Beynimiz; düşünceyi, duyguyu, davranışı, hareketi ve hissi koordine eden düzenlenmiş milyarlarca sinir hücresini içerir. Karmaşık bir otoyol sinir sistemi beynimizi vücudunuzun geri kalanına bağlar, böylece iletişim saniyeler içinde gerçekleşebilir. Bu işleyişi sağlayan moleküller ve hormonların dinamiklerinde oluşan küçük bir hata felç olmanıza hatta ölmenize sebep olabilir. Beynimizin bağlı olduğu bir güç kaynağı ve her organ ve duyumuzu çalıştıran birer anahtarımız olsa mekanizmayı anlamak oldukça kolay olurdu. Ancak organizmamızın kompleks yapısı işleyişi anlamamızı epey zorlaştırıyor. Bu yüzden beynimizin çalışmasını düzenleyen ve beynimizin vücudumuzla olan iletişimini sağlayan nöronlar ile başlayalım.
Vücudumuzu çepeçevre saran nöron ağı sinirsel iletimin esas kaynağıdır. Ancak bu sinir hücreleri haberleşmelerini birbirine temas etmeden gerçekleştirir. İki sinir hücresi arasında sinaps boşluğu bulunur. Haberleşme, sinaps boşluğu ve kimyasal moleküller aracılığı ile sağlanır. Sinapslarda iki hücre arasındaki mesafe son derece azdır (yaklaşık olarak 20 nm). Bu durum fizyolojik sıcaklıklarda ve ortam koşullarındaki difüzyon hızı ile birlikte ele alındığında, bir hücreden salınan nörotransmitter maddenin diğerine varış zamanının neredeyse anlık olacak şekilde çok kısa olmasına neden olur. Nöronlar arasında veya bir nöron ile başka tür bir hücre arasında iletişimi sağlayan kimyasallara ise nörotransmitter denir. Nörotransmitterler vücudumuzun haber sağlayıcılarıdır. Sinir hücrelerimiz arasındaki etkileşim nörotransmitter ve nörohormonlar aracılığıyla sağlanır. Nörotransmitterler bir nöronun içinde üretilir ve akson ucundan sinaptik boşluğa bırakılır. O boşlukla etkileşim içerisinde olan yakın çevredeki bir ya da birkaç nöronun aktivitesini etkiler. Nörohormonlar ise üretildikleri bir dokudan salgılandıktan sonra kan yoluyla diğer organlara ulaşır ve orada aktivite gösterir. Dolayısıyla, nörotransmitterların nörohormonlara göre daha bölgesel aktiviteleri vardır.
Milyarlarca nörotransmitter molekülü nefes almaktan kalp atışına, öğrenmekten konsantrasyona kadar her türlü sinir sistemi işlevinde nöronlar arası iletişimi sağlamak için sürekli çalışır. Nörotransmitter bir anahtar ve reseptör alanı da bir kilit gibi çalışır. Bu anahtar-kilit sistemi bir mesajın vücutta herhangi bir yere iletilmesi için kullanılır. Mesajı alan nöronun reseptörü nörotransmitteri kabul ederse hücresinde değişiklik meydana gelir. Nörotransmitterler uyarıcı, baskılayıcı ya da düzenleyici olmak üzere üç farklı işlevdedirler, yani kısaca bir hücreyi uyarmak, baskılamak veya düzenlemek için nöronların kullandığı mektuplar gibi düşünebiliriz.
Nörotransmitter elektrik sinyalini alıcı hücreye iletiyorsa uyarıcı; elektrik sinyalinin iletilmesini engelliyorsa bağışlayıcıdır. Düzenleyici nörotransmitterler ise, sinapslara bağlı olmayıp bir anda çok sayıda nöronu etkileyebilirler. Nörotransmitterlerin çoğu küçük amin moleküllerinden, aminoasitlerden veya nöropeptidlerden meydana gelir.
