Neuromodulace - Neuromodulation

Terapie viz Neuromodulace (lék). Pro další použití viz Neuromodulace (disambiguation).

Neuromodulace je fyziologický proces, kterým daný neuron používá jednu nebo více chemikálií k regulaci různých populací neuronů. Neuromodulátory se obvykle váží na metabotropní, Receptory spojené s G-proteinem (GPCR) zahájit druhou signální kaskádu posla, která indukuje široký a dlouhotrvající signál. Tato modulace může trvat stovky milisekund až několik minut. Některé z účinků neuromodulátorů zahrnují: změnu aktivity vnitřního výboje,[1] zvyšovat nebo snižovat proudy závislé na napětí,[2] změnit synaptickou účinnost, zvýšit aktivitu prasknutí[2] a rekonfigurace synaptické konektivity.[3]

Mezi hlavní neuromodulátory v centrálním nervovém systému patří: dopamin, serotonin, acetylcholin, histamin, norepinefrin a několik neuropeptidy. Neuromodulátory mohou být zabaleny do vezikul a uvolňovány neurony, vylučovány jako hormony a dodávány oběhovým systémem.[4] Neuromodulátor lze chápat jako neurotransmiter, který není reabsorbován presynaptickým neuronem nebo rozložen na metabolit. Některé neuromodulátory nakonec stráví značné množství času v mozkomíšní mok (CSF), ovlivňující (nebo "modulační") aktivitu několika dalších neuronů v mozek.[5]

Neuromodulační systémy

Viz také: Neurální dráhy

Hlavní neurotransmiterové systémy jsou noradrenalin (noradrenalinový) systém, dopamin systém, serotonin systém a cholinergní Systém. Léky zaměřené na neurotransmiter těchto systémů ovlivňují celý systém a vysvětlují způsob působení mnoha léků.

Většina ostatních neurotransmiterů, na druhé straně, např. glutamát, GABA a glycin, se používají velmi obecně v celém centrálním nervovém systému.

Neuromodulátorové systémy
SystémPůvod[6]Cíle[6]Účinky[6]
Noradrenalinový systémLocus coeruleusAdrenergní receptory v:
  • vzrušení (Vzrušení je fyziologický a psychologický stav bdělosti nebo reaktivity na podněty)
  • systém odměn
Boční tegmentální pole
Dopaminový systémDopamin cesty:Dopaminové receptory na konci cesty.
Serotoninový systémocasní hřbetní raphe jádroSerotoninové receptory v:
rostrální hřbetní raphe jádroSerotoninové receptory v:
Cholinergní systémPedunkulopontinové jádro a dorsolaterální tegmentální jádra (pontomesencephalotegmentální komplex)(hlavně) M1 receptory v:
bazální optické jádro Meynert(hlavně) M1 receptory v:
mediální septální jádro(hlavně) M1 receptory v:

Noradrenalinový systém

Další informace: Norepinefrin § Systém noradrenalinu

Noradrenalinový systém se skládá pouze z 1500 neuronů na každé straně mozku, zejména v locus coeruleus. To je maličkost ve srovnání s více než 100 miliardami neuronů v mozku. Stejně jako u dopaminergních neuronů v substantia nigra bývají neurony v locus coeruleus melanin -pigmentované. Noradrenalin se uvolňuje z neuronů a působí na adrenergní receptory. Noradrenalin se často uvolňuje stabilně, aby mohl připravit podpůrné gliové buňky na kalibrované odpovědi. Navzdory tomu, že obsahuje relativně malý počet neuronů, při aktivaci hraje noradrenalinový systém hlavní roli v mozku, včetně účasti na potlačení neurozánětlivé odpovědi, stimulace neuronální plasticity pomocí LTP, regulace absorpce glutamátu astrocyty a LTD a konsolidace paměti .[9]

Dopaminový systém

Další informace: Dopamin § Funkce v mozku

Dopamin nebo dopaminergní systém se skládá z několika cest pocházejících z ventrální tegmentum nebo substantia nigra jako příklady. Působí na dopaminové receptory.[10]

Parkinsonova choroba alespoň částečně souvisí s vypadnutím dopaminergních buněk v jádra hlubokého mozku, primárně neurony pigmentované melaninem v substantia nigra ale sekundárně noradrenergní neurony locus coeruleus. Byly navrženy a provedeny léčby zesilující účinek prekurzorů dopaminu s mírným úspěchem.

