انتقال دهنده‌های عصبی
ذخیره مقاله با فرمت پی دی اف
انتقال دهنده‌های عصبی، یکی از مباحث مطرح در
روان‌شناسی فیزیولوژیک بوده و به معنای مواد
شیمیایی هستند که از یک
نورون ترشح می‌شوند و بر فعالیت نورون دیگر تاثیر می‌گذارند. این مواد انتقال‌دهنده که به آنها پیک عصبی نیز می‌گویند، از تکمه‌های پایانی نورون‌ها آزاد می‌شوند و توسط گیرنده‌های موجود در غشای سلول دیگری پی‌گردی می‌شوند. در این مقاله بعد از تعریف انتقال دهنده‌های عصبی و بیان ویژگی‌های آن به بررسی انواع آن می‌پردازیم.
نورون‌ها (Neurones) از نظر تولید و ترکیب مواد
شیمیایی، یاخته‌هایی بسیار فعال هستند و فرآورده‌های آنها در سوخت‌وساز آنها و ایجاد ارتباط بین نورون‌ها و کارکردهای مختلف عصبی مانند حالات روانی و
یادگیری نقش اساسی دارند.
مواد
شیمیایی، ناقل پیام‌هایی هستند که ارتباطات درونی و بیرونی موجودات زنده را امکان‌پذیر می‌سازند. این مواد شامل انتقال‌دهنده‌های عصبی، تعدیل‌کننده‌های عصبی، (Neuroodulators) هورمون‌ها و فرومون‌ها (Pheromones) بر عملکرد سلول‌ها، اندام‌ها و یا حتی تمامی حیوانات تاثیر می‌گذارند. در تمام موارد برای انتقال باید سلول‌هایی وجود داشته باشد که مواد
شیمیایی را آزاد سازند و مولکول‌های پروتئینی ویژه‌ای به نام گیرنده که وجود این مواد را پی‌گردی کنند. آنها به لحاظ فاصله میان سلول ترشح‌کننده و گیرنده‌هایی که مواد
شیمیایی آزاد شده را پی‌گردی می‌کنند، متفاوت از یکدیگرند.
انتقال‌دهنده‌های عصبی مواد
شیمیایی هستند که از یک نورون ترشح می‌شوند و بر فعالیت نورون دیگر تاثیر می‌گذارند.
این مواد انتقال‌دهنده که به آنها پیک عصبی نیز می‌گویند، از تکمه‌های پایانی نورون‌ها در شکاف سیناپسی (Synaptic cleft) آزاد می‌شوند و توسط گیرنده‌های موجود در غشای (Memberane) سلول دیگری که در فاصله بسیار نزدیکی از آن قرار گرفته، پی‌گردی می‌شوند. ارتباط
شیمیایی در هر سیناپس، اختصاصی و منحصر به فرد است. انتقال‌دهنده‌ها در مقایسه با تعدیل‌کننده‌ها مسیر کوتاهتری را طی می‌کنند و از حیطه عملکرد کمتری برخوردارند.
دانشمندان علوم اعصاب معتقدند که انتقال‌دهنده‌های بی‌شماری در
مغز وجود دارد و دائما بر طول فهرست این مواد افزوده می‌شود. تک تک سلول‌های بدن با انجام دادن واکنش‌های
شیمیایی بر روی موادی که از راه تغذیه به آنها می‌رسند، مواد لازم خود را می‌سازند. نورون‌ها نیز انتقال‌دهنده‌های عصبی خود را از مولکول‌های مشتق‌شده از مواد غذایی تولید می‌کنند. برخی انتقال‌دهنده‌های عصبی در پایانه پیش‌سیناپسی (Presynaptic) نزدیک محل ترشح خود، ساخته می‌شوند. اما انتقال‌دهنده‌های عصبی با ساختمان مولکولی بزرگتر، در جسم سلولی ساخته می‌شوند و از آنجا به پایانه آکسون (Axon) انتقال می‌یابند.
