글리오트란스미터

Gliotransmitter

Gliotransmitters는 뉴런과 다른 글리알 세포 사이의 뉴런 통신을 촉진하는 글라이알 세포에서 방출되는 화학 물질이다. 그것들은 일반적으로 Ca2+ 신호에서 유도되지만,[1] 최근의 연구는 교량 전달체에서의 Ca의2+ 역할에 의문을 제기하고 일반적으로 신경 신호 전달체에서의 교량 전달체 관련성의 개정이 필요할 수 있다.[2]

글리오트랜스미터는 올리고당, 아스트로시테스, 미세글리아를 포함한 어떤 글루알 세포에서도 방출될 수 있지만, 그것들은 주로 아스트로시테스에서 방출된다.[citation needed] 아스트로사이테는 결합을 위해 간격 접합에 의존하며, 별 모양처럼 되어 있어 뇌의 다양한 영역에서 다른 많은 시냅스와 접촉할 수 있다. 그들의 구조는 또한 양방향 신호를 보낼 수 있게 한다. 아스트로사이테스는 10만 개 이상의 시냅스와 접촉할 수 있어 시냅스 전달에 필수적인 역할을 할 수 있을 것으로 추정된다.[1] Gliotransmission은 주로 아스트로사이테스와 뉴런 사이에서 발생하지만, Gliotransmission은 이 두 가지 세포 유형에 한정되지 않는다.[3] 중추신경계 이외에도 말초신경계의 운동신경단말기와 슈완세포 사이에서 교량전파가 발생한다. 뮐러 세포라고 불리는 망막의 글라이알 세포와 망막 뉴런 사이에서 또 다른 교량전파가 일어난다.[3]

함수

그리스어 γλία와 γλοαα '글루'에서 유래된 '글리아'라는 단어는 이들 세포가 신경 신호에 수동적인 역할을 하며, 오직 뇌 내의 신경 구조와 지지에만 책임을 진다는 과학자들의 원론적인 믿음을 잘 보여준다.[4] 글래알 세포는 작용 전위를 생성할 수 없으므로 뉴런 사이의 시냅스 전달은 작용 전위와 함께 시작되기 때문에 중추신경계에서 중요하고 능동적인 의사소통 역할을 하는 것으로 의심받지 않았다. 그러나, 연구는 이 세포들이 세포내 Ca2+ 농도의 변화에 따라 흥분성을 나타낸다는 것을 보여준다. Gliotransmission은 Ca2+ 농도의 변화로 흥분성을 유도하는 활공 세포의 능력 때문에 발생한다. Ca2+ 농도 변화는 VB(환기구) 시상하부의 인접 뉴런에서 측정되는 NMDA 수용체 매개 뉴런으로부터의 전류와 상관관계가 있다.[3] 글리오트랜스미터는 중앙 신경계 전체 세포의 70% 이상을 차지하는 뇌의 뉴런 수를 크게 앞지르기 때문에, 아스트로사이테스가 방출하는 글리오트랜스미터는 신체 전체의 다른 신경계뿐만 아니라 중추 신경계 내에서 매우 영향력 있고 중요한 잠재력을 가지고 있다.[5] 이들 세포는 단순히 구조적 지지 기능을 수행하는 것이 아니라 입력, 정보 정리, 화학 신호 발신 등을 통해 뉴런, 마이크로글리아, 기타 아스트로사이테와 세포 간 통신에도 참여할 수 있다.[5] 아스트로시테에서 나오는2+ Ca 신호는 뇌의 혈류를 조절하는 데에도 참여할 수 있다.[3]

Gliotransmitters는 시냅스 발달을 제어하고 시냅스 기능을 조절하는 것으로 나타났으며, 그 방출은 신경전달의 조절뿐만 아니라 아스트로사이테스에 대한 파라크린 작용으로 이어질 수 있다.[1] Gliotransmitter의 정의는 활엽세포에 존재하는 그것의 존재에 의해 정의될 뿐만 아니라, 그것의 대사 경로를 포함한 다른 요소들에 의해 결정된다.[6] 또한 글리오트랜스미터의 기능은 종류에 따라 다르며, 각 글리오트랜스미터는 특정 대상 수용체와 작용이 있다.

글라이알 세포는 중추신경계의 호르몬과 신경내분비 기능에 중요하며 수면, 인지, 시냅스 기능 및 가소성에 적극적인 역할을 하며, 손상된 신경조직의 재생을 촉진한다.[4] 다른 기능으로는 신경 분비 뉴런의 조절과 호르몬 방출이 있다.

