NMDA receptorji živčnega sistema: kaj so in kakšne funkcije imajo?

Vemo, da naši nevroni komunicirajo med seboj preko sinaps, kjer sodelujejo nevrotransmiterji. Glavni ekscitatorni nevrotransmiter v možganih je glutamat, ki ima različne vrste receptorjev. Tukaj bomo govorili o enem od njih: NMDA receptorje.

V tem članku bomo izvedeli, iz česa so sestavljeni ti tipi receptorjev, kakšne značilnosti predstavljajo, kako delujejo in kako so povezani s spominom, učenjem in plastičnostjo možganov. Vendar bomo najprej naredili kratek uvod o vrstah nevrotransmiterjev, ki obstajajo, da bomo razumeli, kje se nahaja glutamat.

• Sorodni članek: "Vrste nevrotransmiterjev: funkcije in razvrstitev"

Kaj so nevrotransmiterji in kako so razvrščeni?

Nevrotransmiterji so biomolekule, ki omogočajo prenos informacij med nevroni. (to je nevrotransmisija), skozi kemični ali električni proces (odvisno od primera), imenovan nevronska sinapsa.

Obstaja veliko vrst nevrotransmiterjev; Najbolj sprejeta klasifikacija je tista, ki jih deli v tri velike skupine:

1. amini

Amine pa delimo na kvaterne amine (acetilholin) in monoamine (ti pa na: kateholamine in indolamine).

2. Amino kisline

vključujejo glutamat, GABA, glicin in histamin.

3. Nevropeptidi

Po drugi strani nevropeptidi vključujejo endorfini, enkefalini, dinorfini in vazopresin.

Glutamat in njegovi NMDA receptorji

Kot smo videli, je glutamat, imenovan tudi glutaminska kislina, možganski nevrotransmiter aminokislinskega tipa. Glutamat je ekscitatorni nevrotransmiter v možganih par excellence., in je povezan z več funkcijami, zlasti z učenjem. Nahaja se v možganih in tudi v hrbtenjači.

Kot vsi nevrotransmitorji ima glutamat različne vrste receptorjev, ki so strukture, ki se nahajajo na celice (na primer v nevronih), kjer se vežejo nevrotransmiterji, ki omogočajo sinapso (ki je lahko električna oz. kemija).

Da bi ga razumeli na preprost način in na splošno, sinapse so tiste povezave med nevroni, ki ohranjajo te živčne celice v stalni komunikaciji in ki omogočajo prenos informacij, ki omogočajo doseganje različnih procesov: razmišljanja, odločanja, pozornosti, sklepanja, govorjenja...

Tako ima glutamat štiri vrste receptorjev: receptorje NMDA (od katerih o katerih bomo govorili v tem članku), receptorje AMPA, kainat in vrsto receptorja metabotropni.

NMDA receptorji: splošne značilnosti

NMDA receptorji so zelo kompleksne beljakovine, ki delujejo kot glutamatni receptorji. Na funkcionalni ravni so receptorji NMDA, skupaj z receptorji za glutamat AMPA, bistveno povezani z dvema kognitivnima procesoma: učenjem in spominom. Natančneje, receptorji NMDA so bistveni predvsem za spomin. Poleg tega prav tako so močno povezani z nevronsko ali sinaptično plastičnostjo.

Po drugi strani so bili receptorji NMDA povezani tudi z izvorom različnih patologij ali bolezni, kot so: epilepsijanekatere nevrodegenerativne bolezni (kot so Alzheimerjeva, Parkinsonova in Huntingtonova bolezen), shizofrenija ali možganska kap.

• Morda vas zanima: "Kaj je sinaptična vrzel in kako deluje?"

Delovanje

Kaj pomeni akronim NMDA? So akronim za "N-metil D-aspartat", ki je selektivni agonist, odgovoren za specifično vezavo te vrste glutamatnih receptorjev, ne pa tudi za druge. Ko se te vrste receptorjev aktivirajo, se odprejo neselektivni ionski kanalčki za vse vrste kationov (ionov s pozitivnim električnim nabojem).

Receptorji se aktivirajo z razliko moči, ko pridejo v stik magnezijevi ioni (Mg2+). Ta korak omogoča pretok natrijevih ionov (Na+), kalcijevih (Ca2+) (teh v manjši količini) in kalijevih (K+).

