Υποδοχείς NMDA του νευρικού συστήματος: τι είναι και ποιες λειτουργίες έχουν;

Γνωρίζουμε ότι οι νευρώνες μας επικοινωνούν μεταξύ τους μέσω συνάψεων, όπου εμπλέκονται νευροδιαβιβαστές. Ο κύριος διεγερτικός νευροδιαβιβαστής στον εγκέφαλο είναι το γλουταμικό, το οποίο έχει διαφορετικούς τύπους υποδοχέων. Εδώ θα μιλήσουμε για ένα από αυτά: Υποδοχείς NMDA.

Σε αυτό το άρθρο θα μάθουμε από τι αποτελούνται αυτοί οι τύποι υποδοχέων, ποια χαρακτηριστικά παρουσιάζουν, πώς λειτουργούν και πώς συνδέονται με τη μνήμη, τη μάθηση και την πλαστικότητα του εγκεφάλου. Ωστόσο, πρώτα θα κάνουμε μια σύντομη εισαγωγή για τα είδη των νευροδιαβιβαστών που υπάρχουν, για να καταλάβουμε πού βρίσκεται το γλουταμικό.

• Σχετικό άρθρο: "Τύποι νευροδιαβιβαστών: λειτουργίες και ταξινόμηση"

Τι είναι οι νευροδιαβιβαστές και πώς ταξινομούνται;

Οι νευροδιαβιβαστές είναι βιομόρια που επιτρέπουν τη μετάδοση πληροφοριών μεταξύ των νευρώνων. (δηλαδή, νευροδιαβίβαση), μέσω μιας χημικής ή ηλεκτρικής διαδικασίας (ανάλογα με την περίπτωση) που ονομάζεται νευρωνική σύναψη.

Υπάρχουν πολλοί τύποι νευροδιαβιβαστών. Η πιο αποδεκτή ταξινόμηση είναι αυτή που τα χωρίζει σε τρεις μεγάλες ομάδες:

1. αμίνες

Οι αμίνες, με τη σειρά τους, χωρίζονται σε τεταρτοταγείς αμίνες (ακετυλοχολίνη) και μονοαμίνες (οι οποίες με τη σειρά τους χωρίζονται σε: κατεχολαμίνες και ινδολαμίνες).

2. Αμινοξέα

περιλαμβάνουν το γλουταμικό, GABA, γλυκίνη και ισταμίνη.

3. Νευροπεπτίδια

Από την πλευρά τους, τα νευροπεπτίδια περιλαμβάνουν ενδορφίνες, εγκεφαλίνες, δυνορφίνες και βαζοπρεσίνη.

Το γλουταμικό και οι NMDA υποδοχείς του

Όπως είδαμε, το γλουταμινικό οξύ, που ονομάζεται επίσης γλουταμινικό οξύ, είναι ένας νευροδιαβιβαστής του εγκεφάλου τύπου αμινοξέος. Το γλουταμινικό είναι ο κατεξοχήν διεγερτικός νευροδιαβιβαστής στον εγκέφαλο., και σχετίζεται με πολλαπλές λειτουργίες, ιδιαίτερα τη μάθηση. Βρίσκεται σε όλο τον εγκέφαλο, αλλά και στο νωτιαίο μυελό.

Όπως όλοι οι νευροδιαβιβαστές, το γλουταμικό έχει διαφορετικούς τύπους υποδοχέων, οι οποίοι είναι δομές που βρίσκονται στο κύτταρα (για παράδειγμα σε νευρώνες) όπου συνδέονται οι νευροδιαβιβαστές, επιτρέποντας τη σύναψη (η οποία μπορεί να είναι ηλεκτρική ή χημεία).

Για να το κατανοήσουμε με απλό τρόπο και, σε γενικές γραμμές, Οι συνάψεις είναι εκείνες οι συνδέσεις μεταξύ των νευρώνων που διατηρούν αυτά τα νευρικά κύτταρα σε συνεχή επικοινωνία και που επιτρέπουν τη μετάδοση πληροφοριών, που επιτρέπει την επίτευξη διαφορετικών διαδικασιών: σκέψη, λήψη αποφάσεων, προσοχή, συλλογισμός, ομιλία...

Έτσι, το γλουταμικό έχει τέσσερις τύπους υποδοχέων: υποδοχείς NMDA (εκ των οποίων θα μιλήσουμε σε αυτό το άρθρο), υποδοχείς AMPA, kainate και έναν τύπο υποδοχέα μεταβοτροπικό.