Gliotransmitter 유형

아스트로사이테에서 방출되는 주요 유형의 글리오트랜스미터는 글루탐산염과 ATP를 포함한다. 글루탐산염은 중추신경계 내의 주요 흥분성 신경전달물질로, 아스트로사이테의 세포질 Ca2+ 농도를 증가시키는 능력 때문에 글리오트란스미터로 정의될 수 있다.[7][8] 주요 대상 수용체로는 카이네이트 수용체, 메타보틱성 글루탐산 수용체(mGluRs), 특히 N-메틸 D-aspartate 수용체(NMDARs)가 있다.[1][9] NMDAR은 시냅스 가소성에 중요한 역할을 하는 글루타마테라믹 수용체들이다.[1] 이 글리오트란스미터의 다른 기능으로는 동기식 탈극화가 있으며, 시냅스 후 전류의[1] 주파수를 증가시키고, 또한 마그네슘에 의해 차단된 전압 게이트 채널 수용체에 의해 AMPA 수용체에 의해 방출 가능성 및 주파수가 제어된다.[7] 칼슘은 세포의 탈분극화로 인해 NMDAR 채널을 통해 유입될 수 있으며, 이는 마그네슘 블록을 제거하여 이러한 수용체를 활성화시킨다.[7]

ATP는 아스트로사이테스에서 분비되어 뉴런 활동을 억제하는 글리오트랜스미터다. ATP는 P2X 수용체, P2Y 수용체, A1 수용체를 대상으로 한다.[1] ATP는 시냅스 후 단자에 AMPA 수용체를 삽입하는 것, 아스트로시테스 내 칼슘파를 통한 파라시린 활성, 시냅스 전달 억제 등 여러 기능을 가지고 있다.[1] 뉴런 활성은 분자가 ATP에서 아데노신(adenosine)으로 변환하여 뉴런을 고극화시키는 능력에 의해 망막에서 조절된다.[8] ATP는 신경인플레이션과 재융합을 촉진하는 역할을 하며, 부상을 당했을 때 세포의 세포외 공간에 들어가 교량분해체의 생성을 증가시키는 청색 수용체를 활성화한다.[10] 아스트로사이테스로부터의 ATP 방출 메커니즘은 잘 이해되지 않는다. ATP 매개 Gliotransion의 칼슘 의존성 여부는 불분명하지만, ATP 방출은 부분적으로2+ Ca와 DLOG 단백질에 의존하며 다중 경로를 수반하는 것으로 생각되는데, 이는 외세포 분열증이 제안된 방출 방법이다.[5][8]

그 외 덜 일반적인 교량형 교량형 교량형 교량형 교량형 교량형 교량형

셀 간 통신

신경전달은 뉴런들 사이의 정보 교환으로 정의되지만, 글리오트랜스전송은 단순히 아스트로시테스사이에 일어나는 것이 아니라 아스트로시테스사이에, 뉴런과 마이크로글리아사이에 일어나는 것이다.[5] 아스트로시테스 사이에서는 서로 접촉하지 않을 때에도 "Ca[2+] wave"의 활동을 개시할 수 있어 Gliotransmitter의 방출을 자극한다.[5]

Gliotransmission은 또한 아스트로시테스와 마이크로글리아라는 두 가지 유형의 글리알 세포 사이에서 발생할 수 있다.[5] 아스트로시테의 세포내 매트릭스 내의 칼슘 파동은 세포외 매트릭스에 ATP가 존재하면서 마이크로글리아에서 반응을 일으킬 수 있다. 한 연구는 기계적 자극으로 인해 아스트로사이테스가 ATP를 방출하게 되었고, 이는 결국 미세글리아에서 칼슘 반응이 지연되게 했으며, 아스트로사이테와 마이크로글리아 통신이 ATP에 의해 매개될 수 있음을 시사했다.[5]

신경 기능에서 아스트로사이테스와 뉴런 사이의 통신은 매우 중요하다.[5] '트리파트라이트 시냅스'는 아스트로시테스와 뉴런 사이의 세포간 의사소통의 가장 흔한 예로, 두 개의 뉴런과 한 개의 아스트로시테의 시냅스 전·후 단자를 포함한다. 아스트로시테스는 방출되는 교량란스미터의 종류에 따라 흥분되거나 시냅스 전달을 억제하는 뉴런 활동을 조절할 수 있는 능력을 가지고 있는데, 특히 글루타민테는 일반적으로 뉴런에 흥분적인 영향을 미치는, 또는 뉴런의 특정 사전 시냅스 기능을 억제하는 것을 보여 주는 ATP이다.[5]

