Daleovo načelo: kaj je in kaj pravi o nevronih

Daleovo načelo je splošno pravilo ki pravi, da nevron sprošča isti nevrotransmiter ali skupino nevrotransmiterjev na vseh svojih sinaptičnih povezavah. Toda kaj je na tem res? Ali je trenutna nevroznanost delno ali v celoti ovrgla to načelo?

V tem članku pojasnjujemo, kaj je Daleovo načelo in kakšna je njegova trenutna veljavnost, iz česa je sestavljen pojav kotransmisije in njegov primer.

• Sorodni članek: "Kaj so nevrotransmiterji in kakšno funkcijo opravljajo v naših možganih?"

Kakšno je Daleovo načelo?

Daleov princip ali Dalov zakon, poimenovan po angleškem fiziologu Henryju H. Dale, ki je leta 1936 prejel Nobelovo nagrado za fiziologijo in medicino za svoje ugotovitve o prenosu živčnih impulzov, ugotavlja, da nevron sprošča isti nevrotransmiter (ali skupino nevrotransmiterjev) na vseh svojih sinaptičnih povezavah.

To načelo je bilo sprva postavljeno z nekaj dvoumnosti; Nekateri znanstveniki, vključno z Johnom C. Eccles, razložil takole: "nevroni sproščajo isto skupino nevrotransmiterjev v vseh svojih sinapsah"; drugi pa so prvotno izjavo razlagali drugače: "nevroni sproščajo samo en nevrotransmiter v vseh svojih sinapsah."

Kot je razvidno, se je zdelo, da obstajata dve različici Daleovega načela, ki trdita nekaj podobnega, vendar z odtenki. Takrat sta bila znana le dva nevrotransmiterja: acetilholin in norepinefrin (za katerega so takrat verjeli, da je adrenalin); in možnost, da bi nevron sprostil več kot enega v eni sinapsi, sploh ni bila upoštevana.

Iz tega izhajajoča dvoumnost Daleove prvotne hipoteze je povzročila nekaj zmede glede tega, kaj postulirano načelo pomeni. Skratka, napačno so ga razlagali, saj je veljalo, da zanika možnost, da bi nevron lahko sprostil več kot en nevrotransmiter.

Vendar je bilo trenutno mogoče preveriti, da je Daleovo načelo, to je hipoteza, da nevron sprošča le en nevrotransmiter v vseh svojih sinapsah, napačno. Ustanovljeno je znanstveno dejstvo, da številni nevroni sproščajo več kot enega kemičnega glasnika, pojav, imenovan koprenos, o katerem bomo govorili v nadaljevanju.

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

Pojav kotransmisije

Razumevanje mehanizmov nevrotransmisije znanstvene skupnosti je že vrsto let podvrženo Daleovemu zakonu ali načelu, ki je, kot smo komentirali, predpostavilo, da koncept, da nevron sprosti le eno nevrotransmiter. Vendar so se v sedemdesetih letih 20. stoletja pojavile nove smeri razmišljanja in raziskave, ki so podvomile v te ideje.

Koncept kotransmisije je sredi 70-ih začel uporabljati med drugimi znanstveniki Geoffrey Burnstock. Ta koncept uvaja idejo, da posamezni nevroni, tako v centralnem živčnem sistemu kot v periferne, vsebujejo in lahko sproščajo veliko količino in različne snovi, ki lahko vplivajo na celice meriti.

Kotransmisija torej pomeni sproščanje različnih vrst nevrotransmiterjev, nevromodulatorjev in snovi iz posameznega nevrona, kar omogoča bolj zapletene učinke na postsinaptične receptorje in na ta način ustvarja bolj zapleteno komunikacijo od tiste, ki se pojavi pri običajnem prenosu.

Danes vemo, da v nasprotju z Daleovim načelom ni nenavadno, da nevroni sproščajo nevrotransmiterje v družbi drugih snovi. (kotransmitorji), kot so ATP (vir energije in pomemben nevrotransmiter živčnega sistema), dušikov oksid ali nevropeptidi (drobne beljakovine hitro ukrepanje).

