Neurotransmitters

Wat zijn Neurotransmitters?

In de hersenen zitten ongeveer 86 miljard neuronen. Al deze neuronen vormen een ingewikkelde kaart van verbindingen en paden die onder andere ons gedrag, onze gedachten, onze herinneringen, onze bewegingen en onze spraak vormen. De manier waarop deze neuronen deze verbindingen vormen is via wat men noemt een 'synaps', het punt waarop een elektrisch (electricafl synaps) of chemisch (chemische synaps) signaal van de ene cel naar de andere wordt overgebracht. 

Elektrische signalen worden overgedragen wanneer de twee betrokken cellen fysiek met elkaar verbonden zijn door kleine gaatjes, waardoor de zenuwimpulsen worden doorgegeven. Dit soort signalen zijn meestal sneller dan die van het chemische type. Daarentegen zijn ze ook minder flexibel dan hun tegenhanger.

Chemische signalen daarentegen gebeuren wanneer de betrokken cellen elkaar niet fysiek raken. In plaats daarvan is er een zeer smalle tussenruimte, in de orde van 0,02 micron, die overbrugd moet worden door bepaalde moleculen. De moleculen die verantwoordelijk zijn voor het maken van deze brug zijn de zogenaamde neurotransmitters.

De eerste neurotransmitter die werd ontdekt was acetylcholine. Het experiment dat tot de ontdekking ervan leidde, werd in 1921 in een droom onthuld aan een Oostenrijkse wetenschapper genaamd Otto Lowei.

Hoe werkt de chemische synapsen? 

Een chemische synapse omvat een aantal componenten. Eerst en vooral gaat het om een presynaptisch neuron, waaruit de zenuwimpuls wordt gestuurd, en een postsynaptisch neuron, waar de zenuwimpuls aankomt. 

De blaasjes die neurotransmitters bevatten zijn te vinden op de terminale knop van het axon van het presynaptische neuron. Wanneer een chemisch signaal wordt overgedragen, worden de neurotransmitters in de blaasjes afgescheiden in de synaptische kloof door een proces dat exocytose wordt genoemd. Tijdens dit proces versmelten de vliezen van de blaasjes met die van de presynaptische knop, waardoor de neurotransmitters in de opening vrijkomen. 

Over het gat heen binden de zojuist vrijgekomen neurotransmitters zich aan membraanreceptoren op het postsynaptische neuron. Deze membraanreceptoren zijn grote eiwitten die verankerd zijn in het celmembraan van het postsynaptische neuron. Zodra de neurotransmitters zich aan de receptoren binden, veroorzaken ze een stroom van gebeurtenissen binnen de cel die het interne gedrag van de cel zal veranderen. 

Neurotransmitters die leiden tot de verdere verspreiding van het chemische signaal door de ontvangende cel worden exciterende neurotransmitters genoemd. Degenen die de kans verkleinen dat het ontvangende neuron het signaal verspreid, worden remmende neurotransmitters genoemd. 

De binding tussen de neurotransmitters en de membraanreceptoren gebeurt op een manier die enigszins lijkt op een slot en een sleutel. Om de binding te laten plaatsvinden, moeten het slot (receptor) en de sleutel (neurotransmitter) perfect aansluitende vormen hebben. Net als bij sloten en sleutels kan één enkele sleutel (neurotransmitter) wellicht een aantal verschillende sloten (receptoren) ontgrendelen. Verschillende sloten (receptoren) daarentegen kunnen worden ontgrendeld door verschillende sleutels (receptoren). 

Hoeveel verschillende soorten neurotransmitters en receptoren zijn er? 

Tot nu toe is bekend dat er meer dan honderden verschillende receptoren en meer dan zestig verschillende neurotransmitters bestaan. Tot de moleculen die als neurotransmitters worden beschouwd, behoren aminozuren zoals glutamaat; monoaminen, zoals serotonine; peptiden zoals opioïde peptiden en andere moleculen zoals acetylcholine of oplosbare gassen, zoals stikstofmonoxide (NO). Moleculen zoals NO hebben hun eigen werkingsmechanisme, waarbij het gas eenvoudigweg het membraan van het ontvangende neuron diffundeert en binnendringt. 

