struktur, fungsi, dan fisiologi sekresi neurotransmiter_andam.docx

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


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


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


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.$


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


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


7/15

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 *:


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.$


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."


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


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.$


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,


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.&


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.


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/

struktur, fungsi, dan fisiologi sekresi neurotransmiter_andam.docx

Documents