脳内の神経伝達物質の機能は何ですか?

ご存知のとおり、人体にはたくさんの神経が分布しています。人間が多くのことを秩序正しく行えるのは、また人間の行動が脳によって秩序正しく制御されるのは、神経伝達物質がこれらの生命活動においてかけがえのない役割を果たしているからです。人間の神経伝達には化学物質による伝達などさまざまな方法がありますが、脳内の神経伝達物質の用途は何でしょうか。

脳内の神経伝達物質の使用:

送信機の合成

アセチルコリンは、コリンアセチルトランスフェラーゼ（コリンアセチルトランスフェラーゼ）の触媒作用により、コリンとアセチルCoAから合成されます。酵素は細胞質内に存在するため、アセチルコリンは細胞質内で合成され、その後小胞に取り込まれて貯蔵されます。ノルエピネフリンの合成はチロシンを原料として行われます。まずチロシン水酸化酵素の触媒作用でドーパが合成され、次にドーパ脱炭酸酵素（アミノ酸脱炭酸酵素）の作用でドーパミン（カテコールエチルアミン）が合成されます。この2つのステップは細胞質で起こります。その後ドーパミンは小胞に取り込まれ、そこでドーパミンβ水酸化酵素によってノルエピネフリンにさらに合成され、小胞に蓄えられます。ドーパミンの合成はノルエピネフリンの最初の 2 つのステップとまったく同じですが、ドーパミンを貯蔵する小胞にはドーパミン β-ヒドロキシラーゼが含まれていないため、ドーパミンが小胞に入った後はノルエピネフリンは合成されなくなります。 5-ヒドロキシトリプタミンの合成は、トリプトファンを原料として行われます。まず、トリプトファン水酸化酵素の作用により5-ヒドロキシトリプトファンが合成され、次に5-ヒドロキシトリプトファンデカルボキシラーゼ（アミノ酸脱炭酸酵素）の作用により5-ヒドロキシトリプトファンが5-ヒドロキシトリプタミンに合成されます。この2つのステップは細胞質で行われ、その後5-ヒドロキシトリプタミンは小胞に取り込まれ、小胞内に貯蔵されます。 GABA はグルタミン酸の触媒的脱炭酸反応によってグルタミン酸から合成されます。ペプチド伝達物質の合成は他のペプチドホルモンと全く同じで、遺伝子によって制御され、リボソーム上で翻訳されて合成されます。

送信機のリリース

神経インパルスが終末部に到達すると、終末部で活動電位が発生し、膜外から膜内へCa2+イオンが移動して、一定数の小胞がシナプス前膜としっかりと融合します。その後、小胞とシナプス前膜の接着部に破裂が生じ、小胞内の神経伝達物質やその他の内容物がシナプス間隙に放出されます。シナプス前膜から神経伝達物質を放出するプロセスは、エキソサイトーシスまたは排出と呼ばれます。このプロセスでは、Ca2+の移動が重要です。細胞外 Ca2+ 濃度が低下すると神経伝達物質の放出が抑制され、細胞外 Ca2+ 濃度が増加すると神経伝達物質の放出が増加します。この事実は、外部から膜に入る Ca2+ の量が放出される神経伝達物質の量に直接関係していることを示しています。Ca2+ は、小胞膜とシナプス前膜の緊密な融合に必要な要素です。一般的に、Ca2+ には 2 つの効果があると考えられています。

① 軸索質の粘度を低下させ、小胞の移動を促進する。

②シナプス前膜の負電位を解消し、小胞がシナプス前膜と接触・融合しやすくなる。小胞が破裂して神経伝達物質やその他の内容物がシナプス間隙に放出されると、その外殻はシナプス前膜内に留まり（シナプス前膜と融合してシナプス前膜の構成要素になることもあります）、後に元の状態に戻り、神経伝達物質の合成と貯蔵を継続することができます。

シナプス小胞のエキソサイトーシスから小胞膜の修復まで、次の 6 つの段階に分けられます。

①シナプス小胞がシナプス前膜の活性領域に近づく。

② 小胞はシナプスフェンス構造に付着する。

③ 小胞がシナプス前膜に接触し、2つの膜が融合する。

④ 融合膜が分裂し、神経伝達物質がシナプス間隙に放出される。

⑤ 小胞膜はシナプス前膜に組み込まれる。

⑥気泡膜は回収され再利用されます。小胞膜のリサイクルプロセスでは、一部の膜は機能的な小胞を形成せず、循環に入らない。代わりに、これらの膜はリソソームによって分解され、逆軸索輸送によって再処理のために細胞体に戻される。同時に、新しい小胞が順行性軸索輸送によって神経終末に運ばれます。

神経伝達物質はシナプス前膜から放出されると、すぐに対応するシナプス後膜受容体に結合し、シナプス脱分極電位または過分極電位を生成します。その結果、シナプス後神経の興奮性が増加または減少します。それ以降、神経インパルスの電気信号はシナプス間の交差を完了します。