Gewoonlijk moet een molecuul aan een aantal verschillende criteria voldoen om als neurotransmitter te worden beschouwd. Zo moet het bijvoorbeeld worden geproduceerd in een neuron, moet het worden gevonden in de terminale knop van het neuron en moet het ook worden losgelaten in de synaptische kloof wanneer een actiepotentiaal de cel stimuleert. Bovendien moet het vrijgekomen molecuul een effect hebben op het postsynaptische neuron en datzelfde effect moet door middel van externe experimenten worden aangetoond. Een ander criterium is dat na de signaaloverdracht het molecuul snel wordt gedeactiveerd. Stikstofmonoxide, dat als een neurotransmitter kan worden beschouwd, voldoet echter niet aan al deze criteria, waaruit blijkt dat er altijd enkele uitzonderingen op de regel zijn. 

Wat zijn de belangrijkste neurotransmitters? 

Enkele van de bekendste neurotransmitters zijn acetylcholine, dopamine, GABA, glutamaat, noradrenaline en serotonine. Al deze stoffen, met uitzondering van acetylcholine, behoren tot de familie van de aminen of aminozuren. 

De effecten van elk van de verschillende neurotransmitters kunnen sterk variëren, afhankelijk van waar de receptor voor deze zich bevindt, wat voor soort receptor het is en wat de omstandigheden zijn voor de activering ervan. Hieronder kunt u een aantal van deze effecten bekijken. 

Acetylcholine

Het lijkt erop dat acetylcholine, naast vele andere rollen, een belangrijke rol speelt bij het leren en het geheugen. Het speelt ook waarschijnlijk een grote rol bij emoties, stemming en waakzaamheid.
Dopamine: Dopamine is de belangrijkste neurotransmitter voor plezier of een gevoel van beloning. Als iets je een goed gevoel geeft, heeft dopamine er waarschijnlijk een rol in. Ondanks dat dopamine verantwoordelijk is voor zo'n prettige emotie, heeft het toch ook een eigen keerzijde. De meeste bekende verslavende stoffen die tegenwoordig bestaan, hebben invloed op de afgifte van dopamine. Tot nu toe is bekend dat dopamine zich kan binden aan 5 verschillende receptoren (D1 tot D5). Drugs zoals cocaïne en amfetaminen zijn indirecte agonisten van dopamine.

GABA

GABA, de volledige naam gamma-aminoboterzuur, is de hoofdverantwoordelijke voor de remming van de zenuwactiviteit. Het belangrijkste doel van deze neurotransmitter is het vertragen van de hersenen. De GABA-receptoren zijn onderverdeeld in twee soorten: GABA A-receptoren en GABA B-receptoren. Drugs die fungeren als GABA-agonisten, zoals alcohol of benzodiazepinen, worden niet verrassend genoeg geassocieerd met een kalmerend effect. 

Glutamaat

In tegenstelling tot GABA is glutamaat de 'aan'-schakelaar van de hersenen. Het belangrijkste doel is om het neuron dat het ontvangt op te winden, waardoor het waarschijnlijker is dat dit neuron zijn eigen mix van neurotransmitters zal vrijgeven. Er zijn veel verschillende soorten glutamaatreceptoren, waaronder NMDA, Kainate en AMPA. Ketamine is een Kainate-receptorantagonist, wat betekent dat het een of ander tegengesteld effect zal hebben aan wat glutamaat gewoonlijk doet. 

Norepinefrine

In principe is de belangrijkste rol van noradrenaline om het lichaam voor te bereiden op actie. Het vrijkomen van noradrenaline is het laagst tijdens de slaap en heeft het hoogste niveau tijdens gevaarlijke situaties. Norefinefrine bindt aan de adrenerge receptoren alfa-1, alfa-2, bèta-1 en bèta-3. Amfetaminen en methamfetaminen staan in wisselwerking met noradrenaline receptoren. 

Serotonine

Serotonine is waarschijnlijk een van de bekendste neurotransmitters onder de psychonauten. De belangrijkste rol in de hersenen is die van het verbeteren van de algemene toestand van de stemming. Er zijn veel receptoren die verbonden zijn aan deze neurotransmitter, die kan worden onderverdeeld in zeven families. Door de verscheidenheid aan verschillende receptoren waaraan serotonine zich kan binden en de downstream-effecten die serotoninebinding kan veroorzaken, kan deze neurotransmitter uiteindelijk effecten hebben op een veelheid van verschillende neurotransmitters in verschillende delen van de hersenen. Drugs zoals MDMA en LSD interageren met serotoninereceptoren. 

Waar kan ik meer informatie vinden? 

Om meer te weten te komen over de hersenen, kijk naar 'the brain from top to bottom', om een overzicht te hebben van alle verschillende neurotransmitters kijk naar deze lijst, voor een samenvatting van de belangrijkste neurotransmitters kijk naar deze tabel.