Galvenie neirotransmiteri un to uzdevumi

Glutamāts ir galvenā ierosinošā signālviela galvas smadzenēs. Tas darbojas gan caur ātriem jonu kanāliem, gan caur lēnākiem receptoriem, un tā receptoru īpatnības ir mācīšanās un atmiņas veidošanās pamatā. Pārmērīgs glutamāta daudzums audiem ir toksisks, un tieši šis mehānisms daļēji izskaidro nervu šūnu bojāeju pēc insulta.

GABA ir galvenā kavējošā signālviela galvas smadzenēs. To ražo no glutamāta, un tā samazina varbūtību, ka nākamā šūna izraisīs impulsu. Uz šo sistēmu iedarbojas miega un nomierinošie līdzekļi, daļa pretepilepsijas zāļu un alkohols.

Glicīns ir trešā aminoskābe, kas darbojas kā kavējoša signālviela, bet galvenokārt muguras smadzenēs un smadzeņu stumbrā. Tā loma īpaši labi redzama saindēšanās gadījumos, kad glicīna receptora bloķēšana rada smagas ģeneralizētas spazmas.

Monoamīnus ražo salīdzinoši nelielas šūnu grupas smadzeņu stumbrā un vidussmadzenēs, bet to aksoni izplešas pa visu smadzeņu garozu. Tāpēc dažu tūkstošu šūnu darbība ietekmē visas smadzeņu darbības toni: modrību, motivāciju, garastāvokli un uzmanību.

Dopamīnu ražo vairāki atsevišķi kodolu apgabali, un katram no tiem ir sava funkcija. Viena sistēma nodrošina kustību plūdumu, otra piedalās motivācijā un atalgojuma mācīšanās procesos, trešā regulē hormonu izdali no hipofīzes. Tieši tāpēc zāles, kas iedarbojas uz dopamīnu, vienlaikus var uzlabot vienu un pasliktināt otru.

Serotonīnu smadzenēs ražo šuves kodolu neironi. Tas piedalās garastāvokļa, miega un nomoda ritma, sāta sajūtas un sāpju uztveres regulācijā. Noradrenalīns nodrošina modrību un reakciju uz draudiem, bet histamīns smadzenēs uztur nomoda stāvokli, un tieši tāpēc vecākās pretalerģijas zāles rada miegainību.

Acetilholīns ir signālviela, ar kuru nervs pavēl skeleta muskulim sarauties. Tur tas darbojas caur jonu kanāla tipa receptoru, un atbilde ir ātra un vienmēr ierosinoša.

Tā pati viela veģetatīvajā nervu sistēmā darbojas caur pavisam citu receptoru veidu, kas saistīts ar G olbaltumvielu. Tieši tāpēc acetilholīns sirdī palēnina ritmu, zarnās pastiprina kustības, bet acī sašaurina zīlīti.

Šis ir skaidrākais piemērs tam, ka signālvielai nav sava rakstura. To nosaka receptors. Tieši šī atšķirība izskaidro, kāpēc zāles, kas bloķē vienu acetilholīna receptoru veidu, atslābina zarnas un paātrina sirdsdarbību, bet muskuļu spēku neietekmē.

Smadzenēs acetilholīns piedalās uzmanības un atmiņas procesos. Alcheimera slimības gadījumā holīnerģisko neironu darbība pasliktinās, un daļa lietoto zāļu tāpēc kavē fermentu, kas acetilholīnu sašķeļ.

Neiropeptīdi ir īsas aminoskābju virknes, ko šūna ražo kā lielu priekšteci un pēc tam sagriež gabalos. Tie darbojas lēnāk, izplatās tālāk un bieži tiek izdalīti kopā ar kādu mazo signālvielu, noskaņojot tās iedarbību.

Pie tiem pieder endogēnie opioīdu peptīdi, kas nomāc sāpju signālu, viela P, kas sāpju signālu pastiprina, kā arī oksitocīns un vazopresīns, kas vienlaikus darbojas gan kā hormoni, gan kā signālvielas smadzenēs.

Ārpus klasiskajām grupām paliek divas savdabības. Slāpekļa oksīds ir gāze, ko šūna neuzkrāj pūslīšos; tā izdifundē cauri membrānai un darbojas atpakaļvirzienā uz šūnu, no kuras signāls nāca. Adenozīns un adenozīntrifosfāts darbojas kā signālvielas, kas noskaņo citu sinapšu darbību; tieši adenozīna receptoru bloķēšana ir kofeīna darbības pamatā.

• Endogēnie opioīdu peptīdi: nomāc sāpju signālu.
• Viela P: pārnes un pastiprina sāpju signālu.
• Slāpekļa oksīds: gāze, kas darbojas atpakaļvirzienā sinapsē.
• Adenozīns: uzkrājas nomoda laikā un veicina miegainību.
• Oksitocīns un vazopresīns: darbojas gan kā hormoni, gan smadzenēs.

Ja signālviela paliktu spraugā, sinapse pārstātu nodot atsevišķus signālus. Tāpēc katrai vielai ir savs pārtraukšanas mehānisms, un tieši tas ir biežākais zāļu mērķis.