در پایانه نورون پیش‌سیناپسی، حجم زیادی از مولکول‌های پیک عصبی در ساختارهای کوچک کروی شکلی به نام کیسه‌های سیناپسی (Vesicles) انباشته می‌شوند. علاوه بر ذخیره‌سازی پیک‌های عصبی در کیسه‌های سیناپسی، مقداری از این مواد در خارج از این کیسه‌ها نگهداری می‌شوند. با ناقطبی شدن انتهای آکسون هنگام رسیدن پتانسیل عمل (Action potential) به آنجا، بار الکتریکی در دو سوی غشا تغییر می‌کند و باعث گشوده شدن مجراهای کلسیمی وابسته به ولتاژ در پایانه‌های نورون می‌گردد.
با به جریان افتادن کلسیم، انتقال‌دهنده عصبی از غشای نورون در شکاف سیناپسی بین نورون‌های پیش‌سیناپسی و پس‌سیناپسی (Postsynaptic neuron) رها می‌شود که به آن برون‌ریزی (Exocytose) می‌گویند. عمل برون‌ریزی سریع است و حدود ۱ تا ۲ هزارم ثانیه ادامه پیدا می‌کند، اما نتیجه همیشه یکسان نیست.
بسیاری از پتانسیل‌های عمل گاهی نمی‌توانند انتقال‌دهنده عصبی آزاد کنند و اگر هم موفق شوند، مقدار ماده ترشح شده همیشه ثابت نیست. در واقع، پیامد رسیدن یک پتانسیل عمل به انتهای آکسون از سیناپسی به سیناپس دیگر فرق دارد. پس از ترشح انتقال‌دهنده از سلول پیش‌سیناپسی، ماده
شیمیایی در سرتاسر شکاف سیناپسی پخش می‌شود و به گیرنده خود در غشای سلول پس‌سیناپسی می‌چسبد. عرض شکاف سیناپسی حدود ۲ تا ۵ صدم میکرون است و حدود ۱۰ هزارم ثانیه طول می‌کشد تا پیک عصبی در سرتاسر شکاف پخش شود. کل فرایند انتقال از راه سیناپس با احتساب زمان ترشح پیک عصبی حدود ۲ میلی ثانیه یا کمتر زمان می‌برد.
در مغز حدود ۱۰۰ نوع انتقال‌دهنده عصبی وجود دارد، اما یک نورون همه آنها را ترشح نمی‌کند. پژوهشگران تا مدت‌ها فکر می‌کردند که هر نورون فقط یک انتقال‌دهنده عصبی رها می‌کند. اما امروزه متوجه شده‌اند که بسیاری از نورون‌ها، دو یا سه و یا حتی بیش از سه انتقال‌دهنده عصبی رها می‌کنند و هر نورون ترکیب یکسانی از انتقال‌دهنده‌های عصبی را از تمامی شاخه‌های آکسونی خود آزاد می‌کند. برای مثال اگر از شاخه‌ای گلوتامات و پپتید (Peptid) ترشح شود، شاخه‌های دیگر آکسون نیز همین مواد را آزاد می‌کنند.
هرچند یک نورون، تعداد محدودی انتقال‌دهنده عصبی ترشح می‌کند، اما در سیناپس‌های گوناگونی که به آن می‌رسند انتقال‌دهنده‌های مختلفی را دریافت می‌کند و به آنها پاسخ می‌دهد. انتقال‌دهنده‌های عصبی عموما بیش از یک نوع گیرنده دارند. گیرنده انتقال‌دهنده عصبی در غشای سلول پس‌سیناپسی از جنس پروتئین است. هنگامی که انتقال‌دهنده عصبی به محل گیرنده خود می‌چسبد، گیرنده مجرایی را در غشا باز می‌کند. این اثر یا سریع انجام می‌شود که به آن اثر یونی (Ion tropic effect) می‌گویند، یا آهسته و با صرف زمان نسبتا طولانی که آن را اثر
شیمیایی (Metabotropic effect) می‌نامند. علت وجود انتقال‌دهنده عصبی و گیرنده‌های بی‌شمار این است که
دستگاه عصبی برای ایجاد یک رفتار پیچیده، عناصر
شیمیایی بسیاری را باید با هم ترکیب کند. انتقال‌دهنده‌های مختلف و گیرنده‌های گوناگون نقش‌های متفاوت و متمایزی را در عملکرد مغز و رفتار ایفا می‌کنند.