삼분법 시냅스

주요 기사: 삼분법 시냅스

칼슘의 고도화를 통한 교량기 방출이 시냅스 전달을 유발한다는 사실은 '트리파타이트 시냅스'라는 발상으로 이어진다.[12] 삼분법 시냅스는 아스트로사이테스와 시냅스의 국산화 등을 포함하며, 시냅스의 세 부분이 있는 시냅스 생리학의 개념으로, 그 사이에 시냅스 전 단자, 시냅스 후 단자, 아스트로사이테가 있다.[3] 삼분법 시냅스의 한 모델은 시냅스 후 단자가 서로 인접해 있는 것을 보여주는데, 아스트로시테는 시냅스 후 단자를 감싸고 있다.[1] 그러나 삼부 시냅스의 세 가지 요소에 대한 국산화 및 공간 분포는 뇌의 각 영역에 따라 다르다. 아스트로시테와 프리시냅틱 단자 사이의 칼륨 채널은 K+ 이온을 방출하고 뉴런 활동 후 축적을 피할 수 있게 한다. 또한 사전 시냅스 vesicle에서 신경전달물질의 방출은 아스트로시테에 있는 메타볼리틱 수용체를 활성화시켜 아스트로시테가 세포에서 글리오트랜스미터를 방출하는 원인이 된다.[1]

아스트로시테는 양방향으로, 시냅스 전·후 요소와 정보를 주고받을 수 있다는 뜻이다. 통신은 주로 Ca2+ 농도의 변화에 의해 제어되며, 아스트로시테 내에서 흥분성을 유발한다.[3] 삼부 시냅스의 호르몬 규제로 인해 외부 환경 및 내부 환경 모두의 변화에 인간이 대응할 수 있는 능력이 증대된다.[4]

건강과 질병에서의 역할

교량전송의 증가는 간질의 원인이 되는 반면 감소는 정신분열증의 원인이 될 수 있다고 여겨진다.[1] 또한, 아스트로시테의 수를 세는 것이 유용하다는 것이 입증되었다; 우울증을 앓고 있는 환자들은 아스트로시테 세포 수가 더 낮은 것으로 나타났다. 교량선전술과 신경장애의 상관관계에 대한 추가 연구와 이해는 뇌의 치료적 치료의 새로운 대상으로 이어질 수 있다.[1] 또한 아스트로사이테스가 조절하는 NMDAR의 자극 증감이 다양한 신경퇴행 장애에 작용한다는 연구결과도 있다. 여기에는 알츠하이머, 파킨슨병, 헌팅턴병뿐 아니라 조현병, 뇌졸중, 간질 등이 포함된다.[6]

특정 질환, 특히 조현병과 간질병은 부분적으로 교량전파와 칼슘의 흥분성 정도에 의해 발생할 수 있다고 여겨진다.[1] 정신분열증의 글루타마이트 가설이라 불리는 한 이론은 사전 시냅스 단자에서 NMDARs의 기능장애로 이어지는 글루타마이트 결핍이 조현병의 증상을 일으키는 것으로 추측된다. 연구에 따르면, NMDARs의 이러한 오동작성은 D-serine에 의해 촉진되는 보다 적은 양의 교량전송에 의해 야기되는 것으로 밝혀졌다. 보다 최근에는 D-serine과 Serine 레이스마아제가 거의 전적으로 뉴런에서 발생한다는 것이 밝혀졌는데, 이 뉴런은 Gliotransmitter로서의 D-serine 역할을 지원하지 않는다. NMDAR의 결합 부위의 작용제 역할을 하는 사이클로세린이 조현병 환자에 대한 치료에 이용된다는 사실은 글루타민트 가설을 더욱 뒷받침한다. 간질의 경우 글루탐산염은 동기식 탈분극화에 역할을 하는 것으로 알려져 있다.[1] 이것은 연구자들이 간질 분비물의 배설물이 글리오트랜스미션에 의해 유발될 수 있다고 믿게 만들었다. 비록 일부 연구들은 교량전송으로 인한 모든 배설물이 간질 방전으로 이어진다는 것을 보여주지만, 그것은 간질성형 활동 기간의 강도를 증가시킬 수 있을 것이다.[1]

처음 언급된 5개의 송신기는 주로 흥분성이기 때문에 다량으로 표현될 때 흥분성을 통해 신경 세포사멸을 초래할 수 있다.[1] 신경퇴행성 질환에서 알츠하이머병에 대한 증거는 적어도 알츠하이머병에 대한 것으로서, 신경세포의 수가 동시에 감소하는 것과 동반되는 글리아와 아스트로시테의 양(glia와 asstrocyte 둘 다)을 증가시킨다.[13] 알츠하이머 질환의 뇌척수액에 기록된 글리오트란스미터 TNF의 과다한 양은 TNF에 의해 변조되는 시냅스 메커니즘을 교란시킴으로써, 아마도 이 장애의 병원생식에 역할을 하도록 가정되어 있다.[14]

