Chất dẫn truyền thần kinh là một loại hóa chất nội sinh trong não, nó đóng vai trò truyền các xung thần kinh giữa các tế bào thân kinh và các tế bào đích trên khắp cơ thể. Các tế bào đích này có thể nằm trong các tuyến, cơ hoặc các tế bào thần kinh khác.
Mục lục
Hàng tỷ phân tử dẫn truyền thần kinh hoạt động liên tục để giữ cho bộ não con người hoạt động, quản lý mọi thứ, từ nhịp thở, nhiệt độ cơ thể, sức mạnh cơ bắp, cho đến những cảm xúc của chúng ta…. Chúng có thể ảnh hưởng đến một loạt các chức năng tâm lý như sợ hãi, tâm trạng, niềm vui và niềm vui.
Cách thức hoạt động của chất dẫn truyền thần kinh
Để các tế bào thần kinh gửi thông điệp đi khắp cơ thể, chúng cần có khả năng giao tiếp với nhau để truyền tín hiệu. Tuy nhiên, các tế bào thần kinh không chỉ đơn giản là kết nối với nhau. Ở cuối mỗi nơ-ron là một khoảng trống nhỏ gọi là khớp thần kinh, và để liên lạc với tế bào tiếp theo, tín hiệu cần phải có khả năng vượt qua không gian nhỏ này. Điều này xảy ra thông qua một quá trình được gọi là dẫn truyền thần kinh.
Trong hầu hết các trường hợp, một chất dẫn truyền thần kinh được giải phóng khỏi nơi được gọi là đầu cuối sợi trục, sau khi điện thế hoạt động đạt đến khớp thần kinh, nơi mà các tế bào thần kinh có thể truyền tín hiệu cho nhau.
Khi một tín hiệu điện di chuyển đến phần cuối của tế bào thần kinh, nó sẽ kích hoạt giải phóng các túi nhỏ gọi là túi chứa chất dẫn truyền thần kinh. Các túi này tràn chất chứa của chúng vào khớp thần kinh, nơi các chất dẫn truyền thần kinh sau đó di chuyển qua khoảng trống về phía các tế bào lân cận. Các tế bào này chứa các thụ thể – nơi các chất dẫn truyền thần kinh có thể liên kết và kích hoạt những thay đổi trong tế bào.
Sau khi giải phóng, chất dẫn truyền thần kinh vượt qua khoảng trống synap và gắn vào vị trí thụ thể trên nơ-ron kia, kích thích hoặc ức chế nơ-ron tiếp nhận tùy thuộc vào chất dẫn truyền thần kinh.
Các cơ quan thụ cảm và dẫn truyền thần kinh hoạt động giống như một hệ thống khóa và chìa khóa. Cũng giống như việc cần chìa đúng để mở một ổ khóa cụ thể, chất dẫn truyền thần kinh (chìa khóa) sẽ chỉ liên kết với một thụ thể cụ thể nhất định(ổ khóa). Nếu chất dẫn truyền thần kinh có thể hoạt động trên vị trí thụ thể, nó sẽ kích hoạt những thay đổi trong tế bào nhận.
Đôi khi chất dẫn truyền thần kinh có thể liên kết với các thụ thể và gây ra tín hiệu điện được truyền xuống tế bào (kích thích). Trong các trường hợp khác, chất dẫn truyền thần kinh thực sự có thể chặn tín hiệu tiếp tục, ngăn không cho thông điệp được truyền đi (ức chế).
Ngừng hoạt động của chất dẫn truyền thần kinh
Vậy điều gì sẽ xảy ra với một chất dẫn truyền thần kinh sau khi công việc của nó hoàn thành? Một khi chất dẫn truyền thần kinh đã hoàn thành nhiệm vụ, hoạt động của nó có thể bị ngừng theo ba cơ chế:
- Sự thoái hóa: Một loại enzyme thay đổi cấu trúc của chất dẫn truyền thần kinh để thụ thể không thể nhận ra nó.
- Khuếch tán: Chất dẫn truyền thần kinh trôi khỏi cơ quan thụ cảm.
- Tái hấp thu: Toàn bộ phân tử dẫn truyền thần kinh được lấy trở lại bởi sợi trục của tế bào thần kinh đã giải phóng nó.
Các tiêu chí xác định một chất có được coi là chất dẫn truyền thần kinh hay không
Việc xác định thực tế các chất dẫn truyền thần kinh thực sự có thể khá khó khăn. Do đó, các nhà khoa học thần kinh đã lập lên một số tiêu chí để đánh giá xem liệu một hóa chất có nên được định nghĩa là chất dẫn truyền thần kinh hay không. Sau đây là các tiêu chí cụ thể:
- Thứ nhất, phải có sự hiện diện của hóa chất đó trong tế bào. Hóa chất được tổng hợp trong tế bào thần kinh hoặc được tìm thấy trong nó.
