struktur, fungsi, dan fisiologi sekresi neurotransmiter_andam.docx
Post on 01-Mar-2016
27 Views
Preview:
TRANSCRIPT
-
7/18/2019 Struktur, fungsi, dan fisiologi sekresi neurotransmiter_Andam.docx
1/15
STRUKTUR, FUNGSI DAN FISIOLOGI SEKRESI NEUROTRANSMITER
Lebih dari 50 substansi kimia telah dibuktikan atau dinyatakan berfungsi sebagai
transmiter sinaptik. Banyak dari semua substansi tersebut terbagi ke dalam dua kelompok
transmiter sinaptik. Satu kelompok yang merupakan molekul-kecil, yaitu transmiter yang
bekerja dengan cepat dan menyebabkan sebagian besar respon cepat dari sistem saraf, seperti
penjalaran sinyal sensorik ke otak dan sinyal motorik kembali ke otot, dan yang lain terdiri
dari banyak neuropeptida yang memiliki ukuran molekul jauh lebih besar dan biasanya
bekerja jauh lebih lambat, seperti perubahan jangka panjang jumlah reseptor, pembukaan atau
penutupan jangka panjang dari kanal ion tertentu, dan mungkin bahkan perubahan jangka
panjang jumlah sinaps atau ukuran sinaps.3
eurotransmiter dapat didefiniskan sebagai substansi yang dilepaskan oleh neuron dan
substansi tersebut mempengaruhi target tertentu dengan cara tertentu. !arget dapat berupa
neuron lain atau organ efektor seperti otot atau kelenjar."Selama beberapa tahun neurosaintis
telah menentukan kriteria-kriteria tertentu yang harus dimiliki oleh suatu molekul dapat
disebut sebagai neurotransmiter#$
$. %olekul tersebut harus disintesis dan disimpan di dalam neuron presinaptik.
&. %olekul tersebut harus dilepaskan oleh terminal akson presinaptik pada saat
stimulasi
3. Saat dilakukan proses eksperimen, molekul tersebut harus menghasilkan respon di
sel pos-sinaptik yang meniru respon yang dihasilkan oleh pelepasan
neurotransmitter dari neuron presinaptik.
%eskipun neurotransmiter ber'ariasi antarsinaps, neurotransmiter yang dilepaskan di
sebuah sinaps setiap kalinya selalu sama. Selain itu, di sebuah sinaps, tiap kali
neurotransmiter berikatan dengan kanal-reseptor subsinapsnya, selalu dihasilkan perubahan
permiabilitas dan, konsekuensinya, perubahan potensial membran pascasinaps yang sama.(
!erdapat dua kelas utama dari substansi kimia yang digunakan untuk persinyalan, yaitu
transmiter-transmiter bermolekul kecil dan peptida-peptida neuroaktif, yang merupakan
polimer-polimer pendek dari asam amino. )edua kelas dari neurotransmiter tersebut
terkandung di dalam 'esikel-'esikel, besar dan kecil. europeptida dikemas di dalam 'esikel
besar berinti padat *ukuran diameter kira-kira +0-&50 nm yang melepaskan molekul di
dalamnya melalui proses eksositosis. !ransmiter bermolekul kecil dikemas di dalam 'esikel
kecil dengan elektron yang berkilau *small electron-lucent dengan diameter sampai dengan
"0 nm, dengan melepaskan molekul di dalamnya melalui proses eksositosis pada ona aktif
-
7/18/2019 Struktur, fungsi, dan fisiologi sekresi neurotransmiter_Andam.docx
2/15
yang berasosiasi dengan kanal ion a&/ spesifik. esikel besar berinti padat dapat
mengandung kedua jenis molekul, baik transmiter molekul kecil dan neuropeptida."