Υποδοχείς NMDA: γενικά χαρακτηριστικά

Οι υποδοχείς NMDA είναι εξαιρετικά πολύπλοκες πρωτεΐνες που δρουν ως υποδοχείς γλουταμινικού. Σε λειτουργικό επίπεδο, οι υποδοχείς NMDA, μαζί με τους υποδοχείς γλουταμινικού AMPA, σχετίζονται θεμελιωδώς με δύο γνωστικές διαδικασίες: τη μάθηση και τη μνήμη. Συγκεκριμένα, οι υποδοχείς NMDA είναι απαραίτητοι, πάνω απ' όλα, για τη μνήμη. Εκτός, συνδέονται επίσης στενά με τη νευρική ή συναπτική πλαστικότητα.

Από την άλλη πλευρά, οι υποδοχείς NMDA έχουν επίσης συσχετιστεί με την προέλευση διαφορετικών παθολογιών ή ασθενειών, όπως: επιληψία, ορισμένες νευροεκφυλιστικές ασθένειες (όπως Αλτσχάιμερ, Πάρκινσον και νόσος Χάντινγκτον), σχιζοφρένεια ή εγκεφαλικό.

• Μπορεί να σας ενδιαφέρει: "Τι είναι το συναπτικό χάσμα και πώς λειτουργεί;"

Λειτουργία

Τι σημαίνει το ακρωνύμιο NMDA; Είναι το ακρωνύμιο του "N-methyl D-aspartate", ο οποίος είναι ένας εκλεκτικός αγωνιστής υπεύθυνος για την ειδική δέσμευση αυτού του τύπου υποδοχέα γλουταμικού, αλλά όχι άλλων. Όταν ενεργοποιούνται αυτοί οι τύποι υποδοχέων, ανοίγουν μη εκλεκτικοί δίαυλοι ιόντων για όλα τα είδη κατιόντων (ιόντα με θετικό ηλεκτρικό φορτίο).

Οι υποδοχείς ενεργοποιούνται από μια διαφορά ισχύος, όταν έρχονται σε επαφή ιόντα μαγνησίου (Mg2+). Αυτό το βήμα επιτρέπει τη ροή ιόντων νατρίου (Na+), ασβεστίου (Ca2+) (αυτά σε μικρότερη ποσότητα) και καλίου (K+).

Η ροή των ιόντων ασβεστίου, συγκεκριμένα, είναι απαραίτητη για την ενίσχυση των διαδικασιών συναπτικής πλαστικότητας ή πλαστικότητας του εγκεφάλου. Αυτός ο τύπος πλαστικότητας συνίσταται στο γεγονός ότι εξωτερικά ερεθίσματα προκαλούν την ενίσχυση ορισμένων συνάψεων και την αποδυνάμωση άλλων.

Έτσι, η συναπτική πλαστικότητα, εγκεφαλική ή νευρωνική, επιτρέπει στους νευρώνες να λειτουργούν σωστά, επικοινωνούν μεταξύ τους και διαμορφώνουν τη δραστηριότητά τους ανάλογα με το περιβάλλον και το περιβαλλοντικά ερεθίσματα. Εν ολίγοις, επιτρέπει στον εγκέφαλο να προσαρμοστεί στις αλλαγές και επίσης επιτρέπει τη μεγιστοποίηση των λειτουργιών του.

Ένας τύπος ιοντοτροπικού υποδοχέα

Σε δομικό και λειτουργικό επίπεδο, Οι υποδοχείς NMDA, που ονομάζονται επίσης NMAr, είναι ιοντοτροπικοί υποδοχείς. Αλλά ας κάνουμε πίσω λίγο? Υπάρχουν τρεις τύποι υποδοχέων εγκεφάλου: οι ιονοτροπικοί (όπως οι υποδοχείς NMDA), οι μεταβοτροπικοί και οι αυτοϋποδοχείς. Σε σύγκριση με τους άλλους δύο, οι ιοντοτροπικοί υποδοχείς είναι ταχύτεροι.

Το κύριο χαρακτηριστικό τους είναι ότι λειτουργούν ως συγκεκριμένοι ιοντικοί δίαυλοι για ορισμένα ιόντα, δηλαδή ο ίδιος ο υποδοχέας λειτουργεί ως κανάλι.

