Пресинаптическое торможение - Википедия - Presynaptic inhibition

Принципиальная схема постсинаптического торможения (A, B) и пресинаптического торможения (C). Возбуждение показано зеленым цветом, а торможение - красным.

Пресинаптическое торможение является тормозящим входом в нейрон, чтобы снизить вероятность его запуска потенциал действия и общаться с нейронами ниже по течению. Торможение может быть обеспечено как при постсинапсе (IPSP ) и пресинапс. Пресинаптическое торможение происходит, когда тормозящий нейротрансмиттер, например ГАМК, действует на рецепторы ГАМК на аксонный терминал. Пресинаптическое торможение широко распространено среди сенсорных нейронов.[1]

Функция пресинаптического торможения

Соматосенсорный нейроны постоянно предоставляют информацию о текущем состоянии тела (например, о температуре, боли, давлении, положении и т. д.); этот постоянный приток информации может модулироваться для усиления или ослабления стимулов (см. также: теория управления воротами и получить контроль-биологический ). Поскольку в любой момент ощущается неограниченное количество стимулов, совершенно необходимо, чтобы эти сигналы были соответствующим образом отфильтрованы и сжаты. Чтобы ослабить определенные стимулы, первичные афференты получают тормозной сигнал (вероятно, от ГАМК, но также может быть глицином.[2]), чтобы уменьшить их синаптический выход. Нарушение пресинаптического торможения связано со многими неврологическими расстройствами, такими как хроническая боль, эпилепсия, аутизм и т. Д. синдром ломкой Х-хромосомы.[3][4][5][6][7]

Механизмы пресинаптического торможения

Биофизический механизм пресинаптического торможения остается спорным. Пресинаптический терминал имеет отчетливый ионный состав с высоким содержанием хлоридов, что в значительной степени обусловлено котранспортерами хлоридов катионов.[8] Обычно, когда рецепторы ГАМК активируются, это вызывает приток хлоридов, который гиперполяризует клетку. Однако из-за высокой концентрации хлорида на пресинаптическом окончании и его измененного обратного потенциала активация рецептора ГАМК фактически вызывает отток хлорида и, как следствие, деполяризацию. Это явление называется первичная афферентная деполяризация (ПАД). Несмотря на деполяризованный потенциал, это все еще приводит к снижению высвобождения нейромедиаторов и, таким образом, по-прежнему ингибирует. Есть три гипотезы, которые предлагают механизмы этого парадокса:[9][10][11][12][13][14][15][16][17]

  1. Деполяризованная мембрана вызывает инактивацию потенциалзависимых натриевых каналов на клеммах, и поэтому потенциал действия не распространяется.
  2. Открытые каналы рецепторов ГАМК действуют как шунт, в результате чего ток течет, а не замыкается на клеммах.
  3. Деполяризованная мембрана вызывает инактивацию потенциал-управляемых кальциевых каналов, предотвращая приток кальция в синапс (что необходимо для нейротрансмиссии).


История открытия пресинаптического торможения

1933: Грассер и Грэм наблюдали деполяризацию, которая возникла в сенсорных окончаниях аксонов.[18]

1938: Барон и Мэтьюз наблюдали деполяризацию, которая возникает в сенсорных терминалях аксонов и вентральном корне.[19]

1957: Франк и Фуортес ввели термин «пресинаптическое торможение». [20]

1961: Экклс, Экклс и Магни определили, что потенциал дорсального корня (DRP) возникает из-за деполяризации сенсорных окончаний аксонов. [21]