!abel $.$ 1engelompokan !ransmiter %olekul )ecil dan prekusornya"
1erbedaan antara neurotransmiter dan neuromodulator bergantung dari reseptor yang
mengikatnya, karena terdapat juga neurokrin yang dapat berperan sebagai keduanya. Secara
umum, jika sebuah molekul beperan pada sinaps dan menimbulkan respon yang cepat,
disebut dengan neurotransmiter, bahkan jika molekul tersebut juga berperan sebagai
neuromodulator. euromodulator bekerja pada situs sinaptik dan nonsinaptik dan bekerja
lambat. Beberapa neuromodulator dan neurotransmiter juga bekerja pada sel yang
mensekresikan sel itu sendiri, membuat sinyal autokrin.+
A. Macam-macam neurotransmiter moleul ecil !an" #entin"
$. Asetilkolin (Ach), disekresi oleh neuron-neuron di banyak daerah sistem saraf, namun
khususnya oleh#3
a. 2jung-ujung sel-sel piramid besar dari korteks motorik
b. Beberapa jenis neuron dalam ganglia basalis
c. euron motorik yang mengin'ersi otot-otot rangka
d. euron preganglion sistem saraf otonom
e. euron postganglion sistem saraf parasimpatik
f. Beberapa neuron postganglion sistem saraf simpatik
-
7/18/2019 Struktur, fungsi, dan fisiologi sekresi neurotransmiter_Andam.docx
3/15
ambar $ Lokasi neurotransmiter asetilkolin *4h pada sistem saraf perifer dan
otonom5
1ada sebagian besar keadaan, asetilkolin mempunyai efek eksitasi namun
asetilkolin telah diketahui juga memiliki efek inhibisi pada beberapa ujung saraf
parasimpatik perifer, misalnya inhibisi jantung oleh ner'us 'agus.3 1ada sistem saraf
pusat, asetilkolin terutama ditemukan pada interneuron.5
ambar $ 1roses sintesis dan degradasi asetilkolin *4h$
Sintesis asetilkolin memerlukan enim-enim yang spesifik, seperti kolin
asetiltransferase *h4! yang dibuat di badan sel dan di transportasikan ke terminal
-
7/18/2019 Struktur, fungsi, dan fisiologi sekresi neurotransmiter_Andam.docx
4/15
akson. 6anya neuron-neuron kolinergik yang mengandung h4!, sehingga dapat
dikatakan bah7a enim ini merupakan penanda *marker yang baik untuk sel yang
menggunakan 4ch sebagai neurotransmiter.$ Baik h4! dan asetilkolin dapat
ditemukan diseluruh bagian sel saraf *neuron, tetapi keduanya paling banyak
terkonsentrasi di daerah terminal akson.5
h4! mentransfer gugus asetil dari asetil )o-4 ke kolin. )olin berasal dari
cairan ekstraseluler, di mana gugus ini ada pada konsentrasi mikromolar yang rendah.
)olin diambil oleh terminal akson kolinergik melalui transpor spesifik. !ersedianya
kolin membatasi seberapa banyak 4ch yang dapat disintesis di terminal akson, oleh
karena itu transpor kolin ke neuron dapat disebut dengan rate-limiting step dalam
sintesis asetilkolin.$
8nim degradatif untuk 4ch juga dibuat di neuron-neuron kolinergik. 8nimdegradatif ini disebut dengan enim asetilkolinesterase *4ch8 yang disekresikan ke
dalam lengkung sinaptik dan berasosiasi dengan membran akson terminal kolinergik.
amun, 4ch8 juga dibuat di beberapa neuron yang non-kolinergik, sehingga enim
ini tidak digunakan sebagai penanda untuk sinaps-sinaps kolinergik seperi h4!.
8nim asetilkolinesterase mendegradasi asetilkolin menjadi kolin dan asam asetik.