به‌طور طبیعی یک انتقال‌دهنده عصبی نمی‌تواند به مدت زیادی روی غشای نورون پس‌سیناپسی باقی بماند. زیرا ممکن است آن نورون را به‌طور مدام تحریک یا بازداری کند که در این صورت امکان کنترل دقیق از بین می‌رود. از دو راه کوتاه شدن مدت عمل انتقال‌دهنده‌های عصبی حاصل می‌شود. در مورد برخی انتقال‌دهنده‌های عصبی فرایند تجزیه صورت می‌گیرد. به این ترتیب که آنزیم‌های غشای یاخته گیرنده با پیک عصبی وارد فعل و انفعال می‌شود تا آن را تجزیه و بی‌اثر سازد. در مورد سایر انتقال‌دهنده‌های عصبی فرایند بازجذب (Reuptake) یا بازگیری صورت می‌گیرد. این فرایند تقریبا بلافاصله منطقه سیناپس را از ماده
شیمیایی پاک می‌کند. منظور از بازگیری، جذب انتقال‌دهنده‌های عصبی توسط همان پایانه‌های سیناپسی رهاکننده آنهاست.
نورون‌ها از نظر تولید و ترکیب مواد
شیمایی، سلولی بسیار فعال هستند و فرآورده‌های آنها در سوخت و ساز آنها و ایجاد ارتباط بین نورون‌ها و کارکردهای مختلف عصبی مانند حالات روانی و یادگیری، نقش اساسی دارند. بعضی از این مواد در سیناپس‌ها به عنوان انتقال‌دهنده و برخی به عنوان تعدیل‌کننده (Neuromodulators) عمل می‌کنند. بسیاری از داروهای روانی با تاثیر در این مواد و یا در گیرنده‌های آنها باعث تغییرات عصبی و روانی می‌گردند.
جایگاه اصلی این میانجی‌گرهای عصبی همواره در یک شکاف ۲۰۰ آنگسترومی، بین آکسون و دندریت نورون‌ها می‌باشد.
انتقال‌دهنده‌ها که در سطح یک سیناپس اثر می‌کنند، منطقه عمل محدودتری دارند. تعدیل‌کننده‌های عصبی در
مغز، میدان عمل وسیع‌تری دارند و میزان ترشح آنها بیشتر است. ساخت و آزاد شدن این مواد به تولید و ترشح هورمون‌ها شباهت دارد. تاکنون ده‌ها انتقال‌دهنده و
تعدیل‌کننده عصبی شناسایی شده‌اند که مهمترین آنها را نام می‌بریم.
استیل‌کولین ماده ناقلی است که در صفحه محرکه عصبی – ماهیچه‌ای انسان و مهره‌داران وجود دارد. صفحه محرکه عصبی – ماهیچه‌ای همان ارتباط بین آکسون سلول حرکتی با تار ماهیچه‌ای را می‌گویند که از ویژگی سیناپس
شیمیایی برخوردار می‌باشد. استیل‌کولین با مکانیسم انتقال، وارد پایانه عصبی می‌شود. نیمی از استیل‌کولین موجود در پایانه عصبی، از آزادسازی و احیای قبلی استیل‌کولین ناشی می‌شود و بقیه از پلاسمای خون تامین می‌گردد. برای تولید استیل‌کولین، نیاز به آنزیم کولین استیلاز (Choline Acetylase) می‌باشد. این آنزیم در جسم سلولی نورون حرکتی ساخته می‌شود و در مدت ۱۰ روز از آکسون به پایانه پیش‌سیناپسی انتقال داده می‌شود.
استیل‌کولین ساخته و آزاد شده در پایانه، از طریق انتقال فعال به درون وزیکول یا حبابچه‌های ناقل موجود در پایانه هدایت می‌شوند، سپس هر زمان که پتانسیل عمل وارد پایانه پیش‌سیناپسی می‌شود، تعدادی از این وزیکول‌ها در یک زمان، ناقل خود را در عرض یک‌هزارم‌ثانیه، به داخل شکاف سیناپسی تخلیه می‌کنند. مکانیسم تخلیه مواد ناقل توسط وزیکول‌ها مربوط به کانال‌های وابسته به ولتاژ کلسیم است. به این صورت که با ورود پتانسیل عمل، کانال‌های کلسیمی باز می‌شود و یون‌های کلسیم وارد پایانه می‌شوند. سپس این یون‌های کلسیم، به مولکول‌های پروتئینی خاصی متصل شده و باعث می‌شود که نقاطی به نام محل‌های آزادسازی در درون غشا باز شده و وزیکول‌ها مواد ناقل خود را که همان استیل‌کولین است، به شکاف سیناپسی تخلیه کنند. وقتی استیل‌کولین در شکاف سیناپسی آزاد شد، نورون پس‌سیناپسی را، تحریک یا مهار می‌کند.
