Prinsip Dale adalah aturan umum yang menyatakan bahwa neuron melepaskan neurotransmitter atau kelompok neurotransmitter yang sama di semua koneksi sinaptiknya. Tapi apa yang benar tentang itu? Apakah ilmu saraf saat ini sebagian atau seluruhnya menyangkal prinsip ini?
Dalam artikel ini kita menjelaskan apa itu prinsip Dale dan apa validitasnya saat ini, terdiri dari apa fenomena co-transmisi dan contohnya.
- Artikel terkait: ” Apa itu neurotransmiter dan fungsinya di otak kita? “
Apa prinsip Dale?
Prinsip Dale atau hukum Dale, dinamai ahli fisiologi Inggris Henry H. Dale, dianugerahi Hadiah Nobel dalam Fisiologi dan Kedokteran pada tahun 1936 untuk temuannya tentang transmisi impuls saraf, menetapkan bahwa neuron melepaskan neurotransmitter yang sama (atau kelompok neurotransmitter) di semua koneksi sinaptiknya.
Prinsip ini awalnya didalilkan dengan beberapa ambiguitas; beberapa ilmuwan, termasuk John C. Eccles, menafsirkannya sebagai berikut: “neuron melepaskan kelompok neurotransmiter yang sama di semua sinapsisnya”; sementara yang lain menafsirkan pernyataan asli dengan cara lain ini: “neuron hanya melepaskan satu neurotransmitter di semua sinapsis mereka.”
Seperti yang Anda lihat, sepertinya ada dua versi prinsip Dale yang menegaskan sesuatu yang serupa, tetapi dengan nuansa. Saat itu, hanya dua neurotransmiter yang diketahui: asetilkolin dan norepinefrin (yang pada saat itu diyakini sebagai adrenalin); dan kemungkinan bahwa sebuah neuron melepaskan lebih dari satu pada satu sinaps tidak dipertimbangkan sama sekali.
Ambiguitas yang dihasilkan dari hipotesis asli Dale menyebabkan beberapa kebingungan tentang apa yang dimaksud dengan prinsip yang didalilkan. Pada akhirnya, itu disalahartikan sebagai kemungkinan bahwa neuron dapat melepaskan lebih dari satu neurotransmitter ditolak.
Namun, sekarang telah terbukti bahwa prinsip Dale, yaitu hipotesis bahwa neuron hanya melepaskan satu neurotransmitter di semua sinapsisnya, adalah salah. Fakta ilmiah ditetapkan bahwa banyak neuron melepaskan lebih dari satu pembawa pesan kimia, sebuah fenomena yang disebut kotransmisi, yang akan kita bahas selanjutnya.
- Anda mungkin tertarik: ” Apa itu ruang sinaptik dan bagaimana cara kerjanya? “
Fenomena kotransmisi
Selama bertahun-tahun, pemahaman tentang mekanisme neurotransmisi oleh komunitas ilmiah telah tunduk pada hukum atau prinsip Dale, yang seperti telah kita diskusikan, mendalilkan konsep bahwa neuron hanya melepaskan satu neurotransmitter. Namun, mulai tahun 1970-an, muncul pemikiran dan penelitian baru yang menantang ide-ide ini.
Konsep kotransmisi mulai digunakan pada pertengahan 1970-an oleh, antara lain, ilmuwan Geoffrey Burnstock. Konsep ini memperkenalkan gagasan bahwa neuron individu, baik di sistem saraf pusat maupun di sistem perifer, mengandung dan dapat melepaskan sejumlah besar dan berbagai zat yang mampu mempengaruhi sel target.
Kotransmisi dengan demikian menyiratkan pelepasan berbagai jenis neurotransmiter, neuromodulator dan zat dari satu neuron, memungkinkan efek yang lebih kompleks untuk diberikan pada reseptor postsinaptik dan, dengan demikian, menghasilkan komunikasi yang lebih kompleks daripada yang terjadi pada transmisi normal.