*ambar $b. 1roses tersebut berlangsung sangat cepat, karena enim
asetilkolinesterase memiliki salah satu laju katalitik tercepat di antara semua enim
yang telah dikenal. )olin dari hasil degradasi ini di ambil oleh terminal akson
kolinergik dan digunakan untuk sintesis asetilkolin. 9nhibisi dari 4h8 mencegah
pemecahan dari asetilkolin, mengganggu transmisi pada sinaps kolinergik pada otot
rangka dan otot jantung. 8fek akut tersebut ditandai dengan menurunnya laju detak
jantung dan penurunan tekanan darah.$
-
7/18/2019 Struktur, fungsi, dan fisiologi sekresi neurotransmiter_Andam.docx
5/15
ambar 3 1eranan asetil-)o4 dari metabolisme glukosa dan kolin dalam proses
uptakepada sintesis asetilkolin5
1roses pengambilan kembali *uptake asetilkolin ke 'esikel penyimpanan
berlangsung melalui pompa yang bergantung dengan energi *energy-dependent pump
yang mengoksidasi 'esikel. esikel yang teroksidasi kemudian menggunakan
vesicular ACh transporter*4h! untuk bertukar proton untuk molekul asetilkolin.
*ambar "
ambar " 1roses uptake4h oleh 4h! dan penyimpanan 4h pada 'esikel
neurotransmiter yang melibatkan pertukaran ion 6/ untuk 4h5
2. Biogenic Amine
eurotransmiter ini juga dikenal dengan sebutan monoamina. !erdiri dari tiga
kelas neurotransmiter#5
a. !ransmiter-transmiter katekolamina *catecholamine transmitters
-
7/18/2019 Struktur, fungsi, dan fisiologi sekresi neurotransmiter_Andam.docx
6/15
:opamin, norepinefrin, dan epinefrin termasuk dari kelompok transmiter
catecholamine. !ransmiter-transmiter ini semuanya berasal dari sintesis asam
amino esensial tirosin. ;alur sintesis transmiter-transmiter ini mengandung lima
jenis enim, yaitu tirosein hidroksilase, pteridin reduktase, asam amino aromatik
dekarboksilase, dopamin
-
7/18/2019 Struktur, fungsi, dan fisiologi sekresi neurotransmiter_Andam.docx
7/15
6istamin telah dikenal sebagai neurotransmiter yang hanya terdapat pada
sistem saraf pusat dalam lima belas tahun terakhir. 5
Biosintesis monoamina semuanya terjadi terutama di terminal saraf. !ahap
pertama dari sintesis neurotransmiter ini, contohnya pada catecholamines adalah
proses hidroksilasi dari tirosin untuk membentuk :>14 *dihydroxyphenylalanine.
?eaksi analoginya seperti pada hidroksilasi dari triptofan menjadi 5 hidroksitriptofan
*5-6!1 yang merupakan langkah pertama pada biosintesis dari 5-hidroksitriptamin
*serotonin. Baik tirosin hidroksilase dan triptofan hidroksilase merupakan langkah
rate-limitingpada jalur biosintesis dari masing-masing monoamina. )edua enim
mono-oksigenase memerlukan oksigen, besi dan kofaktor berupa
tertrahidrobiopterin *B6" untuk bekerja. B6" akan dikon'ersi menjadi B6& selama
hidroksilasi. Berdasarkan gambar (, enim pteridin reduktase membuat kembali
kofaktor-kofaktor yang aktif. 1teridin reduktase merupakan enim penting lainnya
pada sintesis catecholamines. Langkah selanjutnya dari sintesis monomaine adalah
proses dekarboksilasi oleh asam amino aromatik dekarboksilase *44: untuk
membentuk monoamina seperti dopamin. orepinefrin *8 kemudian dibentuk dari
dopamin melalui reaksi tambahan, yaitu hidroksilasi karbon kedua dari rantai
samping dopamin.5
ambar ( 1roses biosintesis dopamin dan norepinefrin5
eurotransmiter monoamina disimpan di dalam 'esikel yang terlihat gelap, yang
seringkali disebut dengan 'esikel berinti padat *dense core vesicle.