Monoamīnus galvenokārt ievelk atpakaļ īpaši pārnesēji, un pēc tam šūnā tos sašķeļ fermenti. Serotonīna atpakaļuzsūkšanas kavēšana ir plaši lietotas antidepresantu grupas darbības pamatā, bet fermenta kavēšana ir citas, vecākas grupas pamatā.

Acetilholīnu sašķeļ ferments tieši spraugā, un tas notiek ļoti ātri. Šā fermenta kavētāji pastiprina un pagarina acetilholīna darbību, un tos lieto gan miastēnijas, gan atmiņas traucējumu ārstēšanā. Tas pats mehānisms izskaidro daļas insekticīdu un indīgo vielu toksicitāti.

1. Impulss atver kalcija kanālus aksona galā.
2. Kalcijs izraisa pūslīšu saplūšanu ar membrānu un vielas izdalīšanos.
3. Viela piesaistās receptoriem uz nākamās šūnas.
4. Receptors atver jonu kanālu vai iedarbina šūnas iekšējo signālceļu.
5. Viela tiek ievilkta atpakaļ vai sašķelta, un sinapse ir gatava nākamajam signālam.

Attīstībā signālvielas parādās agrāk nekā gatavas sinapses, un sākotnēji tās darbojas kā augšanas regulatori: tās ietekmē šūnu dalīšanos, pārvietošanos un savienojumu veidošanos. Tas ir viens no iemesliem, kāpēc vielas, kas ietekmē šīs sistēmas, grūtniecības laikā prasa īpašu piesardzību.

Bērnībā un pusaudža gados smadzeņu savienojumu skaits vispirms strauji aug un pēc tam tiek atlasīts, atmetot mazāk izmantotos. Šajā laikā mainās arī signālvielu sistēmu līdzsvars, īpaši pieres daivā, kas nobriest vēlāk par pārējām.

Novecojot, vairākas monoamīnu sistēmas pakāpeniski vājinās, un daļu vecuma izmaiņu kustībās un miegā skaidro tieši ar to. Tomēr izteiktas izmaiņas, piemēram, roku trīce miera stāvoklī, gaitas palēnināšanās vai atmiņas straujš pasliktinājums, nav normāla novecošana un prasa neirologa vērtējumu.

Signālvielu koncentrāciju asinīs ikdienā nemēra, jo asins rādītājs nesakrīt ar to, kas notiek sinapsēs aiz asins un smadzeņu barjeras. Atsevišķos gadījumos mēra vielmaiņas produktus muguras smadzeņu šķidrumā, bet arī tas ir šauru indikāciju izmeklējums.

Attēldiagnostikā izmanto pozitronu emisijas tomogrāfiju un vienfotona emisijas tomogrāfiju ar īpašiem marķieriem, kas piesaistās pie receptoriem vai pārnesējiem. Piemēram, dopamīna pārnesēja attēlošana palīdz atšķirt Parkinsona slimību no citiem trīces cēloņiem.

Praksē tomēr svarīgākais rīks paliek rūpīga izmeklēšana: simptomu apraksts, to gaita laikā, zāļu un vielu lietošana un neiroloģiskā apskate. Diagnozi neuzstāda pēc kādas vielas līmeņa.

Pirmais pārpratums ir signālvielas un hormona jaukšana. Signālviela darbojas dažu nanometru attālumā sinapsē un dažu milisekunžu laikā, hormons ar asinīm nonāk tālu prom un darbojas ilgi. Dažas vielas, piemēram, noradrenalīns un oksitocīns, darbojas abos veidos, bet tas ir izņēmums, nevis likums.

Otrais ir doma, ka slimības rodas no vienas vielas trūkuma. Garastāvokļa traucējumu skaidrojums ar viena monoamīna trūkumu ir novecojis vienkāršojums; mūsdienās runā par tīklu darbības, receptoru jutības un pielāgošanās izmaiņām. Tieši tāpēc zāļu iedarbība parādās nedēļu laikā, nevis stundā, kad vielas līmenis jau ir mainījies.

Trešais ir serotonīna izcelsmes jaukšana. Lielākā daļa organisma serotonīna atrodas nevis smadzenēs, bet zarnu gļotādas šūnās, kur tas regulē zarnu kustības. Šis serotonīns smadzenēs nenonāk, jo nešķērso asins un smadzeņu barjeru, tāpēc zarnu un smadzeņu procesus nevar vienkārši savienot.

Visnoderīgākā doma par signālvielām ir tā, ka to nav pareizi uzskatīt par ziņojuma saturu. Tās drīzāk ir atslēgas, un nozīmi piešķir slēdzene, tas ir, receptors uz saņēmējšūnas. Viena un tā pati atslēga vienā durvīs ielaiž, citās izslēdz gaismu.

No tā izriet praktisks secinājums par zālēm. Zāles gandrīz nekad nepievieno organismam signālu; tās maina to, cik ilgi, cik stipri un kurā vietā paša organisma signāls darbojas. Tieši tāpēc blakusparādības parasti rodas nevis no nepareizas darbības, bet no tā, ka tā pati sistēma darbojas arī citur, kur iejaukšanās nebija vajadzīga.

Tas izskaidro arī, kāpēc nav un nevar būt vienas vielas, kuras papildināšana uzlabotu smadzeņu darbību kopumā. Sistēmas darbojas savstarpēji saistīti, un vienas sistēmas pastiprināšana gandrīz vienmēr maina otras darbību.