Dales princip: hvad det er, og hvad det siger om neuroner

Dales princip er en generel regel som siger, at en neuron frigiver den samme neurotransmitter eller gruppe af neurotransmittere ved alle dens synaptiske forbindelser. Men hvad er sandt ved det? Har den nuværende neurovidenskab, helt eller delvist, modbevist dette princip?

I denne artikel forklarer vi, hvad Dale-princippet er, og hvad dets nuværende gyldighed er, hvad cotransmissionsfænomenet består af og et eksempel på det.

• Relateret artikel: "Hvad er neurotransmittere, og hvilken funktion udfører de i vores hjerne?"

Hvad er Dales princip?

Dales princip eller Dales lov, opkaldt efter den engelske fysiolog Henry H. Dale, tildelt Nobelprisen i fysiologi og medicin i 1936 for sine resultater om overførsel af nerveimpulser, fastslår, at en neuron frigiver den samme neurotransmitter (eller gruppe af neurotransmittere) ved alle dens synaptiske forbindelser.

Dette princip blev oprindeligt postuleret med en vis tvetydighed; Nogle videnskabsmænd, herunder John C. Eccles, fortolkede det som følger: "neuroner frigiver den samme gruppe af neurotransmittere ved alle deres synapser"; mens andre fortolkede det oprindelige udsagn på denne anden måde: "neuroner frigiver kun én neurotransmitter ved alle deres synapser."

Som det kan ses, syntes der at være to versioner af Dales princip, der sagde noget lignende, men med nuancer. På det tidspunkt var kun to neurotransmittere kendt: acetylcholin og noradrenalin (som på det tidspunkt mentes at være adrenalin); og muligheden for, at en neuron frigiver mere end én ved en enkelt synapse, blev slet ikke overvejet.

Den resulterende tvetydighed i Dales oprindelige hypotese førte til en vis forvirring om, hvad det postulerede princip betød. Kort sagt blev det fejlfortolket, da det blev anset for at benægte muligheden for, at en neuron kunne frigive mere end én neurotransmitter.

Men på nuværende tidspunkt har det været muligt at verificere, at Dales princip, det vil sige hypotesen om, at en neuron kun frigiver én neurotransmitter i alle dens synapser, er falsk. Det er etableret det videnskabelige faktum, at mange neuroner frigiver mere end én kemisk budbringer, et fænomen kaldet cotransmission, som vi vil tale om næste gang.

• Du kan være interesseret i: "Hvad er det synaptiske hul, og hvordan virker det?"

Fænomenet cotransmission

I mange år har det videnskabelige samfunds forståelse af neurotransmissionsmekanismerne været underlagt til Dales lov eller princip, der, som vi har kommenteret, postulerede, at konceptet om, at en neuron kun frigiver én neurotransmitter. Men fra 1970'erne dukkede nye tankegange og forskning op, der satte spørgsmålstegn ved disse ideer.

Begrebet cotransmission begyndte at blive brugt i midten af ​​70'erne af blandt andre forskere, Geoffrey Burnstock. Dette koncept introducerer ideen om, at individuelle neuroner, både i centralnervesystemet og i perifer, indeholder og kan frigive en stor mængde og mangfoldighed af stoffer, der er i stand til at påvirke celler sigte.

Således indebærer cotransmission frigivelsen af ​​forskellige typer neurotransmittere, neuromodulatorer og stoffer fra en enkelt neuron, hvilket tillader mere komplekse virkninger at blive udøvet på postsynaptiske receptorer og på denne måde genererer en mere kompleks kommunikation end den der sker ved normal transmission.

I dag ved vi, at i modsætning til hvad Dales princip postulerede, er det ikke usædvanligt, at neuroner frigiver neurotransmittere i selskab med andre stoffer. (cotransmittere), såsom ATP (energikilde og vigtig neurotransmitter i nervesystemet), nitrogenoxid eller neuropeptider (små proteiner af hurtig handling).

Der er flere eksempler på neural cotransmission. I det sympatiske nervesystem frigives ATP sammen med noradrenalin., og begge neurotransmittere udøver deres virkning ved at aktivere visse receptorer, som ender med at blive udtrykt i glatte muskelceller. På denne måde deltager ATP i sammentrækningen af ​​disse muskler.

I de parasympatiske nerver kan vi også finde eksempler på cotransmission. Acetylcholin, vasoaktivt intestinalt polypeptid (VIP), ATP og nitrogenoxid er cotransmittere syntetiseret og frigivet af denne type nerve. For eksempel fungerer nitrogenoxid som den vigtigste mediator for neurogen vasodilatation i blodkar. hjerneceller, mens VIP har en væsentlig rolle under neurogen vasodilatation i bugspytkirtlen.

Undersøgelse af cotransmissionsmekanismer: Aplysia

Når først Dales princip er blevet overvundet, undersøgelsen af ​​virkningen af ​​cotransmission på aktiviteten af ​​et neuronalt kredsløb er blevet analyseret i detaljer i systemer af hvirvelløse dyr, såsom Aplysia. Gennem brug af elektrofysiologiske teknikker er funktionerne af cotransmittere i fysiologisk identificerede neuroner i veldefinerede neuronale kredsløb blevet identificeret og bestemt.

Aplysia fodringskredsløbet har givet vigtig indsigt i rollen funktion af cotransmission, og hvordan cotransmittere såsom kardioaktivt peptid og myomodulin er i stand til at modulere muskelsammentrækninger fremkaldt af en anden neurotransmitter såsom acetylcholin, som frigives af motoriske neuroner på de muskler, der er ansvarlige for at kontrollere dyrets spiseadfærd.

Aplysia kan generere to antagonistiske fodringsadfærd, nemlig: indtagelse og egestion. Gentagen stimulering af CBI-2 interneuron ville aktivere en central mønstergenerator af fodring i den bukkale ganglion for på denne måde gradvist at producere motoriske programmer for fordøjelsen mad.

Egestion vil blive aktiveret ved gentagen stimulering af esophagusnerven, hvilket inducerer en kortvarig potensering af synaptisk transmission mellem B20 interneuron og motorneuron B8. B20 ville have neurotransmittere som GABA og dopamin som cotransmittere.

Dopamin i dette tilfælde ville fungere som en hurtig excitatorisk transmitter, ved at udøve en effekt på en receptor svarende til 5-HT3. Gabaen ville på sin side ikke have nogen direkte effekt på disse synapser, men den kunne forstærke dopaminerge responser ved at virke på GABA b-receptoren og efterfølgende aktivere proteinkinase c.

Sidstnævnte er et eksempel, hvor en "konventionel" transmitter (såsom GABA) ville fremkalde en modulerende effekt, og den "modulerende" transmitter (dopamin) ville udøve en konventionel effekt. Denne effekt af GABA betragtes som et eksempel på iboende modulering af en cotransmitter, da den modulerer det kredsløb, som den tilhører.

Bibliografiske referencer:

• Burnstock, G. (1976). Frigiver nogle nerveceller mere end én transmitter? Neuroscience, 1(4), 239-248.
• Osborne, N. ingen. (1979). Er Dales princip gældende? Trends in Neurosciences, 2, 73-75.
• Strata, P., & Harvey, R. (1999). Dales princip. Hjerneforskningsbulletin, 50(5-6), 349-350.
• Vilim, F. S., Cropper, E. C., Price, D. A., Kupfermann, I., & Weiss, K. R. (1996). Frigivelse af peptid-cotransmittere i Aplysia: regulering og funktionelle implikationer. Journal of Neuroscience, 16(24), 8105-8114.