eurotransmiter-neurotransmiter ini disimpan pada konsentrasi tinggi dan
membentuk kompleks dengan 4!1 dan beberapa proteiin yang disebut dengan
chrmagranis, salah satunya adalah enim dopamin < hidroksilase *:
-
7/18/2019 Struktur, fungsi, dan fisiologi sekresi neurotransmiter_Andam.docx
8/15
mengubah dopamin menjadi norepinefrin. eurotransmiter monoamina diba7a ke
'esikel melalui pertukaran ion 6/. 1enyimpanan monoamina ke 'esikel dapat
dihambat oleh obat-obatan reserpin. 5
@
ambar + 1roes penyimpanan neurotransmiter monoamina5
3. eurotransmiter asam amino
Berbeda dengan asetilkolin dan monoamina *biogenic amines, yang hanya
diproduksi pada neuron-neuro tertentu, asam amino glutamat dan glisin tidak hanya
disebut sebagai neurotransmiter tetapi merupakan konstituen seluler yang uni'ersal.)arena glutamat dan glisin dapat disintesis di neuron, dan juga sebagai asam amino
esensial". 4sam amino glutamat *u, glisin *ly, dan asam gammaminonutyric
*4B4 merupakan neurotransmiter yang sebagian besar terdapat pada sinaps sistem
saraf pusat.$
:ari ketiganya jenis neurotransmiter tersebut, 4B4 merupakan neurotransmiter
yang unik karena tidak dibentuk dari &0 jenis asam amino yang membentuk protein.
4B4 disintesis dalam jumlah besar hanya oleh neuron yang menggunakan 4B4
sebagai neurotransmiter. 1rekusor dari 4B4 adalah glutamat, dan enim pensintesis
utamanya adalah glutamic acid decarbocylase *4:. 4: merupakan penanda
neuron-neuron 4B4ergik. 1ada studi imunositokimia menunjukkan bah7a neuron
4B4ergik tersebar secara besar pada otak. euron-neuron 4B4ergik merupakan
sumber utama pada inhibisi sinaptik pada sistem saraf.$
-
7/18/2019 Struktur, fungsi, dan fisiologi sekresi neurotransmiter_Andam.docx
9/15
ambar A 1roses biosintesis neurotransmiter 4B4
Seperti neurotransmiter asam amino lainnya, kerja 4B4 diterminasi oleh sistem
pengambilan *uptake dengan afinitas tinggi di neuron dan glia. 1roses neuronal
uptake menjadikan proses pengemasan kembali 4B4 ke dalam 'esikel untuk
kemudian dilepaskan kembali. ;ika dibandingkan dengan glutamat, terdapat
serangkaian reaksi yang lebih rumit yang diperlukan untuk mengembalikan 4B4
ke sel neuron, yaitu saat diambil oleh sel-sel glia. 4B4 pertama kali dikon'ersi
kembali menjadi glutamat oleh enim mitokondria 4B4 transminase *4B4-!.
;alur ini kadang seringkali disebut dengan GABA shuntC. lutamat kemudian
dikon'ersi menjadi glutamin ole enim glutamin sintase dan glutamin berdifusi
kembali ke neuron. 1ada akhirnya, glutaminase mengubah glutamin menjadi
glutamat, yang dapat kembali berperan sebagai substrat untuk 4:.5
$. Transmiter %e#ti&a
1eptida neuroaktif berasal dari sekresi protein yang dibentuk di dalam badan sel.
Seperti sekret protein lainnya, peptida-peptida neuroaktif atau prekusornya pertama kali
diproses di dalam retikulum endoplasma dan kemudian bergerak ke aparatus olgi
untuk diproses lebih lanjt dan kemudian meninggalkan aparatus olgi ke dalam granula
sekretori menjadi 'esikel besar berinti padat dan bergerak ke terminal akson melalui
transpor aksonal cepat."
-
7/18/2019 Struktur, fungsi, dan fisiologi sekresi neurotransmiter_Andam.docx
10/15
Lebih dari 50 peptida pendek secara farmakologis aktif di dalam sel-sel saraf.
