Inhibiční postsynaptický potenciál

Inhibiční postsynaptický potenciál  je druh postsynaptického potenciálu , který způsobuje snížení aktivity postsynaptického neuronu , čímž se snižuje pravděpodobnost výskytu akčního potenciálu [1] .

Opakem inhibičního postsynaptického potenciálu je excitační postsynaptický potenciál , který způsobuje zvýšení aktivity postsynaptického neuronu a pravděpodobnější výskyt akčního potenciálu .

Vznik různých typů postsynaptických potenciálů je možný v různých typech chemických synapsí , které využívají sekreci určitých neurotransmiterů k zajištění neurotransmise (přenosu mezibuněčného signálu).

Inhibiční (inhibiční) presynaptické neurony uvolňují do synapse inhibiční neurotransmitery (například GABA , glycin , serotonin , v závislosti na typu neuronu). Tyto inhibiční neurotransmitery se pak vážou na jejich příslušné specifické "inhibiční" postsynaptické receptory. V důsledku aktivace těchto inhibičních receptorů dochází ke změnám v aktivitě postsynaptického neuronu, zejména k otevírání nebo zavírání iontových kanálů (například chloridové iontové kanály v případě GABA-A receptoru nebo draslíkové iontové kanály v v případě 5-HTiA receptoru ) . To vede ke změně elektrické vodivosti membrány postsynaptického neuronu. Vzniká elektrický proud, který mění postsynaptický potenciál  – postsynaptická membrána se stává elektronegativnější (více záporně nabitá). Pokud je počáteční membránový potenciál mezi klidovým prahem a prahem pro výskyt akčního potenciálu, pak v důsledku vystavení tomuto inhibičnímu potenciálu může dojít k depolarizaci buňky. Inhibiční postsynaptické potenciály také vedou ke změně permeability membrány pro chloridové ionty, neboť v důsledku změny membránového potenciálu se mění elektrostatická síla působící na chloridové kanály [2] . Mikroelektrody lze použít k měření postsynaptických potenciálů na excitačních a inhibičních synapsích.

Obecně platí, že výsledný postsynaptický potenciál buňky závisí na kombinaci faktorů: na typech a kombinacích současně exponovaných receptorů a iontových kanálů buňky, na povaze účinků ( agonické nebo antagonistické ), na počátečním postsynaptickém potenciálu buňky. , reverzní potenciál, práh pro výskyt akčního potenciálu, propustnost iontových kanálů buňky pro určité ionty a také koncentrační gradient iontů uvnitř a vně buňky. Celá tato kombinace faktorů nakonec určuje, zda bude buňka ve stavu excitace nebo ve stavu klidu či dokonce útlaku. Inhibiční postsynaptické potenciály jsou vždy zaměřeny na snížení (zvýšení elektronegativnosti) membránového potenciálu buňky a jeho udržení pod prahem pro výskyt akčního potenciálu. Inhibiční postsynaptický potenciál lze tedy považovat za jakousi „dočasnou hyperpolarizaci“ buňky. [3] Inhibiční a excitační postsynaptické potenciály spolu soutěží na více synaptických zakončeních neuronu. Jejich součet určuje, zda se akční potenciál generovaný presynaptickou buňkou v konkrétní synapsi bude opakovat (regenerovat) podobným akčním potenciálem na postsynaptické membráně. Stejná sumace všech dostupných potenciálů také předurčuje reakci postsynaptické buňky na další, „jiný“, inhibiční nebo excitační signál, který sám o sobě nedosahuje hodnoty akčního potenciálu. Některé typické neurotransmitery zapojené do vytváření inhibičních postsynaptických potenciálů jsou GABA a glycin a v mnoha, ale ne ve všech případech (v závislosti na typu receptoru) serotonin.

Komponenty

Typy

Tento systém funguje tak, že [1] inhibiční postsynaptické potenciály jsou včas přidány k podprahovým nebo nadprahovým excitačním potenciálům, což má za následek snížení výsledného postsynaptického potenciálu. Excitační (pozitivní) a inhibiční (negativní) postsynaptické potenciály ekvivalentní v modulu dávají celkem neutrální stav a vzájemně ruší svůj účinek na buňku. Rovnováha mezi excitačními a inhibičními postsynaptickými potenciály je velmi důležitá pro buněčnou integraci všech elektrických a chemických informací pocházejících z různých excitačních a inhibičních synapsí.

Další faktory

Velikost neuronu může také ovlivnit účinek, který má inhibiční postsynaptický potenciál na buňku. Jednoduchá a okamžitá časová sumace postsynaptických potenciálů probíhá u neuronů relativně malé velikosti, zatímco u velkých neuronů je větší počet synapsí, metabotropních a ionotropních receptorů, stejně jako přítomnost dlouhých axonů a větší vzdálenost od synapsí k těla neuronu, umožňuje neuronům po určitou dobu pokračovat v elektrické aktivitě a chemickou komunikaci s jinými neurony (to znamená, že jsou ve stavu excitace), navzdory přítomnosti inhibičních potenciálů na synapsích vzdálených od těla, zatímco inhibiční signál „cestuje“ do buněčného těla.