Hari ini kita tahu bahwa, bertentangan dengan apa yang didalilkan oleh prinsip Dale, bukanlah hal yang luar biasa bagi neuron untuk melepaskan neurotransmiter bersama zat lain (kotransmiter), seperti ATP (sumber energi dan neurotransmiter penting dari sistem saraf), nitrat oksida atau neuropeptida (protein kecil yang bekerja cepat).
Ada beberapa contoh kotransmisi saraf. Dalam sistem saraf simpatik, ATP bekerja sama dengan norepinefrin, dan kedua neurotransmiter mengerahkan aksinya dengan mengaktifkan reseptor tertentu, yang akhirnya diekspresikan dalam sel otot polos. Dengan cara ini, ATP berpartisipasi dalam kontraksi otot-otot ini.
Di saraf parasimpatis, kita juga dapat menemukan contoh kotransmisi. Asetilkolin, polipeptida usus vasoaktif (VIP), ATP, dan oksida nitrat adalah kotransmiter yang disintesis dan dilepaskan oleh jenis saraf ini. Misalnya, oksida nitrat bertindak sebagai mediator utama vasodilatasi neurogenik di pembuluh darah otak, sedangkan VIP memiliki peran penting selama vasodilatasi neurogenik di pankreas.
Mempelajari mekanisme kotransmisi: Aplysia
Setelah prinsip Dale diatasi, studi tentang dampak kotransmisi pada aktivitas sirkuit saraf telah dianalisis secara rinci dalam sistem hewan invertebrata, seperti Aplysia. Melalui penggunaan teknik elektrofisiologi, fungsi kotransmiter dalam neuron yang diidentifikasi secara fisiologis telah diidentifikasi dan ditentukan dalam sirkuit saraf yang terdefinisi dengan baik.
Sirkuit pemberian makan Aplysia telah memberikan wawasan penting tentang peran fungsional kotransmisi, dan bagaimana kotransmiter seperti peptida kardioaktif dan miomodulin mampu memodulasi kontraksi otot yang ditimbulkan oleh neurotransmitter lain seperti asetilkolin, yang dilepaskan oleh neuron motorik pada otot yang bertanggung jawab untuk mengontrol perilaku makan hewan.
Aplysia dapat menimbulkan dua perilaku makan yang antagonis, yaitu: menelan dan menelan. Stimulasi berulang dari interneuron CBI-2 akan mengaktifkan generator pola makan sentral di ganglion bukal, dengan cara ini, secara progresif menghasilkan program motorik pencernaan makanan.
Egestion akan diaktifkan oleh stimulasi berulang pada saraf esofagus, yang menginduksi peningkatan jangka pendek transmisi sinaptik antara interneuron B20 dan neuron motorik B8. B20 akan memiliki neurotransmitter seperti GABA dan dopamin sebagai cotransmitter.
Dopamin dalam hal ini akan bertindak sebagai pemancar rangsang cepat, memberikan efek pada reseptor yang mirip dengan 5-HT3. Gaba, pada bagiannya, tidak akan memiliki efek langsung pada sinapsis ini, tetapi dapat meningkatkan respons dopaminergik dengan bekerja pada reseptor GABA b, dan selanjutnya mengaktifkan protein kinase C.
Yang terakhir adalah contoh di mana pemancar “konvensional” (seperti GABA) akan membangkitkan efek modulasi, dan pemancar “modulator” (dopamin) akan memberikan efek konvensional. Efek GABA ini dianggap sebagai contoh modulasi intrinsik oleh cotransmitter, karena memodulasi sirkuit yang dimilikinya.
Referensi bibliografi:
- Burnstock, G. (1976). Apakah beberapa sel saraf melepaskan lebih dari satu pemancar?. Ilmu saraf, 1 (4), 239-248.
- Osborne, NN (1979). Apakah prinsip Dale valid?. Tren Ilmu Saraf, 2, 73-75.
- Strata, P., & Harvey, R. (1999). prinsip Dale. Buletin penelitian otak, 50 (5-6), 349-350.
- Vilim, FS, Cropper, EC, Harga, DA, Kupfermann, I., & Weiss, KR (1996). Pelepasan kotransmitter peptida di Aplysia: regulasi dan implikasi fungsional. Jurnal Ilmu Saraf, 16 (24), 8105-8114.