Gai beltz

Gai beltza
	Giza mesentzefalo baten simulazioa, zeinean, transparentziaz, gai beltza ikusten den. Gorriz, pars reticulata ageri da, eta larrosa kolorez, pars compacta. Irudi gehiago
	Mesentzefalo mailako entzefalo enborraren zeharkako mozketa.
Xehetasunak
Honen parte	cerebral peduncle (en)
Aparatua	Nerbio Sistema Zentrala
Identifikadoreak
Latinez	Substantia nigra
MeSH	A08.186.211.132.659.413.656
TA	A14.1.06.111
FMA	67947
	Terminologia anatomikoa

Gai beltza mesentzefaloko oinaldeko nukleoetan dagoen egitura bat da, mugimenduarekin eta tonu muskularrarekin zerikusia duena. Gai beltza izena hartzen du neuromelanina pigmentu beltzaren ondorioz, dopaminaren oxidazioz sortzen den pigmentu bat.^[1] Parkinson gaixotasunarekin erlazionatuta dago, izan ere, pars compactako neurona dopaminergikoen galeraren ondorioz sortzen den gaixotasuna da.

Bi ataletan banatzen da, pars compacta, neurotransmisore moduan dopamina erabiltzen duena, eta pars reticulata, GABA neurotransmisorea erabiltzen duena.

Estruktura

Gai beltzak, beste nukleo batzuekin batera, oinaldeko nukleoak osatzen ditu. Mesentzefaloko nukleorik handiena da eta garuntxo pedunkuluen atzealdean dago.

Pars compacta pars reticulatarekiko erdialdean kokatzen da. Batzuetan hirugarren eremu bat bereizten da, nahiz eta askotan pars reticulataren barnean hartu.

Pars reticulata

Nukleo zurbilen barne zatiarekin funtzio eta morfologia aldetik antzekotasun handia daukan egitura da. Askotan estrukura berekotzat hartu izan dira barneko kapsulako gai zuriak banatzen dituenak. Neurotransmisore nagusia GABA da.

Aferentziak

Aferentzia nagusia gorputz ildaskatuaren bidezkoa da. Bi bide desberdinetatik datoz, bide zuzen eta ez zuzen moduan ezagutzen direnak.

Bide zuzena: Aferentziak erdiko zelula arantzatsuetatik datoz.
Bide ez zuzena: Hiru leku desberdinetatik igarotzen dira: zelula arantzatsuetatik nukleo zurbilaren kanpoko zatira, hemendik nukleo azpitalamikora, eta azkenik, pars reticulatara iristen dira. Bi bideetako aferentziak erdiko zelula arantzatsuetatik datozen arren, bertako zuntzen kokalekua desberdina izango da, hau da, erdiko zelula arantzatsuen eremu desberdinetatik aterako dira eta hauek dopaminarentzako hartzaile desberdinak izango dituzte.

Eferentziak

Eferentzia nagusiak talamora, goiko kolikulura eta pars reticulataren nukleo kaudatuetara (bide nigrotalamikoa) bildatzen dira.^[2] Bide hauek GABA neurtotransmisorea erabiltzen dute. Horrez gain, neurona hauek bost kolateral egitera irits daitezke, zeinak pars compacta eta pars reticulatara adarkatu egingo diren, ziurrenik pars compactaren eragin dopaminergikoa modulatuz.^[3]

Funtzioa

Oinaldeko nukleoetako zirkuitoak. 2. irudiak 2 mozketa koronal ageri ditu, zeinaren gainean oinaldeko gongoilak jarri diren. + eta - ikurrak gezien puntetan bide kitzikatzailea ala inhibitzailea den adierazten dute. Gezi berdeek bide glutamatergiko kitzikatzaileei dagozkie. Gezi gorriak bide GABAergiko inhibitzaileei dagozkie. Gezi urdinek bide dopaminergikoei dagozkie, kitzikatzaileak direnak bide zuzenean eta inhibitzaileak ez-zuzenean. Ohartu des-inhibizio bide hauek kitzikatzaileak direla kortexerako atzeraelikadura-efektuan, des-des-inhibitzaileak efektu inhibitzailea daukaten bitartean.

Garuneko funtzioan oso garrantzitsua da, batez ere begien mugimenduan, planifikazio motorrean, ordainsarian, ikasketan eta adikzioan. Nukleo zurbilak bere efektu gehienen alde erregutzen du. Inhibizio GABAergiko nagusia ere bada hainbat zonaldetarako.

Pars reticulata

Oinaldeko nukleotako prozesamendu zentro garrantzitsua da. Neurona GABAergikoek informazioa oinaldeko nukleoetatik talamora eta goiko kolukulura bidaltzen dute. Horrez gain, pars compactaren eragin dopaminergikoa inhibitzen dute.

