Układ Nerwowy i Neuroprzekaźniki 

Układ nerwowy to skomplikowana maszyneria, która ma zdolność do odbierania impulsów z zewnątrz, ich przetwarzania, interpretacji, reakcji, wpływa na koordynację czynności naszych narządów, ale również na działanie innych układów. Nic w naszym ciele nie jest niezależną jednostką, wszystko w jakiś sposób na siebie oddziałuje, tworząc całość- nasz organizm.

Funkcja układu nerwowego

Główną cechą układu nerwowego jest jak już wspomniałam zdolność do odbierania i przesyłania bodźców. Co ważne, układ nerwowy odbiera sygnały ze środowiska zewnętrznego, a więc niejako jest łącznikiem środowiska z człowiekiem. Oprócz tego odbiera je od innych narządów czy układów, po czym rozsyła je dalej. Układ nerwowy to również mózg- a więc koordynacja czynności fizjologicznych, ale też stanowienie o naturze człowieka, emocje, procesy myślowe.

Budowa układu nerwowego

 Jak zbudowany jest układ nerwowy? Pod względem czynnościowym, dzieli się go na część somatyczną oraz autonomiczną. Somatyczna część, to ta, której działanie jest zależne od naszej woli. To ona w głównej mierze odbiera sygnały środowiskowe i wyzwala reakcję (np. działanie mięśni poprzecznie prążkowanych).

Część somatyczna dzieli się na:

-centralny układ nerwowy (rdzeń kręgowy i mózgowie, mózgowie zaś na mózg, móżdżek i rdzeń przedłużony)

-obwodowy układ nerwowy (sieć nerwów rozchodzących się od czaszki, wzdłuż rdzenia do wszystkich narządów)

I to już jest podziałem anatomicznym  centralny układ nerwowy + obwodowy układ nerwowy.

Z kolei część autonomiczna, to taka, która odbiera sygnały wewnętrzne, z naszych narządów, i przede wszystkim działa bez udziału naszej woli- np. regulacja pracy serca, żołądka, jelit, mięśni gładkich, gruczołów. Tą część dzieli się na:

-współczulny układ nerwowy (sympatyczny, tzw fight or flight- walcz albo uciekaj)

-przywspółczulny układ nerwowy (parasympatyczny, tzw rest and digest- odpoczywanie i trawienie)

Jak działa układ nerwowy?

Działanie autonomicznego układu nerwowego jest równie szalenie istotne i ciekawe, ale to temat na dalsze artykuły.

Przechodząc powoli do meritum…podstawową jednostką budulcową i funkcjonalną układu nerwowego jest neuron, czyli komórka nerwowa. Składa się ona z ciała komórki i wypustek, czyli dendrytów i aksonu (neurytu). Rozgałęzienia odchodzące z ciała komórki pod postacią dendrytów, odbierają sygnały z innych komórek i przekazują je komórce nerwowej, natomiast akson jest łącznikiem między komórkami nerwowymi i przekazuje bodźce z komórki nerwowej do następnej komórki nerwowej. Najdłuższy akson ma długość 90 cm i łączy koniec rdzenia kręgowego z czubkiem palca stopy. Ludzki organizm posiada około 30 miliardów neuronów.

Ich liczba ustala się już w życiu płodowym, dlatego styl życia i dieta matki jest tak istotna. Z biegiem lat komórki nerwowe ulegają zniszczeniu, połączenia (aksony) zostają przerwane. Czynnikami, które do tego prowadzą są m. in toksyny (alkohol, metale ciężkie, botulina), stres oksydacyjny, stany zapalne, deprywacja snu, i wszystko, co przeciąża układ nerwowy. Natomiast organizm na szczęście potrafi w pewnym stopniu syntetyzować nowe neurony i połączenia między nimi (neurogeneza).

Oprócz typowych komórek nerwowych, istnieją komórki, które stanowią niejako elementy pomocnicze neuronów, i odżywiają je, mowa o komórkach glejowych.

Neurony komunikują się ze sobą i innymi komórkami za pomocą sygnału elektrycznego (impulsu nerwowego). Natomiast łączność tą umożliwiają synapsy, czyli połączenia między końcem aksonu jednego neuronu, szczeliną synaptyczną, a początkiem dendrytu drugiego neuronu, lub też bezpośrednio między neuronem a komórką efektorową („końcową”/”wykonawczą”).