참고 항목

참조

  1. ^ a b c d e f g h i j k l m n o p Halassa, M; Fellin, T; Hayden, P (2006). "The tripartite synapse: roles for gliotransmission in health and disease". Trends in Molecular Medicine. 13 (2): 54–63. doi:10.1016/j.molmed.2006.12.005. PMID 17207662.
  2. ^ Agulhon, C.; Fiacco, T.A.; McCarthy, K.D. (2010). "Hippocampal Short- and Long-Term Plasticity Are Not Modulated by Astrocyte Ca2+ Signaling". Science. 327 (5970): 1250–4. Bibcode:2010Sci...327.1250A. doi:10.1126/science.1184821. PMID 20203048. S2CID 14594882.
  3. ^ a b c d e f Parea, G.; Araque, A. (2005). "Synaptic regulation of the astrocyte calcium signal". J Neural Transm. 112 (1): 127–135. doi:10.1007/s00702-004-0170-7. hdl:10261/154081. PMID 15599611. S2CID 23182200.
  4. ^ a b c Garcia-Segura, Luis M.; McCarthy, Margaret M. (2004). "Minireview: Role of Glia in Neuroendocrine Function". Endocrinology. 145 (3): 1082–1086. doi:10.1210/en.2003-1383. PMID 14670989.
  5. ^ a b c d e f g h i Koizumi, S; Fujishita, K; Inoue, K (Sep 2005). "Regulation of cell-to-cell communication mediated by astrocytic ATP". Purinergic Signal. 1 (3): 211–217. doi:10.1007/s11302-005-6321-y. PMC 2096541. PMID 18404506.
  6. ^ a b Oliet, Stéphane H.R.; Mothet, Jean-Pierre (2006). "Molecular Determinants for D-Serine-Mediated Gliotransmission: From Release to Function". Glia. Wiley InterScience. 54 (7): 726–737. doi:10.1002/glia.20356. PMID 17006901. S2CID 5757256.
  7. ^ a b c Martineau, Magalie; Baux, Gérard; Mothet, Jean-Pierre (2006). "Gliotransmission at central glutamatergic synapses: D-serine on stage". Purinergic Signalling. 1: 211–217.
  8. ^ a b c Zhang, Q.; Haydon, P.G. (2005). "Roles for gliotransmission in the nervous system". J Neural Transm. 112 (1): 121–125. doi:10.1007/s00702-004-0119-x. PMID 15599610. S2CID 26667398.
  9. ^ D’Ascenzo, Marcello; Fellin, Tommaso; Terunuma, Miho; Revilla-Sanchez, Raquel; Meaney, David F.; Auberson, Yves P.; Moss, Stephen J.; Haydon, Philip G. (2007). "mGluR5 stimulates gliotransmission in the nucleus accumbens". Proc Natl Acad Sci U S A. 104 (6): 1995–2000. Bibcode:2007PNAS..104.1995D. doi:10.1073/pnas.0609408104. PMC 1794302. PMID 17259307.
  10. ^ Walter, Lisa; Dinh, Thien; Stella, Nephi (2004). "ATP Induces a Rapid and Pronounced Increase in 2-Arachidonoylglycerol Production by Astrocytes, a Response Limited by Monoacylglycerol Lipase". Journal of Neuroscience. 24 (3): 8068–8074. doi:10.1523/jneurosci.2419-04.2004. PMC 6729797. PMID 15371507.
  11. ^ 15
  12. ^ Araque, A; Parpura, V; Sanzgiri, RP; Haydon, PG (1999). "Tripartite synapses: glia, the unacknowledged partner". Trends Neurosci. 22 (5): 208–215. doi:10.1016/s0166-2236(98)01349-6. PMID 10322493. S2CID 7067935.
  13. ^ Rivera, EJ; Goldin, A; Fulmer, N; Tavares, R; Wands, JR; de la Monte, SM (2005). "Insulin and insulin-like growth factor expression and function deteriorate with progression of Alzheimer's disease: link to brain reductions in acetylcholine". J Alzheimers Dis. 8 (3): 247–268. doi:10.3233/jad-2005-8304. PMID 16340083.
  14. ^ Tobinick, E.; Gross, H. (2008). "Rapid improvement in verbal fluency and aphasia following perispinal etanercept in Alzheimer's disease". BMC Neurol. 8: 27. doi:10.1186/1471-2377-8-27. PMC 2500042. PMID 18644112.