Neurona GABAergikoek ekintza potentizala sortzen dute eta honen bidez oinaldeko nukleoak inhibitzen dituzte. Ondorioz, mugimendua ematen da.^[4] Nukleo azpitamalikoak pars reticulata kitzikatzen du eta honen bidez ekintza potentzialen abiaduraren kontrola ematen da. Dena den, nukleo azpitalamikoan lesioak egoten direnean pars reticulataren kitzikapen ahalmenaren %20 soilik jaisten da. Honek atal hau gehienbat automonoa dela jakinarazten du.^[5] Beste zuntz batzuk goiko kolikulura proiektatzen dira eta bertan inhibizioa eragiten dute.

Pars compacta

Pars compactaren funtzio nagusia kontrol motorea da, bainan modu ez zuzenean gauzatzen du, estriatumak gai beltzean duen eraginagatik.

Pars compactak D1 bidearen bidez estriatuma kitzikatzen du eta azken horrek GABA askatzen du globus pallidusean: horren ondorioz globus pallidusek hipotalamoari bidali estimulu inhibitorioa inhibitzen da.

Ororen buru, bide talamo-kortikala aktibatua da eta informazioa kortexera ailegatzen da mugimendua sortuz. Kasu honetan mugimendu zehatza eta mugimenduen doitzea kontrolatzen da.

Beste funtzioetariko bat, estimulu berrien ikastean datza. Frogatua izan da primateetan estimulu berri baten aurrean gai beltzeko aktibitate dopaminergikoa handitzen dela. Alderantziz, behin eta berriz errepikatuak diren estimuluen aurrean inhibitzen da.

Aurreko tegmentutik datozen eta kortex pre-frontalera baita accubens nukleora doazen proiekzio dopaminergikoek (bide mesolinbikoaren barne dena), saristatzean, plazerrean eta izaera adiktiboan parte hartzen dute.

Bestalde funtzioak betetzen ditu memoria espazialean edo episodikoan: hau da inguruneari eta espazioan kokatzeari dagokion memorian.

Azkenik denboraren kudeaketan eta lo-esna aldien erregulazioan parte hartzen du, ondorioz pars compactaren lesioetan insomnia eta lo-asaldurak agertzen dira.

Esangura klinikoa

Parkinson gaixotasuna

Parkison gaixotasuna pars compactan hiltzen diren neurona dopaminergikoen ondorioz gertatzen den gaixotasun neurodegeneratiboa. Sintoma nagusiak hauek dira: dardarak, akinesia, bradikinesia eta zurruntasuna. Bestalde, astenia, lo-asaldurak eta depresioa ere ager daitezke.

Neurona dopaminergikoen heriotza-mekanismoa ezezaguna da. Izan ere, anormalitateak aurkituak izan dira lehen konplexu mitokondrialean eta horren ondorioz gertatzen den alfa-sinukleinaren agregazioan: ondorioz proteina anomaloak metatzen dira eta zelulen heriotza gertatzen da.

Horrez gain eremu honetako neurona dopaminergikoek kalbindina eskasia daukate beraz kaltzio intrazelularra emendatzen da (bere garraio intrazelularra ez baita gauzatua), toxikoa izan arte.

Hala ere pars compactak plastizitate handia dauka eta sintomak neuronen %50-80 hil arte ez dira agertzen. Hori, dopaminaren birxurgatzea inhibitzen delako beraz denbora luzeagoan geratzen da dopamina sinapsian.

Erakutsia izan da gai beltzaren bolumenaren aldetik, Parkison gaixotasuna dutenek gai beltz txikiagoa dutela, batez ere eskuinaldeko pars reticulata. Eremu hori talamoa eta kortex motorearekin lotua denez pazienteek asaldura motoreak pairatzen dituzte.

Eskizofrenia

Dopamina maila handiegia eskizofreniaren fisiopatologiaren arrazoi bat da.

Oraindik eztabaidatua izan arren, antagonista dopaminergikoen onura eskizofreniaren tratamenduan frogatua izan da,

Farmakologikoak ez diren beste argumentu batzuk ere badaude dopaminaren hipotesia sostengatzen dutenak, hala nola: pars compactaren aldaketa estrukturalak bukaera sinaptikoaren tamainaren txikitzea, baita NMDA hartzailearen expresioaren areagotzea eta dysbidinaren expresio falta eskizofreniaren etiologian inplikatuak lirateke.

Wooden Chest sindromea

Fentaniloak erangidako pareta torazikoaren zurruntasunaren sindromea ere deitua da. Opioide sintetikoen (fentanilo, sufentanilo, alfentanilo, erremifentanilo) eragin desiragaitz arraroetariko bat da.

Gorputz osoko muskulu ildaskatuen tonua handitzen da: gai beltz/estriatumean dopamina maila handiegia eta GABA maila apalegiagatik gertatzen da. Eragina pareta torazikoko muskuluetan gauzatzen da gehien bat eta arnas ezintasuna sortzen du.

Egoera hori anestesian agertzen da gehien bat, dosi altu eta azkarrak ematen baitira bena bidez.

Sistema Anitzen Atrofia sindromea

Sindrome honetan estriatumeko eta gai beltzeko neuronen degenerazioa gertatzen da. Lehen degenerazio estriatonigrala deitua zen.