بعد از غیرفعال شدن گیرندگان غشا زیرسیناپسی و همچنین پایان وظیفه استیل‌کولین، آنزیمی به نام کولین استراز (ChE) که در شبکه پروتئوگلیکان شکاف سیناپسی وجود دارد، استیل‌کولین را به استات و کولین تجزیه کرده که کولین آن توسط پایانه سیناپس جذب شده و دوباره به استیل‌کولین تبدیل می‌شوند.
به نورون‌ها و سیناپس‌هایی که استیل‌کولین آزاد می‌کنند، استیل کولینرژیک (Acetyl cholinergic) می‌گویند. استیل‌کولین دارای دو نوع گیرنده است:
۱) گیرنده‌های موسکارینی (Muscarinic): این گیرنده‌ها به وسیله استیل‌کولین و ماده‌ای به نام موسکارین که از یک قارچ به دست می‌آید فعال می‌شوند. "آتروپین" گیرنده‌های موسکارینی را از کار می‌اندازد.
۲) گیرنده‌های نیکوتینی (Nicotinic): این گیرنده‌ها نیز به وسیله استیل‌کولین و ماده نیکوتین فعال می‌شوند. "کورار" باعث از کار افتادن گیرنده‌های نیکوتینی در بدن می‌شود.
در سیناپس‌های استیل کولینرژیک مغز و نخاع از هر دو نوع گیرنده استیل‌کولین یافت می‌شود، ولی گیرنده‌های تارهای عضلات اسکلتی از نوع نیکوتینی هستند. ماده‌ای سمی به نام توکسین بوتولیک که از نوعی باکتری تولید می‌شود، با ممانعت از آزاد شدن استیل‌کولین باعث از کار افتادن سیناپس‌های استیل کولینرژیک می‌شود.
آدرنالین یا اپی‌نفرین،
نورآدرنالین یا نوراپی‌نفرین و
دوپامین از جمله ناقلین آدرنرژیک این دسته بوده که در تمام سیناپس‌های پس‌گره‌ای دستگاه سمپاتیک به استثنای غدد عرق وجود دارند. همه این کاتکولامین‌ها، از اسیدآمینه تیروزین ساخته شده‌اند.
این ماده یکی از مهمترین انتقال‌دهنده‌های نورون‌های مراکز عصبی است و بسیاری از بیماری‌های عصبی و روانی به اختلال در ترشح و عملکرد آن مربوط است. دوپامین برحسب نوع گیرنده‌هایی که در آن اثر می‌کند، ممکن است تحریک‌کننده و یا بازدارنده باشد. در نواحی مختلفی از مغز، نورون‌های دوپامینرژیک شناخته شده‌اند که یکی از آنها هسته سیاه در
مغز میانی است. دوپامین از انتهای آکسون این نورون‌ها به درون اجسام مخطط در قاعده مغز آزاد می‌شود. آسیب دیدن نورون‌های دوپامینرژیک باعث بروز بیماری
پارکینسون (Parkinson) می‌شود. در حقیقت تحلیل این نورون‌ها و در نتیجه کاهش فعالیت دوپامین در مغز، ایجاد کننده علایم بیماری پارکینسون است. عکس این روند در بیماری
اسکیزوفرنی یا
روان‌گسیختگی وجود دارد، به این صورت که فعالیت بیش از حد طبیعی این نورون‌ها باعث افزایش فعالیت دوپامین شده و علایم بیماری اسکیزوفرنی بروز می‌کند.
چگونگی‌اندازه‌گیری فعالیت نورون‌های دوپامینرژیک
دوپامین و سایر کاتکولامین‌ها به وسیله یک آنزیم داخل نورونی به نام مونو آمین اکسیداز (MAO) و یک آنزیم خارج‌نورونی به نام کاتکول اومتیل ترانسفراز (COMT)، تجزیه و بی‌اثر می‌شوند. دوپامین پس از تجزیه شدن ماده‌ای به نام هومو وانیلیک اسید (HVA) به وجود می‌آورد که با‌اندازه‌گیری مقدار آن در مایع مغزی – نخاعی و پلاسمای خون و ادرار، می‌توان به میزان فعالیت نورون‌های دوپامینرژیک مغز پی برد.