Farmakologie dopaminu

Serotoninový systém

Další informace: Serotonin § Hrubá anatomie

Serotonin vytvořený mozkem obsahuje přibližně 10% celkového serotoninu v těle. Většina (80-90%) se nachází v gastrointestinálním (GI) traktu.[11][12] Cestuje kolem mozku podél mediální svazek předního mozku a jedná serotoninové receptory. V periferní nervový systém (například ve střevě) serotonin reguluje cévní tonus.

Farmakologie serotoninu

Přestože změny v neurochemii se vyskytují bezprostředně po užití těchto antidepresiv, příznaky se mohou začít zlepšovat až několik týdnů po podání. Zvýšená hladina vysílače v synapse sama o sobě nezbavuje deprese ani úzkosti.[13][15][18]

Cholinergní systém

Cholinergní systém se skládá z projekčních neuronů z pedunkulopontinové jádro, laterodorsální tegmentální jádro, a bazální přední mozek a interneurony ze striata a nucleus accumbens. Zatím není jasné, zda acetylcholin jako neuromodulátor působí objemový přenos nebo klasický synaptický přenos, protože existují důkazy podporující obě teorie. Acetylcholin se váže na oba metabotropní muskarinové receptory (mAChR) a ionotropní nikotinové receptory (nAChR). Bylo zjištěno, že cholinergní systém je zapojen do reakce na narážky související s cestou odměny, zlepšování detekce signálu a smyslové pozornosti, regulaci homeostázy, zprostředkování stresové reakce a kódování tvorby vzpomínek.[19][20]

GABA

Kyselina gama-aminomáselná (GABA) má inhibiční účinek na činnost mozku a míchy.[13]

Neuropeptidy

Neuropeptidy jsou malé bílkoviny používané pro komunikaci v nervovém systému. Neuropeptidy představují nejrozmanitější třídu signálních molekul. Existuje 90 známých genů, které kódují prekurzory lidských neuropeptidů. U bezobratlých je ~ 50 známých genů kódujících prekurzory neuropeptidů.[21] Většina neuropeptidů se váže na receptory spojené s G-proteinem, nicméně některé neuropeptidy přímo brání iontové kanály nebo působí prostřednictvím kinázových receptorů.

  • Opioidní peptidy - velká rodina endogenních neuropeptidů, které jsou široce distribuovány v celém centrálním a periferním nervovém systému. Opiáty jako např heroin a morfium působí na receptory těchto neurotransmiterů.[22][23]
  1. Endorfiny
  2. Enkefaliny
  3. Dynorfiny

Neuromuskulární systémy

Neuromodulátory mohou ovlivnit výdej fyziologického systému působením na související vstupy (například centrální generátory vzorů ). Modelovací práce však naznačují, že toto samo o sobě není dostatečné,[24] protože neuromuskulární transformace z nervového vstupu na svalový může být vyladěna pro konkrétní rozsahy vstupu. Stern a kol. (2007) naznačují, že neuromodulátory musí působit nejen na vstupní systém, ale musí změnit samotnou transformaci, aby produkovala správné kontrakce svalů jako výstup.[24]

Přenos hlasitosti

Neurotransmiterové systémy jsou systémy neurony v mozku vyjadřující určité typy neurotransmitery, a tak tvoří odlišné systémy. Aktivace systému způsobuje účinky na velké objemy mozku, tzv objemový přenos. Přenos objemu je difúze neurotransmiterů extracelulární tekutinou mozku uvolňovanou v bodech, které mohou být vzdálené od cílových buněk s výslednou aktivací extrasynaptických receptorů as delším časovým průběhem než u přenosu jednou synapsou.[25] Taková prodloužená akce vysílače se nazývá tonický přenos, na rozdíl od fázový přenos k tomu dochází rychle při jednotlivých synapsích.[26]

Jiná použití

Neuromodulace také označuje vznikající třídu lékařských terapií, které se zaměřují na nervový systém pro obnovení funkce (například v kochleární implantáty ), úleva od bolesti nebo kontrola příznaků, jako je třes zaznamenaný u pohybových poruch, jako je Parkinsonova choroba. Terapie spočívají primárně v cílené elektrické stimulaci nebo infuzi léků do mozkomíšního moku pomocí intratekálního podávání léků, jako je baklofen pro spasticita. Zařízení pro elektrickou stimulaci zahrnují hluboká stimulace mozku systémy (DBS), hovorově označované jako „mozkové kardiostimulátory“, stimulátory míchy (SCS) a stimulátory vagových nervů (VNS), které jsou implantovány pomocí minimálně invazivních postupů, nebo transkutánní stimulace elektrických nervů zařízení, která jsou mimo jiné plně externí.[27]