Informacje kodowane za pomocą sygnału elektrycznego mogą być przekazywane przez komórki nerwowe za pomocą różnych mechanizmów:

• przekazywania informacji za pomocą substancji o charakterze hormonów
• przekazywania informacji za pomocą prądów elektrycznych

- bezpośrednio między sobą- oddziaływanie efaptyczne

-przepływ prądu jonowego za pomocą wyspecjalizowanych połączeń szczelinowych

• przekazywania informacji za pomocą substancji chemicznych- neuroprzekaźników, gdzie sygnał elektryczny zamieniany jest na chemiczny.

Synapsy chemiczne składają się z komórki presynaptycznej (na końcu aksonu), z której pod wpływem pobudzenia (bodźca) dochodzi do zmiany potencjału błony tej komórki, do szczeliny synaptycznej uwolniony zostaje neuroprzekaźnik, który na błonie postsynaptycznej łączy się ze swoistym receptorem, ten z kolei związany z kanałem jonowym zmienia potencjał błony postsynaptycznej. Dochodzi do pobudzenia lub hamowania potencjału czynnościowego, dzięki temu impuls nerwowy rozchodzi się dalej, informacja jest transportowana.

Neuroprzekaźniki - co to jest i za co odpodwiadają?

Możemy wyróżnić:

1. Neuroprzekaźniki klasyczne - syntetyzowane w zakończeniu synaptycznym, podlegają wtórnemu wychwytowi przez komórkę presynaptyczną lub enzymatycznemu rozkładowi. Należą do nich: acetylocholina, aminy biogenne tj. adrenalina, dopamina, serotonina, oraz neuroprzekaźniki aminokwasowe tj. kwas gamma-aminomasłowy (GABA), oraz kwas glutaminowy
2. Neuroprzekaźniki białkowe - peptydy, syntetyzowane w ciele komórki nerwowej, które nie podlegają wtórnemu wychwytowi, a ich degradacja trwa dłużej niż klasycznych. Co istotne, ich metabolity wykazują również aktywność biologiczną. Dyfundując poza szczelinę synaptyczną mogą modulować aktywność innych synaps (co czyni je neuromodulatorami). Należą do nich: angiotensyna I, oksytocyna, wazopresyna, insulina, endorfiny, i wiele innych (liczbę szacuje się na ponad 100).

3. Neuroprzekaźniki niekonwencjonalne - spełniają funkcję transmisji informacji między neuronami, ale ich aktywność jest niestandardowa, a budowa specyficzna. Możemy wyróżnić tutaj neuroprzekaźniki gazowe: tlenek azotu (NO), czy tlenek węgla (CO).

Skupimy się na najpopularniejszych neuroprzekaźnikach klasycznych:

◊ Serotonina- powstaje z tryptofanu poprzez reakcje hydroksylacji, tworzy się 5-hydroksytryptofan (5-htp), kolejna dekarboksylacja daje już serotonię (5-hydroksytryptaminę). MAO-oksydaza aminowa (monoaminooksydaza) prowadzi do jej rozpadu. Dlatego częstymi lekami na depresje są inhibitory tej oksydazy – iMAO, co zwiększa ilość serotoniny w szczelinie synaptycznej. Serotonina odpowiada za nasz dobry nastrój, relaksację, odpowiedni sen, regulację ciśnienia tętniczego, stymuluje skurcz mięśni. Niedobór może powodować obniżenie nastroju, niepokój, depresję. Serotonina jest również substratem do syntezy melatoniny, hormonu bardzo istotnego, który odpowiada za rytm dobowy, ale co raz to nowsze doniesienia wskazują na jej inne istotne znaczenie w organizmie. Poziom serotoniny wzrasta podczas ćwiczeń fizycznych oraz ekspozycji na światło.

