Kimyasal haberciler

PDF Page Organizer - Foxit Software

Kimyasal Haberciler

Aksiyon potansiyelleri, akson boyunca, diğer nöronların dendritleriyle değme halinde bulunan ve sinaps olarak adlandırılan özelleşmiş bölgelere kadar iletilirler.Bu yerler, bir presinaptik (sinaps öncesi) sinir sonlanmasının bir dendritik diken üzerinde konumlanan postsinaptik (sinaps sonrası) bileşenden ayrıldığı küçük bir aralıktan oluşur. Akson boyunca aksiyon potansiyelinin yayılmasından sorumlu olan elektriksel akımlar, sinaptik aralığı geçemezler. Bu aralığın diğer tarafına iletim nörotransmiter olarak adlandırılan kimyasal haberciler aracılığı ile başarılır.

Küresel keseciklerde paketlenen kimyasal iletim maddeleri, serbestleşerek sinaptik kavşakları geçmek için hazır beklerler

Depolanma ve Salınma Nörotransmiterler, akson sonlanmalarında bulunan sinaptik veziküller olarak adlandırılan çok küçük küresel keseciklerde depolanır. Depolanmış ve sinir sonlanmalarının çok yakınında serbestleşmek için hazır bekleyen veziküller vardır. Aksiyon potansiyelinin ulaşması, kalsiyum (Ca++) iyonlarının geçeceği iyon kanallarının açılmasını sağlar. Bu, son yıllardaki bilimsel serüven karakterleri için gerçekten de güzel isimler olan “snare”, “tagmin” ve “brevin” gibi alışılmamış isimlerin verildiği bir dizi presinaptik proteinler üzerinde etkili olan enzimleri aktive eder.

Sinirbilimciler, bu presinaptik proteinlerin etrafta dolanarak salgılama yapan sinaptik veziküllerin hücre zarı ile kaynaşmasına, birdenbire açılarak kimyasal habercilerin sinir son ucundan dışarı salıverilmelerine neden olan diğerlerini kovalayarak yakaladıklarını daha henüz yeni keşfettiler.

Serbestleşen haberci daha sonra sinaptik aralık olarak adlandırılan 20 nanometre’lik bir aralıkta karşıdan karşıya difüzlenir. Sinaptik veziküller, her seferinde nörotransmiterlerle yeniden dolduruldukları ve sürekli kendini yenileyen bir döngüde gerçekleşecek ardışık boşalmalar için vezikül zarlarının sinir sonlanmaları tarafından geri yutulmasıyla yeniden oluşurlar. Haberci bir kere karşı tarafa ulaştığında, olaylar şaşırtıcı bir şekilde çabucak -milisaniyeden daha kısa süredegerçekleşir ve komşu nöronun zarında bulunan reseptör olarak adlandırılan özelleşmiş moleküler yapılarla etkileşir. Glial hücreler de

sinaptik aralığın her tarafında pusuda yatmış bekler durumdadır. Bunların bazısı hazır olarak bekleyen, görevleri aralıktaki transmiterleri içine çekmek olan ve taşıyıcı olarak adlandırılan minik vakumlu temizleyicilere sahiptir. Bunlar, bir sonraki aksiyon potansiyeli gelmeden önce kimyasal habercileri bertaraf etmek üzere aralığı temizler. Fakat hiçbir şey boşa gitmez, glial hücreler daha sonra transmiterleri işleme tabi tutar ve ileride kullanmak amacıyla depo veziküllerde saklanması için sinir sonlanmalarına geri gönderir. Nörotransmiterlerin sinapslardan temizlenmesi hizmetini sadece glial hücreler üstlenmezler. Bazen, sinir hücreleri transmiter moleküllerini kendi sinir sonlanmalarına geriye doğru pompalar. Başka durumlarda ise, transmiterler sinaptik aralıkta bulunan diğer kimyasallar tarafından yıkılır.

