Zasada Dale'a: co to jest i co mówi o neuronach

Zasada Dale'a jest zasadą ogólną która stwierdza, że ​​neuron uwalnia ten sam neuroprzekaźnik lub grupę neuroprzekaźników we wszystkich swoich połączeniach synaptycznych. Ale co w tym jest prawdą? Czy współczesna neuronauka częściowo lub całkowicie obaliła tę zasadę?

W tym artykule wyjaśniamy, czym jest zasada Dale'a i jaka jest jej aktualna aktualność, na czym polega zjawisko kotransmisji i jaki jest jego przykład.

• Powiązany artykuł: „Czym są neuroprzekaźniki i jaką funkcję pełnią w naszym mózgu?"

Jaka jest zasada Dale'a?

Zasada Dale'a lub prawo Dale'a, nazwane na cześć angielskiego fizjologa Henry'ego H. Dale, uhonorowany Nagrodą Nobla w dziedzinie fizjologii i medycyny w 1936 roku za odkrycia dotyczące przekazywania impulsów nerwowych, stwierdza, że neuron uwalnia ten sam neuroprzekaźnik (lub grupę neuroprzekaźników) we wszystkich swoich połączeniach synaptycznych.

Zasada ta była początkowo postulowana z pewną dwuznacznością; Niektórzy naukowcy, w tym John C. Eccles zinterpretował to w następujący sposób: „neurony uwalniają tę samą grupę neuroprzekaźników we wszystkich swoich synapsach”; podczas gdy inni interpretowali oryginalne stwierdzenie w ten sposób: „neurony uwalniają tylko jeden neuroprzekaźnik we wszystkich swoich synapsach”.

Jak widać, wydaje się, że istniały dwie wersje zasady Dale'a, które zawierały coś podobnego, ale z pewnymi niuansami. W tamtym czasie znane były tylko dwa neuroprzekaźniki: acetylocholina i noradrenalina (który w tamtym czasie uważano za adrenalinę); a możliwość uwolnienia przez neuron więcej niż jednego w jednej synapsie w ogóle nie była brana pod uwagę.

Wynikająca z tego niejednoznaczność pierwotnej hipotezy Dale'a doprowadziła do pewnego zamieszania co do znaczenia postulowanej zasady. Krótko mówiąc, zostało to błędnie zinterpretowane, ponieważ uznano, że zaprzecza możliwości, że neuron może uwolnić więcej niż jeden neuroprzekaźnik.

Jednak obecnie udało się zweryfikować, że zasada Dale'a, czyli hipoteza, że ​​neuron uwalnia tylko jeden neuroprzekaźnik we wszystkich swoich synapsach, jest fałszywa. To jest ustalone naukowy fakt, że wiele neuronów uwalnia więcej niż jednego przekaźnika chemicznego, zjawisko zwane kotransmisją, o którym będziemy mówić dalej.

• Możesz być zainteresowany: "Co to jest przerwa synaptyczna i jak działa?"

Zjawisko kotransmisji

Od wielu lat zrozumienie przez społeczność naukową mechanizmów neuroprzekaźnictwa jest poddawane próbom z prawem lub zasadą Dale'a, które, jak skomentowaliśmy, postulowało, że koncepcja, według której neuron uwalnia tylko jedną neuroprzekaźnik. Jednak począwszy od lat 70. XX wieku pojawiły się nowe kierunki myślenia i badań, które kwestionowały te idee.

Pojęcie kotransmisji zaczęło być stosowane w połowie lat 70. przez m.in. Geoffreya Burnstocka. Koncepcja ta wprowadza ideę, że poszczególne neurony, zarówno w ośrodkowym układzie nerwowym, jak iw peryferyjne, zawierają i mogą uwalniać dużą ilość i różnorodność substancji, które mogą oddziaływać na komórki cel.

Zatem współtransmisja implikuje uwalnianie różnych typów neuroprzekaźników, neuromodulatorów i substancji z pojedynczego neuronu, umożliwiając wywieranie bardziej złożonych efektów na receptory postsynaptyczne i w ten sposób generując bardziej złożoną komunikację niż ta, która ma miejsce podczas normalnej transmisji.