Inhibiční molekuly

GABA je velmi běžný inhibiční neurotransmiter (neurotransmiter, jehož působení vede k vytvoření inhibičního postsynaptického potenciálu) v nervovém systému a sítnici savců. [1] [4] Receptory GABA jsou pentamery, nejčastěji se skládají ze tří různých podjednotek (α, β, γ), i když existuje několik dalších podjednotek (δ, ε, θ, π, ρ) a možných konfigurací receptoru GABA . Otevřené kanály jsou selektivně propustné pro chloridové nebo draselné ionty (v závislosti na typu receptoru) a umožňují těmto iontům procházet membránou. Pokud je elektrochemický potenciál výsledného iontového proudu negativnější než práh pro vznik akčního potenciálu, pak změna elektrického náboje (potenciálu) membrány a její vodivosti, ke které dochází v důsledku tohoto iontového proudu (který sám o sobě je důsledkem aktivace receptoru GABA) a jeho vodivost vede k tomu, že výsledný postsynaptický potenciál se stává nižším (elektronegativnějším) než práh akčního potenciálu, a to snižuje pravděpodobnost, že postsynaptický neuron vygeneruje akci. potenciál. Molekuly a receptory glycinu působí v nervovém systému i na sítnici v podstatě stejným způsobem.

Inhibiční receptory

Existují dva typy inhibičních receptorů:

Ionotropní receptory

Ionotropní receptory (také známé jako iontové kanály s otevřeným ligandem) hrají důležitou roli v rychlém vytváření inhibičních postsynaptických potenciálů. [1] Neurotransmiter se váže na specifickou receptorovou doménu, tzv. ligand-binding site neboli doménu receptoru, umístěnou na vnější straně buněčné povrchové membrány (přivrácené k synaptické štěrbině). To vede ke změně prostorové konfigurace receptoru a k otevření iontového kanálu v něm, který se tvoří uvnitř endomembránové (procházející membránou) domény receptoru. V důsledku toho dochází k rychlému příchozímu nebo odchozímu proudu iontů - do buňky nebo z buňky. Ionotropní receptory jsou schopny produkovat velmi rychlé změny v postsynaptickém potenciálu - během milisekund poté, co je potenciál generován presynaptickou buňkou. Iontové kanály jsou schopny ovlivnit amplitudu a časové charakteristiky akčního potenciálu buňky jako celku. Ionotropní receptory GABA spojené s kanály chloridových iontů jsou cílem mnoha léků, zejména barbiturátů, benzodiazepinů, analogů a agonistů GABA, antagonistů GABA, jako je pikrotoxin. Alkohol také moduluje ionotropní GABA receptory.

Metabotropní receptory

Metabotropní receptory, z nichž většina patří do rodiny receptorů spřažených s G-proteinem , neobsahují iontové kanály zabudované do jejich struktury. Místo toho obsahují extracelulární doménu vázající ligand a intracelulární vazebnou doménu k primárnímu efektorovému proteinu, nejčastěji G proteinu . [1] Vazba agonisty na metabotropní receptor má za následek změnu konfigurace receptoru, která aktivuje primární efektorový protein. Například v případě G-proteinu vede aktivace s ním spojeného receptoru k disociaci β- a γ-podjednotek G-proteinu ve formě βγ-dimeru a jejich aktivaci řady „dalších“ intracelulárních signálních drah (zejména en:GIRK ), zatímco aktivovaná α-podjednotka G-proteinu mění aktivitu klasické adenylátcyklázové dráhy (zvyšuje se v případě stimulujícího G s proteinu a inhibuje v případě inhibičního Gi ) . To zase vede ke změně intracelulární koncentrace druhého posla  - cyklického AMP  - zvýšení, v případě zvýšení aktivity adenylátcyklázy, nebo snížení v případě poklesu. A změna koncentrace cyklického AMP ovlivňuje aktivitu cAMP-dependentní proteinkinázy A  , sekundárního efektoru. Zvýšení nebo snížení aktivity proteinkinázy A spouští sestupnou efektorovou kaskádu až k efektorům N-tého řádu. Zejména se otevírají nebo zavírají iontové kanály.

Inhibiční metabotropní receptory jsou vždy spojeny s inhibičním podtypem G proteinu, tj. s Gi . Inhibují tedy aktivitu adenylátcyklázy a snižují koncentraci cyklického AMP, čímž účinně inhibují aktivitu proteinkinázy A. Navíc aktivují influx draselných iontů přes GIRK aktivovaný βγ-dimerem G-proteinu a inhibují činnost kalciových kanálů, která způsobuje hyperpolarizaci.buňky. Takto jsou uspořádány metabotropní GABA receptory (heterodimery podjednotek R1 a R2). 5-HT1A receptor má podobnou strukturu .

Metabotropní inhibiční receptory generují pomalé inhibiční postsynaptické potenciály (trvající od milisekund do minut). Mohou být aktivovány současně s ionotropními (u některých typů ionotropních receptorů mohou tvořit „receptorový dublet“ - heterodimer) ve stejné synapsi, což umožňuje stejné synapsi generovat rychlé i pomalé inhibiční potenciály.

Význam

Výzkum

Viz také

Poznámky

  1. ↑ 1 2 3 4 5 Purves a kol. neurověda. 4. vyd. Sunderland (MA): Sinauer Associates, Incorporated; 2008.
  2. ↑ Thompson SM, Gahwiler BH. DISINHIBICE ZÁVISLÁ NA ČINNOSTI .1. OPAKOVANÁ STIMULACE SNIŽUJE HNACÍ SÍLU IPSP A VEDENÍ V HIPPOCAMPUS INVITRO  //  Journal of Neurophysiology : deník. - 1989. - Sv. 61 . - S. 501-511 .
  3. ↑ Levy a kol. Základy fyziologie. 4. vyd. (PA): Elsevier; 2005.
  4. ↑ Chavas J., Marty A. Koexistence excitačních a inhibičních synapsí GABA v cerebelární interneuronové síti  //  Journal of Neuroscience : deník. - 2003. - Sv. 23 . - str. 2019-2031 .
  Přejděte na položku Wikidata  Slovníky a encyklopedie