העברה סינפטית

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
קפיצה אל: ניווט, חיפוש
הסינפסה מאפשרת מעבר של אותות מתאי עצב במערכת העצבים אל תאי המטרה שלהם.

העברה סינפטית היא התהליך שבאמצעותו תאי העצב במערכת העצבים מתקשרים עם תאים אחרים. להעברה הסינפטית יש תפקיד מרכזי ביכולת עיבוד המידע.

תפקיד[עריכת קוד מקור | עריכה]

מרכיביו של תא עצב טיפוסי


הפעילות העיקרית של המוח מתרחשת בעקבות גירויים המעוררים דחף עצבי, המכונה גם "פוטנציאל פעולה"‏[1]. הדחף העצבי הוא פעימה של מתח חשמלי המתקדמת לאורך האקסון של תא העצב, המכונה גם "סיב עצבי". הדחף העצבי תורם לתקשורת של מערכת העצבים בכך שהוא מאפשר שליחה של אותות למרחקים ארוכים‏[2]. אותות אלו משודרים מתא העצב לתאים שאליהם הוא מקושר‏[1].

ההסתעפויות של האקסון מאפשרות לו ליצור מגע עם תאי מטרה רבים, אך לא קיים מגע פיזי וישיר בין קצוות האקסון לבין תאי המטרה שלו. המרווח הצר שקיים בין קצוות האקסון לתאי המטרה מכונה סינפסה או "מרווח סינפטי"‏[1]. מכיוון שאין רציפות מבנית בין תא העצב לתא המטרה, נוצר מצב שבו הולכה חשמלית אינה אפשרית במרבית המקרים. עבור מקרים אלו יש צורך בהעברה כימית של הגירוי. במסגרת תהליך ההעברה הסינפטית האותות החשמלים המגיעים לאקסון מגוף התא מתורגמים לאותות כימיים המועברים לתא המטרה דרך הסינפסה. ההעברה של האותות הכימיים מתבצעת על ידי שחרור מוליכים עצביים, המכונים גם "נוירוטרנסמיטרים", אל המרווח הסינפטי וקליטתם בתא המטרה.

כאשר תא המטרה הוא תא עצב אחר האותות נקלטים על ידי הדנדריט שלו. במידה ועוצמת הגירוי שנקלט עולה על סף מסוים יתפתח דחף עצבי בתא המטרה‏[1].

שלבי התהליך[עריכת קוד מקור | עריכה]

A - תא עצב משדר (קדם-סינפטי)
B - תא עצב קולט (בתר-סינפטי)
1. מיטוכונדריון
2. שלפוחית סינפטית המכילה מוליכים עצביים
3. קולטן עצמי
4. מרווח סינפטי דרכו מפעפע מוליך עצבי
5. קולטנים בתר-סינפטיים המופעלים על ידי המוליך העצבי
6. תעלת סידן
7. מוליכים עצביים נפלטים למרווח הסינפטי באקסוציטוזה
8. משאבה לספיגה חוזרת של מוליך עצבי
מערכת העצבים שולטת על תנועת הגוף באמצעות תקשורת בין תאי עצב למערכת השרירים. שליחת האותות הגורמים לעכבה או שפעול של השרירים מתבצעת בתהליך של העברה סינפטית. מקראה:
1 - אקסון.
2 - צומת עצב-שריר.
3 - סיב שריר.
4 - סיבוני שריר (Myofibrils).
סינפסה בין תא עצב לתאי שריר.

ההעברה הסינפטית היא תהליך רב שלבי. במהלך תהליך זה המוליכים העצביים מופקים ומאוחסנים באקסון עד שמגיע דחף עצבי הגורם לשחרור שלהם בסינפסה. הם נמצאים בסינפסה במשך זמן קצר המאפשר להם ליצור מגע עם תא המטרה ולאחר מכן הם מוסרים ממנה בדרכים שונות.

