Η αρχή του Dale: τι είναι και τι λέει για τους νευρώνες

Η αρχή του Dale είναι ένας γενικός κανόνας που δηλώνει ότι ένας νευρώνας απελευθερώνει τον ίδιο νευροδιαβιβαστή ή ομάδα νευροδιαβιβαστών σε όλες τις συναπτικές του συνδέσεις. Τι ισχύει όμως για αυτό; Η τρέχουσα νευροεπιστήμη, εν μέρει ή πλήρως, έχει διαψεύσει αυτήν την αρχή;

Σε αυτό το άρθρο εξηγούμε τι είναι η αρχή Dale και ποια είναι η τρέχουσα εγκυρότητά της, σε τι συνίσταται το φαινόμενο συνμετάδοσης και ένα παράδειγμα αυτού.

• Σχετικό άρθρο: "Τι είναι οι νευροδιαβιβαστές και τι λειτουργία επιτελούν στον εγκέφαλό μας;"

Ποια είναι η αρχή του Dale;

Η αρχή του Dale ή νόμος του Dale, που πήρε το όνομά του από τον Άγγλο φυσιολόγο Henry H. Ο Dale, που τιμήθηκε με το Νόμπελ Φυσιολογίας και Ιατρικής το 1936 για τα ευρήματά του σχετικά με τη μετάδοση των νευρικών ερεθισμάτων, διαπιστώνει ότι ένας νευρώνας απελευθερώνει τον ίδιο νευροδιαβιβαστή (ή ομάδα νευροδιαβιβαστών) σε όλες τις συναπτικές του συνδέσεις.

Αυτή η αρχή θεωρήθηκε αρχικά με κάποια ασάφεια. Μερικοί επιστήμονες, συμπεριλαμβανομένου του John C. Ο Eccles, το ερμήνευσε ως εξής: «οι νευρώνες απελευθερώνουν την ίδια ομάδα νευροδιαβιβαστών σε όλες τις συνάψεις τους». ενώ άλλοι ερμήνευσαν την αρχική δήλωση με αυτόν τον άλλο τρόπο: «οι νευρώνες απελευθερώνουν μόνο έναν νευροδιαβιβαστή σε όλες τις συνάψεις τους».

Όπως φαίνεται, φαινόταν να υπάρχουν δύο εκδοχές της αρχής του Dale που δήλωναν κάτι παρόμοιο, αλλά με αποχρώσεις. Εκείνη την εποχή, μόνο δύο νευροδιαβιβαστές ήταν γνωστοί: ακετυλοχολίνη και το νορεπινεφρίνη (που εκείνη την εποχή πίστευαν ότι ήταν αδρεναλίνη). και η πιθανότητα ένας νευρώνας να απελευθερώνει περισσότερους από έναν σε μία μόνο σύναψη δεν εξετάστηκε καθόλου.

Η προκύπτουσα ασάφεια της αρχικής υπόθεσης του Dale οδήγησε σε κάποια σύγχυση σχετικά με το τι σήμαινε η υποτιθέμενη αρχή. Εν ολίγοις, παρερμηνεύτηκε καθώς θεωρήθηκε ότι αρνείται την πιθανότητα ένας νευρώνας να απελευθερώνει περισσότερους από έναν νευροδιαβιβαστές.

Ωστόσο, προς το παρόν κατέστη δυνατό να επαληθευτεί ότι η αρχή του Dale, δηλαδή η υπόθεση ότι ένας νευρώνας απελευθερώνει μόνο έναν νευροδιαβιβαστή σε όλες τις συνάψεις του, είναι εσφαλμένη. Καθιερώνεται το επιστημονικό γεγονός ότι πολλοί νευρώνες απελευθερώνουν περισσότερους από έναν χημικούς αγγελιοφόρους, ένα φαινόμενο που ονομάζεται συνδιαβίβαση, για το οποίο θα μιλήσουμε στη συνέχεια.