Nörohormonlar da aktif ve küçük peptidlerdir, yaklaşık 9 aminoasit uzunluktan oluşurlar. Örnek olarak doğum sürecinde önemli rolü olan oksitosin hormonu ve uyku ile uyanıklık süreçlerini düzenleyen vazopressin nörohormonlara örnek verilebilir. Ara beyindeki hipotalamus bölgesinde üretilen bu hormonlar, spesifik olarak magnoselüler nöronlarda sentezlenir ve hipolatamusun ucundaki arka hipofiz bezinden salgılanır. Kan dolaşımı yoluyla kas kasılmalarını ve su dengesini düzenler. Hipotalamus beyindeki endokrin bezlerden biridir ve genel olarak omurgalılarda endokrin ve sinir sistemlerinin ortak çalışmasını sağlar. Hipotalamus nöronlar aracılığıyla uyarılar oluşturur ve hemen altında yer alan hipofiz bezine bu uyarıları ulaştırır. Hipofiz bezi ise bu uyarılar doğrultusunda salgıladığı hormonları kan dolaşımına aktarır. Kan yoluyla hormonların hedef hücrelere ulaştırılmasına "Nöroendokrin İletişim" denir. Nörolojik salgı hücreleri, nöronların sentezlediği hormon moleküllerini kana aktarmak için özelleşmiştir. Hipotalamus aktivitesindeki hatalı herhangi bir durumda nörohormonlar, hipofiz bezi ve diğer endokrin bezlerin çalışmasında bozukluklar oluşur. Hipotalamus veya hipofiz yetmezliği Cushing sendromu, akromegali, hipotiroidizm gibi birçok hastalığa neden olur.
Nörotransmitterler ve nörohormonlar, farklı duygu durumlarımızı ortaya çıkaran nöronlar arası etkileşimlerde uyarıcı, baskılayıcı ya da düzenleyici moleküller olarak özelleşmiştir. Örneğin; asetilkolin ve glutamat uyarıcı rol oynarken GABA ve Glisin baskılayıcı sinyaller oluşturur. Serotonin, dopamin, epinefrin ve norepinefrin salınım miktarları depresyon, memnuniyet ve stres gibi davranışların oluşumunda yüksek ya da düşük oldukları tespit edilmiştir. Dolayısıyla nörotransmitterlar salgılanma miktarlarına bağlı olarak nöronlar arası etkileşimi değiştirir ve farklı duygu durumları ortaya çıkar. Bugüne kadar bu isimleri hormon olarak isimlendirmiş olabilirsiniz.
Hormonlar ve nörotransmitterler arasındaki fark temel olarak sinyal iletiminin nereye yapıldığıyla ilgilidir. Hormonlar, yukarıda nörohormonu tanımlarken bahsedildiği gibi genellikle doğrudan kana salgılanarak bir mesajı dolaşım sistemi ile vücudun diğer bölümlerine iletir. Nörotransmitterler ise mesajlarını neredeyse her zaman sinir hücreleri (nöronlar) arasında iletmekte görevlidir, yani kan dolaşımına katılmazlar. Örneğin adrenalin veya tiroid birer hormondur, çünkü adrenalin böbreküstü bezlerinde tiroid ise hipofiz bezlerinde salgılanarak kan yoluyla taşınır. Ancak hormon olarak dillendirdiğimiz dopamin, seratonin ve histamin birer nörotransmitterdir. Onları bugüne kadar hormon olarak adlandırmamızın sebeplerinden biri elbette hormon kelimesinin kullanımının daha kolay olmasıdır, hormon kelime olarak "itmek, uyarmak, canlandırmak anlamına" gelir. Bir diğer sebebi ise biyolojik süreçte gerçekleşen bir istisnadır. Neticede bahsedilen bu moleküller kimyasal yapıdadır ve vücut onlara ihtiyaç duyduğunda salgılanarak görevlerini yerine getirirler. İstisna olarak, dopamin, seratonin ve histamin nörotransmitterleri bazen hedefsiz olarak salgılanabilmektedir. Hedefsiz salgılamak şu anlama gelir; normalde bir nörotransmitter veya hormon belirli bir hücre veya nörona belirli bir mesajı iletmek için salgılanır. Nörotransmitterler kısa mesafede hormonlar ise uzun mesafelerde bu işlevi gerçekleştirirler. Ancak hedefsiz salgılanmaları onların daha uzak mesafelere ve hatta kan dolaşımına katılmalarına imkân verir. Bu durum da onların hormon olarak isimlendirilmelerinin tamamen yanlış olmadığını gösterir. Yine de bu yazıda onları nörotransmitter olarak tanımlayarak açıklayacağız.