- Thứ hai, phải có sự phóng thích phụ thuộc vào kích thích. Nó được giải phóng với số lượng thích hợp bởi tế bào thần kinh khi được kích thích.
- Thứ ba, hành động trên tế bào sau synap. Hóa chất phải được giải phóng bởi tế bào thần kinh trước synap và tế bào thần kinh sau synap phải chứa các thụ thể mà hóa chất sẽ liên kết.
- Thứ tư, cơ chế loại bỏ. Một cơ chế cụ thể tồn tại để loại bỏ hóa chất khỏi vị trí kích hoạt của nó sau khi công việc của nó được thực hiện.
Phân loại chất dẫn truyền thần kinh
Các chất dẫn truyền thần kinh đóng một vai trò quan trọng trong cuộc sống và hoạt động hàng ngày. Các nhà khoa học vẫn chưa biết chính xác có bao nhiêu chất dẫn truyền thần kinh tồn tại, nhưng cho đến nay đã có hơn 60 “sứ giả hóa học” khác nhau được xác định.
Phân loại dựa theo chức năng
Nếu dựa vào chức năng của chất dẫn truyền thần kinh, chúng có thể chia làm 3 loại:
Chất dẫn truyền thần kinh kích thích: Các loại chất dẫn truyền thần kinh này có tác dụng kích thích tế bào thần kinh, nghĩa là chúng làm tăng khả năng tế bào thần kinh kích hoạt điện thế hoạt động. Một số chất dẫn truyền thần kinh kích thích chính bao gồm epinephrine và norepinephrine.
Chất dẫn truyền thần kinh ức chế: Các loại chất dẫn truyền thần kinh này có tác dụng ức chế tế bào thần kinh; chúng làm giảm khả năng tế bào thần kinh kích hoạt điện thế hoạt động. Một số chất dẫn truyền thần kinh ức chế chính bao gồm serotonin và axit gamma-aminobutyric (GABA).
Chất dẫn truyền thần kinh điều hòa: Những chất dẫn truyền thần kinh này, thường được gọi là chất điều hòa thần kinh, có khả năng ảnh hưởng đến một số lượng lớn hơn các tế bào thần kinh cùng một lúc. Những chất điều hòa thần kinh này cũng ảnh hưởng đến tác động của các sứ giả hóa học khác. Khi các chất dẫn truyền thần kinh tiếp hợp được giải phóng bởi các đầu tận cùng của sợi trục để có tác động nhanh lên các tế bào thần kinh thụ cảm khác, các chất điều hòa thần kinh sẽ khuếch tán trên một khu vực rộng lớn hơn và hoạt động chậm hơn.
Một số chất dẫn truyền thần kinh, chẳng hạn như acetylcholine và dopamine, có thể tạo ra cả tác dụng kích thích và ức chế tùy thuộc vào loại thụ thể có mặt.
Phân loại theo nhóm
Chất dẫn truyền thần kinh cũng có thể được phân loại thành một trong sáu nhóm sau:
1/ Axit amin
Axit gamma-aminobutyric (GABA): Axit amin tự nhiên này hoạt động như chất truyền tin hóa học ức chế chính của cơ thể. GABA góp phần vào hoạt động của mắt, kiểm soát vận động và điều chỉnh lo lắng. Benzodiazepine, được sử dụng để giúp điều trị lo lắng, hoạt động bằng cách tăng hiệu quả của chất dẫn truyền thần kinh GABA, có thể làm tăng cảm giác thư giãn và bình tĩnh.
Glutamate: Chất dẫn truyền thần kinh phong phú nhất được tìm thấy trong hệ thần kinh, glutamate đóng một vai trò duy trì các chức năng nhận thức như trí nhớ và học tập. Lượng glutamate quá nhiều có thể gây ra tình trạng kích thích gây chết tế bào. Độc tố kích thích gây ra bởi sự tích tụ glutamate có liên quan đến một số bệnh và chấn thương não bao gồm bệnh Alzheimer, đột quỵ và co giật động kinh.
2/ Peptide
Oxytocin: Hormone mạnh mẽ này hoạt động như một chất dẫn truyền thần kinh trong não. Nó được sản xuất bởi vùng dưới đồi và đóng một vai trò trong sự thừa nhận xã hội, liên kết và sinh sản hữu tính. Oxytocin tổng hợp như Pitocin thường được sử dụng để hỗ trợ chuyển dạ và sinh nở. Cả oxytocin và Pitocin đều khiến tử cung co lại khi chuyển dạ.