Beberapa bekerja sebagai hormon untuk target di luar otak atau menghasilkan sekresi
neuroendokrin, dan juga bekerja sebagai neurotransmiter. 1eptida neuroaktif juga
terlibat dalam memodulasi persepsi dan emosi. Beberapa peptida, terdapat pada daerah
sistem saraf pusat yang terlibat dalam persepsi nyeri. europeptida lainnya meregulasi
respon kompleks dari stres, seperti peptida-peptida D-melanocyte stimulating hormone,
corticotropin-releasing hormone *?6, adrenocorticotropin *4!6, and
-
7/18/2019 Struktur, fungsi, dan fisiologi sekresi neurotransmiter_Andam.docx
11/15
!erdapat tiga pendekatan yang telah digunakan para ilmu7an dalam mempelajari
reseptor-reseptor neurotransmiter, yaitu analisis secara neurofarmakologis pada
transmisi sinaps, metode pengikatan ligan dan yang paling baru adalah analisis
molekular dari protein reseptor.$
a. Analisis neuro)armaolo"i
ontoh dari analisis ini adalah otot rangka dan otot jantung akan
memberikan respon yang berbeda terhadap obat-obatan kolinergik. ikotin, yang
berasal dari tumbuhan tembakau merupakan reseptor agonis pada otot rangka tetapi
tidak memiliki efek pada jantung. 6al ini berbeda dengan muskarinin yang berasal
dari spesies jamur beracun, memiliki sedikit efek atau tidak sama sekali otot rangka
tetapi merupakan agonis pada subtipe koinergik reseptor pada jantung. ;adi, dua
subtipe reseptor asetilkolin *4h dapat dibedakan berdasarkan kerjanya daribeberapa obat yang berbeda-beda.$
ambar $0 eurofarmakolofi dari transmisi sinaptik kolinergik$
;enis obat yang berbeda juga dapat digunakan untuk membedakan beberapa
subtipe dari reseptor glutamat, yang banyak memediasi eksitasi sinaps pada sistem
saraf pusat. !iga subtipe tersebut diantaranya reseptor 4%14, %:4 dan kainate.
eurotransmiter glutamat aktif pada tiga subtipe reseptor tersebut, namun
neurotransmiter 4%14 hanya bekerja pada reseptor 4%14, %:4 hanya bekerja
pada reseptor %:4 dan begitu seterusnya.$
-
7/18/2019 Struktur, fungsi, dan fisiologi sekresi neurotransmiter_Andam.docx
12/15
ambar $$ eurofarmakologi dari transmisi sinaptik glutamat$
!abel 3 1embagian reseptor berdasarkan neurofarmakologi$
*. Meto&e #en"iatan li"an
Senya7a kimia apapun yang berikatan dengan sisi spesifik pada reseptor
disebut dengan ligan untuk reseptor tersebut. !eknik dalam mempelajari reseptor
menggunakan ligan yang dilabel secara radioaktif dinamakan metode pengikatan
ligan. Ligan untuk reseptor dapat sebagai agonis, antagonis atau neurotransmiter
itu sendiri. %etode ini sangat penting untuk memetakan distribusi secara anatomi
dari reseptor neurotransmiter yang berbeda-beda pada otak.$
c. Analisis Moleular
6asil dari analisis molekuler ini contohnya pada reseptor 4B44, yang
merupakan kanal klorida bergerbang transmiter. Setiap kanal mengandung lima
subunit, dan terdapat lima kelas utama dari tiap subunit protein, yaitu E,
-
7/18/2019 Struktur, fungsi, dan fisiologi sekresi neurotransmiter_Andam.docx
13/15
lima subunit untuk membentuk kanal reseptor 4B44, dan terdapat $5
kemugkinan subunit yang digunakan, maka terdapat $5$.HH+ kemungkinan
kombinasi dan susunan subunit. 4rtinya terdapat kurang lebih $5$.HH+ untuk
berpotensi sebagai subtipe dari reseptor 4B4.$
D. Seresi Neurotransmiter
ambar $& !ahapan pelepasan neurotransmiter
Saat potensial aksi tercetus dan sampai pada terminal akson, terjadi sesuatu pada
seluruh bagian dari bagian ba7ah terminal. Sejumlah 'esikel sinaptik yang terdapat di
dalam membran presinaptik berfusi dengan membran dan membuka, mengeluarkan
isinya ke lengkung sinaptik. 1roses tersebut dimulai saat sejumlah 'esikel sinaptik
berlabuhIdockedC ke membran presinaptik, dan siap mengeluarkan neurotransmiternya
ke lengkung sinaptik. 1roses docking tercapai saat sekumpulan molekul protein
menempel ke molekul protein yang berada di membran presinaptik. Jona pelepasan dari
membran presinaps mengandung kanal ion kalsium bergantung tegangan. Saat membran
terminal akson terdepolarisasi oleh potensial aksi yang datang, kanal kalsium akan
terbuka, dan ion kalsium *a&/ yang berada pada konsentrasi tinggi di luar sel akan
masuk ke dalam sel, didorong oleh tekanan elektrostatik dan tekanan difusi. %asuknya
ion kalsium merupakan langkah yang penting pada percobaan jika neuron diletakkan
pada larutan yang tidak mengandung ion kalsium, potensial aksi tidak akan
menyebabkan pengeluaran neurotransmiter.&
-
7/18/2019 Struktur, fungsi, dan fisiologi sekresi neurotransmiter_Andam.docx
14/15
ambar $3 1roses 1elepasan eurotransmiter&
9on kalsium memicu pelepasan neurotransmiter dari sebagian 'esikel sinaps ke
dalam celah sinaps. 1elepasan neurotransmiter berlangsung melalui eksositosis.
