こちらのページは特集(Special Issues)の一つです。専門用語頻出による読み辛さにご注意下さい。

Neurotransmitters 神経伝達物質

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Human Brain:脳のページの最後で紹介していた神経伝達物質でしたが、記載事項の追加がありますので別ページとして設けることにしました。神経細胞の構造については先のページをご参照願います。尚、活動電位の化学的内容(Ca++がどうのとか)は取り扱わないことにしたいと思います。
図は、横(端末によっては下)のタブ一番右の"BRAIN"を選択すると小さいものが並んでいます。その中の神経伝達物質をクリックすると拡大がポップアップしますので、部位および名称確認の参考にしてください。


How Neurotransmitters Work - メカニズム -
神経伝達物質とは神経細胞を流れていく化学物質で、欲・感情・気分の他、注意力や記憶などの認知、筋肉(内臓含む)の動きを支配するものです。
普段は神経細胞の末端にあるシナプス小胞という袋の中に収まっています。 これが化学作用によりシナプス小胞から飛び出すと、神経細胞同士の間にあるシナプス間隙に放出され、シナプス間隙の後にある神経細胞(シナプス後細胞:postsynaptic neuron)の枝(樹状突起:dendrite)に装備された受容体(postsynaptic receptor)によってキャッチされます。
まだ研究の途中ですが、神経伝達物質の種類は現在までに40ほど確認されており、各神経伝達物質はその形に合った受容体と凹凸を合わせてはまり込む仕組みになっています。
神経伝達物質の種類によって、シナプス後細胞に活動電位を起こさせるもの(興奮性シナプス後電位:excitatory postsynaptic potential [EPSP])とその逆の活動電位を抑えるもの(抑制性シナプス後電位:inhibitory postsynaptic potential [IPSP])があります。


Groups of Neurotransmitters - 神経伝達物質グループ分け -
神経伝達物質には大きく分けて二つのグループがあります。ひとつはtypical(定型)、もうひとつはatypical(非定型)です。
typical neurotransmittersは更に構造により、アミノ酸 (amino acid) 神経伝達物質・モノアミン (monoamine) 神経伝達物質・ペプチド (peptide) 神経伝達物質にグループ分けがされます。
非定型も含めて代表的な伝達物質を並べることにします。
TYPICAL
amino acid
  • gamma-aminobutyric acid (GABA):抑制性。緊張緩和に関与。
  • glutamate (Glu):日本名-グルタミン酸。興奮性。記憶・学習・興奮に関与。多発性硬化症では過多。
monoamine
  • acetylcholine (ACh):日本名-アセチルコリン。興奮性。心臓では抑制性。筋肉の動き・注意力・興奮・記憶・感情に関与。不足ではアルツハイマー病。
  • dopamine (DA): 日本名-ドーパミン。随意運動・学習・記憶・感情に関与。パーキンソン病では不足。統合失調症では過多。中毒に関与する。視床下部ではホルモンとして機能。→記事:ドーパミンとは
  • norepinephrin (NE):日本名-ノルエピネフリン(ノルアドレナリン)。興奮性。学習・記憶・夢・覚醒・感情・心拍数の上昇(ストレス)・消化速度の減少(ストレス)に関与。不足では鬱。副腎から出されるホルモンとしてのノルエピネフリンはStress:ストレスのページで解説します。
  • serotonin (5-HT):日本名-セロトニン。概日リズム・食欲 ・気分・攻撃性・衝動性・感覚認知・体温規制・痛みの抑制に関与。不足では鬱。→記事:セロトニンとは
peptide
  • endorphins:日本名-エンドルフィン。痛みの緩和・快楽に関与。内因性モルヒネ(脳内麻薬)。
  • substance P:日本名-P物質。痛みに関与。エンドルフィンやモルヒネはP物質の放出をさえぎる。
  • oxytocin:日本名-オキシトシン。対人・交配行為に関与。詳しくはオキシトシンとは参照。

ATYPICAL
gas
  • nitric oxide (NO):日本名-一酸化窒素。血管の筋肉を弛緩することにより血流を上昇させる。バイアグラ(sildenafil)は一酸化窒素を増強する働きをする。
metal
  • zinc:日本名-亜鉛。人体で二番目に豊富な微量元素(一番は鉄)。受容体でグルタミン酸の作用を調節する働きがある。


Synaptic Transmission & Effects of Drugs - 伝達と作用 -
神経伝達物質の作用のどの段階で薬品が関わって効果をもたらすのかの説明にあたり、神経伝達物質の作用の流れをまず整理します。
  1. 生成・・・ほとんどは神経細胞の末端で先駆物質から作られますが、ペプチドは細胞体で作られます。
  2. 貯蔵・・・伝達物質のほとんどは小胞(vesicles)の中に収められますが、気体はここには貯めておけません。
  3. 運搬・・・末端で作られたものはそのままでよいですが、細胞体で作られたものは(細胞体は頭の部分なので)末端まで運搬される必要があります。
  4. 放出・・・活動電位によって小胞の袋が溶け、シナプスへと流れ出て行きます。
  5. 受容体との結合・・・神経伝達物質がシナプス後細胞にある受容体と結合し、興奮性および抑制性電位を起こします。
  6. 自己受容体との結合→適応調節・・・神経伝達物質が溢れかえると、もときたシナプス前細胞にある受容体にはまります。これにより放出量の調整を図ります。
  7. 除去と再取り込み・・・シナプスに神経伝達物質がなくなるようにしないとなりません。通常は前の細胞に再取り込みされます。グリア細胞がアミノ酸の除去に関与しています。気体ではそのまま拡散してなくなります。

化学成分がどのように神経細胞に働きかけるかには、二通りあります。ひとつは特定の神経伝達物質の作用に反するものあるいは作用を阻害するもので、antagonists:拮抗物質と言います。それとは逆に特定の神経物質の作用を直接作り出したり、作用を促すものはagonist:作用物質と言います。
神経伝達物質の放出をブロックするので代表的な例はBotoxです。ボトックスの材料であるボツリヌスはAChが神経-筋肉間で放出されるのをブロックするため、注入した部分は動かずしわを作りません(ボトックスの副作用参照)。
ベンゾディアゼピン(benzodiazepines)は直接GABA受容体と結合しますので、agonist effect(作用効果)を示し緊張をほぐします。不安症などの処置として処方されます。
痛みはP物質が放出され、受容体(鍵穴)にはまって起こります。「鍵穴に先回りしてブロック!!」と謳われる薬品では本物のP物質が受容体に結合するのを防いでいるので、この薬の作用はantagonistic effect(拮抗効果)となります。
この他生成に関わるのはL-dopaというドーパミンの先駆体が代表的です。パーキンソン患者に投与することでドーパミンの生成が行われ症状が緩和されます。
セロトニンとはのページでも注意を促しましたが、セロトニンは外から取っても脳まで行き届きませんので変な商売にひっかからないようにしてください。L-dopa同様、脳まで届く先駆体はトリプトファンと言い、主に乳製品から摂取できます。また、ストリートドラッグであるLSDは脳まで届いてセロトニン受容体と結合し、幻覚を起こします。


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