İyon kanallarını açan haberciler Nörotransmiterlerin reseptörlerle etkileşimi anahtarkilit ilişkisine benzer. Transmiterin (anahtar) reseptöre (kilit) bağlanması genellikle bir iyon kanalının açılmasına neden olur; bu tür reseptörler iyonotropik reseptörler olarak adlandırılır (Şekle bakınız). İyon kanalı pozitif iyonların (Na+ veya Ca++) hücre içine girmesine izin verirse, pozitif akımın hücre içine akışı uyarılma (eksitasyon) oluşturur. Bu, zar potansiyelinde eksitatör post-sinaptik potansiyel (epsp) olarak adlandırılan bir değişim oluşturur. Tipik olarak, herhangi bir anda, bazısı aktif bazısı aktif olmayan çok sayıda sinaps bir sinir hücresi üzerinde bir araya gelir. Bu epsp’lerin toplamı bir impuls oluşturmak üzere eşik değere ulaşırsa, yeni bir aksiyon potansiyeli ortaya çıkar ve sinyaller bir önceki bölümde açıklandığı gibi bilgiyi alan sinir hücresinin aksonu boyunca iletilir.

Transmiter (ligand)

Reseptör

Transmiter Reseptör

G-proteini

Hücre Dışı Hücre Zarı Hücre İçi İkincil Haberci Efektör

İyonotropik reseptörler (solda), içinden iyonların geçeceği (Na+ ve K+ gibi) bir kanala sahiptir. Kanal dairesel olarak düzenlenmiş beş alt birimden yapılmıştır. Metabotropik reseptörlerin (sağda) kanalları yoktur, fakat mesajın geçebilmesi için bu reseptörler hücre içerisindeki G-proteinleri ile bağlantılıdır.

7

PDF Page Organizer - Foxit Software Beyindeki en temel uyarıcı nörotransmiter glutamattır. Sinir aktivitesinin mükemmel duyarlılığı, bazı nöronlardaki uyarılmanın, diğer nöronlardaki aktivitenin baskılanmayla birlikte oluşmasını gerektirir. Bu engelleme (inhibisyon) ile gerçekleştirilebilir. Engelleyici (inhibitör) sinapslarda, reseptörlerin aktivasyonu negatif yüklü iyonların hücre içine akışına izin vererek zar potansiyelinde inhibitör post-sinaptik potansiyel (ipsp) olarak adlandırılan bir değişikliğe neden olan iyon kanallarının açılmasına yol açar (Şekle bakınız). Bu, zarın depolarizasyonunu terslendirir ve dolayısıyla sinyali alan nöronun hücre gövdesinde aksiyon potansiyelinin başlaması engellenir. GABA ve glisin olmak üzere iki inhibitör nörotransmiter vardır.

Sinaptik iletim çok hızlı bir süreçtir. Bir aksiyon potansiyelinin bir sinapsa ulaşmasından, komşu nöronda bir epsp oluşmasına kadar geçen süre saniyenin 1/1000 den çok hızlıdır. Alıcı nörondaki epsp’lerin yeni bir impulsu tetikleyecek şekilde toplanabilmesi için farklı nöronların glutamatlarını bu kısa fırsat aralığında diğer nöronlara dağıtabilecek bir zamana sahip olmaları gerekir. Uyarılmanın engellenmesinin etkili olması için engelleme de aynı zaman aralığında gerçekleşmelidir.

Eksitatör sinaptik potansiyel (epsp), zar potansiyelinde -70 mV’dan 0 mV’a yakın bir değere kadar bir kayma oluşturur. İnhibitör sinaptik potansiyel (ipsp) ters etkiye sahiptir.

Modülasyonu sağlayan haberciler Uyarıcı ve engelleyici nörotransmiterlerin kimliklerinin araştırılması, nöronlardan salınan çok sayıda diğer kimyasal ajanın varlığını da ortaya koymuştur. Bunların çoğu, metabotropik reseptörler olarak adlandırılan ve nöronların zarlarında bulunan çok farklı proteinlerle etkileşerek nöronal mekanizmaları etkilerler. İyon kanallarını içermeyen bu reseptörler her zaman sinaps bölgelerinde yer almazlar ve daha da önemlisi bunlar aksiyon potansiyelinin başlamasına yol açmazlar.