Dziś wiemy, że wbrew temu, co postulowała zasada Dale'a, nie jest niczym niezwykłym, że neurony uwalniają neuroprzekaźniki w towarzystwie innych substancji. (koprzekaźniki), takie jak ATP (źródło energii i ważny neuroprzekaźnik układu nerwowego), tlenek azotu czy neuropeptydy (drobne białka szybka akcja).

Istnieje kilka przykładów współprzekaźnictwa neuronowego. W współczulnym układzie nerwowym ATP jest uwalniane razem z norepinefryną., a oba neuroprzekaźniki wywierają swoje działanie poprzez aktywację pewnych receptorów, które ostatecznie ulegają ekspresji w komórkach mięśni gładkich. W ten sposób ATP uczestniczy w skurczu tych mięśni.

W nerwach przywspółczulnych również możemy znaleźć przykłady kotransmisji. Acetylocholina, wazoaktywny polipeptyd jelitowy (VIP), ATP i tlenek azotu są współprzekaźnikami syntetyzowanymi i uwalnianymi przez ten typ nerwu. Na przykład tlenek azotu działa jako główny mediator neurogennego rozszerzenia naczyń krwionośnych w naczyniach krwionośnych. komórek mózgowych, podczas gdy VIP odgrywa zasadniczą rolę podczas neurogennego rozszerzenia naczyń w trzustka.

Badanie mechanizmów współprzekaźnictwa: Aplysia

Po przezwyciężeniu zasady Dale'a badanie wpływu kotransmisji na aktywność obwodu neuronalnego został szczegółowo przeanalizowany w systemach zwierząt bezkręgowych, takich jak Aplysia. Dzięki zastosowaniu technik elektrofizjologicznych zidentyfikowano i określono funkcje koprzekaźników w fizjologicznie zidentyfikowanych neuronach w dobrze zdefiniowanych obwodach neuronalnych.

Obwód zasilający Aplysia dostarczył ważnych informacji na temat tej roli funkcji kotransmisji i jak współprzekaźniki, takie jak peptyd kardioaktywny i miomodulina są w stanie modulować skurcze mięśni wywołany przez inny neuroprzekaźnik, taki jak acetylocholina, która jest uwalniana przez neurony ruchowe w mięśniach odpowiedzialnych za kontrolowanie zachowań żywieniowych zwierzęcia.

Aplysia może generować dwa antagonistyczne zachowania żywieniowe, a mianowicie: połykanie i połykanie. Powtarzalna stymulacja interneuronu CBI-2 aktywowałaby centralny generator wzorców odżywianie w zwoju policzkowym, aby w ten sposób stopniowo wytwarzać motoryczne programy trawienia żywność.

Egestion byłby aktywowany przez powtarzającą się stymulację nerwu przełykowego, który indukuje a krótkotrwałe wzmocnienie transmisji synaptycznej między interneuronem B20 a neuronem ruchowym B8. B20 miałby neuroprzekaźniki, takie jak GABA i dopamina, jako współprzekaźniki.

Dopamina w tym przypadku działałaby jako szybki przekaźnik pobudzający, wywierając wpływ na receptor podobny do 5-HT3. Gaba ze swojej strony nie miałaby żadnego bezpośredniego wpływu na te synapsy, ale mogłaby je wzmocnić reakcje dopaminergiczne, działając na receptor GABA b, a następnie aktywując kinazę białkową C.

Ten ostatni jest przykładem, w którym „konwencjonalny” przekaźnik (taki jak GABA) wywołałby efekt modulujący, a „modulujący” przekaźnik (dopamina) wywierałby konwencjonalny efekt. Ten efekt GABA jest uważany za przykład wewnętrznej modulacji przez współnadajnik, ponieważ moduluje on obwód, do którego należy.

Odniesienia bibliograficzne:

• Burnstock, G. (1976). Czy niektóre komórki nerwowe uwalniają więcej niż jeden przekaźnik? Neuroscience, 1(4), 239-248.
• Osborne, N. NIE. (1979). Czy zasada Dale'a jest poprawna? Trendy w neurologii, 2, 73-75.
• Strata, P. i Harvey, R. (1999). Zasada Dale'a. Biuletyn badań mózgu, 50(5-6), 349-350.
• Wilim, F. S., Cropper, E. C., Cena, D. A., Kupfermann I. i Weiss K. R. (1996). Uwalnianie kotransmiterów peptydowych w Aplysia: implikacje regulacyjne i funkcjonalne. Journal of Neuroscience, 16(24), 8105-8114.