הכנת המוליכים העצביים[עריכת קוד מקור | עריכה]

השלב הראשון של ההעברה הסינפטית הוא היצור של המוליכים העצביים. המוליכים העצביים הם האותות הכימיים המשודרים מתא העצב לתא המטרה ומאפשרים בכך את התקשורת בניהם. הם חיוניים לתהליך זה משום שהם מחליפים את האותות החשמליים של הדחף העצבי. האותות החשמליים אומנם יכולים לעבור לכל אורך תא העצב - מהדנדריטים לגוף התא ועד לקצוות האקסונים, אך הם אינם מסוגלים לחצות את המרווח הסינפטי וליצור קשר ישיר עם תא אחר.

לצורך כך, המוליכים העצביים מסונתזים מתוך הרכיבים שלהם על יד אינזימים ומאוחסנים בשלפוחית סינפטית[3], אשר נמצאות בקצה האקסון של תא העצב‏[4]. השלפוחיות הסינפטיות המכילות את המוליכים העצביים נעות לעבר הממברנה הקדם-סינפטית, עוגנות שם‏[3] וממתינות לפקודה‏[2]. כל שלפוחית מכילה לוודאי עשרות אלפי מולקולות של המוליך העצבי‏[4].

היצור של המוליכים העצביים נשלט על ידי אנזימים, המיוצרים בגוף התא ומובלים באופן פעיל לקצה הטרמינל של האקסון. ההעברה הסינפטית לא תוכל להתרחש בלעדיהם‏[4].

שחרור המוליכים העצביים[עריכת קוד מקור | עריכה]

בשלב זה המוליכים העצביים משוחררים מקצוות האקסונים הקדם סינפטיים‏[2]. תהליך האקסוציטוזה (פליטה תאית) של המוליכים העצביים לעבר המרווח הסינפטי מתחיל רק כאשר האקסון "יורה"‏[3]. זהו תהליך מהיר מאוד, כך שחולפת הרבה פחות מאלפית שנייה בין הופעת הדחף העצבי בקצה האקסון לבין שחרור המוליך העצבי‏[2].

כאמור, תהליך ההעברה הסינפטית מתחיל כאשר דחף עצבי מתפשט לטרמינל של האקסון הקדם-סינפטי‏[4]. בתגובה לדחף העצבי תעלות סידן תלויות מתח הנמצאות בממברנה הקדם-סינפטית נפתחות ומאפשרות את הכניסה של יוני סידן(Ca2)‏[3]. יוני הסידן יוצרים אינטראקציה עם חלבוני העגינה (docking proteins)‏[3], המובילה לאיחוי של השלפוחיות הסינפטיות עם הממברנה הקדם-סינפטית. האיחוי מתבצע כך שפנים השלפוחיות פונה לנוזל החוץ-תאי ומאפשר למוליך העצבי שבהן להשתחרר למרווח הסינפטי‏[2]. בדרך כלל הדחף העצבי גורם לשחרור התוכן של מאות שלפוחיות בכל פעם‏[4].

באופן זה משפעלים יוני הסידן את השחרור של המוליכים העצביים‏[3]. בנוסף, הכמות של יוני הסידן משפיעה על עוצמת האות דרך מספר המולקולות המשוחררות של המוליך העצבי. ככל שנכנסים יותר יוני סידן, כך מתאחות יותר שלפוחיות עם הממברנה הקדם-סינפטית ומשתחררת כמות גדולה יותר מהמולקולות של המוליך העצבי בעקבות הדחף העצבי. לעומת זאת אם יכנסו פחות יוני סידן תשתחרר כמות קטנה יותר של מוליך עצבי‏[4].

כשהמוליך העצבי משתחרר למרווח הסינפטי הוא פועל על תא המטרה שנמצא בעברה השני של הסינפסה‏[2]. זהו השלב הבא בתהליך ההעברה הסינפטית.

קליטת המוליכים העצביים[עריכת קוד מקור | עריכה]

כאמור, המוליכים העצביים משוחררים למרווח הסינפטי כדי לשמש כאותות כימיים בתהליך התקשורת של מערכת העצבים. על מנת שאות כלשהו יהיה משמעותי לתא המטרה ההבתר-סינפטי, עליו לזהות אותו. הזיהוי של האותות נעשה לרוב על ידי מולקולות חלבוניות המצויות בקרום התא. מולקולות אלו מכונות קולטנים והן יכולות לחוש את השינויים החלים בסביבה החיצונית של התא‏[2].