Böylece, bu reseptörlerin sinir hücrelerinin içinde devam eden çok geniş kimyasal süreç dizilerini ayarladığını veya değiştirdiğini düşünüyoruz ve bu nedenle, metabotropik reseptörlerin davranışı nöromodülasyon olarak adlandırılır.

Metabotropik reseptörler, genel olarak hücrenin dışını hücre metabolizmasını etkileyen hücre içerisindeki enzimlere bağlayan karmaşık parçacıklarda bulunur.

Bir nörotransmiter tanındığında ve bir metabotropik reseptör ile bağlandığında, G-proteinleri olarak adlandırılan köprü moleküller ve zara bağlı diğer enzimler ortaklaşa tetiklenirler. Transmiterin, bir metabotropik tanınma bölgesine bağlanması bir kontak anahtarına benzetilebilir. Bu, iyonotropik

8

reseptörlerin yaptığı gibi zardaki iyonların kapısını açmaz, fakat bunun yerine, bir dizi biyokimyasal olay serisini devreye sokarak hücre içi ikincil habercileri eyleme geçirir (Şekle bakınız). Bundan sonra, sinir hücresinin metabolik motoru devrini yükseltir ve harekete başlar. Nöromodülasyonun etkileri iyon kanallarındaki, reseptörlerdeki, taşıyıcılardaki ve hatta gen ekspresyonundaki değişiklikleri kapsar. Bu değişiklikler, başlangıçta yavaştır ve uyarıcı, engelleyici transmiterlerin tetiklediği ve onların sinaps ötesine uzanan etkilerinden daha uzun sürelidir. Onlar aksiyon potansiyelini başlatmasalar bile, nöral ağlardaki impuls trafiği üzerinde çok büyük etkilere sahiptir.

Habercileri tanımlama Asetilkolin, dopamin ve noradrenalin G-proteini ile bağlantılı olan reseptörler üzerine etki eden haberciler arasında yer alır. Bu transmiterleri salan nöronlar sadece hücreler üzerinde çeşitli etkilere sahip değildir, aynı zamanda, sayıca epey az olmalarına karşılık aksonlarının beyin içerisinde yaygın olması nedeniyle anatomik organizasyonları da dikkat çekicidir (Şekle bakınız). İnsan beyninde sadece 1600 noradrenalin nöronu olmakla birlikte, bunlar aksonlarını beynin bütün bölümlerine ve omuriliğe gönderirler. Bu nöromodülatör transmiterler incelikli duyusal bilgi göndermezler, fakat onların performansını en uygun hale getirmek için dağılmış nöronal kümelerin ince ayarını yaparlar.

Noradrenalin çeşitli alışık olunmayan durumlara ve strese yanıt olarak salınır ve bireyin bu güçlüklere karşı oluşturduğu karmaşık yanıtları düzenlemeye yardım eder.

Birçok nöron ağı, organizmanın stres altında olduğunu “bilmeye” gerek duyabilir. Dopamin, pozitif duygusal özelliklerle ilişkili beyin merkezlerine etki ederek canlının ödüllendirilme durumlarının ortaya çıkmasını sağlar (Bölüm 4’e bakınız). Tersine, asetilkolin her iki yola sahip olmaktan hoşnuttur. Asetilkolin, hem iyonotropik hem de metabotropik reseptörler üzerine etkir. Asetilkolin, sinir-kas kavşağında, sinyali motor nörondan çizgili kas liflerine iletmek üzere iyonik mekanizmaları kullanan ve ilk keşfedilen nörotransmiterdir. Aynı zamanda bir nöromodülatör olarak da çalışabilir. Asetilkolin bunu, örneğin siz dikkatinizi bir şey üzerine toplamaya çalıştığınızda, sadece uygun olan bilgileri kavrama görevini yerine getirirken beyindeki nöronların ince ayarı gerektiğinde yapar.

Noradrenalin hücreleri locus coeruleus’ta (LC) bulunur.

Bu hücrelerden çıkan aksonlar, hipotalamus(Hip), beyincik (C) ve serebral korteks gibi orta beynin her tarafına dağılmıştır.

Sinapslarla ilgili harika bir web sitesi: http://synapses.mcg.edu/index.asp