קולטני NMDA של מערכת העצבים: מה הם ואילו תפקידים יש להם?

אנו יודעים שהנוירונים שלנו מתקשרים זה עם זה באמצעות סינפסות, שבהן מעורבים נוירוטרנסמיטורים. הנוירוטרנסמיטר המעורר העיקרי במוח הוא גלוטמט, שיש לו סוגים שונים של קולטנים. כאן נדבר על אחד מהם: קולטני NMDA.

במאמר זה נלמד ממה מורכבים סוגים אלו של קולטנים, אילו מאפיינים הם מציגים, כיצד הם פועלים וכיצד הם קשורים לזיכרון, ללמידה ולפלסטיות המוחית. עם זאת, תחילה נערוך הקדמה קצרה על סוגי הנוירוטרנסמיטורים הקיימים, כדי להבין היכן נמצא גלוטמט.

• מאמר קשור: "סוגי נוירוטרנסמיטורים: פונקציות וסיווג"

מהם נוירוטרנסמיטורים וכיצד הם מסווגים?

נוירוטרנסמיטורים הם ביומולקולות המאפשרות העברת מידע בין נוירונים. (כלומר, העברה עצבית), באמצעות תהליך כימי או חשמלי (תלוי במקרה) הנקרא סינפסה עצבית.

ישנם סוגים רבים של נוירוטרנסמיטורים; הסיווג המקובל ביותר הוא זה שמחלק אותם לשלוש קבוצות גדולות:

1. אמינים

האמינים, בתורם, מחולקים לאמינים רבעוניים (אצטילכולין) ולמונואמינים (אשר, בתורם, מחולקים ל: קטכולאמינים ואינדולמינים).

2. חומצות אמינו

לכלול את גלוטמט, GABA, גליצין והיסטמין.

3. נוירופפטידים

מצדם, נוירופפטידים כוללים אנדורפינים, אנקפלינים, דינורפינים וזופרסין.

גלוטמט וקולטני ה-NMDA שלו

כפי שראינו, גלוטמט, המכונה גם חומצה גלוטמית, הוא נוירוטרנסמיטור מוחי מסוג חומצת אמינו. גלוטמט הוא המוליך העצבי המעורר במוח פר אקסלנס., וקשור לפונקציות מרובות, במיוחד למידה. הוא ממוקם בכל המוח, וגם בחוט השדרה.

כמו כל הנוירוטרנסמיטורים, לגלוטמט יש סוגים שונים של קולטנים, שהם מבנים הממוקמים על תאים (למשל בנוירונים) שבהם נוירוטרנסמיטורים נקשרים, מה שמאפשר את הסינפסה (שיכולה להיות חשמלית או כִּימִיָה).

להבין את זה בצורה פשוטה ובגדול, סינפסות הן אותם קשרים בין נוירונים השומרים על תאי עצב אלה בתקשורת מתמדת ומאפשרים העברת מידע, המאפשר השגת תהליכים שונים: חשיבה, קבלת החלטות, תשומת לב, הגיון, דיבור...

לפיכך, לגלוטמט יש ארבעה סוגים של קולטנים: קולטני NMDA (מתוכם נדבר עליו במאמר זה), קולטני AMPA, קיינאט וסוג קולטן מטבוטרופית.

קולטני NMDA: מאפיינים כלליים

קולטני NMDA הם חלבונים מורכבים ביותר הפועלים כקולטני גלוטמט. ברמה התפקודית, קולטני NMDA, יחד עם קולטני גלוטמט AMPA, קשורים באופן בסיסי לשני תהליכים קוגניטיביים: למידה וזיכרון. באופן ספציפי, קולטני NMDA חיוניים, מעל הכל, לזיכרון. חוץ מזה, הם גם קשורים מאוד לפלסטיות עצבית או סינפטית.

מצד שני, קולטני NMDA קשורים גם למקור של פתולוגיות או מחלות שונות, כגון: אֶפִּילֶפּסִיָה, מחלות ניווניות מסוימות (כגון אלצהיימר, פרקינסון ומחלת הנטינגטון), סכיזופרניה או שבץ מוחי.

• אולי יעניין אותך: "מהו הפער הסינפטי וכיצד הוא פועל?"

תִפקוּד

מה מייצג ראשי התיבות NMDA? הם ראשי התיבות של "N-methyl D-aspartate", שהוא אגוניסט סלקטיבי שאחראי לקשירה ספציפית של סוג זה של קולטן לגלוטמט, אך לא אחרים. כאשר סוגים אלו של קולטנים מופעלים, נפתחות תעלות יונים לא סלקטיביות עבור כל מיני קטיונים (יונים בעלי מטען חשמלי חיובי).

הקולטנים מופעלים על ידי הפרש כוח, כאשר יוני מגנזיום (Mg2+) באים במגע. השלב הזה מאפשר זרימה של יוני נתרן (Na+), סידן (Ca2+) (אלה בכמות פחותה) ואשלגן (K+).

