Dales princip: vad det är och vad det säger om neuroner

Dales princip är en allmän regel som säger att en neuron frisätter samma signalsubstans eller grupp av signalsubstanser vid alla dess synaptiska anslutningar. Men vad är sant med det? Har nuvarande neurovetenskap, helt eller delvis, motbevisat denna princip?

I den här artikeln förklarar vi vad Dale-principen är och vad dess nuvarande giltighet är, vad samöverföringsfenomenet består av och ett exempel på det.

• Relaterad artikel: "Vad är signalsubstanser och vilken funktion har de i vår hjärna?"

Vad är Dales princip?

Dales princip eller Dales lag, uppkallad efter den engelske fysiologen Henry H. Dale, som tilldelades Nobelpriset i fysiologi och medicin 1936 för sina upptäckter om överföring av nervimpulser, slår fast att en neuron släpper ut samma signalsubstans (eller grupp av signalsubstanser) vid alla sina synaptiska anslutningar.

Denna princip postulerades till en början med viss tvetydighet; Vissa forskare, inklusive John C. Eccles tolkade det på följande sätt: "neuroner släpper ut samma grupp av signalsubstanser vid alla sina synapser"; medan andra tolkade det ursprungliga uttalandet på detta andra sätt: "neuroner släpper bara en signalsubstans vid alla sina synapser."

Som kan ses verkade det finnas två versioner av Dales princip som angav något liknande, men med nyanser. Vid den tiden var bara två signalsubstanser kända: acetylkolin och den noradrenalin (som vid den tiden troddes vara adrenalin); och möjligheten att en neuron släpper ut mer än en vid en enda synaps övervägdes inte alls.

Den resulterande tvetydigheten i Dales ursprungliga hypotes ledde till viss förvirring om vad den postulerade principen innebar. Kort sagt, det tolkades fel eftersom det ansågs förneka möjligheten att en neuron kunde släppa ut mer än en signalsubstans.

Men i dagsläget har det varit möjligt att verifiera att Dales princip, det vill säga hypotesen att en neuron frigör endast en signalsubstans i alla sina synapser, är falsk. Det är etablerat det vetenskapliga faktumet att många neuroner släpper ut mer än en kemisk budbärare, ett fenomen som kallas cotransmission, som vi kommer att prata om härnäst.

• Du kanske är intresserad av: "Vad är det synaptiska gapet och hur fungerar det?"

Fenomenet cotransmission

Under många år har vetenskapssamfundets förståelse av mekanismerna för neurotransmission varit föremål för till Dales lag eller princip, som, som vi har kommenterat, postulerade att konceptet att en neuron bara frigör en signalsubstans. Men med början på 1970-talet uppstod nya tankegångar och forskning som ifrågasatte dessa idéer.

Begreppet samöverföring började användas i mitten av 70-talet av bland andra forskare, Geoffrey Burnstock. Detta koncept introducerar tanken att enskilda neuroner, både i det centrala nervsystemet och i perifert, innehåller och kan frigöra en stor mängd och mängd ämnen som kan påverka celler syfte.

Samöverföring innebär alltså frisättning av olika typer av neurotransmittorer, neuromodulatorer och substanser från en enda neuron, vilket tillåter att mer komplexa effekter utövas på postsynaptiska receptorer och på detta sätt genererar en mer komplex kommunikation än den som sker vid normal överföring.

Idag vet vi att det, i motsats till vad Dales princip postulerade, inte är ovanligt att neuroner frigör signalsubstanser i sällskap med andra ämnen. (samtransmittorer), såsom ATP (energikälla och viktig signalsubstans i nervsystemet), kväveoxid eller neuropeptider (små proteiner av snabb handling).

Det finns flera exempel på neural samöverföring. I det sympatiska nervsystemet frisätts ATP samtidigt med noradrenalin., och båda signalsubstanserna utövar sin verkan genom att aktivera vissa receptorer, som till slut uttrycks i glatta muskelceller. På så sätt deltar ATP i sammandragningen av dessa muskler.

I de parasympatiska nerverna kan vi också hitta exempel på samöverföring. Acetylkolin, vasoaktiv intestinal polypeptid (VIP), ATP och kväveoxid är samtransmittorer som syntetiseras och frisätts av denna typ av nerv. Till exempel fungerar kväveoxid som den huvudsakliga mediatorn för neurogen vasodilatation i blodkärl. hjärnceller, medan VIP har en väsentlig roll under neurogen vasodilatation i bukspottkörteln.

Studera samöverföringsmekanismer: Aplysia

När Dales princip väl har övervunnits, studien av effekten av samöverföring på aktiviteten hos en neuronal krets har analyserats i detalj i systemen för ryggradslösa djur, såsom Aplysia. Genom användning av elektrofysiologiska tekniker har samtransmittorernas funktioner i fysiologiskt identifierade neuroner i väldefinierade neuronala kretsar identifierats och bestämts.

Aplysia matningskrets har gett viktiga insikter om rollen funktion av samöverföring, och hur samtransmittorer som kardioaktiv peptid och myomodulin kan modulera muskelsammandragningar framkallas av en annan signalsubstans som acetylkolin, som frisätts av motorneuroner på musklerna som ansvarar för att kontrollera djurets ätbeteende.

Aplysia kan generera två antagonistiska matningsbeteenden, nämligen: intag och egestion. Upprepad stimulering av CBI-2 interneuron skulle aktivera en central mönstergenerator av matning i det buckala gangliet för att på detta sätt progressivt producera motoriska program för matsmältningen mat.

Egestion skulle aktiveras av repetitiv stimulering av esofagusnerven, vilket inducerar en kortvarig potentiering av synaptisk överföring mellan B20-interneuronen och motorneuronen B8. B20 skulle ha signalsubstanser som GABA och dopamin som bitransmittorer.

Dopamin skulle i detta fall fungera som en snabb excitatorisk sändaregenom att utöva en effekt på en receptor som liknar 5-HT3. Gaba å sin sida skulle inte ha någon direkt effekt på dessa synapser, men det skulle kunna potentiera dopaminerga svar genom att verka på GABA b-receptorn och därefter aktivera proteinkinas c.

Det senare är ett exempel där en "konventionell" sändare (såsom GABA) skulle framkalla en modulerande effekt, och den "modulerande" sändaren (dopamin) skulle utöva en konventionell effekt. Denna effekt av GABA anses vara ett exempel på inre modulering av en samsändare, eftersom den modulerar kretsen till vilken den hör.

Bibliografiska referenser:

• Burnstock, G. (1976). Frigör vissa nervceller mer än en sändare? Neuroscience, 1(4), 239-248.
• Osborne, N. Nej. (1979). Är Dales princip giltig? Trends in Neurosciences, 2, 73-75.
• Strata, P., & Harvey, R. (1999). Dales princip. Hjärnforskningsbulletin, 50(5-6), 349-350.
• Vilim, F. S., Cropper, E. C., Price, D. A., Kupfermann, I., & Weiss, K. R. (1996). Frisättning av peptidsamtransmittorer i Aplysia: reglering och funktionella implikationer. Journal of Neuroscience, 16(24), 8105-8114.