Asetilkolin, keşfedilen ilk nörotransmitterdir. Asetilkolinin görev yaptığı yerler beyin dokusuyla sınırlı değildir. Nöronların yanı sıra kaslarda ve salgı bezlerinde çok önemli görevler üstlenir. İsmini kimyasal yapısından alır: Asetik asidin esteri ve kolin moleküllerinden oluşur. Motor nöronların bağlandığı kasların uyarılması asetilkolin ile sağlanır. Merkezi sinir sisteminden çıkan uyarıcı ve düzenleyici motor nöronlarda aktiftir. Sinyalleri kas liflerine ileterek hareket etme isteğimizin gerçek hareketlere dönüşmesini sağlar. Aynı zamanda nöroplastisitenin yani nöronlar arası güçlü fonksiyonel ve yapısal bağlantıların oluşmasına olanak sağlar. Beyinde, özellikle ön beyinde bilişsel işlevlerde rol alıyor. Asetilkolinin doğru çalışmaması halinde felç, titreme nöbeti hatta solunumun yavaşlaması ve kalbin durması bile gözlemlenebilir. Asetilkolin mekanizması kolayca zarar görmez ancak klindamisin ve polimiksin gibi antibiyotikler onun çalışmasını engelleyebilir. Magnezyum, P tipi kalsiyum kanallarını inhibe ettiği için asetilkolinin çalışmasını engelleyebilir. Bunun yanında hipokalsemi, idrar söktürücü ilaçlar ve Botulinum toksini de mekanizmaya zarar verir.
Omurgalı sinir sistemi içerisinde en fazla bulunan nörotransmitterdir. Glutamat da asetilkolin gibi merkezi sinir sisteminden çıkan uyarıcı nöronlarda bulunur. Ek olarak duyusal nöronlarda da aktiflik gösterir. Glutamat öğrenme, bellek ve algı gibi birçok bilişsel fonksiyonlarda görev alır. Glutamat; beyin gelişiminde, nöronal göçte, nöronal farklılaşmada, akson oluşumunda ve nöron yaşamında görev almaktadır. Glutamat birçok nörodejeneratif hastalıkta görülen eksitotoksisite ile ilişkilendirilmektedir. Eksitotoksisite, sinaptik boşluğa salınan glutamatın, anormal ve aşırı artışı olarak tanımlanan bir durumdur. Çoğunlukla glutamatı sinaptik boşluktan temizleyecek glutamat taşıyıcılarının, glutamatın taşınımını gerçekleştirememesi sonucu gerçekleşir ve hücre ölümüyle sonuçlanır. Son araştırmalar şizofreni hastalarında birçok beyin bölgesinde görülen hacim azalmasının glutamat aşırı salgılanması ile ilgili olduğunu göstermiştir.
GABA, asetilkolin ve glutamatın aksine baskılayıcı sinyallerin ulaşımında önemlidir. Merkezi sinir sisteminden vücuda uzanan baskılayıcı nöronların çoğunda GABA sentezi görülür ve ilişkili davranışların baskılanması sağlanır. Aminoasit grubundan beyinde kendiliğinden üretilebilen bir nörotransmitter olan GABA, sinir sisteminin temel baskılayıcı kimyasalıdır. GABA beyinde sinir iletisini yavaşlatarak etki gösterir; yani engelleyici (inhibitör) bir nörotransmitterdir. Ayrıca GABA salınımını artıran çeşitli ilaçların sakinleştirici ama aynı zamanda bağımlılık yapıcı etkileri olduğu bilinmektedir. Bu ilaçlar anksiyolitik etkili olan Xanax gibi ilaçlar sayılabilir. Görme, motor kontrol ve anksiyete üzerinde etkilidir. GABA eksikliği epilepsi, uykusuzluk ve anksiyete ile ilişkilidir. Düzenli egzersiz, yasemin, lavanta, yesil çay gibi GABA’yı artıran bitkisel, bitkisel olmayan ya da sentetik takviyeler mevcuttur.
Glisin, beyin sapı ve omurilikteki başlıca inhibitör nörotransmitterdir ve burada çeşitli motor ve duyusal işlevlere katılır. Glisin aynı zamanda yakın zamanda glutamat reseptörünün N-metil-D-aspartat (NMDA) alt tipinde bir koagonist olarak işlev gördüğü gösterilen ön beyinde de bulunur. İkincisinde, glisin, ana uyarıcı nörotransmitter olan glutamatın etkilerini teşvik eder. Dolayısıyla, glisin MSS içinde hem inhibitör hem de eksitatör işlevleri yerine getirir. Glisin, merkezi sinir sisteminde (MSS) bir verici olarak çeşitli işlevleri yerine getirir. İnhibitör (baskılayıcı) bir nörotransmitter olarak hareket, görme ve işitmeye izin veren motor ve duyusal bilgilerin işlenmesine katılır. Glisinin görevi aslında GABA ile aynıdır, ancak ona göre daha az nöronda aktif olduğu görülür. Sorumlu olduğu sinir hücrelerinin çoğu beyin sapı ve omurilikte bulunmaktadır. Yapısal olarak en basit amino asit olan glisin, hücre metabolizmasındaki rolünün yanı sıra, iyonotropik reseptörler (Bir iyonotropik reseptör aktive olduğunda, Na +, K + veya Cl - gibi iyonların geçişine izin veren bir kanal açar.) yoluyla etki ederek aynı zamanda en belirgin şekilde yetişkin beyin sapı, omurilik ve hayvanların retinasında ifade edilen önemli ve yaygın olarak dağıtılan bir baskılayıcı nörotransmitter olarak hizmet eder.