Co jeść, aby zapewnić sobie wystarczający poziom serotoniny:

Produkty bogate w tryptofan: banany, nabiał, jaja, ryby, drób, wołowina, ale również produkty węglowodanowe. Co prawda, niektóre badania pokazują, że spożywanie źródeł pokarmowych tych aminokwasów nie zwiększa poziomu serotoniny ze względu na trudności w przejściu przez barierę krew-mózg. Dodatkowo, przemiany tryptofanu przy istniejącym stanie zapalnym mogą kierować się w stronię syntezy kwasu kynureninowego , którego nadmiar przyczynia się do powstawania chorób neurodegeneracyjnych. Z drugiej strony, niedobory tryptofanu na pewno będą pogłębiały problem z niskim poziomem tego neuroprzekaźnika, a spożycie węglowodanów, dzięki insulinie, może tą dostępność aminokwasów ułatwiać. Na poziom serotoniny bezsprzecznie wpływają również żelazo, witaminy z grupy B (zwłaszcza B6), omega 3 (EPA/DHA), witamina D3.

◊ Dopamina- jak inne katecholaminy powstaje z l- tyrozyny (jej hydroksylacja prowadzi do powstania L-DOPY, która jest prekursorem dopaminy). Jest to neurotransmiter, który odpowiada za motywację, napęd psychoruchowy, decyzyjność, odwagę, podekscytowanie, libido, dobry humor, odczuwanie przyjemności (w związku z tzw. układem nagrody, który zostaje stymulowany przez dopaminę), sprzyja nauce. Niedobór wiąże się z zaburzonym nastrojem, depresją, wypaleniem zawodowym, uzależnieniami, słabą odpornością na stres. Niskie poziomy testosteronu, estrogenów, a wysokie prolaktyny, będą związane z niskim poziomem dopaminy. Za rozpad katecholamin odpowiedzialne są 2 enzymy: MAO (monoaminooksydaza) oraz COMT (katecholotlenometylotransferaza). Niski poziom związany jest z chorobą Parkinsona.

Co jeść, aby zapewnić sobie wystarczający poziom dopaminy:

Produkty bogate w tyrozynę, ale również i fenyloalaninę, bowiem z niej organizm może syntetyzować tyrozynę- drób, ryby, awokado, banany, sezam, nabiał. Dodatkowo źródła żelaza, magnezu, witamin z grupy B (zwłaszcza B6, B9 i B12)

◊ Acetylocholina- zmodyfikowany aminokwas, neuroprzekaźnik pobudzający (zwiększa potencjał czynnościowy błony), związany z aktywnością nerwu błędnego, tworzy przekaźnictwo cholinergiczne. Acetylocholina jest bardzo istotna w kontekście zdolności kognitywnych mózgu (nauka, zapamiętywanie, skupienie). Wzmaga czujność i uwagę. Odpowiada za zdrowy, regenerujący sen, odpowiednią kurczliwość mięśni, prawidłowe trawienie i metabolizm składników odżywczych, ale również zmniejszenie cytokin prozapalnych. Niski poziom związany jest z występowaniem choroby Alzheimera.

Co jeść zapewnić sobie wystarczający poziom acetylocholiny:

Produkty bogate w cholinę: fosfolipidy (lecytyna- fosfatydylocholina, sfingomielina), żółtka jaja, podroby (zwłaszcza wątróbka), ryby, wołowina, szpinak, orzeszki ziemne, ryż, ale również dostarczenie źródeł metioniny, seryny, witaminy B9 i B12, inozytolu. Warto też zainteresować suplementami jak Alpha GPC , acetylowana karnityna (ALCAR), czy CDP-Cholina.

◊ GABA- Kwas gamma-aminomasłowy- główny neuroprzekaźnik o charakterze hamującym- zmniejsza potencjał czynnościowy w błonie postsynaptycznej. Ma właściwości uspokajające, wyciszające, ale również i wyostrzające skupienie, dlatego jest tak istotny w kontekście nauki, zapamiętywania. Wpływa także na kontrolę motoryczną. Niedobór prowadzi do niepokoju, drażliwości, nadpobudliwości, zespołu niespokojnych nóg, nerwic, problemów ze snem, bezsenności.

Co jeść zapewnić sobie wystarczający poziom kwasu GABA:

Produkty fermentowane (kefir, kapusta kiszona, ogórki kiszone), wołowina, ryby (makrela), produkty bogate w magnez. Warto w tym wypadku zainteresować się suplementacją magnezu, cynku, tauryny, l-teaniny czy waleriany.