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

Το φαινόμενο της συνμετάδοσης

Για πολλά χρόνια, η κατανόηση από την επιστημονική κοινότητα των μηχανισμών νευροδιαβίβασης υπόκειται σε στον νόμο ή την αρχή του Dale, ο οποίος, όπως έχουμε σχολιάσει, υπέθεσε ότι η έννοια ότι ένας νευρώνας απελευθερώνει μόνο ένα νευροδιαβιβαστής. Ωστόσο, ξεκινώντας από τη δεκαετία του 1970, εμφανίστηκαν νέες γραμμές σκέψης και έρευνας που αμφισβήτησαν αυτές τις ιδέες.

Η έννοια της συνμετάδοσης άρχισε να χρησιμοποιείται στα μέσα της δεκαετίας του '70 από, μεταξύ άλλων επιστημόνων, τον Geoffrey Burnstock. Αυτή η ιδέα εισάγει την ιδέα ότι μεμονωμένοι νευρώνες, τόσο στο κεντρικό νευρικό σύστημα όσο και στο περιφερειακό, περιέχει και μπορεί να απελευθερώσει μεγάλη ποσότητα και ποικιλία ουσιών που είναι ικανές να επηρεάσουν τα κύτταρα σκοπός.

Επομένως, συνεπάγεται η συνδιαβίβαση η απελευθέρωση διαφόρων τύπων νευροδιαβιβαστών, νευροδιαμορφωτών και ουσιών από έναν μόνο νευρώνα, επιτρέποντας την άσκηση πιο σύνθετων επιδράσεων στους μετασυναπτικούς υποδοχείς και, με αυτόν τον τρόπο, δημιουργώντας μια πιο περίπλοκη επικοινωνία από αυτή που συμβαίνει στην κανονική μετάδοση.

Σήμερα γνωρίζουμε ότι, αντίθετα με ό, τι υποστήριξε η αρχή του Dale, δεν είναι ασυνήθιστο για τους νευρώνες να απελευθερώνουν νευροδιαβιβαστές μαζί με άλλες ουσίες. (συνδιαβιβαστές), όπως το ATP (πηγή ενέργειας και σημαντικός νευροδιαβιβαστής του νευρικού συστήματος), το μονοξείδιο του αζώτου ή τα νευροπεπτίδια (μικροσκοπικές πρωτεΐνες του γρήγορη δράση).

Υπάρχουν πολλά παραδείγματα νευρωνικής συνμετάδοσης. Στο συμπαθητικό νευρικό σύστημα, το ATP συν-απελευθερώνεται με τη νορεπινεφρίνη., και οι δύο νευροδιαβιβαστές ασκούν τη δράση τους ενεργοποιώντας ορισμένους υποδοχείς, οι οποίοι καταλήγουν να εκφράζονται στα λεία μυϊκά κύτταρα. Με αυτόν τον τρόπο το ATP συμμετέχει στη σύσπαση αυτών των μυών.

Στα παρασυμπαθητικά νεύρα, μπορούμε επίσης να βρούμε παραδείγματα συνμετάδοσης. Η ακετυλοχολίνη, το αγγειοδραστικό εντερικό πολυπεπτίδιο (VIP), το ATP και το μονοξείδιο του αζώτου είναι συνδιαβιβαστές που συντίθενται και απελευθερώνονται από αυτόν τον τύπο νεύρου. Για παράδειγμα, το μονοξείδιο του αζώτου δρα ως ο κύριος μεσολαβητής της νευρογενούς αγγειοδιαστολής στα αιμοφόρα αγγεία. εγκεφαλικά κύτταρα, ενώ το VIP έχει ουσιαστικό ρόλο κατά τη νευρογενή αγγειοδιαστολή στο παγκρέας.

Μελέτη μηχανισμών συνμετάδοσης: Aplysia

Μόλις ξεπεραστεί η αρχή του Dale, η μελέτη της επίδρασης της συνμετάδοσης στη δραστηριότητα ενός νευρωνικού κυκλώματος έχει αναλυθεί διεξοδικά στα συστήματα των ασπόνδυλων ζώων, όπως αυτό της Aplysia. Μέσω της χρήσης ηλεκτροφυσιολογικών τεχνικών, έχουν εντοπιστεί και προσδιοριστεί οι λειτουργίες των συνδιαβιβαστών σε φυσιολογικά αναγνωρισμένους νευρώνες σε καλά καθορισμένα νευρωνικά κυκλώματα.