Obstaja več primerov nevronske kotransmisije. V simpatičnem živčnem sistemu se ATP sprošča sočasno z noradrenalinom., oba nevrotransmiterja pa delujeta tako, da aktivirata določene receptorje, ki se na koncu izrazijo v celicah gladkih mišic. Na ta način ATP sodeluje pri krčenju teh mišic.

V parasimpatičnih živcih lahko najdemo tudi primere kotransmisije. Acetilholin, vazoaktivni intestinalni polipeptid (VIP), ATP in dušikov oksid so kotransmiterji, ki jih sintetizira in sprošča ta vrsta živca. Na primer, dušikov oksid deluje kot glavni posrednik nevrogene vazodilatacije v krvnih žilah. možganskih celic, medtem ko ima VIP bistveno vlogo pri nevrogeni vazodilataciji v trebušna slinavka.

Preučevanje mehanizmov kotransmisije: Aplysia

Ko je bilo Daleovo načelo premagano, je študija vpliva kotransmisije na aktivnost nevronskega vezja je bil podrobno analiziran v sistemih nevretenčarjev, kot je Aplysia. Z uporabo elektrofizioloških tehnik so bile identificirane in določene funkcije kotransmiterjev v fiziološko identificiranih nevronih v dobro definiranih nevronskih vezjih.

Prehranjevalni krog Aplysia je zagotovil pomemben vpogled v vlogo funkcijo kotransmisije in kako kotransmiterji, kot sta kardioaktivni peptid in miomodulin so sposobni modulirati mišične kontrakcije izzove drug nevrotransmiter, kot je acetilholin, ki ga sproščajo motorični nevroni na mišicah, odgovornih za nadzor prehranjevanja živali.

Aplysia lahko ustvari dve antagonistični vedenji prehranjevanja, in sicer: zaužitje in zaužitje. Ponavljajoča se stimulacija internevrona CBI-2 bi aktivirala osrednji generator vzorcev hranjenje v bukalnem gangliju, da na ta način postopoma proizvaja motorične programe prebave hrano.

Egestijo bi aktivirali s ponavljajočo stimulacijo ezofagealnega živca, ki povzroči kratkotrajno potenciranje sinaptičnega prenosa med internevronom B20 in motoričnim nevronom B8. B20 bi imel nevrotransmiterje, kot sta GABA in dopamin, kot kotransmiterje.

Dopamin bi v tem primeru deloval kot hiter ekscitatorni prenašalec, z učinkom na receptor, podoben 5-HT3. Gaba s svoje strani ne bi imela neposrednega učinka na te sinapse, vendar bi lahko okrepila dopaminergične odzive z delovanjem na receptor GABA b in poznejšo aktivacijo protein kinaze c.

Slednji je primer, kjer bi "konvencionalni" oddajnik (kot je GABA) izzval modulacijski učinek, "modulatorni" oddajnik (dopamin) pa bi izvajal običajen učinek. Ta učinek GABA velja za primer intrinzične modulacije s kotransmiterjem, saj modulira vezje, ki mu pripada.

Bibliografske reference:

• Burnstock, G. (1976). Ali nekatere živčne celice sproščajo več kot en transmiter? Nevroznanost, 1 (4), 239-248.
• Osborne, N. št. (1979). Je Daleovo načelo veljavno? Trendi v nevroznanostih, 2, 73-75.
• Strata, P. in Harvey, R. (1999). Daleovo načelo. Brain Research Bulletin, 50 (5-6), 349-350.
• Vilim, F. S., Cropper, E. C., Price, D. A., Kupfermann, I. in Weiss, K. R. (1996). Sproščanje peptidnih kotransmiterjev v Aplysia: regulacija in funkcionalne posledice. Journal of Neuroscience, 16 (24), 8105-8114.