GABA ve glisin sırasıyla beyin ve beyin sapı/omurilikteki en önemli inhibitör nörotransmitterlerdir. Bu inhibitör amino asitler nöropsikofarmakologlar için özellikle ilgi çekicidir, çünkü yaygın olarak çalışılan (ve terapötik olarak yararlı) birçok ilaç bu iki nörotransmitter sistemini seçici olarak etkileyerek çalışır.
5-hidroksitriptamin (5-HT) olarak da bilinen serotonin, bir monoamin nörotransmitteridir. Aynı zamanda hormon görevi de görür. Merkezi sinir sistemindeki düzenleyici nöronlarda serotonin görev alır. Aynı zamanda sindirim yolu olan Mide-Bağırsak Kanalı’nda (gastrointestimal tract) aktif olduğu bilinmektedir. Serotonin, beyindeki sinir hücreleri arasında ve vücudunuzun her yerinde mesajları taşıyan bir kimyasaldır. Serotonin ruh hali, uyku, sindirim, mide bulantısı, yara iyileşmesi, kemik sağlığı, kanın pıhtılaşması ve cinsel istek gibi vücut fonksiyonlarında önemli bir rol oynar. Çok düşük veya çok yüksek serotonin seviyeleri fiziksel ve psikolojik sağlık sorunlarına neden olabilir.
Serotonin ruh hali, iştah, kan pıhtılaşması ve biyolojik ritmin düzenlenmesini sağlar. Yetersiz serotoninin depresyon, kaygı, mani ve diğer sağlık koşullarında rol oynadığı düşünülmektedir. Beyindeki serotonin seviyelerinin yükselmesiyle depresyon giderilebilir. Sonbaharda ya da kışın gün ışığının daha az olduğu zamanlarda görülen Mevsimsel duygu durum bozukluğu yaşandığı durumlarda serotoninin düşük olduğu tespit edilmiştir.
Serotonin vücudunuzda öğrenmeyi, hafızayı, mutluluğu etkilemenin yanı sıra vücut ısısını, uykuyu, cinsel davranışı ve açlığı düzenlemek de dahil olmak üzere çeşitli roller oynar. Vücudunuzda bulunan serotoninin çoğu bağırsaklarınızdadır. Serotoninin yaklaşık %90'ı mide-bağırsak sisteminizi kaplayan hücrelerde bulunur. Kan dolaşımınıza salınır ve trombositler tarafından emilir. Beynimizde sadece %10 kadarı üretilir.
Serotonin, esansiyel amino asit olan triptofandan yapılır. Esansiyel bir amino asit, vücudunuz tarafından yapılamayacağı anlamına gelir. Yediğiniz yiyeceklerden elde edilmesi gerekir.
Dopamin bir tür monoamin nörotransmitteridir. Beyninizde üretilir ve beyninizdeki sinir hücreleri ile beyniniz ve vücudunuzun geri kalanı arasında mesajlar ileten kimyasal bir haberci görevi görür. Dopamin aynı zamanda hormon görevi de görür. Dopamin, epinefrin ve norepinefrin ana katekolaminlerdir (aynı moleküler yapının bir kısmına sahip olmayı temel alan bir etiket). Bu hormonlar, böbreklerinizin her birinin üstünde yer alan, şapka şeklindeki küçük bir bez olan adrenal beziniz tarafından üretilir. Dopamin aynı zamanda beyninizdeki hipotalamus tarafından salgılanan bir nörohormondur.
Dopamin bir “ödül merkezi”nörotransmiteri olarak bilinir; çünkü dopamin zevk veren aktivitelerde salgılanır. Dopamin; hafıza, hareket, motivasyon, ruh hali, dikkat ve daha fazlası dahil olmak üzere birçok vücut fonksiyonunda rol oynar. Yüksek veya düşük dopamin seviyeleri Parkinson hastalığı, huzursuz bacak sendromu ve dikkat eksikliği hiperaktivite bozukluğu (ADHD) gibi hastalıklarla ilişkilidir. Dopamin de serotonin gibi merkezi sistemin düzenleyici nöronlarında aktiftir.
