Synapsa chemiczna - opis działania połaczeń neuronów na zasadzie synapsy chemicznej

Synapsy stanowią czynnościowe połączenie dwóch komórek nerwowych (neuronów).

Krótko na temat samych neuronów. Komórki nerwowe składają się z ciała komórkowego – perikarionu, w którym znajdują się główne jednostki morfologiczne komórki, w tym także jądro komórkowe. Z perikarionu odchodzą rozgałęzia – neuryty, z których wyróżnia się jeden bardzo osobliwy – akson. Rozpoczyna się on wzgródkiem aksonu, który spełnia rolę wzmacniacza sygnału. Akson otoczony jest najczęściej osłonką mielinową, która spełnia rolę izolacyjną, oraz umożliwia szybsze przekazywanie sygnału – impuls nerwowy nie musi pokonywać całej odległości, a skacze jedynie po przewężeniach Ranviera - charakterystycznych wcięciach osłonki mielinowej. Pozostałe wypustki nazywane są dendrytami.

Ze względu na połączenia poszczególnych części neuronów za pomocą synaps, możemy je podzielić na aksono-dendrydczne, aksono-somatyczne, dendro-dendryczne oraz dendro-somatyczne.

Najważniejszym podziałem jest jednak ten dotyczący samego funkcjonowania synaps. Mogą one przekazywać sygnał w różnoraki sposób – za pomocą informatorów I rzędu zwanych neurotransmiterami, lub inaczej neuroprzekaźnikami, bądź też kontaktują się dzięki połączeniom typu neksus będąc synapsami elektrycznymi. Istnieją także synapsy korzystające z obu tych metod, które nazywamy synapsami mieszanymi. W organizmie człowieka przeważającą rolę spełniają synapsy chemiczne, więc ich opisem zajmę się w tej pracy.

Jak już zostało napisane, synapsa chemiczna jest strukturą, w której sygnały przekazywane są za pośrednictwem cząstek sygnałowych – neurotransmiterów. Typowe połączenie dwóch komórek nerwowych składa się z części presynaptycznej (nadajnika) i postsynaptycznej (odbiornika), oraz wąskiej szczeliny między nimi, nazwanej szczeliną międzysynaptyczną.
W presynapsach następuje wytwarzanie oraz uwalnianie odpowiednich neurotransmiterów, błona postsynaptyczna reaguje na te przekaźniki i rozsyła dalej potencjał czynnościowy.

Cały proces produkcji i uwalniania neurotransmiterów nazwany jest cyklem pęcherzyków synaptycznych.

Endosom wczesny poprzez pączkowanie wytwarza z początku puste pęcherzyki. Udają się one w stronę błony komórkowej. Na etapie tej podróży następuje wpompowanie neurotransmitera do środka pęcherzyka dzięki transportowi aktywnemu napędzanemu jonami wodorowymi (kationami wodorowymi). Aby tak napełniony już pęcherzyk mógł dalej podążać ku błonie synapsy i uwolnić przekaźnik, w cytoplazmie pojawić się muszą kationy wapniowe, a sam pęcherzyk musi się związać z synaptozyną – białkiem z filamentami aktynowymi. Jony są wpuszczane do wnętrza komórki po otwarciu się odpowiednich kanałów wapniowych wrażliwych na depolaryzacje błony. Gdy potencjał czynnościowy dochodzi do synapsy, kanały te otwierają się, jony wapniowe swobodnie przepływają do wnętrza komórki na zasadzie różnicy stężeń. Już cztery takie kationy, oraz glikoproteiny pozwalają przeprowadzić proces egzocytozy, w której pęcherzyk uwalnia neurotransmiter do przestrzeni międzysynaptycznej. Pusty pęcherzyk zostaje otoczony klatryną i na zasadzie endocytozy wnika do wnętrza komórki udając się w kierunku endosomu wczesnego i poprzez fuzje wnika do niego. Cykl się zamyka.

Uwolniony neurotransmiter reaguje z odpowiednimi komplementarnymi do niego kanałami w błonie postsynaptycznej. W wyniku związania się neuroprzekaźnika z takim kanałem, następuje jego otwarcie co umożliwia napływanie do wnętrza komórki jonów sodowych (są to kanały dla Na) Prowadzi to do zaburzenia równowagi elektrostatycznej neuronu a co za tym idzie, powstaje fala depolaryzacji, która pod postacią potencjału czynnościowego biegnie dalej w dół komórki.

Czasem, zwłaszcza gdy określona synapsa jest już etapem końcowym przewodnictwa sygnału, receptory współpracują z transbłonowym białkiem G, które aktywuje cyklazę adenylanową zwiększającą stężenia cAMP w komórce, która to następnie uaktywnia kinazę A uruchamiającą pośrednio proces transkrypcji DNA. Dzieje się tak przede wszystkim w komórkach efektorowych gruczołów.

Można by się zastanawiać po co natura tak skomplikowała ten proces przekazywania sygnałów. Jednak gdy przypatrzymy się temu mechanizmowi, jest on bardzo pożyteczny i przydatny. Pozwala bowiem na selektywne oddziaływanie i specyficzne podrażnianie błony postsynaptycznej. Kanały są komplementarne do określonych przekaźników, zatem tylko uwolnienie konkretnego neurotransmitera wywoła określoną reakcje. Synapsy chemiczne odpowiadają między innymi za tak skomplikowane odczucia jak nastrój, samopoczucie, przyjemność, satysfakcja, mają także wpływ na nasze przyzwyczajenia i uzależnienia.

Podstawowymi neurotransmiterami są acetylocholina, noradrenalina (skurcze mięśni, widzenie, wydzielanie), serotonina, dopiamina (nastroje, agresja, depresja, uzależnienie).
Warto także wspomnieć o charakterystycznych przekaźnikach dla konkretnych rodzajów układu nerwowego, otóż noradrenalina jest wiodącym mediatorem włókien zazwojowych układu współczulnego - nerwy noradrenaliczne, z wyjątkiem unerwienia gruczołów potowych, acetylocholina natomiast jest podstawowym przekaźnikiem układu przywspółczulnego – nerwy cholinergiczne.