Το κύκλωμα σίτισης Aplysia έχει παράσχει σημαντικές πληροφορίες για τον ρόλο λειτουργία της συνδιαβίβασης, και πώς συνδιαβιβαστές όπως το καρδιοενεργό πεπτίδιο και μυομοντουλίνη είναι σε θέση να ρυθμίζουν τις μυϊκές συσπάσεις προκαλείται από έναν άλλο νευροδιαβιβαστή όπως η ακετυλοχολίνη, η οποία απελευθερώνεται από τους κινητικούς νευρώνες στους μύες που είναι υπεύθυνοι για τον έλεγχο της διατροφικής συμπεριφοράς του ζώου.

Η απλυσία μπορεί να δημιουργήσει δύο ανταγωνιστικές διατροφικές συμπεριφορές, συγκεκριμένα: κατάποση και κατάποση. Η επαναλαμβανόμενη διέγερση του ενδονευρώνα CBI-2 θα ενεργοποιούσε μια κεντρική γεννήτρια προτύπων του τροφοδοσία στο στοματικό γάγγλιο για να παράγει προοδευτικά κινητικά προγράμματα πέψης τροφή.

Η κατάποση θα ενεργοποιηθεί με επαναλαμβανόμενη διέγερση του οισοφαγικού νεύρου, η οποία προκαλεί βραχυπρόθεσμη ενίσχυση της συναπτικής μετάδοσης μεταξύ του ενδονευρώνα Β20 και του κινητικού νευρώνα Β8. Το B20 θα είχε νευροδιαβιβαστές όπως το GABA και την ντοπαμίνη ως συνδιαβιβαστές.

Η ντοπαμίνη σε αυτή την περίπτωση θα λειτουργούσε ως ένας γρήγορος διεγερτικός πομπός, ασκώντας μια επίδραση σε έναν υποδοχέα παρόμοιο με το 5-HT3. Το gaba, από την πλευρά του, δεν θα είχε καμία άμεση επίδραση σε αυτές τις συνάψεις, αλλά θα μπορούσε να ενισχύσει την ντοπαμινεργικές αποκρίσεις δρώντας στον υποδοχέα GABA b και στη συνέχεια ενεργοποιώντας την πρωτεϊνική κινάση ντο.

Το τελευταίο είναι ένα παράδειγμα όπου ένας "συμβατικός" πομπός (όπως το GABA) θα προκαλούσε ένα ρυθμιστικό αποτέλεσμα και ο "διαμορφωτικός" πομπός (ντοπαμίνη) θα ασκούσε ένα συμβατικό αποτέλεσμα. Αυτή η επίδραση του GABA θεωρείται παράδειγμα ενδογενούς διαμόρφωσης από έναν συνπομπό, αφού διαμορφώνει το κύκλωμα στο οποίο ανήκει.

Βιβλιογραφικές αναφορές:

• Μπέρνστοκ, Γ. (1976). Μερικά νευρικά κύτταρα απελευθερώνουν περισσότερους από έναν πομπούς; Neuroscience, 1(4), 239-248.
• Όσμπορν, Ν. όχι. (1979). Ισχύει η αρχή του Dale; Trends in Neurosciences, 2, 73-75.
• Strata, P., & Harvey, R. (1999). Αρχή του Dale. Δελτίο έρευνας εγκεφάλου, 50(5-6), 349-350.
• Βιλίμ, Φ. S., Cropper, E. Γ., Τιμή, Δ. A., Kupfermann, I., & Weiss, K. R. (1996). Απελευθέρωση πεπτιδικών συνδιαβιβαστών στο Aplysia: ρύθμιση και λειτουργικές επιπτώσεις. Journal of Neuroscience, 16(24), 8105-8114.