Principiul lui Dale: ce este și ce spune despre neuroni

Principiul lui Dale este o regulă generală care afirmă că un neuron eliberează același neurotransmițător sau grup de neurotransmițători la toate conexiunile sale sinaptice. Dar ce este adevărat despre asta? Neuroștiința actuală a infirmat, parțial sau total, acest principiu?

În acest articol explicăm ce este principiul Dale și care este valabilitatea lui actuală, în ce constă fenomenul de cotransmisie și un exemplu al acestuia.

• Articol înrudit: "Ce sunt neurotransmițătorii și ce funcție îndeplinesc în creierul nostru?"

Care este principiul lui Dale?

Principiul lui Dale sau legea lui Dale, numită după fiziologul englez Henry H. Dale, laureat cu Premiul Nobel pentru Fiziologie și Medicină în 1936 pentru descoperirile sale privind transmiterea impulsurilor nervoase, stabilește că un neuron eliberează același neurotransmițător (sau grup de neurotransmițători) la toate conexiunile sale sinaptice.

Acest principiu a fost inițial postulat cu o oarecare ambiguitate; Unii oameni de știință, inclusiv John C. Eccles, a interpretat-o ​​astfel: „neuronii eliberează același grup de neurotransmițători la toate sinapsele lor”; în timp ce alții au interpretat afirmația originală în alt fel: „neuronii eliberează un singur neurotransmițător la toate sinapsele lor”.

După cum se vede, păreau să existe două versiuni ale principiului lui Dale care spuneau ceva similar, dar cu nuanțe. La acea vreme, erau cunoscuți doar doi neurotransmițători: acetilcolina si norepinefrină (care la acea vreme se credea a fi adrenalină); iar posibilitatea ca un neuron să elibereze mai mult de unul la o singură sinapsă nu a fost luată în considerare deloc.

Ambiguitatea rezultată a ipotezei originale a lui Dale a condus la o oarecare confuzie cu privire la ceea ce însemna principiul postulat. Pe scurt, a fost interpretat greșit, deoarece s-a considerat că neagă posibilitatea ca un neuron să poată elibera mai mult de un neurotransmițător.

Cu toate acestea, în prezent s-a putut verifica că principiul lui Dale, adică ipoteza că un neuron eliberează un singur neurotransmițător în toate sinapsele sale, este fals. Este stabilit faptul științific că mulți neuroni eliberează mai mult de un mesager chimic, un fenomen numit cotransmisie, despre care vom vorbi în continuare.

• Te-ar putea interesa: "Ce este decalajul sinaptic și cum funcționează?"

Fenomenul de cotransmitere

De mulți ani, înțelegerea de către comunitatea științifică a mecanismelor de neurotransmisie a fost supusă la legea sau principiul lui Dale, care, după cum am comentat, postulează că conceptul că un neuron eliberează doar unul neurotransmitator. Cu toate acestea, începând cu anii 1970, au apărut noi linii de gândire și cercetare care au pus sub semnul întrebării aceste idei.

Conceptul de cotransmitere a început să fie folosit la mijlocul anilor 70 de, printre alți oameni de știință, Geoffrey Burnstock. Acest concept introduce ideea că neuronii individuali, atât în ​​sistemul nervos central, cât și în periferice, conțin și pot elibera o mare cantitate și varietate de substanțe care sunt capabile să influențeze celulele scop.

Astfel, cotransmiterea implică eliberarea de diferite tipuri de neurotransmițători, neuromodulatori și substanțe dintr-un singur neuron, permițând exercitarea unor efecte mai complexe asupra receptorilor postsinaptici și, în acest fel, generând o comunicare mai complexă decât cea care are loc în transmisia normală.

Astăzi știm că, contrar a ceea ce postula principiul lui Dale, nu este neobișnuit ca neuronii să elibereze neurotransmițători în compania altor substanțe. (cotransmițători), cum ar fi ATP (sursa de energie și neurotransmițător important al sistemului nervos), oxidul nitric sau neuropeptidele (proteine ​​minuscule ale actiune rapida).

Există mai multe exemple de cotransmisie neuronală. În sistemul nervos simpatic, ATP este co-eliberat cu norepinefrina., iar ambii neurotransmitatori isi exercita actiunea prin activarea anumitor receptori, care ajung sa fie exprimati in celulele musculare netede. În acest fel, ATP participă la contracția acestor mușchi.

În nervii parasimpatici, putem găsi și exemple de cotransmisie. Acetilcolina, polipeptida intestinală vasoactivă (VIP), ATP și oxidul nitric sunt cotransmițători sintetizați și eliberați de acest tip de nerv. De exemplu, oxidul nitric acționează ca principalul mediator al vasodilatației neurogene în vasele de sânge. celulele creierului, în timp ce VIP are un rol esențial în timpul vasodilatației neurogene în pancreas.

Studierea mecanismelor de cotransmisie: Aplysia

Odată depășit principiul lui Dale, studiul impactului cotransmisiei asupra activității unui circuit neuronal a fost analizat în detaliu în sistemele animalelor nevertebrate, precum cel al Aplysia. Prin utilizarea tehnicilor electrofiziologice au fost identificate și determinate funcțiile cotransmițătorilor din neuronii identificați fiziologic din circuite neuronale bine definite.

Circuitul de hrănire Aplysia a oferit perspective importante asupra rolului funcția de cotransmisie și modul în care cotransmițătorii, cum ar fi peptida cardioactivă și miomodulină sunt capabili să moduleze contracţiile musculare evocată de un alt neurotransmițător, cum ar fi acetilcolina, care este eliberată de neuronii motori de pe mușchii responsabili cu controlul comportamentului alimentar al animalului.

Aplysia poate genera două comportamente de hrănire antagonice, și anume: ingestia și egestia. Stimularea repetitivă a interneuronului CBI-2 ar activa un generator de model central de hrănirea în ganglionul bucal pentru, în acest fel, a produce progresiv programe motorii de digestie alimente.

Egestia ar fi activată prin stimularea repetitivă a nervului esofagian, care induce a potențarea pe termen scurt a transmiterii sinaptice între interneuronul B20 și neuronul motor B8. B20 ar avea neurotransmițători precum GABA și dopamina ca cotransmițători.

Dopamina în acest caz ar acționa ca un transmițător excitator rapid, prin exercitarea unui efect asupra unui receptor similar cu 5-HT3. Gaba, la rândul său, nu ar avea niciun efect direct asupra acestor sinapse, dar ar putea potența răspunsurile dopaminergice acționând asupra receptorului GABA b și, ulterior, activând protein kinaza c.

Acesta din urmă este un exemplu în care un transmițător „convențional” (cum ar fi GABA) ar evoca un efect de modulare, iar transmițătorul „modulator” (dopamină) ar exercita un efect convențional. Acest efect al GABA este considerat un exemplu de modulație intrinsecă de către un cotransmițător, deoarece modulează circuitul căruia îi aparține.

Referințe bibliografice:

• Burnstock, G. (1976). Unele celule nervoase eliberează mai mult de un transmițător? Neuroscience, 1(4), 239-248.
• Osborne, N. Nu. (1979). Este valabil principiul lui Dale? Trends in Neurosciences, 2, 73-75.
• Strata, P. și Harvey, R. (1999). Principiul lui Dale. Buletin de cercetare a creierului, 50(5-6), 349-350.
• Vilim, F. S., Cropper, E. C., Preț, D. A., Kupfermann, I. și Weiss, K. R. (1996). Eliberarea de cotransmițători peptidici în Aplysia: reglementare și implicații funcționale. Journal of Neuroscience, 16(24), 8105-8114.