Viz také

Reference

  1. ^ DeRiemer, S. A .; Strong, J. A .; Albert, K. A .; Greengard, P .; Kaczmarek, L. K. (24. – 30. Ledna 1985). "Zvýšení proudu vápníku v neuronech Aplysia pomocí forbolesteru a proteinkinázy C". Příroda. 313 (6000): 313–316. Bibcode:1985 Natur.313..313D. doi:10.1038 / 313313a0. ISSN  0028-0836. PMID  2578617. S2CID  4230710.
  2. ^ A b Harris-Warrick, R. M .; Flamm, R. E. (červenec 1987). „Několik mechanismů roztržení v podmíněném roztržení neuronu“. The Journal of Neuroscience. 7 (7): 2113–2128. doi:10.1523 / JNEUROSCI.07-07-02113.1987. ISSN  0270-6474. PMC  6568948. PMID  3112322.
  3. ^ Klein, M; Kandel, ER (listopad 1980). „Mechanismus modulace proudu vápníku, který je základem presynaptické facilitace a senzibilizace chování v Aplysii“. Sborník Národní akademie věd Spojených států amerických. 77 (11): 6912–6916. Bibcode:1980PNAS ... 77,6912K. doi:10.1073 / pnas.77.11.6912. ISSN  0027-8424. PMC  350401. PMID  6256770.
  4. ^ Marder, Eve (4. října 2012). „Neuromodulace neuronových obvodů: zpět do budoucnosti“. Neuron. 76 (1): 1–11. doi:10.1016 / j.neuron.2012.09.010. ISSN  0896-6273. PMC  3482119. PMID  23040802.
  5. ^ Conlay, L. A .; Sabounjian, L. A .; Wurtman, R. J. (1992). "Cvičení a neuromodulátory: Cholin a acetylcholin u maratonců". International Journal of Sports Medicine. 13 Suppl 1: S141–2. doi:10.1055 / s-2007-1024619. PMID  1483754.[je nutné ověření ]
  6. ^ A b C Pokud není v polích uvedeno jinak, pak ref je: Rang, H. P. (2003). Farmakologie. Edinburgh: Churchill Livingstone. 474 pro noradrenalinový systém, strana 476 pro dopaminový systém, strana 480 pro serotoninový systém a strana 483 pro cholinergní systém. ISBN  978-0-443-07145-4.
  7. ^ A b C d E F G Woolf NJ, Butcher LL (1989). „Cholinergní systémy v mozku krysy: IV. Sestupné projekce pontomesencephalic tegmentum“. Brain Res. Býk. 23 (6): 519–40. doi:10.1016/0361-9230(89)90197-4. PMID  2611694. S2CID  4721282.
  8. ^ A b C d Woolf NJ, Butcher LL (1986). "Cholinergní systémy v mozku krysy: III. Projekce od pontomesencephalic tegmentum po thalamus, tectum, bazální ganglia a bazální přední mozek". Brain Res. Býk. 16 (5): 603–37. doi:10.1016/0361-9230(86)90134-6. PMID  3742247. S2CID  39665815.
  9. ^ O'Donnell J, Zeppenfeld D, McConnell E, Pena S, Nedergaard M (listopad 2012). „Norepinefrin: neuromodulátor, který zvyšuje funkci více typů buněk k optimalizaci výkonu CNS“. Neurochem. Res. 37 (11): 2496–512. doi:10.1007 / s11064-012-0818-x. PMC  3548657. PMID  22717696.
  10. ^ Scheler, G. (2004). "Regulace účinnosti receptoru neuromodulátoru - důsledky pro celkovou neuronovou a synaptickou plasticitu". Prog. Neurobiol. 72 (6): 399–415. arXiv:q-bio / 0401039. Bibcode:2004q.bio ..... 1039S. doi:10.1016 / j.pneurobio.2004.03.008. PMID  15177784. S2CID  9353254.
  11. ^ McIntosh, James. „Co je serotonin? Co serotonin dělá?“. Lékařské zprávy dnes. Lékařské zprávy dnes. Citováno 12. dubna 2015.
  12. ^ Berger M, Gray JA, Roth BL (2009). „Rozšířená biologie serotoninu“. Annu. Rev. Med. 60: 355–66. doi:10.1146 / annurev.med.60.042307.110802. PMC  5864293. PMID  19630576.
