Hermoston välittäjäaine

Hermoston välittäjäaineet ovat yhdisteitä, jotka välittävät, voimistavat, estävät tai mukauttavat hermosolun ja toisen solun välisiä sähköisiä signaaleja. Neurotransmittereiden ja neuromodulaattoreiden yhteinen nimitys on neuroregulaattori eli hermostoon vaikuttava aine.

Ihmisen välittäjäainejärjestelmässä esiintyy paljon geneettistä vaihtelua.

Hermoston välittäjäaineiden toiminta

Hermoston välittäjäaineita vapautuu aktiopotentiaalin seurauksena presynaptisen hermosolun viejähaarakkeen eli aksonin synapsipäätteen pienistä synapsirakkuloista hermosolun ja toisen solun väliseen tilaan eli synaptiseen rakoon, mistä osa niistä sitoutuu vastaanottavan postsynaptisen solun reseptoreihin, mikä käynnistää niihin kytkeytyvän solun fysiologisen signaalinvälitysmekanismin, esimerkiksi ionikanavan. Jos vastaanottava toinen solu on myös hermosolu, solujen välisestä tilasta käytetään nimitystä synapsi. Vastaanottava solu voi olla myös esimerkiksi poikkijuovainen lihassolu, sileä lihassolu, rauhassolu tai aistireseptorisolu. Synapsiksi kutsutaan myös signaalia, joka välittyy synapsiraon kautta.

Hermoston välittäjäaineiden jaottelu

Hermoston välittäjäaineet voidaan jaotella useilla tavoilla. Yksi tapa on jaotella ne eksitoiviin eli kiihottaviin, inhiboiviin eli estäviin ja moduloiviin eli synapsien herkkyyteen vaikuttaviin välittäjäaineisiin. Eksitoivat välittäjäaineet välittävät signaalin eteenpäin esimerkiksi hermosolujen välillä aiheuttamalla depolarisaation vastaanottajaneuronissa, jolloin aktiopotentiaali siirtyy presynaptisesta hermosolusta postsynaptiseen hermosoluun. Inhiboivat välittäjäaineet puolestaan estävät signaalin eteenpäin kulkeutumisen esimerkiksi hermosolujen välillä estämällä postsynaptisen hermosolun aktiopotentiaalin aiheuttamalla sille hyperpolarisaation. Enimmäkseen eksitoivia hermoston välittäjäaineita ovat muun muassa asetyylikoliini, noradrenaliini, adrenaliini, dopamiini, serotoniini eli 5-hydroksitryptamiini, aspartaatti ja glutamaatti. Inhiboivia hermoston välittäjäaineita ovat muun muassa γ-aminovoihappo (GABA), glysiini ja tauriini. Moduloivia peptidirakenteisia hermoston välittäjäaineita ovat muun muassa monet hypotalamuksen erittämät hormonit, aivolisäkkeen hormonit, ruoansulatuskanavan hormonit, haiman hormonit ja endorfiinit.

Keskushermoston välittäjäaineet

Pääartikkeli: Aivojen välittäjäaine

Noin 80–90 %:ssa keskushermoston synapseista välittäjäaineena toimii aminohappo, 5–10 %:ssa amiini ja 1–2 %:ssa peptidi.

Aminohappoja välittäviä glutamiinihappoa eli glutamaattia ja gamma-aminovoihappoa (engl. γ-amino-butyric-acid, GABA) pidetään aivojen tärkeimpinä välittäjäaineina.

Glutamaatilla on hermosolujen toimintaa kiihdyttävä vaikutus. Glutamaattia tarvitaan esimerkiksi oppimisessa ja muistojen rakentumisessa. Liiallinen glutamaattiärsytys saattaa kuitenkin johtaa siihen, että hermosolu tuhoaa itse itsensä.

Glutamaatilla on kolmentyyppisiä reseptoreita. Ne on nimetty niille suhteellisen spesifien agonistien mukaan N-metyylidekstroaspartaatti (NMDA)-, kainaatti- ja 1-amino-3-hydroksi-5-metyyli-iso-oksatsoli-4-propionaatti (AMPA)-reseptoreiksi; mahdollisesti on olemassa muunkintyyppisiä reseptoreita.

GABA eli gamma-aminovoihappo puolestaan jarruttaa aivotoimintaa. Jopa yli kolmasosa aivojen synapseista on GABAergisiä. GABA:lla on monia reseptoreita, kuten GABA_A ja GABA_B.

