BPZ 7

Neuroprzekaźniki i układy neuroprzekaźnikowe

Szczepan Grzybowski

Zakład Neurobiologii i Neuropsychologii Instytut Psychologii Stosowanej UJ

Aminokwasy glicyna

• Budowa – grupa aminowa – grupa kwasowa (karboksylowa)

alanina

• Endogenne – syntetyzowane przez organizm

• Egzogenne – pochodzące z diety

fenyloalanina

Neuroprzekaźniki • Drobnocząsteczkowe – aminokwasy i pochodne – puryny

• Wielkocząsteczkowe – peptydy

• Jeden neuron – kilka neuroprzekaźników

Neuroprzekaźniki drobnocząsteczkowe • Aminokwasy – – – –

Glutaminian (Glu) Asparaginian Kwas γ-aminomasłowy (GABA) Glicyna

• Acetylocholina (Ach) • Aminy biogenne (monoaminy) – Serotonina (5-HT) – Katecholaminy:

• Dopamina (DA) • Noradrenalina (NA) • Adrenalina (A)

– Histamina

• Puryny

– Adenozyna – ATP

AMINY BIOGENNE KATECHOLAMINY AMINOKWASY Glutaminian Glu

Asparaginian Asp

Kwas γ-aminomasłowy GABA

Glicyna Gly

Dopamina

Noradrenalina

Adrenalina

INDOLAMINY Serotonina 5-HT

PURYNY ATP IMIDAZOLAMINY Histamina

Neuroprzekaźniki wielkocząsteczkowe (peptydowe) • Cholecystokinina • Substancja P • Peptydy opioidowe – endorfiny

• β-endorfina

– dynorfiny – enkefaliny

• Met-enkefalina • Leu-enkefalina

• Peptydy przysadkowe – Wazopresyna – Oksytocyna

• • • •

Neuropeptyd Y Somatostatyna Bombezyna Inne…

Neuroprzekaźniki peptydowe

Synteza neuroprzekaźników • Metabolizm komórkowy • Dieta – transport aminokwasów

Acetylokoenzym A

Cholina (z pożywienia lub metabolizmu kom.)

Fenyloalanina (z pożywienia)

Tyrozyna

Acetylocholina

Tryptofan (z pożywienia)

5-hydroksytryptofan

Serotonina 5-hydroksytryptamina Dopamina

enzym acetylocholinesteraza rozkłada Ach na cholinę i resztę kwasu octowego

Noradrenalina

Adrenalina

enzym MAO (monoaminooksydaza)

Zjawiska zachodzące w synapsie • Synteza neuroprzekaźnika • „Pakowanie” i przechowywanie neuroprzekaźnika • Uwalnianie neuroprzekaźnika do szczeliny • Działanie neuroprzekaźnika na receptor • Inaktywacja i wychwyt zwrotny neuroprzekaźnika

Każdy neuroprzekaźnik ma kilka klas receptorów (zazwyczaj zarówno jono- jak i metabotropowych)

jonotropowe

metabotropowe

Inne neuroprzekaźniki • Neuroprzekaźniki „wsteczne”, np. anandamid • Gazy: o CO o NO

KLASYFIKACJA NEUROTRANSMITERÓW Neurotransmitery klasyczne

Typ I – Aminokwasy

Typ II – Aminy, estry

Stężenia: 1-15 mM

Stężenia: 1-25 mM

Acetylocholina 25

Glutaminian

14*

Asparaginian

4*

Dopamina

6.5

GABA

2.5

Noradrenalina

2.5

Serotonina

2.5

Histamina

1.0*

Glicyna

2

* Również w puli metabolicznej

KLASYFIKACJA NEUROTRANSMITERÓW Neuropeptydy TYP IIIa

Type IIIb

Stężenia: 1-500 nM

Stężenia: <1 nM

Cholecystokinina (CCK) 470 Met-enkefalina 350 Substancja P (SP) 100 Naczynioaktywny peptyd jelitowy (VIP) 40 Somatostatyna 30 Luliberyna (LHRH) 7 Dynorfina 4 Wazopresyna 2.5 Neurotensyna 1.5

b-Endorfina

<1

Adrenokortykotropina (ACTH) Hormon stymulujący

<1

a-melanocyty

<1

Bradykinina

<1

Tyyreoliberyna (TRH)

<0,3

Bombezyna

<0,3

Neuroprzekaźniki aminokwasy zmodyfikowane aminokwasy monoaminy (są również zmodyfikowanymi aminokwasami) peptydy (łańcuchy aminokwasów) puryny gazy

glutaminian, asparaginian, GABA, glicyna acetylocholina indolaminy: serotonina katecholaminy: dopamina, noradrenalina, adrenalina imidazolaminy: histamina endorfiny, substancja P, neuropeptyd Y, wiele innych ATP, adenozyna NO (tlenek azotu)

Ligandy • Substancje, które wiążą się z receptorami • Endogenne= neuroprzekaźniki • Egzogenne: agonisty i antagonisty • Agonista – substancja naśladująca lub wzmagająca działanie neuroprzekaźnika • Antagonista – substancja blokująca działanie neuroprzekaźnika • Powinowactwo i skuteczność

System glutaminergiczny • Receptory – AMPA, NMDA (jonotropowe, o licznych elementach składowych, tzw. podjednostkach) – mGluR (metabotropowe)

• Ekscytotoksyczność • Glutaminian sodu…

System GABAergiczny • Receptory:

– GABAa (jonotropowe) – GABAb (metabotropowe)

• Podjednostki wiążące różne substancje • Agonisty: barbiturany, alkohol, benzodiazepiny (diazepam-Valium) • Przedawkowania!

System cholinergiczny • W obwodowym i ośrodkowym układzie nerwowym • Receptory:

– nikotynowe (jonotropowe) – muskarynowe (metabotropowe)

• OUN:

– zaburzenia- choroba Alzheimera – nikotyna- silny agonista jonotropowych receptorów Ach

• Na obwodzie:

– AUN – Somatyczny układ nerwowy (płytki nerwowomięśniowe)

Toksyny a system cholinergiczny

Systemy monoaminowe • Serotoninergiczny (5-HT) • Dopaminergiczny (DA) • Noradrenergiczny (NA) Inaktywacja -> enzymy: MAO MAO COMT

System serotoninergiczny do hipokampa

kora czołowa

do jąder podstawy do wzgórza do układu limbicznego płat skroniowy przednie jądra szwu (rostral raphe nuclei)

móżdżek

tylne jądra szwu (caudal raphe nuclei) do rdzenia kręgowego

System noradrenergiczny

do wzgórza ciało migdałowate móżdżek

miejsce sinawe (locus coeruleus)

opuszka węchowa

tylne jądra szwu

System dopaminergiczny jądra podstawy (basal ganglia)

prążkowie (striatum)

kora przedczołowa

szlak nigrostriatalny

szlak mezolimbiczny (i mezokortykalny) tylna część podwzgórza

szlak guzkowo-lejkowy brzuszna część nakrywki (ventral tegmental area – VTA) istota czarna (substantia nigra)