כל קולטן נקשר למולקולות של חומרים מסוימים בלבד, כפי שמנעול יפתח רק באמצעות המפתח המתאים לו‏[4]. כל שאר החומרים לא יצליחו להתקשר לקולטן. בהתאם לכך, המוליכים העצביים יוכלו להשפיע על תא המטרה רק במידה והממברנה שלו מכילה קולטנים המסוגלים לחוש בנוכחותם. ישנם מוליכים עצביים אשר יכולים להתקשר למספר קולטנים (כמו מפתח "מסטר" שיכול לפתוח מספר דלתות) ולעומתם יש מוליכים עצביים המתקשרים לקולטן אחד בלבד‏[4].

קליטת המוליכים העצביים בממברנה הבתר-סינפטית מאפשרת את העברת האות העצבי. לאחר השחרור של המוליכים העצביים למרווח הסינפטי המולקולות שלהם מגיעות לתא המטרה, נקשרות לקולטנים הבתר-סינפטיים שלו וגורמות לתעלות סידן מסוימות להיפתח‏[3]. הן יכולות לעשות זאת בדרך ישירה או עקיפה‏[4].

הפתיחה של תעלות הסידן בדנדריט של התא הבתר-סינפטי יכולות לגרום לפוטנציאל בתר-סינפטי מעורר או מעכב[3]. על מנת שתתרחש ההפעלה של תא המטרה כמות הנוירוטרזמיטר שמשתחררת מהתא הקדם סינפטי צריכה להספיק להבאת המתח החשמלי של התא הקולט לערך הסף שלו‏[2]. ערך הסף של כל תא מושפע ממתח המנוחה שלו. במידה והמתח החשמלי יהיה נמוך מערך הסף תא המטרה לא יופעל‏[2]. מסיבה זו פעילות חשמלית בתא עצב אשר אינה מתפתחת לדחף עצבי לא מפיקה אותות פלט העוברים לתאים אחרים‏[1].

השפעתם של המוליכים העצביים יכולה להתמקד בתא המטרה הבתר-סינפטי משום ששם ריכוזם הוא הגבוה ביותר. תהליך הפעפוע גורם לדלול של המוליך העצבי שהופרש. תהליך זה מתעצם ככל שהמרחק מהסינפסה גדל, כך שריכוזו של המוליך העצבי מחוץ לסינפסה שואף לאפס. באופן זה המוליך העצבי שהופרש לסינפסה מסוימת לא יצליח להשפיע על סינפסות שכנות‏[2].

במקביל, הגירוי של קולטנים עצמיים (autoreceptor) בכפתורי הטרמינלים של האקסון מווסת את הסינתזה והשחרור של המוליך העצבי‏[3].

חזרה למצב מנוחה[עריכת קוד מקור | עריכה]

תהליך הספיגה החוזרת בסינפסה שבין שני תאי עצב.

פתיחת התעלות של יוני הנתרן בתא הבתר-סינפטי גורמת לשינוי במתח החשמלי של הקרום וליצירת הדחף העצבי. כדי שהאות העצבי שמופק בתא המטרה יהיה חד וברור, על השינוי במתח להיות קצר מועד ולהסתיים בצורה ברורה‏[2].

בהתאם לכך, ההשפעה של המוליכים העצביים מתרחשת במשך זמן קצר בלבד, שלאחריו הם מוסרים מהמרווח הסינפטי‏[3]. ההסרה המהירה של המוליכים העצביים מהמרווח הסינפטי מאפשרת העברה מדויקת של האות הקדם סינפטי לתא המטרה‏[4].

למוליכים עצביים שונים יש מנגנוני סילוק שונים‏[2]. המוליכים העצביים נהרסים על ידי אנזימים, או שהם עוברים ספיגה חוזרת בידי חלבון נשא המחזיר אותם לתוך תא העצב הקדם-סינפטי‏[3]. הספיגה החוזרת מאפשרת גם להפסיק את האות במהירות הנדרשת וגם למחזר את המולקולות של המוליך העצבי בטרמינל‏[4].

