Daleov princip: što je i što govori o neuronima

Daleov princip je opće pravilo koji kaže da neuron otpušta isti neurotransmiter ili skupinu neurotransmitera na svim svojim sinaptičkim vezama. Ali što je istina o tome? Je li trenutna neuroznanost, djelomično ili potpuno, opovrgla ovo načelo?

U ovom članku objašnjavamo što je Daleov princip i koja je njegova trenutna valjanost, od čega se sastoji fenomen kotransmisije i njegov primjer.

• Povezani članak: "Što su neurotransmiteri i koju funkciju obavljaju u našem mozgu?"

Koji je Daleov princip?

Daleov princip ili Daleov zakon, nazvan po engleskom fiziologu Henryju H. Dale, koji je 1936. godine dobio Nobelovu nagradu za fiziologiju i medicinu za svoja otkrića o prijenosu živčanih impulsa, utvrđuje da neuron otpušta isti neurotransmiter (ili skupinu neurotransmitera) na svim svojim sinaptičkim vezama.

Ovo je načelo u početku postulirano s određenom nejasnoćom; Neki znanstvenici, uključujući Johna C. Eccles, to je protumačio na sljedeći način: "neuroni oslobađaju istu skupinu neurotransmitera u svim svojim sinapsama"; dok su drugi protumačili izvornu izjavu na ovaj drugi način: "neuroni otpuštaju samo jedan neurotransmiter u svim svojim sinapsama".

Kao što se može vidjeti, činilo se da postoje dvije verzije Daleovog načela koje govore nešto slično, ali s nijansama. U to vrijeme bila su poznata samo dva neurotransmitera: acetilkolina i norepinefrin (za koji se tada vjerovalo da je adrenalin); a mogućnost da neuron otpusti više od jednog u jednoj sinapsi uopće nije razmatrana.

Rezultirajuća dvosmislenost Daleove izvorne hipoteze dovela je do neke zabune o tome što postulirano načelo znači. Ukratko, pogrešno je protumačeno jer se smatralo da poriče mogućnost da neuron može otpustiti više od jednog neurotransmitera.

Međutim, trenutno je bilo moguće provjeriti da je Daleov princip, odnosno hipoteza da neuron oslobađa samo jedan neurotransmiter u svim svojim sinapsama, netočan. Uspostavljeno je znanstvena činjenica da mnogi neuroni oslobađaju više od jednog kemijskog glasnika, fenomen koji se naziva kotransmisija, o kojem ćemo dalje govoriti.

• Možda će vas zanimati: "Što je sinaptički jaz i kako funkcionira?"

Fenomen kotransmisije

Dugi niz godina razumijevanje mehanizama neurotransmisije od strane znanstvene zajednice bilo je podložno Daleovom zakonu ili principu, koji je, kao što smo komentirali, postulirao da koncept da neuron oslobađa samo jedan neurotransmiter. Međutim, počevši od 1970-ih, pojavile su se nove linije mišljenja i istraživanja koja su dovela u pitanje te ideje.

Koncept kotransmisije počeo je koristiti sredinom 70-ih godina prošlog stoljeća, između ostalih znanstvenika, Geoffrey Burnstock. Ovaj koncept uvodi ideju da pojedini neuroni, kako u središnjem živčanom sustavu tako i u periferne, sadrže i mogu otpuštati veliku količinu i raznovrsnost tvari koje mogu utjecati na stanice cilj.

Dakle, kotransmisija podrazumijeva otpuštanje različitih vrsta neurotransmitera, neuromodulatora i tvari iz jednog neurona, dopuštajući složenije učinke na postsinaptičke receptore i, na taj način, stvarajući složeniju komunikaciju od one koja se događa u normalnom prijenosu.

Danas znamo da, suprotno onome što je postulirao Daleov princip, nije neobično da neuroni otpuštaju neurotransmitere u društvu drugih tvari. (kotransmiteri), kao što je ATP (izvor energije i važan neurotransmiter živčanog sustava), dušikov oksid ili neuropeptidi (sićušni proteini brzo djelovanje).

