Dales prinsipp: hva det er og hva det sier om nevroner

Dales prinsipp er en generell regel som sier at en nevron frigjør den samme nevrotransmitteren eller gruppen av nevrotransmittere ved alle sine synaptiske forbindelser. Men hva er sant med det? Har dagens nevrovitenskap, delvis eller fullstendig, motbevist dette prinsippet?

I denne artikkelen forklarer vi hva Dale-prinsippet er og hva dets nåværende gyldighet er, hva samoverføringsfenomenet består av og et eksempel på det.

• Relatert artikkel: "Hva er nevrotransmittere og hvilken funksjon har de i hjernen vår?"

Hva er Dales prinsipp?

Dales prinsipp eller Dales lov, oppkalt etter den engelske fysiologen Henry H. Dale, tildelt Nobelprisen i fysiologi og medisin i 1936 for sine funn om overføring av nerveimpulser, slår fast at et nevron frigjør den samme nevrotransmitteren (eller gruppen av nevrotransmittere) ved alle synaptiske forbindelser.

Dette prinsippet ble opprinnelig postulert med en viss tvetydighet; Noen forskere, inkludert John C. Eccles, tolket det som følger: "nevroner frigjør den samme gruppen av nevrotransmittere ved alle synapsene deres"; mens andre tolket den opprinnelige uttalelsen på denne andre måten: "nevroner frigjør bare én nevrotransmitter på alle synapsene."

Som man kan se, så det ut til å være to versjoner av Dales prinsipp som sa noe lignende, men med nyanser. På den tiden var bare to nevrotransmittere kjent: acetylkolin og noradrenalin (som på den tiden ble antatt å være adrenalin); og muligheten for at et nevron frigjør mer enn én ved en enkelt synapse ble ikke vurdert i det hele tatt.

Den resulterende tvetydigheten i Dales opprinnelige hypotese førte til en viss forvirring om hva det postulerte prinsippet betydde. Kort sagt, det ble feiltolket da det ble vurdert å benekte muligheten for at et nevron kunne frigjøre mer enn én nevrotransmitter.

Foreløpig har det imidlertid vært mulig å verifisere at Dales prinsipp, det vil si hypotesen om at et nevron frigjør bare én nevrotransmitter i alle synapsene, er feil. Det er etablert det vitenskapelige faktum at mange nevroner frigjør mer enn én kjemisk budbringer, et fenomen kalt cotransmission, som vi skal snakke om neste gang.

• Du kan være interessert i: "Hva er det synaptiske gapet og hvordan fungerer det?"

Fenomenet cotransmission

I mange år har det vitenskapelige samfunnets forståelse av mekanismene for nevrotransmisjon vært underlagt til Dales lov eller prinsipp, som, som vi har kommentert, postulerte at konseptet om at en nevron frigjør bare en nevrotransmitter. Fra og med 1970-tallet dukket det imidlertid opp nye tanker og forskning som stilte spørsmål ved disse ideene.

Konseptet med samoverføring begynte å bli brukt på midten av 70-tallet av blant andre forskere, Geoffrey Burnstock. Dette konseptet introduserer ideen om at individuelle nevroner, både i sentralnervesystemet og i perifert, inneholder og kan frigjøre en stor mengde og variasjon av stoffer som er i stand til å påvirke celler mål.

Dermed innebærer samoverføring frigjøring av ulike typer nevrotransmittere, nevromodulatorer og stoffer fra en enkelt nevron, slik at mer komplekse effekter kan utøves på postsynaptiske reseptorer og på denne måten genererer en mer kompleks kommunikasjon enn det som skjer ved normal overføring.

I dag vet vi at, i motsetning til hva Dales prinsipp postulerte, er det ikke uvanlig at nevroner frigjør nevrotransmittere i selskap med andre stoffer. (kotransmittere), slik som ATP (energikilde og viktig nevrotransmitter i nervesystemet), nitrogenoksid eller nevropeptider (små proteiner av rask handling).

Det er flere eksempler på nevral kotransmisjon. I det sympatiske nervesystemet frigjøres ATP samtidig med noradrenalin., og begge nevrotransmitterne utøver sin virkning ved å aktivere visse reseptorer, som ender opp med å bli uttrykt i glatte muskelceller. På denne måten deltar ATP i sammentrekningen av disse musklene.

I de parasympatiske nervene kan vi også finne eksempler på samoverføring. Acetylkolin, vasoaktivt intestinalt polypeptid (VIP), ATP og nitrogenoksid er kotransmittere som syntetiseres og frigjøres av denne typen nerve. For eksempel fungerer nitrogenoksid som hovedmediator for nevrogen vasodilatasjon i blodkar. hjerneceller, mens VIP har en essensiell rolle under nevrogen vasodilatasjon i bukspyttkjertelen.

Studerer kotransmisjonsmekanismer: Aplysia

Når Dales prinsipp er overvunnet, studiet av virkningen av samoverføring på aktiviteten til en nevronal krets har blitt analysert i detalj i systemene til virvelløse dyr, slik som Aplysia. Gjennom bruk av elektrofysiologiske teknikker har funksjonene til kotransmittere i fysiologisk identifiserte nevroner i veldefinerte nevronale kretser blitt identifisert og bestemt.

Aplysia-fôringskretsen har gitt viktig innsikt i rollen funksjon av kotransmisjon, og hvordan kotransmittere som kardioaktivt peptid og myomodulin er i stand til å modulere muskelsammentrekninger fremkalt av en annen nevrotransmitter som acetylkolin, som frigjøres av motoriske nevroner på musklene som er ansvarlige for å kontrollere dyrets spiseatferd.

Aplysia kan generere to antagonistiske fôringsatferder, nemlig: inntak og svelging. Gjentatt stimulering av CBI-2 interneuron vil aktivere en sentral mønstergenerator av fôring i bukkal ganglion for å på denne måten gradvis produsere motoriske programmer for fordøyelsen mat.

Egessjon vil bli aktivert ved repeterende stimulering av esophageal nerve, som induserer en kortsiktig potensering av synaptisk overføring mellom B20 interneuron og motorneuron B8. B20 ville ha nevrotransmittere som GABA og dopamin som cotransmittere.

Dopamin i dette tilfellet vil fungere som en rask eksitatorisk sender, ved å utøve en effekt på en reseptor som ligner på 5-HT3. Gabaen på sin side ville ikke ha noen direkte effekt på disse synapsene, men den kan potensere dopaminerge responser ved å virke på GABA b-reseptoren og deretter aktivere proteinkinase c.

Sistnevnte er et eksempel der en "konvensjonell" sender (som GABA) ville fremkalle en modulerende effekt, og den "modulerende" senderen (dopamin) ville utøve en konvensjonell effekt. Denne effekten av GABA regnes som et eksempel på intrinsic modulering av en cotransmitter, siden den modulerer kretsen den tilhører.

Bibliografiske referanser:

• Burnstock, G. (1976). Frigjør noen nerveceller mer enn én sender? Neuroscience, 1(4), 239-248.
• Osborne, N. Nei. (1979). Er Dales prinsipp gyldig? Trends in Neurosciences, 2, 73-75.
• Strata, P., & Harvey, R. (1999). Dales prinsipp. Hjerneforskningsbulletin, 50(5-6), 349-350.
• Vilim, F. S., Cropper, E. C., Price, D. A., Kupfermann, I., & Weiss, K. R. (1996). Frigjøring av peptidkotransmittere i Aplysia: regulering og funksjonelle implikasjoner. Journal of Neuroscience, 16(24), 8105-8114.