Welche Funktionen haben Neurotransmitter im Gehirn?

Wie wir alle wissen, sind im menschlichen Körper viele Nerven verteilt. Der Grund, warum Menschen viele Dinge auf geordnete Weise tun können und warum menschliches Verhalten auf geordnete Weise vom Gehirn gesteuert werden kann, liegt darin, dass Neurotransmitter bei diesen Lebensaktivitäten eine unersetzliche Rolle spielen. Es gibt viele Wege der menschlichen Nervenübertragung, beispielsweise durch chemische Substanzen. Welchen Nutzen haben Neurotransmitter also im Gehirn?

Verwendung von Neurotransmittern im Gehirn:

Synthese des Senders

Acetylcholin wird unter Katalyse der Cholin-Acetyltransferase (Cholin-Acetyltransferase) aus Cholin und Acetyl-CoA synthetisiert. Da das Enzym im Zytoplasma vorhanden ist, wird Acetylcholin im Zytoplasma synthetisiert und dann von Vesikeln aufgenommen und gespeichert. Die Synthese von Noradrenalin verwendet Tyrosin als Rohstoff. Zunächst wird Dopa unter Katalyse der Tyrosinhydroxylase synthetisiert, und dann wird Dopamin (Catecholethylamin) unter Einwirkung der Dopadecarboxylase (Aminosäuredecarboxylase) synthetisiert. Diese beiden Schritte finden im Zytoplasma statt. Dopamin wird dann in Vesikel aufgenommen, wo es durch Dopamin-β-Hydroxylase weiter zu Noradrenalin synthetisiert und in den Vesikeln gespeichert wird. Die Synthese von Dopamin ist genau die gleiche wie die ersten beiden Schritte von Noradrenalin, mit der Ausnahme, dass Noradrenalin nicht mehr synthetisiert wird, nachdem Dopamin in die Vesikel gelangt ist, weil die Vesikel, die Dopamin speichern, keine Dopamin-β-Hydroxylase enthalten. Bei der Synthese von 5-Hydroxytryptamin wird Tryptophan als Rohstoff verwendet. Zunächst wird 5-Hydroxytryptophan unter Einwirkung von Tryptophanhydroxylase synthetisiert, und dann wird 5-Hydroxytryptophan unter Einwirkung von 5-Hydroxytryptophandecarboxylase (Aminosäuredecarboxylase) zu 5-Hydroxytryptamin synthetisiert. Diese beiden Schritte finden im Zytoplasma statt; anschließend wird 5-Hydroxytryptamin in Vesikel aufgenommen und in den Vesikeln gespeichert. GABA wird aus Glutamat durch katalytische Decarboxylierung von Glutamat synthetisiert. Die Synthese von Peptidtransmittern verläuft genau wie bei anderen Peptidhormonen. Sie wird durch Gene reguliert und durch Translation an Ribosomen synthetisiert.

Freigabe des Senders

Wenn der Nervenimpuls das Terminal erreicht, erzeugt das Terminal ein Aktionspotential und Ionen übertragen Ca2+ von außerhalb der Membran in die Membran, wodurch eine bestimmte Anzahl von Vesikeln fest mit der präsynaptischen Membran verschmelzen. Dann kommt es zu einem Riss an der Verklebung zwischen den Vesikeln und der präsynaptischen Membran, und die Neurotransmitter und andere Inhalte in den Vesikeln werden in den synaptischen Spalt freigesetzt. Der Prozess der Freisetzung von Neurotransmittern aus der präsynaptischen Membran wird Exozytose oder Efflux genannt. Bei diesem Prozess ist die Übertragung von Ca2+ wichtig. Bei einer Verringerung der extrazellulären Ca2+-Konzentration kommt es zu einer Hemmung der Neurotransmitter-Ausschüttung, bei einer Erhöhung der extrazellulären Ca2+-Konzentration kommt es zu einer verstärkten Neurotransmitter-Ausschüttung. Diese Tatsache zeigt, dass die Menge an Ca2+, die von außen in die Membran eindringt, in direktem Zusammenhang mit der Menge des freigesetzten Neurotransmitters steht; Ca2+ ist ein notwendiger Faktor für die enge Fusion der Vesikelmembran und der präsynaptischen Membran. Es wird allgemein angenommen, dass Ca2+ zwei Wirkungen haben kann:

① Reduziert die Viskosität des Axoplasmas, was sich positiv auf die Bewegung der Bläschen auswirkt.

② Eliminiert das negative Potenzial in der präsynaptischen Membran, wodurch es für Vesikel einfacher wird, mit der präsynaptischen Membran in Kontakt zu kommen und mit ihr zu verschmelzen. Wenn die Vesikel platzt und Neurotransmitter und andere Inhalte in den synaptischen Spalt freisetzt, kann ihre äußere Hülle noch in der präsynaptischen Membran verbleiben (sie kann auch mit der präsynaptischen Membran verschmelzen und ein Bestandteil der präsynaptischen Membran werden) und kann später in ihren ursprünglichen Zustand zurückkehren und weiterhin Neurotransmitter synthetisieren und speichern.

Die Exozytose synaptischer Vesikel bis zur Wiederherstellung der Vesikelmembran kann in folgende sechs Phasen eingeteilt werden:

① Synaptische Vesikel nähern sich der aktiven Zone der präsynaptischen Membran;

② Vesikel haften an der synaptischen Zaunstruktur;

③ Das ​​Vesikel berührt die präsynaptische Membran und die beiden Membranen verschmelzen.

④ Die Fusionsmembran spaltet sich und setzt Neurotransmitter in den synaptischen Spalt frei.

⑤ Die Vesikelmembran ist in die präsynaptische Membran integriert;

⑥Die Blasenmembran wird zurückgewonnen und wiederverwendet. Während des Recyclingprozesses der Vesikelmembranen bilden einige Membranen keine funktionsfähigen Vesikel und gelangen nicht in den Blutkreislauf. Stattdessen werden sie durch Lysosomen abgebaut und durch umgekehrten axoplasmatischen Transport zur Wiederaufbereitung in den Zellkörper zurückgeführt. Gleichzeitig werden neue Vesikel über den anterograden axoplasmatischen Transport zu den Nervenendigungen transportiert.

Nach der Freisetzung aus der präsynaptischen Membran binden Neurotransmitter sofort an die entsprechenden postsynaptischen Membranrezeptoren und erzeugen ein synaptisches Depolarisationspotential oder Hyperpolarisationspotential. Dies führt zu einer Zunahme oder Abnahme der Erregbarkeit des postsynaptischen Nervs. Von da an hat das elektrische Signal des Nervenimpulses den Übergang zwischen den Synapsen abgeschlossen.