Co jeszcze jest istotne, aby poziom neuroprzekaźników był w równowadze, a nasz mózg sprawnie działał?

1. Sen - jest kluczowy w zachowaniu zdrowia. Odpowiednia jakość i ilość snu jest niezbędna dla tworzenia neuroprzekaźników, tworzenia nowych neuronów i połączeń między nimi, oczyszczania mózgu (układ glimfatyczny), przebiegu procesów myślowych.
2. Aktywność fizyczna - podwyższa poziom najważniejszych neuroprzekaźników ( między innymi serotoniny, dopaminy), zwiększa poziom BDNF, przez co poprawia nastrój, poprawia funkcje kognitywne, przeciwdziała depresji, lękom, fobiom.
3. Niwelowanie stresu - nadmiar stresu powoduje ciągle wysoko utrzymujący się poziom kortyzolu. Ten zaś powoduje obniżenie serotoniny i dopaminy, uwalnianie mediatorów zapalnych i stres oksydacyjny. To wszystko zaburza całą równowagę chemiczną mózgu i działa niekorzystnie na neurony. Warto pamiętać, że stres to nie tylko doznania psychiczne. Organizm reaguje negatywnie również na stres fizyczny (np. przetrenowanie, deprywacja snu) oraz biochemiczny (np. ekspozycja na toksyny). Nadużywanie stymulantów takich jak kawa czy energetyki, również jest stresorem i będzie skutkowało dysregulacją neuroprzekaźników.
4. Redukcja stanów zapalnych - przewlekły stan zapalny działa bardzo destruktywnie na wszystkie komórki, szczególnie wrażliwe są neurony. Wzrost prozapalnych cytokin na poziomie mózgu, wyzwala stres oksydacyjny, zaburza poziom neuroprzekaźników, powoduje zaburzoną pracę neuronów. Stan zapalny może być przyczyną lub składową, powodującą zaburzenia nastroju, nerwice, depresję, brain fogi.
5. Niwelowanie innych chorób, odchyleń od homestazy - między innymi dysregulacja hormonalna (niedobór hormonów tarczycy, przewaga estrogenowa, niedobór androgenów), dysregulacja osi HPA (podwzgórzowo-przysadkowo-nadnerczowej i związany z tym za duży/ za mały poziom kortyzolu czy ACTH), wszelkie inne obciążenie układu nerwowego- przewlekłe infekcje, mitochondriopatie, to wszystko powoduje przewlekły stan zapalny, również na poziomie mózgu. Dodatkowo warto zadbać o kondycję jelit. Nieodpowiednia mikroflora, nieszczelność bariery jelitowej powodują stan zapalny, który dzięki łączności za pomocą nerwu błędnego, przechodzi w rejony mózgu zaburzając poziom i pracę neuroprzekaźników. Mikroflora jelit produkuje witaminy z grupy B, tak bardzo istotne w reakcjach powstawania neurotransmiterów. Dzięki mikrobiocie dochodzi do wzrostu BDNF- neurotropowego czynnika wzrostu pochodzenia mózgowego. Probiotyczne szczepy bakterii stymulują wzrost GABY w mózgu. Oprócz tego, wchłanianie wszystkich niezbędnych składników potrzebnych do prawidłowej pracy mózgu i syntezy neuroprzekaźników odbywa się w jelitach.
6. Dostarczanie wszystkich niezbędnych składników pokarmowych - od makroskładników, czyli białek, węglowodanów i tłuszczy (choć dieta ketogeniczna, bazująca na tłuszczach, znajduje bardzo dobre zastosowanie w leczeniu wielu zaburzeń neurologicznych, psychicznych, i nie tylko), po mikroskładniki, a więc witaminy i związki mineralne. Szczególnie istotne witaminy w kontekście odpowiedniej pracy układu nerwowego to witaminy z grupy B (witamina B12, witamina B9, witamina B6), ale również witamina D3, witaminy antyoksydacyjne : C, E, A. Jeśli chodzi o związki mineralne, to ze względu na istotną rolę kanałów jonowych (wapniowych, potasowych, sodowych) w działaniu układu nerwowego, odpowiedni poziom tych elektrolitów jest szalenie ważny. To samo tyczy się tak naprawdę wszystkich innych związków- magnez, który uczestniczy w ogromnej liczbie reakcji , tak samo żelazo niezbędne do syntezy neroprzekaźników.