λειτουργίες

Οι υποδοχείς NMDA, μαζί με το γλουταμικό, σχετίζονται με ένα πλήθος λειτουργιών του νευρικού συστήματος (NS). Είναι κυρίως υπεύθυνα για τη ρύθμιση του μετασυναπτικού διεγερτικού δυναμικού των κυττάρων. Επιπλέον, όπως είδαμε, οι υποδοχείς NMDA παίζουν ουσιαστικό ρόλο σε διαδικασίες όπως η νευρωνική πλαστικότητα, η μνήμη και η μάθηση.

Από την άλλη πλευρά, ορισμένες μελέτες αναφέρουν επίσης τον ρόλο που διαδραματίζει η δέσμευση γλουταμικού στους υποδοχείς NMDA στις διαδικασίες κυτταρικής μετανάστευσης.

1. Νευρωνική (ή συναπτική) πλαστικότητα

Η νευρωνική πλαστικότητα και η σχέση της με τους υποδοχείς NMDA έχουν μελετηθεί ευρέως. Είναι γνωστό ότι η ενεργοποίηση και η εδραίωση ορισμένων συνάψεων, ιδιαίτερα κατά την ανάπτυξη (αν και και σε ενήλικες), καθιστούν δυνατή την ωρίμανση των κυκλωμάτων SN, προάγουν δηλαδή τις λειτουργικές τους συνδέσεις.

Όλα αυτά συμβαίνουν χάρη στη νευρωνική πλαστικότητα, η οποία εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τους υποδοχείς NMDA.

Πιο συγκεκριμένα, οι υποδοχείς NMDA ενεργοποιούνται από έναν πολύ συγκεκριμένο τύπο συναπτικής πλαστικότητας, που ονομάζεται μακροχρόνια ενίσχυση (LTP). Οι περισσότερες διαδικασίες μνήμης και μάθησης βασίζονται σε αυτή τη μορφή πλαστικότητας.

2. Μνήμη

Όσον αφορά τη σύνδεσή του με τη μνήμη, οι υποδοχείς NMDA έχουν αποδειχθεί ότι παίζουν ουσιαστικό ρόλο στις διαδικασίες που περιλαμβάνουν το σχηματισμό μνήμης. Αυτό περιλαμβάνει έναν τύπο μνήμης που ονομάζεται επεισοδιακή μνήμη (αυτή που μας επιτρέπει να θυμόμαστε βιωμένες εμπειρίες και που διαμορφώνει την αυτοβιογραφία μας).

• Μπορεί να σας ενδιαφέρει: "Τύποι μνήμης: πώς αποθηκεύει ο ανθρώπινος εγκέφαλος τις αναμνήσεις;"

3. Μάθηση

Τέλος, οι υποδοχείς NMDA συνδέονται επίσης με τις διαδικασίες μάθησης και έχει φανεί πώς Η ενεργοποίηση λαμβάνει χώρα πριν από αυτό το είδος διαδικασίας, η οποία σχετίζεται, με τη σειρά της, με τη μνήμη και την πλαστικότητα εγκεφαλικός.

Βιβλιογραφικές αναφορές:

• Flores-Soto, M.E., Chaparro-Huerta, V., Escoto-Delgadillo, M., Vazquez-Valls, E., González-Castañeda, R.E. & Beas-Zarate, C. (2012). Δομή και λειτουργία υπομονάδων υποδοχέα γλουταμινικού τύπου NMDA. Neurology (Αγγλική Έκδοση), 27(5): 301-310.
• Μοργκάντο, Ι. (2005). Ψυχοβιολογία της μάθησης και της μνήμης: βασικές αρχές και πρόσφατες εξελίξεις. Rev Neurol, 40 (5): 289-297.
• Rosenweig, M.R., Breedlove, S.M & Watson, N.V. (2005). Ψυχοβιολογία: Εισαγωγή στη συμπεριφορική, γνωστική και κλινική νευροεπιστήμη. Μπαρτσελόνα: Άριελ.
• Stahl, S.M. (2002). Βασική Ψυχοφαρμακολογία. Νευροεπιστημονικές βάσεις και κλινικές εφαρμογές. Μπαρτσελόνα: Άριελ.
• Vyklick, V; Korinek, Μ; Smejkalov, Τ.; Balik, Α; Krausova, Β; Κανιάκοβα, Μ. (2014). Δομή, λειτουργία και φαρμακολογία των καναλιών υποδοχέα NMDA. Τσεχική Δημοκρατία: Institute of Physiology v.v.i., Academy of Sciences of the Czech, 63(Suppl. 1): S191-S203.