Принцип Дейла: що це таке і що він говорить про нейрони

Принцип Дейла є загальним правилом який стверджує, що нейрон вивільняє той самий нейромедіатор або групу нейромедіаторів у всіх своїх синаптичних з’єднаннях. Але що в цьому правда? Сучасна нейронаука, частково чи повністю, спростувала цей принцип?

У цій статті ми пояснюємо, що таке принцип Дейла і яка його чинність на даний момент, з чого складається явище котрансмісії та приклад цього.

• Пов'язана стаття: "Що таке нейромедіатори і яку функцію вони виконують у нашому мозку?"

У чому полягає принцип Дейла?

Принцип Дейла або закон Дейла, названий на честь англійського фізіолога Генрі Х. Дейл, нагороджений Нобелівською премією з фізіології та медицини в 1936 році за відкриття передачі нервових імпульсів, встановлює, що нейрон вивільняє той самий нейромедіатор (або групу нейромедіаторів) у всіх своїх синаптичних з’єднаннях.

Спочатку цей принцип постулювався з певною двозначністю; Деякі вчені, включаючи Джона К. Еклз інтерпретував це так: «нейрони вивільняють ту саму групу нейромедіаторів у всіх своїх синапсах»; тоді як інші інтерпретували оригінальне твердження таким чином: «нейрони вивільняють лише один нейромедіатор у всіх своїх синапсах».

Як видно, існувало дві версії принципу Дейла, які стверджували щось подібне, але з нюансами. На той час було відомо лише про два нейромедіатори: ацетилхолін і норадреналіну (який на той час вважався адреналіном); і можливість того, що нейрон вивільняє більше одного в одному синапсі, взагалі не розглядалася.

Виникла двозначність початкової гіпотези Дейла призвела до деякої плутанини щодо того, що означає постульований принцип. Коротше кажучи, це було неправильно витлумачено, оскільки вважалося, що воно заперечує можливість того, що нейрон може вивільняти більше одного нейромедіатора.

Проте в даний час вдалося перевірити, що принцип Дейла, тобто гіпотеза про те, що нейрон вивільняє лише один нейромедіатор у всіх своїх синапсах, невірний. Встановлено науковий факт, що багато нейронів вивільняють більше одного хімічного месенджера, явище, яке називається котрансмісією, про яке ми поговоримо далі.

• Вас може зацікавити: "Що таке синаптичний розрив і як він працює?"

Явище котрансмісії

Протягом багатьох років розуміння наукового співтовариства механізмів нейротрансмісії було підпорядковане до закону або принципу Дейла, який, як ми вже коментували, постулював, що концепція того, що нейрон вивільняє лише один нейромедіатор. Однак, починаючи з 1970-х років, з’явилися нові напрямки думок і досліджень, які поставили під сумнів ці ідеї.

Концепція котрансмісії почала використовуватися в середині 70-х років, серед інших вчених, Джеффрі Бернсток. Ця концепція вводить ідею про те, що окремі нейрони, як у центральній нервовій системі, так і в периферичні, містять і можуть виділяти велику кількість і різноманітність речовин, які здатні впливати на клітини мета.

Таким чином, котрансмісія передбачає вивільнення різних типів нейромедіаторів, нейромодуляторів і речовин з одного нейрона, дозволяючи більш складним впливам на постсинаптичні рецептори і, таким чином, створюючи більш складний зв’язок, ніж той, який відбувається при звичайній передачі.

Сьогодні ми знаємо, що, всупереч тому, що постулював принцип Дейла, нейрони нерідко виділяють нейромедіатори разом з іншими речовинами. (котрансмітери), такі як АТФ (джерело енергії та важливий нейромедіатор нервової системи), оксид азоту або нейропептиди (крихітні білки швидка дія).

Є кілька прикладів нервової котрансмісії. У симпатичній нервовій системі АТФ вивільняється разом з норадреналіном., і обидва нейромедіатори здійснюють свою дію, активуючи певні рецептори, які в кінцевому підсумку експресуються в гладком’язових клітинах. Таким чином АТФ бере участь у скороченні цих м'язів.

У парасимпатичних нервах ми також можемо знайти приклади котрансмісії. Ацетилхолін, вазоактивний інтестинальний поліпептид (VIP), АТФ і оксид азоту є котрансмітерами, які синтезуються та вивільняються цим типом нерва. Наприклад, оксид азоту діє як основний медіатор нейрогенної вазодилатації в кровоносних судинах. клітин головного мозку, тоді як VIP відіграє істотну роль під час нейрогенної вазодилатації в підшлункової залози.

Вивчення механізмів котрансмісії: Аплізія

Як тільки принцип Дейла було подолано, дослідження впливу котрансмісії на активність нейронного ланцюга було детально проаналізовано в системах безхребетних тварин, таких як Aplysia. Завдяки використанню електрофізіологічних методів було ідентифіковано та визначено функції котрансмітерів у фізіологічно ідентифікованих нейронах у чітко визначених нейронних ланцюгах.

Схема живлення Aplysia надала важливу інформацію про цю роль функцію котрансмісії та як котрансмітери, такі як кардіоактивний пептид і міомодулін здатні модулювати м'язові скорочення викликається іншим нейромедіатором, таким як ацетилхолін, який виділяється моторними нейронами м’язів, відповідальних за контроль харчової поведінки тварини.

Аплізія може генерувати дві антагоністичні харчові поведінки, а саме: ковтання та ковтання. Повторювана стимуляція інтернейрону CBI-2 активує центральний генератор шаблонів живлення в щічному ганглії, щоб, таким чином, поступово виробляти моторні програми травлення харчування.

Егезія буде активована повторюваною стимуляцією стравохідного нерва, що індукує короткочасне потенціювання синаптичної передачі між інтернейроном B20 і руховим нейроном B8. B20 мав би нейромедіатори, такі як ГАМК і дофамін, як котрансмітери.

Дофамін у цьому випадку буде діяти як швидкий передавач збудження, впливаючи на рецептор, подібний до 5-HT3. Габа, зі свого боку, не матиме прямого впливу на ці синапси, але може посилити дофамінергічні реакції шляхом дії на рецептор ГАМК b і подальшої активації протеїнкінази в.

Останній є прикладом, коли «звичайний» передавач (такий як ГАМК) викликає модулюючий ефект, а «модулюючий» передавач (дофамін) справлятиме звичайний ефект. Цей ефект ГАМК вважається прикладом внутрішньої модуляції котрансмітером, оскільки він модулює схему, до якої він належить.

Бібліографічні посилання:

• Бернсток, Г. (1976). Чи виділяють деякі нервові клітини більше одного передавача? Neuroscience, 1(4), 239-248.
• Осборн, Н. немає. (1979). Чи справедливий принцип Дейла? Тенденції в нейронауках, 2, 73-75.
• Страта П. і Харві Р. (1999). Принцип Дейла. Бюлетень дослідження мозку, 50 (5-6), 349-350.
• Вілім, Ф. С., Кроппер, Е. Ч., Прайс, Д. А., Купферманн І. та Вайс К. Р. (1996). Вивільнення пептидних котрансмітерів у Aplysia: регуляція та функціональні наслідки. Journal of Neuroscience, 16 (24), 8105-8114.