كلمات كليدي : انتقال دهنده هاي عصبي، استيل كولين، كاتكولامين ها، دوپامين، آدرنالين، نورآدرنالين، گابا، نوروپپتيدها، روان شناسي فيزيولوژيك
نویسنده : كوثر يوسفي
نورون‌ها از نظر تولید و ترکیب مواد شیمایی، سلولی 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. 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.[1]
جایگاه اصلی این میانجی‌گرهای عصبی همواره در یک شکاف 200 آنگسترومی، بین آکسون و دندریت نورون‌ها می‌باشد.[2] 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.[3]
استیل‌کولین
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 10 روز از آکسون به پایانه پیش‌سیناپسی انتقال داده می‌شود.[4]
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.[5]
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.[6]
به نورون‌ها و سیناپس‌هایی که استیل‌کولین آزاد می‌کنند، استیل کولینرژیک(Acetyl cholinergic) می‌گویند. استیل‌کولین دارای دو نوع گیرنده است:
1) 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.
2) 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.[7]
کاتکولامین‌ها(catecholamins)
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.[8]
الف. دوپامین: 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.
چگونگی اندازه‌گیری 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 با اندازه‌گیری مقدار آن در مایع مغزی – نخاعی و پلاسمای خون و ادرار، می‌توان به میزان فعالیت نورون‌های دوپامینرژیک مغز پی برد.[9]
ب. نوراپی‌نفرین(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.[10]
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: 1. آلفا 2. 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.[11]
ج. اپی‌نفرین(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.[12]
سروتونین
از هسته‌هایی ترشح می‌شود که از سجاف میانی(median raphe) ساقه مغز منشأ می‌گیرند و به درون بسیاری از نواحی مغز و نخاع و هیپوتالاموس می‌روند.[13]
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 "5- هیدروکسی ایندول استیک اسید" می‌باشد که با اندازه‌گیری 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 خلق‌وخو را نام برد.[14]
گابا یا گاما آمینو بوتیریک اسید(GABA)
این ماده از پایانه‌های عصبی در نخاع، مخچه، عقده‌های قاعده‌ای و نواحی بسیاری از قشر مخ ترشح می‌شود.[15]
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.[16]
گلوتامات، آسپارتات، گلیسین
گلوتامات از پایانه‌های پیش‌سیناپسی بسیاری از مسیرهای حسی دستگاه عصبی مرکزی و نواحی قشر مخ ترشح می‌شود.[17]
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.[18]
نوروپپتیدها
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.[19]
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.[20]