Endorphins: Những chất dẫn truyền thần kinh này ức chế việc truyền tín hiệu đau và thúc đẩy cảm giác hưng phấn. Những sứ giả hóa học này được cơ thể sản xuất tự nhiên để phản ứng với cơn đau, nhưng chúng cũng có thể được kích hoạt bởi các hoạt động khác như tập thể dục nhịp điệu. Ví dụ, trải nghiệm “độ cao của người chạy” là một ví dụ về cảm giác thú vị được tạo ra bởi việc sản xuất endorphin.
3/ Monoamines
Epinephrine: Còn được gọi là adrenaline, epinephrine được coi là hormone vừa là chất dẫn truyền thần kinh. Nói chung, epinephrine là một loại hormone căng thẳng được giải phóng bởi hệ thống thượng thận. Tuy nhiên, nó hoạt động như một chất dẫn truyền thần kinh trong não.
Norepinephrine : Hóa chất tự nhiên này là một chất dẫn truyền thần kinh đóng một vai trò quan trọng trong sự tỉnh táo, tham gia vào quá trình chiến đấu hoặc phản ứng của cơ thể . Vai trò của nó là giúp vận động cơ thể và não bộ để hành động trong những lúc nguy cấp hoặc căng thẳng. Mức độ của chất dẫn truyền thần kinh này thường thấp nhất trong khi ngủ và cao nhất trong thời gian căng thẳng.
Histamine: Hợp chất hữu cơ này hoạt động như một chất dẫn truyền thần kinh trong não và tủy sống. Nó đóng một vai trò trong các phản ứng dị ứng và được tạo ra như một phần của phản ứng của hệ thống miễn dịch đối với mầm bệnh.
Dopamine: Thường được gọi là chất dẫn truyền thần kinh cảm thấy tốt, dopamine có liên quan đến phần thưởng, động lực và bổ sung. Một số loại thuốc gây nghiện làm tăng nồng độ dopamine trong não. Chất truyền tin hóa học này cũng đóng một vai trò quan trọng trong việc phối hợp các chuyển động của cơ thể. Bệnh Parkinson, là một bệnh thoái hóa dẫn đến run và suy giảm khả năng vận động, do mất các tế bào thần kinh tạo dopamine trong não.
Serotonin: Một hormone và chất dẫn truyền thần kinh, serotonin đóng một vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh và điều chỉnh tâm trạng, giấc ngủ, lo lắng, tình dục và sự thèm ăn. Thuốc ức chế tái hấp thu serotonin có chọn lọc (SSRI) là một loại thuốc chống trầm cảm thường được kê đơn để điều trị trầm cảm, lo âu, rối loạn hoảng sợ và các cơn hoảng loạn. SSRI có tác dụng cân bằng mức serotonin bằng cách ngăn chặn sự tái hấp thu serotonin trong não, có thể giúp cải thiện tâm trạng và giảm cảm giác lo lắng.
4/ Purines
Adenosine: Hóa chất tự nhiên này hoạt động như một chất điều hòa thần kinh trong não và có liên quan đến việc ngăn chặn sự kích thích và cải thiện giấc ngủ.
Adenosine triphosphate (ATP): Được coi là tiền tệ năng lượng của sự sống, ATP hoạt động như một chất dẫn truyền thần kinh trong hệ thống thần kinh trung ương và ngoại vi. Nó đóng một vai trò trong kiểm soát tự trị, dẫn truyền cảm giác và giao tiếp với các tế bào thần kinh đệm. Nghiên cứu cho thấy nó cũng có thể gây ra một số vấn đề thần kinh bao gồm đau, chấn thương và rối loạn thoái hóa thần kinh.
5/ Gasotransmitters
Nitric oxyde: Hợp chất này có vai trò tác động đến các cơ trơn, làm chúng giãn ra tạo điều kiện cho các mạch máu giãn ra và tăng lưu lượng máu đến các vùng nhất định trên cơ thể.
Carbon monoxyde: Loại khí không màu, không mùi này có thể gây độc và có khả năng gây tử vong khi con người tiếp xúc với chất này ở mức độ cao. Tuy nhiên, nó cũng được sản xuất tự nhiên bởi cơ thể, nơi nó hoạt động như một chất dẫn truyền thần kinh giúp điều chỉnh phản ứng viêm của cơ thể.
6/ Acetylcholine
Acetylcholine: Đây là chất dẫn truyền thần kinh duy nhất trong lớp của nó. Được tìm thấy trong cả hệ thống thần kinh trung ương và ngoại vi, nó là chất dẫn truyền thần kinh chính liên quan đến các tế bào thần kinh vận động. Nó đóng một vai trò trong các chuyển động cơ bắp cũng như trí nhớ và học tập.