זרימת יוני הסידן, באופן ספציפי, חיונית כדי לשפר את תהליכי הפלסטיות הסינפטית או הפלסטיות המוחית. סוג זה של פלסטיות מורכב מכך שגירויים חיצוניים גורמים לחיזוק סינפסות מסוימות ולהיחלשות של אחרים.

לפיכך, פלסטיות סינפטית, מוחית או נוירונית, מאפשרת לתפקוד של נוירונים נכון, מתקשרים זה עם זה ומווסתים את פעילותם בהתאם לסביבה ולפי הסביבה גירויים סביבתיים. בקיצור, הוא מאפשר למוח להסתגל לשינויים וגם מאפשר למקסם את תפקודיו.

סוג של קולטן יונוטרופי

ברמה מבנית ותפקודית, קולטני NMDA, הנקראים גם NMDAr, הם קולטנים יונוטרופיים. אבל בואו נגבה קצת; ישנם שלושה סוגים של קולטנים במוח: יונוטרופיים (כגון קולטני NMDA), מטאבוטרופיים ואוטורצפטורים. בהשוואה לשני האחרים, הקולטנים היונוטרופיים מהירים יותר.

המאפיין העיקרי שלהם הוא שהם מתפקדים כתעלות יוניות ספציפיות ליונים מסוימות, כלומר, הקולטן עצמו פועל כתעלה.

פונקציות

קולטני NMDA, יחד עם גלוטמט, קשורים למספר רב של פונקציות של מערכת העצבים (NS). הם אחראים בעיקר על ויסות הפוטנציאל המעורר הפוסט-סינפטי של תאים. יתר על כן, כפי שראינו, קולטני NMDA ממלאים תפקיד חיוני בתהליכים כגון פלסטיות נוירונית, זיכרון ולמידה.

מצד שני, חלק מהמחקרים מזכירים גם את התפקיד שממלא קשירת גלוטמט לקולטני NMDA בתהליכי נדידת תאים.

1. פלסטיות נוירונלית (או סינפטית).

הפלסטיות הנוירונית והקשר שלה עם קולטני NMDA נחקרו רבות. ידוע כי הפעלה וגיבוש של סינפסות מסוימות, במיוחד במהלך הפיתוח (אם כי גם אצל מבוגרים), הם מאפשרים את הבשלת מעגלי ה-SN, כלומר, הם מקדמים את הקשרים הפונקציונליים שלהם.

כל זה מתרחש הודות לפלסטיקה נוירונית, שתלויה במידה רבה בקולטני NMDA.

ליתר דיוק, קולטני NMDA מופעלים על ידי סוג מסוים מאוד של פלסטיות סינפטית, הנקרא פוטנציאל ארוך טווח (LTP). רוב תהליכי הזיכרון והלמידה מבוססים על צורה זו של פלסטיות.

2. זיכרון

לגבי הקשר שלו עם זיכרון, הוכח כי קולטני NMDA ממלאים תפקיד חיוני בתהליכים הכוללים יצירת זיכרון; זֶה כולל סוג של זיכרון הנקרא זיכרון אפיזודי (זה שמאפשר לנו לזכור חוויות שחיו ושמגדיר את האוטוביוגרפיה שלנו).

• אולי יעניין אותך: "סוגי זיכרון: כיצד מאחסן המוח האנושי זיכרונות?"

3. לְמִידָה

לבסוף, קולטני NMDA מקושרים גם לתהליכי למידה, ונראה כיצד שלהם ההפעלה מתרחשת לפני תהליך מסוג זה, הקשור, בתורו, לזיכרון ולפלסטיות מוֹחִי.

הפניות ביבליוגרפיות:

• Flores-Soto, M.E., Chaparro-Huerta, V., Escoto-Delgadillo, M., Vazquez-Valls, E., González-Castañeda, R.E. & Beas-Zarate, C. (2012). מבנה ותפקוד של יחידות משנה של קולטן גלוטמט מסוג NMDA. נוירולוגיה (מהדורה באנגלית), 27(5): 301-310.
• מורגדו, אני. (2005). פסיכוביולוגיה של למידה וזיכרון: יסודות והתקדמות אחרונה. Rev Neurol, 40 (5): 289-297.
• Rosenweig, M.R., Breedlove, S.M & Watson, N.V. (2005). פסיכוביולוגיה: מבוא למדעי המוח ההתנהגותיים, הקוגניטיביים והקליניים. ברצלונה: אריאל.
• סטאל, ש.מ. (2002). פסיכופרמקולוגיה חיונית. בסיסים נוירו-מדעיים ויישומים קליניים. ברצלונה: אריאל.
• Vyklick, V; קורינק, מ; סמייקלוב, ט. בליק, א; קראוסובה, ב; קניאקובה, מ. (2014). מבנה, תפקוד ופרמקולוגיה של ערוצי קולטן NMDA. צ'כיה: המכון לפיזיולוגיה v.v.i., האקדמיה למדעים של צ'כיה, 63(Suppl. 1): S191-S203.