Az idegsejtek működésének hangolása I: A jelátvitel szintjei.
Elfeledkeztem az igért bestiákról, azaz az idegsejtek alap, jelfeldolgozó ingerületátvitelen túli modulációjáról és kommunikációjáról. No ez a bejegyzés lesz a bestiárium. Az ókorban és a középkorban az emberek jelentős része járóföldnél messzebb nem hagyta el szülőhelyét. És ahogy a mondás mondja: „messziről jött ember azt mond, amit akar”. A távoli földekről érkező kereskedők hajósok mindenféle furcsa dolgokról meséltek. Az ilyen furcsa lényeket összegyűjtő leírásokat hívták bestiáriumoknak.
Az idegsejtek evolúciójáról szóló bejegyzésekben nem említettük azt, hogy az idegsejtek közötti jelátvivő anyagok, amik a szinaptikus hólyagocskákból felszabadulnak nem a semmiből ugrottak elő, bár az evolúció fokozatosságát és régi kacatokat felhasználó barkácsolókedvét sokat emlegettük. Számos ingerület átvivő anyag, mint az egysejtűek közötti kommunikáció hordozóanyaga, majd a többsejtűek kialakulásakor, mint hormon kezdte pályafutását. A hormonok ugye belső elválasztású mirigyekből (mellékvese, pajzsmirigy) vagy más funkcióval is bíró szervekből (vese, máj) szabadulnak fel a véráramba és segítenek a szervezet alkotóelemeinek hatékony, bár viszonylag lassú szabályozásában. De az agyból is szabadulnak fel hormonok, melyek más hormonok termelődését szabályozzák (TSH, GHRH) a hormontermelésre szakosodott belső elválasztású mirigyekben (a pajzsmirigy, és az ivarmirigyek a célterületei az előzőben zárójelezett hormonoknak).
A gyors és helyileg ható szinaptikus átvitel és a lassú, a véráramon keresztül az egész szervezetre ható hormonális (endokrin) jelátadás között van még két közbeeső léptékű hatásmechanizmus is, a parakrin és a nem-szinaptikus idegi jelátvitel. A parakrin jelátvitelnél a testet alkotó szövetek sejtjeiből szabadul fel egy hormon hatású anyag, ami elszivárog a környezetbe és a közelében ható sejtekre hat.
A nem-szinaptikus átvitel az idegrendszer sejtjei között figyelhető meg. Itt az történik, hogy bizonyos idegsejtek axonvégtalpaiból felszabaduló átvivőanyagok nem csak a helyi szinapszisban fejtik ki hatásukat, hanem a szinapszisból kijutva a környező szinapszisokhoz is eljutnak, és azok működésére fejtenek ki hatást. Az is gyakran előfordul, hogy az axonterminálishoz nem is tartozik közvetlenül szinapszis, hanem csak a környező térbe szabadul fel a (nem szinaptikus) transzmitter. A nem idegrendszeri sejtek esetében használnak még egy fogalmat az autokrin-t, ez azt jelenti amikor a sejtből felszabaduló anyag a sejt más részein elhelyezkedő receptorokra hatnak. Ez igazából a parakrinnek és a nem-szinaptikusnak felel meg, csak nem egy másik sejtet hanem saját magát befolyásolja a sejt jelátvivő molekulák útján.
Van itt tehát egy lépték-sebesség létra. A lassan, de nagy területen ható, mindenhová eljutó hormonális jelátvitelnél célzottabb és kicsit gyorsabb a parakrin jelátvitel. Ennél még kisebb léptékű és nagyobb sebességű a nem-szinaptikus idegi átvitel, végül a létra másik végén a leggyorsabb és legcélzottabb átviteli mód a szinaptikus ingerületátvitel áll. 
Az emberi kommunikációnak is van hasonló létrája. Valakinek a fülébe pusmoghatom az üzenetemet, a kocsmában terjeszthetek egy pletykát, régebben feladhattam egy apróhirdetést, ma írok egy blogbejegyzést, vagy írok egy könyvet, amit sok példányban kiadnak. Egyre lassabban, de egyre több emberhez jut el az üzenetem. De gyakran az üzenet hatása is más. Egy direkt megszólítás hatása azonnali, míg egy könyvben kifejtett gondolatok lassan és hosszú időre megváltoztathatják egy embernek, egy társadalomnak a gondolkodását, működését.