Điều gì xảy ra khi chất dẫn truyền thần kinh không hoạt động bình thường?
Cũng như nhiều quá trình của cơ thể, đôi khi mọi thứ có thể trở nên tồi tệ. Có lẽ không có gì đáng ngạc nhiên khi một hệ thống rộng lớn và phức tạp như hệ thần kinh của con người lại dễ gặp vấn đề.
Một số điều có thể xảy ra sai bao gồm:
- Tế bào thần kinh có thể không sản xuất đủ một chất dẫn truyền thần kinh cụ thể;
- Chất dẫn truyền thần kinh có thể được tái hấp thu quá nhanh;
- Quá nhiều chất dẫn truyền thần kinh có thể bị vô hiệu hóa bởi các enzym;
- Quá nhiều chất dẫn truyền thần kinh cụ thể có thể được giải phóng;
- Khi chất dẫn truyền thần kinh bị ảnh hưởng bởi bệnh tật hoặc thuốc, có thể có một số tác dụng phụ khác nhau đối với cơ thể. Các bệnh như
- Alzheimer, động kinh và Parkinson có liên quan đến sự thiếu hụt chất dẫn truyền thần kinh nhất định.
Các chuyên gia y tế nhận ra vai trò của chất dẫn truyền thần kinh với sức khỏe tâm thần, đó là lý do tại sao các loại thuốc ảnh hưởng đến hoạt động của các sứ giả hóa học của cơ thể thường được kê đơn để giúp điều trị nhiều loại bệnh tâm thần.
Ví dụ, dopamine có liên quan đến những thứ như nghiện ngập và tâm thần phân liệt. Serotonin đóng một vai trò trong các rối loạn tâm trạng bao gồm trầm cảm và OCD. Các loại thuốc, chẳng hạn như SSRI, có thể được bác sĩ và bác sĩ tâm thần kê đơn để giúp điều trị các triệu chứng trầm cảm hoặc lo lắng.
Thuốc ảnh hưởng đến chất dẫn truyền thần kinh
Có lẽ ứng dụng thực tế lớn nhất cho việc khám phá và hiểu chi tiết về cách thức hoạt động của các chất dẫn truyền thần kinh là sự phát triển của các loại thuốc tác động đến quá trình truyền hóa chất. Những loại thuốc này có khả năng thay đổi tác dụng của chất dẫn truyền thần kinh, có thể làm giảm bớt các triệu chứng của một số bệnh.
Thuốc chủ vận và thuốc đối kháng: Một số loại thuốc được gọi là thuốc chủ vận và hoạt động bằng cách tăng tác dụng của các chất dẫn truyền thần kinh cụ thể. Các loại thuốc khác và được gọi là chất đối kháng và hoạt động để ngăn chặn các tác động của dẫn truyền thần kinh.
Tác dụng Trực tiếp vs Gián tiếp: Những loại thuốc tác động lên thần kinh này có thể được chia nhỏ hơn nữa dựa trên việc chúng có tác động trực tiếp hay gián tiếp. Những chất có tác dụng trực tiếp hoạt động bằng cách bắt chước chất dẫn truyền thần kinh vì chúng rất giống nhau về cấu trúc hóa học. Những chất có tác động gián tiếp hoạt động bằng cách tác động lên các thụ thể ở synap.
Các loại thuốc có thể ảnh hưởng đến dẫn truyền thần kinh bao gồm các loại thuốc được sử dụng để điều trị bệnh bao gồm cả trầm cảm và lo lắng, chẳng hạn như SSRIs, thuốc chống trầm cảm ba vòng và benzodiazepine .
Các loại ma túy bất hợp pháp như heroin, cocaine, và cần sa cũng có tác dụng dẫn truyền thần kinh. Heroin hoạt động như một chất chủ vận tác động trực tiếp, bắt chước các opioid tự nhiên của não đủ để kích thích các thụ thể liên quan của chúng. Cocain là một ví dụ về một loại thuốc tác động gián tiếp ảnh hưởng đến việc truyền dopamine.
Kết luận:
Các chất dẫn truyền thần kinh đóng một vai trò quan trọng trong giao tiếp thần kinh, ảnh hưởng đến mọi thứ, từ vận động, chức năng nhận thức, tiêu hóa, tâm trạng của con người. Chất dẫn truyền thần kinh hoạt động theo những cách cụ thể, nhưng chúng cũng có thể bị ảnh hưởng bởi bệnh tật, thuốc hoặc thậm chí là hành động của các sứ giả hóa học khác.