Dopamin ayrıca:
Adrenalin olarak da bilinen epinefrin, hem bir nörotransmitter hem de bir hormondur. Vücudunuzun “savaş ya da kaç” tepkisinde önemli bir rol oynar. Tıbbi olarak kaç ya da savaş tepkisi, akut stres tepkisi olarak bilinir. Ayrıca yaşamı tehdit eden birçok durumun tedavisinde ilaç olarak da kullanılır. Norepinefrin, serotonin ve dopaminde görüldüğü gibi merkezi sinir sistemindeki düzenleyici nöronlarda görevlidir. Buna ek olarak, otonom sinir sistemini kontrol eden nöronlarda da aktivite gösterir. Bu iki nörotransmiterin yapısı benzer olsa da vücuttaki etkileri farklıdır. İkisi de otonom sinir sistemindeki sempatik sinirlerde aktiflik gösterir.
Bir nörotransmitter olarak epinefrin küçük bir role sahiptir. Sinirlerinizde sadece küçük bir miktar üretilir. Metabolizmada, dikkatte, odaklanmada, panik ve heyecanda rol oynar. Anormal seviyeler uyku bozuklukları, anksiyete, hipertansiyon ve azalmış bağışıklık ile bağlantılıdır. Epinefrinin ana etkisi hormon rolündedir. Epinefrin, strese tepki olarak adrenal bezleriniz tarafından salgılanır.
Dopamin, Epinefrin ve Norepinefrin katekolaminler sınıfındadır ve bu kimyasalların yüksek seviyelerde salgılanması stres seviyelerinin yüksek olduğunu gösterir. Yüksek ses, yoğun ışık ve düşük kan şekeri gibi uyarıcı çevresel stres etmenlerinden kaynaklı üretilebilirler. Eğer bu kimyasalların degradasyonu yani parçalanmasını sağlayan enzimde bozukluk varsa bu durum Brunner Sendromuyla sonuçlanır.
Katekolaminlerin kanda çok yüksek seviyelerde bulunması beyinsapı gibi gölgeleri çok uyaracağından merkezi sinir sisteminde hasar veya travmaya sebep olabilir.
Histamin merkezi sinir sisteminde düzenleyici nöronlarda rol oynar. Histamin, bağışıklık sisteminizin salgıladığı bir nörotransmitterdir. Esas olarak alerji semptomlarına neden olma rolüyle bilinir. Ancak uyku-uyanıklık döngüsünü ve bilişsel işlevinizi düzenlemek gibi başka önemli işlevleri de vardır. Antihistaminikler, histamin seviyelerini yönetebilen yaygın bir ilaçtır.
Histaminin çeşitli işlevleri vardır, ancak esas olarak alerjik ve anafilaktik semptomlara neden olma rolüyle bilinir. Alerjiler vücudunuzun yabancı bir proteine tepkisidir. Genellikle bu proteinler (alerjenler) zararsızdır. Ancak belirli bir proteine karşı alerjiniz varsa bağışıklık sisteminiz onun vücudunuzdaki varlığına aşırı tepki verir. Bir dizi reaksiyon, alerji semptomlarına neden olan histamin salınımına yol açar. Bu belirtiler genellikle vücudunuzun bir bölgesiyle sınırlıdır. Bağışıklık reaksiyonu şiddetliyse vücudunuzun çoğunu etkileyen anafilaksiye neden olur. Anafilaktik şok hayati tehlike oluşturur. Histamin sayısız vücut fonksiyonunu düzenler ve vücudunuzun inflamatuar yanıtında önemli bir rol oynar. Histaminin etkisi, hangi histamin reseptörlerine bağlandığı bağlıdır.
Bunların yanında, bazı duyusal nöronlarda ve merkezi sinir sistemine ait nöronlarda ATP ve adenozin salınımı görülür. Günümüzde ATP de sinir ileticisi olarak kabul edilmektedir. Nöropeptit olarak adlandırılan prolaktin gibi küçük proteinler de uyarıcı, baskılayıcı veya düzenleyici sinir hücrelerinden salgılanır. Bu küçük proteinler diğer nöronların üzerindeki G-proteini kenetli reseptörlerin çalışmasını sağlar.