Sok agyi szinaptikus transzmitter a bélidegrendszerben parakrin átvivőanyagként kezdte pályafutását, például a hangulatunkat befolyásoló szerotonin (5-HT). Egy érdekes adalék ehhez a történethez, hogy az elmúlt évtizedekben végre az orvostudomány kezdi felismerni, hogy a szervezetünkben élő milliárd mikroorganizmus nagyobb része nem ellenségünk, hanem barátunk. Alapvető szerepet játszanak szervezetünk felépítésében és működésében. A bélben élőkről kiderült, hogy még hangulatunkat is meghatározzák. Számos bélbaktérium szerotonint termel ezzel hozzájárul egészséges hangulatunkhoz. Ha valaki rosszul táplálkozik vagy egy antibiotikum kúra megváltoztatja bélflóráját komoly változásokat figyelhet meg hangulatában.
Ahogy az evolúció során egymásra rakódtak a jelátvitel egyre finomodó és gyorsuló térbeli és időbeli rétegei, ezek nem egymástól függetlenül működtek, hanem kölcsönhatottak egymással és egy gazdag sokoldalú szabályozás alakult ki. A kölcsönhatások különböző szintjeinek egymásba gabalyodására egy jó példa, hogy miért leszünk álmosak a nap végére és miért fáradunk el jobban, ha sokat figyeltünk és tanultunk, mintha lustálkodunk. A gyors információfeldolgozás során agykérgünkben a serkentő szinapszisokon rengeteg információ áramlik, és mint azt majd a tanulásról szóló bejegyzésben tárgyaljuk, a serkentő szinapszisok erőssége a tanulás során megnő. Így a nap során a serkentő kapcsolatok erőssége lassan növekszik, ami kicsit „ingerlékenyebbé” teszi őket is, meg minket is (lásd: estére síróssá váló kisgyerek). Hogy agyunk ezt a hatást mérsékelje, amikor az idegsejtek működnek egy adenozin nevezetű anyag szabadul fel lassan és szétárad az agyban. Hatására (nem-szinaptikus, akár parakrinnak is mondható az idegrendszeren belül) a serkentő jelátvitel erőssége kicsit gyengül, a megerősödő szinapszisokat egyensúlyban tartja. Ennek járulékaként álmosnak érezzük magunkat. 
Amikor alszunk, az álom során idegsejtjeink kapcsolatai átépülnek, az újonnan tanultakért felelő kapcsolatok megerősödnek, a többiek viszont arányosan gyengülnek. Ezzel párhuzamosan az adenozin pedig eltűnik az agyszövetből (az asztrogliasejtek segítségével). Reggel kipihenve, megokosodva és a másnapi tanulásra felkészülve ébredünk. Nem csoda, hogy ha alvásmegvonás miatt az adenozin nem tud kiürülni a szervezetünkből akkor lelassulunk, hibákat vétünk és ingerlékenyek leszünk.
Túránk szempontjából a létra két utolsó foka a szinaptikus és a nem-szinaptikus átvitel a legfontosabb. A jelfeldogozásban alapvető szinaptikus jelátvitelről már beszéltünk korábban. Mint ahogy a serkentő és gátló jelátvitelben részt vevő glutamát és GABA receptorairól is, amelyek a szinapszisok dendrit felőli oldalán ülnek (posztszinaptikus oldal). Ők egyben ioncsatornák is. Amikor átvivőanyagot érzékelnek a szinaptikus résben, a rájuk jellemző ionok áramlását engedik meg a sejthártyán keresztül, ezzel serkentő vagy gátló áramokat váltanak ki. Szót ejtettünk még néhány ion-pumpáról és a feszültség érzékeny Na+ és K+ csatornákról, melyek a membránpotenciál fenntartásában és az akciós potenciál terjedésében játszanak fontos szerepet.
A következő bejegyzésben körbejárjuk milyen molekulák vesznek részt a különböző átvitelu típusokban és hogyan hangolják a sejtek jelösszegzését.
Szerző: Gulyás Attila