Рекомендации

  1. ^ МакГанн Дж. П. (2013). «Пресинаптическое ингибирование обонятельных сенсорных нейронов: новые механизмы и потенциальные функции». Chem Senses. 38 (6): 459-574. Дои:10.1093 / chemse / bjt018. ЧВК  3685425. PMID  23761680.
  2. ^ Гейман Э.Дж., Чжэн В., Фритчи Д.М., Альварес Ф.Дж. (2002). «Субъединицы рецептора глицина и ГАМКА на клетках Реншоу: взаимосвязь с пресинаптическими нейротрансмиттерами и постсинаптическими кластерами гефирина». JCN. 444 (3): 275–289. Дои:10.1002 / cne.10148.
  3. ^ Deidda G, Bozarth IF, Cancedda L (2014). «Модуляция ГАМКергической передачи при нарушениях развития и нарушениях развития нервной системы: изучение физиологии и патологии для достижения терапевтических перспектив». Границы клеточной неврологии. 8: 119. Дои:10.3389 / fncel.2014.00119. ЧВК  4033255. PMID  24904277.
  4. ^ Zeilhofer HU, Wildner H, Yévenes GE (2012). «Быстрое синаптическое торможение в спинномозговой сенсорной обработке и контроле боли». Обзоры физиологии. 92 (1): 193–235. Дои:10.1152 / Physrev.00043.2010. ЧВК  3590010. PMID  22298656.
  5. ^ Ли Э, Ли Дж, Ким Э (2017). «Дисбаланс возбуждения / торможения в моделях расстройств аутистического спектра на животных». Биол. Психиатрия. 81 (10): 838-847. Дои:10.1016 / j.biopsych.2016.05.011.
  6. ^ D’Hulst C, Kooy HF (2007). «Рецептор GABAA: новая мишень для лечения хрупкого X?». Тенденции Neurosci. 30 (8): 425-431. Дои:10.1016 / j.tins.2007.06.003. PMID  17590448.
  7. ^ Бенарроч Э.Е. (2007). «Гетерогенность рецептора GABAA, функция и значение для эпилепсии». Неврология. 68 (8): 612-614. Дои:10.1212 / 01.wnl.0000255669.83468.dd. PMID  17310035.
  8. ^ Кале К.Т., Стейли К.Дж., Нахед Б.В., Гамба Г., Хеберт С.К., Лифтон Р.П., Mount DB (2008). «Роль котранспортеров хлорида катионов в неврологических заболеваниях». Нат Клин Прак Нейрол. 4 (9): 490–503. Дои:10.1038 / ncpneuro0883. PMID  18769373.
  9. ^ Го Д., Ху Дж. (2014). «Спинальное пресинаптическое торможение при контроле боли». Неврология. 283: 95–106. Дои:10.1016 / j.neuroscience.2014.09.032.
  10. ^ Рудомин П., Шмидт Р. (1999). «Пресинаптическое торможение в спинном мозге позвоночных повторно». Exp Brain Res. 129 (1): 1–37. Дои:10.1007 / s002210050933.
  11. ^ Прайс Т.Дж., Cervero F, Gold MS, Hammond DL, Prescott SA (2009). «Регулирование хлоридов в болевом пути». Мозг Res Rev. 60 (1): 149–170. Дои:10.1016 / j.brainresrev.2008.12.015. ЧВК  2903433. PMID  19167425.
  12. ^ Каттаерт Д., Эль-Манира А. (1999). «Шунтирование против инактивации: анализ пресинаптических тормозных механизмов в первичных афферентах раков». Неврология. 19 (14): 6079–6089. ЧВК  6783106. PMID  10407044.
  13. ^ Уиллис В.Д. (1999). «Потенциалы спинных корешков и рефлексы спинных корешков: палка о двух концах». Exp Brain Res. 124 (4): 395–421. Дои:10.1007 / s002210050637.
  14. ^ Уиллис В.Д. (2006). «Исследования Джона Эклза пресинаптического торможения спинного мозга». Прог Нейробиол. 78 (7–8): 189–214. Дои:10.1016 / j.pneurobio.2006.02.007. PMID  16650518.
  15. ^ Каттаерт Д., Либерат Ф., Эль-Манира А.А. (2001). «Пресинаптическое торможение и антидромные спайки в первичных афферентах раков: вычислительный и экспериментальный анализ». Неврология. 21 (3): 1007–1021. ЧВК  6762302. PMID  11157086.
  16. ^ Панек I, Френч А.С., Сейфарт Э.А., Секизава С., Торккели PH (2002). «Периферическое ГАМКергическое ингибирование механосенсорных афферентов пауков». Европейский журнал нейробиологии. 16 (1): 96–104. Дои:10.1046 / j.1460-9568.2002.02065.x. PMID  12153534.
  17. ^ Французский А.С., Панек I, Торккели PH (2006). «Шунтирование против инактивации: моделирование ГАМКергического ингибирования в механорецепторах пауков предполагает, что достаточно одного». Нейробиологические исследования. 55 (2): 189–196. Дои:10.1016 / j.neures.2006.03.002. PMID  16616790.
  18. ^ Гассер и Грэм (1933). «Потенциалы спинного мозга при стимуляции спинных корешков». Американский журнал физиологии. 103: 303–320.
  19. ^ Бэррон и Мэтьюз (1938). «Интерпретация возможных изменений спинного мозга». Журнал физиологии. 92: 276–321.
  20. ^ Франк и Фуортес (1957). «Пресинаптическое и постсинаптическое торможение монсинаптических рефлексов». Слушания Федерации. 16: 39–40.
  21. ^ Экклс, Экклс и Магни (1961). «Центральное тормозящее действие, связанное с пресинаптической деполяризацией, вызванной афферентными залпами мышц». Журнал физиологии (Лондон). 159: 147–166.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)