eurotransmiter yang dilepaskan berdifusi meyebrangi celah dan berikatan dengan
reseptor protein spesifik di membran subsinaps, bagian membran pascasinaps yang tepat
di ba7ah synaptic knob. )ombinasi unit reseptor dann kanal dikenal dengan kanal-
reseptor. !erikatnya neurotransmiter ke kanal-reseptor menyebabkan kanal membuka,
mengubah permeabilitas ion pada neuron pascasinaps. )anal tersebut berupa kanal
berpintu kimia7i, yang berbeda dengan kanal berpintu-listrik yang bertanggung ja7ab
atas potensial aksi dan influks ion kalsium ke synaptic knob. )arena terminal prasinaps
melepaskan neurotransmiter dan membran subsinaps pada neuron pasacasinaps memiliki
kanal-reseptor untuk neurotransmiter tersebut, sinaps akan dapat bekerja satu arah, dari
neuron prasinpas ke neuron pascasinaps.(
DAFTAR %USTAKA
. Bear %K, onnors B, 1aradiso, %4. eurotransmitter system. 3rd ed. euroscience#
8Mploring the Brain. 2S4# Lippincott illiams N ilins &00+. p. $3"-$((.
2. arlson, ?. Structure and function of cells of the ner'ous system. $$th ed. 1hysiology
of Beha'iour. e7 ;ersey# 1earson &0$3. p. 5"-5(.
!. uyton, 4, 6all, ;8. Susunan sistem saraf# fungsi dasar sinaps, substansi transmiterC.8disi $$. Buku ajar fisiologi kedokteran. ;akarta# 8 &00H. p. 5HH-5HA.
-
7/18/2019 Struktur, fungsi, dan fisiologi sekresi neurotransmiter_Andam.docx
15/15
". )andel 8?, Sch7art ;6, ;essel !%. er'e cells and beha'ior. "th ed. 1rinciples of
neural science. e7 =ork# %c ra7 6ill &000.p. &+-3$.
5. euroscience.uth.tmc.edu O9nternetP. !he 2ni'ersity of !eMas 6ealth Science enter at
6ouston *2!6ealth, 9nc.c$AA+-present Ocited &0$5 ;une $P. 4'ailable from#
http#IIneuroscience.uth.tmc.eduI.
". Sher7ood L. 1rinciples of eural and 6ormonal ommunication. +th ed. 9n# 4rbogast
%, >li'eira L, 4r'in S, editors. 6uman physiology from cells to systems. anada#
elson education inc &00". p.$$"-$$(
#. Sil'erthorn :2. eurons# cellular and net7ork properties. 5th ed. 9n# 8spinoa :,
erman ), editors. 6uman physiology. San Kransisco# 1earson education inc &0$0.
p.&3+-"+.
http://neuroscience.uth.tmc.edu/http://neuroscience.uth.tmc.edu/
top related