בדרך כלל הטרמינל הקדם-סנפטי מייצר ומאחסן כמות מספיקה של מוליך עצבי כדי שיהיה מוכן לפעולה. גירוי חוזר של תא העצב מפחית את כמות השלפוחיות, אך הן מתחדשות במהרה‏[4]. על פי רוב תהליכי החזרה למצב מנוחה לאחר ההעברה הסינפטית אורכים שניות עד דקות‏[2]. תאי עצב נבדלים ביכולת שלהם לעמוד בקצב מתגבר של קבלת אותות‏[4].

היבטים רפואיים[עריכת קוד מקור | עריכה]

רוב התרופות שמשפיעות על ההתנהגות עושות זאת באמצעות השפעה על תהליך ההעברה המתרחש בסינפסה‏[3]. קיימות תרופות רבות המשפיעות בדרך זו על מערכת העצבים. אפשר להבדיל בניהן על פי קריטריונים שונים.

ההשפעה על פעולת המוליך העצבי[עריכת קוד מקור | עריכה]

הגיוון העצום של המוליכים העצביים מאפשר לייצר תרופות המשפיעות על פעולתו של המוליך העצבי בסינפסה‏[2]. תרופות יכולות להגביר או להחליש את הפעולה של המולך העצבי על התא הבתר-סינפטי.

  • אגוניסט (AGO) - סוג של תרופה הגורמת לשפעול הפעולה של המוליך העצבי המסוים על התא הבתר-סינפטי‏[3].
  • אנטגוניסט (ANT) - סוג של תרופה שמתנגד או מעכב את הפעולה של המוליך העצבי המסוים על התא הבתר-סינפטי‏[3].

השפעה על שלבים שונים של ההעברה הסינפטית[עריכת קוד מקור | עריכה]

כאמור, ההעברה הסינפטית היא תהליך רב שלבי. אפשר למקד את השפעת התרופה על כל אחד מהשלבים הללו‏[2] ולקבוע האם היא תפעל כאגוניסט מסייע או כאנטגוניסט מפריע‏[3].

השפעה על הכנת המוליכים העצביים[עריכת קוד מקור | עריכה]

בשלב הראשון של ההעברה הסינפטית המוליכים העצביים מסונטזים מתוך הרכיבים שלהם‏[3]. ישנם מקרים שבהם מתן אספקה של רכיב של מוליך עצבי מגביר את קצב היצור והשחרור שלו. במקרים אלו הרכיב משמש כאגוניסט‏[3]. הסינתזה של המוליכים העצביים נשלטת על ידי אנזימים. כתוצאה מכך, תרופה שמשביתה את אחד האנזימים מונעת את היצור של המולך העצבי. תרופה זו תשמש כאנטגוניסט‏[3].

השפעה על אחסון ושחרור המוליכים העצביים[עריכת קוד מקור | עריכה]

לאחר שהמוליכים העצביים מסונתזים מאוחסנים בשלפוחיות הסינפטיות, אשר מובילות אותם לממברנה הקדם-סינפטית שממנה הם יכולים להשתחרר לסינפסה‏[3]. ישנן תרופות החוסמות את הנשאים האחראיים להכנסת המוליך העצבי לשלפוחית הסינפטית ומונעים מהן להתמלא. אלו תרופות אנטגוניסטיות משום שכשהשלפוחיות הריקות יגיעו לממברנה לא ישתחרר מהן שום דבר‏[3]. השחרור של המוליך העצבי מכפתורי הטרמינל של האקסון אל תוך הסינפסה מתרחש בעקבות פעולתו של חלבון אשר גורם לשלפוחית הסינפטית להתמזג עם הממברנה הקדם-סנפטית. ישנן תרופות היכולות לחסום או לעורר את הפעולה של חלבונים אלו‏[3].