(نورآدرنالین): از پایانه‌های نورون‌هایی ترشح می‌شود که اجسام سلولی آنها در
ساقه مغز و
هیپوتالاموس واقع هستند. نورون‌های ترشح‌کننده نوراپی‌نفرین، به طور خاص، در لوکوس سرولئوس در پل مغز قرار دارد.
آنزیمی به نام دوپامین هیدروکسیلاز (dopamine hydroxylase) باعث تبدیل دوپامین به نوراپی‌نفرین می‌شود. در نورون‌هایی که این آنزیم وجود دارد، دوپامین به شکل نوراپی‌نفرین آزاد می‌شود. این نورون‌ها را، نورآدرنرژیک می‌نامند. نوراپی‌نفرین در
اعصاب محیطی سمپاتیک و تعدادی از سیناپس‌های مغز نقش انتقال دارد. نوراپی‌نفرین پس از اثر در غشای پس‌سیناپسی دوباره به وسیله پایانه سیناپس جذب می‌شود و یا به وسیله آنزیم مونو آمین اکسیداز تجزیه و غیرفعال می‌شود. نورون‌های آدرنرژیک در اغلب نواحی نقش تحریک‌کننده و در برخی سیناپس‌ها اثر بازدارنده یا مهاری دارند. همچنین این نورون‌ها در بیداری و افزایش سطح برانگیختگی و بالا بردن نورون‌های مغز شرکت دارند.
گیرنده‌های نوراپی‌نفرین دو دسته‌اند: ۱. آلفا ۲. بتا
در اغلب موارد اثر نوراپی‌نفرین در گیرنده‌های آلفا از نوع تحریکی و در گیرنده‌های بتا از نوع مهاری است. تنها استثناء در قلب و روده است. یعنی نوراپی‌نفرین در گیرنده‌های بتا در قلب، اثر تحریک‌کننده دارند و در گیرنده‌های آلفا و بتای روده باعث مهار حرکات روده می‌شود.
(آدرنالین): این ماده بیشتر در بخش مرکزی
غده فوق کلیه ترشح می‌شود که از نظر جنینی یک گره سمپاتیک تغییر شکل یافته است. به نورون‌هایی که این انتقال‌دهنده را می‌سازند، آدرنرژیک می‌گویند. اپی‌نفرین هم مانند نوراپی‌نفرین، پس از آزاد شدن در شکاف سیناپسی، دوباره جذب پایانه سیناپس می‌شود و مقدار کمی از آن به مواد
شیمیایی غیرفعال تجزیه می‌شوند.
از هسته‌هایی ترشح می‌شود که از سجاف میانی (median raphe) ساقه مغز منشا می‌گیرند و به درون بسیاری از نواحی مغز و نخاع و هیپوتالاموس می‌روند.
سروتونین از اسید آمینه تریپتوفان ساخته می‌شود. سروتونین و ماده دیگری به نام ملاتونین (melatonin) با نام کلی ایندولامین (indolamine) خوانده می‌شوند. ملاتونین، هورمون غده کاجی یا پینه‌آل (pineal) است که از تغییر شکل سروتونین به وجود می‌آید. سروتونین از مهمترین انتقال دهنده‌ها و تعدیل‌کننده‌های عصبی است. آنزیم مونو آمین اکسیداز، باعث تجزیه و غیرفعال شدن سروتونین می‌گردد. حاصل تجزیه سروتونین ماده‌ای به نام "۵- هیدروکسی ایندول استیک اسید" می‌باشد که با‌اندازه‌گیری مقدار آن می‌توان به میزان سروتونین بدن پی برد. سروتونین در مسیرهای انتقال درد به مراکز عصبی، به عنوان یک مهار کننده عمل می‌کند. از دیگر اعمال سروتونین می‌توان، برقراری حالت
خواب، تنظیم رفتارهای تغذیه و نوسانات خلق و خو را نام برد.