Neuroprzekaźniki to bardzo istotne molekuły, i tak jak wszystko w naszym organizmie, tak i ich poziom musi być w równowadze. Tak naprawdę, to one decydują o naszym „charakterze”. Dobry humor, odwaga życiowa, łatwiejsze nawiązywanie kontaktów, przebojowość, kreatywność, a nawet uczucia jak zakochanie, za to wszystko odpowiada chemia w naszym mózgu. Z drugiej strony, lenistwo, niezdecydowanie, brak motywacji, problemy z nauką, spadki nastroju, depresja, często generują w nas ogromny ciężar poczucia winy, co tylko pogłębia problemy. Dlatego w takich sytuacjach należy mieć na uwadze, że przyczyną tych problemów zazwyczaj są nieprawidłowe poziomy neuroprzekaźników w naszym mózgu. Warto, więc dbać o zdrowie naszego układu nerwowego, ponieważ, oprócz tego, że pozwala to na zachowanie homeostazy organizmu, odpowiednie działanie narządów i układów, to stanowi o tym, kim jesteśmy, jak odbieramy rzeczywistość, jak radzimy sobie z problemami, a nawet czy odnosimy sukcesy. Mózg daje nam ogromne możliwości, warto, zatem w jak największym stopniu móc z nich korzystać.

Źródła:

• Robert K. Murray, Daryl K. Granner, Peter A. Mayes, Victor W. Rodwell, Biochemia Harpera, Wydawnictwo Lekarskie PZWL, 2006
• Wykłady z Fizjologii Człowieka, pod red. Małgorzata Tafil-Klawe, Jacek J. Klawe, Wydawnictwo Lekarskie PZWL, Warszawa 2009
• Antoni Kowalski, Elżbieta Rębas, ludmiła Żylińska, Kwas γ-aminomasłowy -metabolizm i jego zaburzenia, Zakład Neurochemii Molekularnej, Katedra Biochemii Medycznej, Uniwersytet Medyczny, Łódź 2007
• Katie E. Yoes, Jennifer A. Cummings, and Jill B. Becker, Estradiol, Dopamine and Motivation, Cent Nerv Syst Agents Med Chem. 2014; 14(2): 83–89
• Chavez C, Hollaus M, Scarr E, Pavey G, Gogos A, van den Buuse M. The effect of estrogen on dopamine and serotonin receptor and transporter levels in the brain: an autoradiography study. Brain Res. 2010 Mar 19;1321:51-9.
• Joel C. Bornstein, Serotonin in the Gut: What Does It Do? Front Neurosci. 2012; 6: 16.
• https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/serotonin#section=Top
• Simon N. Young, How to increase serotonin in the human brain without drugs, J Psychiatry Neurosci. 2007 Nov; 32(6): 394–399.
• Melancon MO, Lorrain D, Dionne IJ. Changes in markers of brain serotonin activity in response to chronic exercise in senior men. Appl Physiol Nutr Metab. 2014 Nov;39(11):1250-6. doi: 10.1139/apnm-2014-0092. Epub 2014 Jun 23.
• Lambert GW, Reid C, Kaye DM, Jennings GL, Esler MD. Effect of sunlight and season on serotonin turnover in the brain. Lancet. 2002 Dec 7;360(9348):1840-2.
• Wurtman RJ, Wurtman JJ. Brain serotonin, carbohydrate-craving, obesity and depression. Obes Res. 1995 Nov;3 Suppl 4:477S-480S.
• Dawn M Richard, Michael A Dawes, Charles W Mathias, L-Tryptophan: Basic Metabolic Functions, Behavioral Research and Therapeutic Indications, Int J Tryptophan Res. 2009; 2: 45–60.
• Piotr Kozłowski, Magdalena Kozlowska, Kynurenine acid - metabolism and regulation of kynurenine pathway, Journal of Education, Health and Sport, 2017