Postoji nekoliko primjera neuralne kotransmisije. U simpatičkom živčanom sustavu, ATP se oslobađa zajedno s norepinefrinom., a oba neurotransmitera ostvaruju svoje djelovanje aktiviranjem određenih receptora, koji se na kraju eksprimiraju u glatkim mišićnim stanicama. Na taj način ATP sudjeluje u kontrakciji ovih mišića.

U parasimpatičkim živcima također možemo pronaći primjere kotransmisije. Acetilkolin, vazoaktivni intestinalni polipeptid (VIP), ATP i dušikov oksid su kotransmiteri koje sintetizira i otpušta ova vrsta živaca. Na primjer, dušikov oksid djeluje kao glavni posrednik neurogene vazodilatacije u krvnim žilama. moždanih stanica, dok VIP ima bitnu ulogu tijekom neurogene vazodilatacije u gušterača.

Proučavanje mehanizama kotransmisije: Aplysia

Nakon što je Daleovo načelo nadvladano, proučavanje utjecaja kotransmisije na aktivnost neuronskog kruga je detaljno analiziran u sustavima beskralježnjaka, kao što je Aplysia. Upotrebom elektrofizioloških tehnika identificirane su i određene funkcije kotransmitera u fiziološki identificiranim neuronima u dobro definiranim neuronskim krugovima.

Krug hranjenja Aplysia pružio je važne uvide u ulogu funkciju kotransmisije i kako kotransmiteri kao što su kardioaktivni peptid i miomodulin sposobni su modulirati mišićne kontrakcije izazvan drugim neurotransmiterom kao što je acetilkolin, kojeg otpuštaju motorički neuroni na mišićima odgovornima za kontrolu prehrambenog ponašanja životinje.

Aplizija može generirati dva antagonistička načina hranjenja, naime: gutanje i gutanje. Ponavljajuća stimulacija interneurona CBI-2 aktivirala bi središnji generator uzoraka hraneći se u bukalnom gangliju kako bi na taj način progresivno proizveo motoričke programe probave hrana.

Egestija bi se aktivirala ponavljanom stimulacijom ezofagealnog živca, što izaziva kratkotrajno potenciranje sinaptičkog prijenosa između interneurona B20 i motoričkog neurona B8. B20 bi imao neurotransmitere kao što su GABA i dopamin kao kotransmitere.

Dopamin bi u ovom slučaju djelovao kao brzi ekscitacijski prijenosnik, vršeći učinak na receptor sličan 5-HT3. Gaba, sa svoje strane, ne bi imala izravan učinak na te sinapse, ali bi mogla potencirati dopaminergički odgovori djelovanjem na GABA b receptor i zatim aktiviranjem protein kinaze c.

Potonji je primjer gdje bi "konvencionalni" transmiter (kao što je GABA) izazvao modulirajući učinak, a "modulatorni" transmiter (dopamin) bi pokazao konvencionalni učinak. Ovaj učinak GABA-e smatra se primjerom intrinzične modulacije pomoću kotransmitera, budući da modulira krug kojemu pripada.

Bibliografske reference:

• Burnstock, G. (1976). Otpuštaju li neke živčane stanice više od jednog transmitera? Neuroznanost, 1(4), 239-248.
• Osborne, N. Ne. (1979). Je li Daleov princip valjan? Trendovi u neuroznanostima, 2, 73-75.
• Strata, P. i Harvey, R. (1999). Daleov princip. Brain Research Bulletin, 50(5-6), 349-350.
• Vilim, F. S., Cropper, E. C., Price, D. A., Kupfermann, I., & Weiss, K. R. (1996). Otpuštanje peptidnih kotransmitera u Aplysia: regulacija i funkcionalne implikacije. Journal of Neuroscience, 16(24), 8105-8114.