  13. ^ A b C d E Kandel, Eric R. (1991). Principy neurální vědy. East Norwalk, Connecticut: Appleton & Lang. str.872–873. ISBN  978-0-8385-8034-9.
  14. ^ „Léky na depresi: antidepresiva, SSRI, antidepresiva, SNRI, antidepresiva, TCA, antidepresiva, inhibitory MAO, augmentující látky, modulátory aktivity serotonin-dopamin, antidepresiva, další, stimulanty, produkty štítné žlázy, neurologie a psychiatrie, byliny“. emedicine.medscape.com. Citováno 7. listopadu 2016.
  15. ^ A b C d Coryell, William (2016). „Léčba deprese“. V Porter, Robert S. (ed.). Příručka společnosti Merck (19 ed.). Whitehouse Station, NJ: Merck. ISBN  978-0-911910-19-3.
  16. ^ „Léčba deprese“. Příručka Merck Professional Edition. Citováno 7. listopadu 2016.
  17. ^ Bender, KJ; Walker, SE (8. října 2012). „Revisited ireverzibilní inhibitory monoaminooxidázy“. Psychiatrické časy. Citováno 7. listopadu 2016.
  18. ^ A b Wimbiscus, Molly; Kostenko, Olga; Malone, Donald (1. prosince 2010). „Inhibitory MAO: rizika, výhody a tradice“. Cleveland Clinic Journal of Medicine. 77 (12): 859–882. doi:10,3949 / ccjm.77a.09103. ISSN  1939-2869. PMID  21147941. S2CID  33761576.
  19. ^ Picciotto MR, Higley MJ, Mineur YS (říjen 2012). „Acetylcholin jako neuromodulátor: cholinergní signalizace formuje funkci a chování nervového systému“. Neuron. 76 (1): 116–29. doi:10.1016 / j.neuron.2012.08.036. PMC  3466476. PMID  23040810.
  20. ^ Hasselmo ME, Sarter M (leden 2011). "Režimy a modely cholinergní neuromodulace poznání předního mozku". Neuropsychofarmakologie. 36 (1): 52–73. doi:10.1038 / npp.2010.104. PMC  2992803. PMID  20668433.
  21. ^ Nässel, Dick R .; Zandawala, Meet (1. srpna 2019). "Nedávný pokrok v neuropeptidové signalizaci v Drosophile, od genů po fyziologii a chování". Pokrok v neurobiologii. 179: 101607. doi:10.1016 / j.pneurobio.2019.02.003. ISSN  0301-0082. PMID  30905728. S2CID  84846652.
  22. ^ Kandel, Eric R (1991). Principy neurální vědy. East Norwalk, Connecticut: Appleton & Lang. str.872–873. ISBN  978-0-8385-8034-9.[je nutné ověření ]
  23. ^ Froehlich, J. C. (1. ledna 1997). „Opioidní peptidy“ (PDF). Svět zdraví a výzkumu alkoholu. 21 (2): 132–136. ISSN  0090-838X. PMC  6826828. PMID  15704349.[je nutné ověření ]
  24. ^ A b Stern, E; Fort TJ; Millier MW; Peskin CS; Brezina V (2007). „Dekódování modulace neuromuskulární transformace“. Neuropočítání. 70 (6954): 1753–1758. doi:10.1016 / j.neucom.2006.10.117. PMC  2745187. PMID  19763188.
  25. ^ Castañeda-Hernández GC, Bach-y-Rita P (srpen 2003). „Přenos objemu a vnímání bolesti“. ScientificWorldJournal. 3: 677–83. doi:10.1100 / tsw.2003.53. PMC  5974734. PMID  12920309.
  26. ^ Dreyer JK, Herrik KF, Berg RW, Hounsgaard JD (říjen 2010). „Vliv fázového a tonického uvolňování dopaminu na aktivaci receptoru“. J. Neurosci. 30 (42): 14273–83. doi:10.1523 / JNEUROSCI.1894-10.2010. PMC  6634758. PMID  20962248.
  27. ^ Krames, Elliot S .; Peckham, P. Hunter; Rezai, Ali R., eds. (2009). Neuromodulace, sv. 1-2. Akademický tisk. str. 1–1200. ISBN  978-0-12-374248-3. Citováno 6. září 2012.

externí odkazy