Muita keskushermoston välittäjäaineita, joilla on toisiinsa nähden vastakkainen vaikutus ovat serotoniiini ja melatoniini sekä noradrenaliini (engl. norepinephrine) ja dopamiini.

Aivot tuottavat monista välittäjäaineista toisia, esimerkiksi glutamaatista syntetisoidaan GABA:a. Jyrsijöillä tehdyissä kokeissa on havaittu myös, että tauriini lisää aivojen glutamaatti- ja GABA-pitoisuutta.

Myös glysiini on aivoille tärkeä aminohappotransmitteri.

Joitakin hermoston välittäjäaineita

Aminohapot

• Aspartaatti
• Glutamaatti
• gamma-aminovoihappo (GABA)
• Glysiini

Koliinin esterit

• Asetyylikoliini

Monoamiinit

Monoamiinit ovat hermoston välittäjäaineita, joissa yksi aminoryhmä on aromaattisessa renkaassa kiinni kaksihiilisellä sillalla (-CH₂-CH₂-). Aminohappoja dekarboksyloivat entsyymit valmistavat monoamiineja aminohapoista, kuten fenyylialaniinista, tyrosiinista tai tryptofaanista, ja kilpirauhashormoneista.

Välitettyään viestinsä monoamiinit palautuvat presynaptiseen terminaaliin, josta ne joko palautuvat solun sisään takaisinottoproteiinien avulla, tai hajoavat monoamiinioksidaasi-entsyymin (MAO) vaikutuksesta. MAO-estäjien (MAOI) joita käytetään muun muassa masennuslääkkeinä, vaikutus perustuu MAO-entsyymin toiminnan estämiseen. Monoamiinien kuljetukseen solusta ulos ja soluun sisään osallistuu useita kuljetusproteiineja. Esimerkiksi DAT kuljettaa dopamiinia, SERT serotoniinia ja NET noradrenaliinia solukalvolla ja VMAT1 ja VMAT2 vesikkelissä.

• katekoliamiinit
  • adrenaliini
  • dopamiini
  • noradrenaliini
  • oktopamiini
  • tyramiini
• tryptamiinit
  • serotoniini
  • melatoniini
• histamiini

Polypeptidit (Neuropeptidit; tunnetaan toista sataa erilaista)

Opioidineuropeptidit

• Enkefaliini
• Dynorfiini
• Endorfiini
• Kortikotropiini

Aivolisäkkeen peptidit

• Vasopressiini
• Oksitosiini
• Neurofysiinit

Takykiniinit

• Neurokiniini A
• Neurokiniini B
• Substanssi P

Sekretiininkaltaiset peptidit

• Sekretiini
• Glukagoni
• Vasoaktiivinen intestinaalinen polypeptidi (VIP)
• Kasvuhormonin vapauttajahormoni
• Motiliini

Insuliininkaltaiset peptidit

• Insuliini
• Somatomediinit
• Hermon kasvutekijät

Somatostatiininkaltaiset peptidit

• Somatostatiini
• Haiman polypeptidi
• Neuropeptidi Y
• Peptidi YY

Gastriininkaltaiset peptidit

• Gastriini
• Kolekystokiniini

Muut hermoston välittäjäaineet

• Typpioksidi (NO)
• Hiilimonoksidi (CO, häkä)
• Anandamidi
• Adenosiinitrifosfaatti (ATP)

Katso myös

• Hermosto
• Neuropeptidi
• Synapsi

Lähteet

• Nienstedt W, Hänninen O, Arstila A ja Björkqvist S: Ihmisen fysiologia ja anatomia, 10. painos, 3. luku Kudokset. WSOY Porvoo, 1995. ISBN 951-0-16801-7
• Koulu M, Tuomisto J ja Paasonen M K: Farmakologia ja toksikologia, 5. painos, luku 10. Johdanto neurofarmakologiaan, neurotransmissio. Medicina Kuopio, 1996. ISBN 951-97316-0-1
• Ilmoniemi R: Aivotoiminnan biokemiaa ja synapsivälitys 2006. Ilmoniemi R, Teknillinen korkeakoulu. Arkistoitu 27.4.2007. Viitattu 26.2.2007.

Aiheesta muualla

• Aivojen rakenne ja toiminta osa 1, pdf, luettu 4.5.2007^{[vanhentunut linkki]}
• Aivojen rakenne ja toiminta osa 2, pdf, luettu 4.5.2007^{[vanhentunut linkki]}
• Brain neurotransmitters
• Endogenous Neuroactive Extracellular Signal Transducers