השפעה על קולטנים[עריכת קוד מקור | עריכה]

בתהליך ההעברה הסינפטית חלק מהמולקולות של המוליך העצבי נקשרות למולקולות של הקולטנים בממברנה של התא הבתר-סינפטי‏[4]. הקולטנים הקדם-סינפטיים והבתר-סינפטיים הם אזורי הפעולה החשובים והמורכבים ביותר עבור תרופות המיועדות למערכת העצבים. ההשפעה של תרופות מסוג זה תלויה במספר גורמים: היכן נמצא הקולטן, מהן תכונותיו והאם המולקולות גורמות להפעלה או חסימה שלו‏[3].

בתהליך ההעברה הסינפטית האותות הכימיים מועברים על ידי המולקולות של המוליך העצבי כאשר הן יוצרות מגע עם הקולטנים של התא הבתר-סינפטי‏[2]. הקולטן יכול להתחבר לכל חומר בתנאי שהמולקולות שלו תואמות את המבנה של המולקולות של הקולטן המדובר‏[4]. תרופה הנקשרת לקולטנים הבתר-סינפטיים יכולה להיות בעלת השפעה אגוניסטית במידה שהמולקולות שלה מחקות את פעולת המוליך העצבי ומובילות לפתיחה של תעלות היונים[3]. ברגע שמולקולה של חומר מסוים נקשרת לקולטן היא חוסמת את הדרך ממולקולות אחרות‏[4]. בהתאם לכך, תרופה יכולה להיות גם בעלת השפעה אנטגוניסטית, כאשר המולקולות שלה מתחברות לקולטנים בלי לפתוח את תעלות היונים, תוך מניעת הגישה של המולקולות של המוליך העצבי אליהם‏[3].

קולטנים עצמיים בממברנה הקדם-סינפטית מווסתים את כמות המוליך העצבי שישתחרר למרווח הסינפטי. תרופות שהמולקולות שלהן מגרות את הקולטנים העצמיים מובילות להפחתת בכמות של המוליך העצבי שמשוחרר ועל כן יש להן השפעה אנטגוניסטית. לעומת זאת, תרופות שהמולקולות שלהן חוסמות את הקולטנים העצמיים מגבירות את הכמות של המוליך העצבי שמשוחררת ומשמשות כאגוניסט‏[3].

השפעה על הסרה של המוליכים העצביים[עריכת קוד מקור | עריכה]

כאמור, בתום תהליך ההעברה הסינפטית המוליך העצבי מנוטרל או מסולק במהרה מהסינפסה‏[4]. תרופות יכולות ליצור השפעה אגוניסטית על ידי חסימה של תהליך הספיגה החוזרת או פעולת האנזימים שמפרקים את המוליך העצבי. פעולה זו מאריכה את משך הזמן שבו המולקולות של המוליך העצבי נמצאות במרווח הסינפטי ויכולות להתקשר לקולטנים של תא המטרה‏[3].

ראו גם[עריכת קוד מקור | עריכה]

קישורים חיצוניים[עריכת קוד מקור | עריכה]

הערות שוליים[עריכת קוד מקור | עריכה]

  1. ^ 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 שרה דרויאן (1999). עקרונות אבולוציוניים בהתפתחות החשיבה. רעננה: רמות.
  2. ^ 2.00 2.01 2.02 2.03 2.04 2.05 2.06 2.07 2.08 2.09 2.10 2.11 2.12 2.13 2.14 2.15 רמי רחמימוב (2004). מהפכת המוח: תקשורת, מחלות נפש וסמים. רעננה: מכון ון ליר בירושלים הקיבוץ המאוחד.
  3. ^ 3.00 3.01 3.02 3.03 3.04 3.05 3.06 3.07 3.08 3.09 3.10 3.11 3.12 3.13 3.14 3.15 3.16 3.17 3.18 3.19 3.20 3.21 3.22 3.23 3.24 3.25 Neil R. Carlson, (2013). Physiology of Behavior. Boston: Pearson.
  4. ^ 4.00 4.01 4.02 4.03 4.04 4.05 4.06 4.07 4.08 4.09 4.10 4.11 4.12 4.13 4.14 4.15 4.16 Mark R. Rosenzweig, Arnold L. Leiman, S. Marc Breedlove (1999). Biological psychology: an introduction to behavioral, cognitive, and clinical neuroscience. 2nd ed. Sunderland, Massachusetts: Sinauer Associates.