потенциране на синаптичното предаване между интерневрона В20 и моторния неврон B8. B20 ще има невротрансмитери като GABA и допамин като котрансмитери.

Допаминът в този случай би действал като бърз възбуждащ предавател, чрез упражняване на ефект върху рецептор, подобен на 5-HT3. Gaba, от своя страна, няма да има пряк ефект върху тези синапси, но може да потенцира допаминергични реакции чрез действие върху GABA b рецептора и последващо активиране на протеин киназа ° С.

Последният е пример, при който "конвенционален" предавател (като GABA) би предизвикал модулиращ ефект, а "модулиращият" предавател (допамин) би упражнил конвенционален ефект. Този ефект на GABA се счита за пример за присъща модулация от котрансмитер, тъй като той модулира веригата, към която принадлежи.

Библиографски справки:

• Бърнсток, Г. (1976). Някои нервни клетки освобождават ли повече от един предавател? Неврология, 1 (4), 239-248.
• Озбърн, Н. не. (1979). Валиден ли е принципът на Дейл? Тенденции в невронауките, 2, 73-75.
• Страта, П. и Харви, Р. (1999). Принципът на Дейл. Бюлетин за изследване на мозъка, 50 (5-6), 349-350.
• Вилим, Ф. С., Кропър, Е. C., Price, D. A., Kupfermann, I., & Weiss, K. Р. (1996). Освобождаване на пептидни котрансмитери в Aplysia: регулиране и функционални последици. Journal of Neuroscience, 16 (24), 8105-8114.