این ماده از پایانه‌های عصبی در
نخاع،
مخچه، عقده‌های قاعده‌ای و نواحی بسیاری از
قشر مخ ترشح می‌شود.
گابا از اسید گلوتامیک ساخته می‌شود و یکی از مهمترین واسطه‌های
شیمیایی بازدارنده اعصاب است. گابا از طریق افزایش نفوذپذیری غشای عصبی نسبت به یون کلر عمل می‌کند. نورون‌هایی که گابا را تولید می‌کنند، گابرژیک نام دارند. تحلیل نورون‌های گابرژیک در مغز باعث بیماری
داء‌الرقص یا کره (Chorea) می‌شود که در آن حرکات غیرارادی وسیعی در بیمار ظاهر می‌شود. داروهای
بنزو دیازپین، عمل گابا در مغز را تشدید و تسهیل می‌کنند.
گلوتامات از پایانه‌های پیش‌سیناپسی بسیاری از مسیرهای حسی دستگاه عصبی مرکزی و نواحی قشر مخ ترشح می‌شود.
این ماده نیز مانند گابا از اسید گلوتامیک به وجود می‌آید ولی برخلاف آن، یک میانجی عصبی تحریک‌کننده بوده و در فرایند یادگیری موثر است. گلوتامات، گابا، آسپارتات و گلیسین جزء گروه اسید آمینه‌ها هستند. گلوتامات و آسپارتات از گوارش مواد پروتئینی در روده به وجود می‌آیند، ولی پس از جذب نمی‌توانند از سد بین خون و مغز عبور کنند، بنابراین خود مغز این مواد را می‌سازد. گلوتامات واسطه
شیمیایی برخی از نورون‌های هیپوتالاموس است که باعث تنظیم ترشحات
غده هیپوفیز می‌شوند. آسپارتات مانند گلوتامات تحریک‌کننده است. اسید آمینه گلیسین، یک واسطه
شیمیایی بازدارنده بوده و باعث مهار نورون‌های حرکتی می‌شود.
نوروپپتیدها یک گروه کاملا متفاوت از ترانسمیترها بوده و فعالیت آنها معمولا آهسته است. این واسطه‌ها در سیتوزول پایانه‌های پیش‌سیناپسی ساخته نمی‌شوند، بلکه در ریبوزوم‌های جسم سلولی نورون‌ها ساخته می‌شوند.
نوروپپتیدهایی که در دستگاه عصبی وجود دارند، به وسیله یاخته‌های عصبی مغز و نخاع ساخته می‌شوند. تعدادی از این مواد، پپتیدهای شبه افیونی یا اپیوئید نامیده می‌شوند که از ماده بتالیپوتروپین به وجود می‌آیند.
این مواد با اثر در گیرنده‌های خود باعث تخفیف درد و ایجاد آرامش عصبی می‌شوند. ورزش شدید، درد و عوامل استرس‌زا باعث افزایش ساخته شدن این مواد می‌شوند. نوروپپتیدهای دیگری در مغز ساخته می‌شوند که تعدیل‌کننده و تنظیم‌کننده حالات روانی بوده و در رفتارهای مربوط به گرسنگی، سیری، تشنگی، حالات هیجانی،
افسردگی، تغییرات خلقی،
حافظه و
یادگیری شرکت دارند. تاکنون ده‌ها نوروپپتید شناسایی شده است. بعضی از آنها علاوه بر مغز در
غدد درون‌ریز نیز ساخته می‌شوند. کوله سیستوکینین یکی از هورمون‌های
دستگاه گوارش است که باعث انقباض کیسه صفرا و کمک به هضم چربی‌ها می‌شود، ولی همین ماده در مغز موجب احساس سیری و کاهش اشتها می‌گردد.
هورمونی نیز به نام ADH یا هورمون ضد ادراری در کلیه‌ها باعث کاهش حجم ادرار شده ولی در مغز به روند حافظه و یادگیری کمک می‌کند.
•
سایت پژوهه، برگرفته از مقاله «تعریف انتقال دهنده های عصبی»، تاریخ بازیابی ۱۳۹۹/۰۵/۱۱. •
سایت پژوهه، برگرفته از مقاله «انواع انتقال دهنده های عصبی»، تاریخ بازیابی ۱۳۹۹/۰۵/۱۱.
