Четыре из наиболее важных каскадов сигнальной передачи в головном мозге показаны на Рисунке 1-11. К ним относятся G-протеин-сопряженные системы, системы сопряженные с ионными каналами, гормон-сопряженные системы, и нейротрофин-сопряженные системы. Здесь очень много химических мессенджеров для каждого из этих четырех критических каскадов сигнальной передачи; G-протеин-сопряженные и системы сопряженные с ионными каналами запускаются с помощью нейротрансмиттеров (Рисунок 1-11). Многие из психотропных препаратов, которые используются сегодня в клинической практике нацеливаються на один из этих двух каскадов сигнальной передачи. Препараты, которые нацелены на G-протеин-сопряженную систему, обсуждается в Главе 2; препараты, нацеленные на систему сопряженную с ионными каналами, обсуждаются в Главе 3.
Формирование второго мессенджера
Каждый из четырех каскадов сигнальной передачи (Рисунок 1-11) передает свое сообщение от внеклеточного первичного мессенджера до внутриклеточного второго мессенджера. В G-протеин-сопряженных системах, второй мессенджер является химическим веществом, но в системе сопряженной с ионными каналами, вторым мессенджером может быть ион, такой как кальций (Рисунок 1-11). Для некоторых гормон-сопряженных системы, второй мессенджер образуется, когда гормон находит свой рецептор в цитоплазме и связывается с ней с образованием гормонально-ядерного рецепторного комплекса (Рисунок 1-11). Для нейротрофинов существует сложный набор различных вторых мессенджеров (Рисунок 1-11), включая белки, которые представляют собой ферменты киназы с алфавитным супом сложных имен.
• Передача внеклеточного первичного нейромедиатора от пресинаптического нейрона к внутриклеточному второму мессенджеру в постсинаптическом нейроне детально известна для некоторых систем вторичных мессенджеров, таких как, G-протеин-сопряженные системы (Рисунки от 1-12 до 1-15). Существует четыре ключевых элемента системы второго мессенджера:
• первый мессенджер - медиатор;
• рецептор для медиатора, который принадлежит к рецепторному суперсемейству, в котором все имеют структуру из семи трансмембранных доменов (обозначается номером 7 на рецепторе на Рисунках от 1-12 до 1-15);
• белок G, способный связываться как с определенной конформацией нейротрансмиттерного рецептора (7) та и с ферментной системой (Е), которая может синтезировать второй мессенджер;
• и, наконец, сама ферментная система для второго мессенджера.
Первым шагом является связывание нейромедиатора с его рецептором (Рисунок 1-13). Это изменяет конформацию рецептора, поэтому он теперь может состыковываться с белком G, как указано рецептором (7), изменяя цвет на зеленый и свою форму снизу. Далее следует привязка G к этой новой конформации рецептор-нейротрансмиттер (Рисунок 1-14). Два рецептора сотрудничают друг с другом: а именно,
нейротрансмиттерный рецептор и белок G, который может считаться еще одним типом рецептора, который связанный с внутренней мембраной клетки. Эта кооперация показанна на Рисунке 1 -14, с помощью белка G, который меняет цвет на зеленый и его конформация также меняется, так что теперь он способный связываться с ферментом (E), который синтезирует второй мессенджер. Наконец, фермент, в этом случае аденилатциклаза, связывается с белком и синтезирует cAMP (циклический аденозинмонофосфат), который служит как второй мессенджер (Рисунок 1-15). Это указано на Рисунке 1 -15 ферментом, который становится зеленым и генерирует cAMP (значок с номером 2).