Pretok kalcijevih ionov je zlasti bistven za izboljšanje procesov sinaptične plastičnosti ali plastičnosti možganov. Ta vrsta plastičnosti je sestavljena iz dejstva, da zunanji dražljaji povzročijo krepitev nekaterih sinaps in oslabitev drugih.

Tako sinaptična plastičnost, cerebralna ali nevronska, omogoča delovanje nevronov pravilno komunicirajo med seboj in prilagajajo svojo dejavnost glede na okolje in okoljski dražljaji. Skratka, omogoča možganom, da se prilagajajo spremembam, in omogoča, da se njihove funkcije maksimizirajo.

Vrsta ionotropnega receptorja

Na strukturni in funkcionalni ravni, Receptorji NMDA, imenovani tudi NMDAr, so ionotropni receptorji. Toda vrnimo se malo nazaj; Obstajajo tri vrste možganskih receptorjev: ionotropni (kot so NMDA receptorji), metabotropni in avtoreceptorji. V primerjavi z drugima dvema so ionotropni receptorji hitrejši.

Njihova glavna značilnost je, da delujejo kot specifični ionski kanali za določene ione, torej receptor sam deluje kot kanal.

funkcije

NMDA receptorji so skupaj z glutamatom povezani s številnimi funkcijami živčnega sistema (NS). Odgovorni so predvsem za uravnavanje postsinaptičnega ekscitatornega potenciala celic. Poleg tega, kot smo videli, imajo receptorji NMDA bistveno vlogo pri procesih, kot so nevronska plastičnost, spomin in učenje.

Po drugi strani pa nekatere študije omenjajo tudi vlogo vezave glutamata na NMDA receptorje v procesih celične migracije.

1. Nevronska (ali sinaptična) plastičnost

Nevronska plastičnost in njen odnos z receptorji NMDA so bili obsežno raziskani. Znano je, da aktivacija in konsolidacija določenih sinaps, zlasti med razvojem (čeprav tudi pri odraslih) omogočajo zorenje SN tokokrogov, torej spodbujajo njihove funkcionalne povezave.

Vse to se zgodi zaradi plastičnosti nevronov, ki je v veliki meri odvisna od receptorjev NMDA.

Natančneje, receptorji NMDA se aktivirajo z zelo specifično vrsto sinaptične plastičnosti, imenovane dolgoročna potenciacija (LTP). Večina spominskih in učnih procesov temelji na tej obliki plastičnosti.

2. Spomin

Glede na povezavo s spominom se je izkazalo, da imajo receptorji NMDA bistveno vlogo pri procesih, ki vključujejo oblikovanje spomina; to vključuje vrsto spomina, imenovano epizodni spomin (tisti, ki nam omogoča, da se spomnimo preživetih izkušenj in ki konfigurira našo avtobiografijo).

• Morda vas zanima: "Vrste spomina: kako človeški možgani shranjujejo spomine?"

3. Učenje

Končno so receptorji NMDA povezani tudi z učnimi procesi in videli smo, kako njihovi Aktivacija se zgodi pred to vrsto procesa, ki je povezan s spominom in plastičnostjo cerebralna.

Bibliografske reference:

• Flores-Soto, M.E., Chaparro-Huerta, V., Escoto-Delgadillo, M., Vazquez-Valls, E., González-Castañeda, R.E. in Beas-Zarate, C. (2012). Struktura in funkcija podenot glutamatnega receptorja tipa NMDA. Nevrologija (angleška izdaja), 27(5): 301-310.
• Morgado, I. (2005). Psihobiologija učenja in spomina: osnove in nedavni napredek. Rev Neurol, 40 (5): 289-297.
• Rosenweig, M.R., Breedlove, S.M. & Watson, N.V. (2005). Psihobiologija: uvod v vedenjsko, kognitivno in klinično nevroznanost. Barcelona: Ariel.
• Stahl, S.M. (2002). Esencialna psihofarmakologija. Nevroznanstvene osnove in klinične aplikacije. Barcelona: Ariel.
• Vyklick, V; Korinek, M; Smejkalov, T.; Balik, A; Krausova, B; Kaniakova, M. (2014). Struktura, funkcija in farmakologija NMDA receptorskih kanalov. Češka republika: Inštitut za fiziologijo v.v.i., Akademija znanosti Češke, 63 (Suppl. 1): S191-S203.