Gai beltzaren manipulazio kimikoa

Gai beltzaren manipulazio kimikoa garrantzizko arloa da neurofarmakologia eta toxikologia arloetan. Droga askok gai beltzean aritzen dira, eta Parkinson gaixotasunaren tratamendurako hau ezagutzea garrantzitsua da ere.

Anfetamina eta traza-aminak

Ikerketek agerian utzi dute anfetaminek eta traza-aminek, garuneko zenbait eremutan, dopamina kontzentrazioak handitzen dituztela arraildura sinaptikoan. Honek sinapsi osteko neuronaren kitzikapena handitzen du.

Efektu hauek hainbat mekanismoren bidez ematen dira, eta hauetan DAT eta VMAT2 hartzaileek parte hartzen dute.^[6]^[7]^[8]

Anfetamina traza-amina biogenikoen antzekoa den molekula bat da. Ondorioz, neurona presinaptikora sartzen da DAT garraiatzalearen bidez edo mintzean difusioaz. Bi konposatuek TAAR1 aktibatu eta, proteina kinasen seinaleztapen bideak direla medio, dopaminaren askapena, DAT garraiatzailearen fosforilazio-bidezko barneratzea eta neurotransmisorearen berreskuratzearen inhibizio ez lehiakorra eragiten du. Gainera, zenbait proteinen substratu izango dira bai anfetamina eta bai traza-aminak neuronaren baitan. Honen emaitza, azkenean, dopaminaren askapenaren handitzea eta birxurgapenaren gutxitzea izango da.

Gainera, anfetaminak amina biogeniko hauen berreskuratzea galarazten du haiekin lehiatuz.

Kokaina

Kokainak dopaminaren berreskuratzea inhibitzen du, honetaz arduratzen diren proteina garraiatzaileetara lotu eta blokeatzen dituelako.

Dopamina errekonpentsarako sistemen neurotransmisore nagusia dela medio, oso menpekotasun larriak sortzen ditu. Hala ere, kokaina substantzia beltzean ez da tegmen eremuaren sabelaldean bezain aktiboa.

Kokainak gai beltzeko zelulen metabolismoa areagotzen duen lez, droga hau kontsumitutakoan agertu ohi den funtzio motore aldatua azal lezake.

Arratoiekin egindako esperimentuetan ikusi da farmakologikoki gai beltza inhibituta kokainaren menpekotasunaren abstinentzia denbora luzatu daitekela.^[9] Honek gai beltzaren inhibizioaren bidezko kokainaren menpekotasunaren tratamendurako aukera berri bat suposa dezake.

Lebodopa

Lebodopa edo L-DOPA Parkinson gaixotasunaren tratamenduan gehien preskribatzen den farmakoa da, muga hematoentzefalikoa zeharkatu dezakeen dopaminaren aitzindari bat delako.^[10]

Parkinson gaixotasunaren tratamenduaren itu farmakologikoa gai beltza da, eta tratamenduaren helburua gaitzaren sintomak arintzea da; hots, gai beltzeko dopamina mailak igotzea da helburua, mugimenduak eteteko, eta ez gai beltzeko neurona dopaminergiko hauen heriotza ekiditea. Hau dela eta, neuronak hiltzen doazen heinean, tratamenduak eraginkortasuna galtzen du.

Lebodoparen eta dopaminaren neurotoxizitatearen inguruko eztabaida dago gaur egun.^[11]

MPTP neurotoxina

Gai beltzaren pars compactako neuronak oso espezifikoki hiltzen ditu, Parkinson gaixotasuna eraginez. Ikerketa arloan Parkinson gaixotasuna eragiteko erabiltzen den droga nagusia da.^[12]

Uste da mitokondrioen funtzioa galarazten duela, besteak beste.

Primateetan dosi baxuagoak behar dira gaixotasuna agertzeko beste animalietan baino.^[13]

Erreferentziak

↑ (Ingelesez) Rabey, J. M.; Hefti, F.. (1990-03-01). «Neuromelanin synthesis in rat and human substantia nigra» Journal of Neural Transmission - Parkinson's Disease and Dementia Section 2 (1): 1–14. doi:10.1007/BF02251241. ISSN 0936-3076. (Noiz kontsultatua: 2018-05-09).
↑ (Ingelesez) Carpenter, Malcolm B.; Nakano, Katsuma; Kim, Ronald. (1976-02-15). «Nigrothalamic projections in the monkey demonstrated by autoradiographic technics» The Journal of Comparative Neurology 165 (4): 401–415. doi:10.1002/cne.901650402. ISSN 0021-9967. (Noiz kontsultatua: 2018-05-09).
↑ (Ingelesez) Deniau, J. M.; Kitai, S. T.; Donoghue, J. P.; Grofova, I.. (1982-07-01). «Neuronal interactions in the substantia nigra pars reticulata through axon collaterals of the projection neurons» Experimental Brain Research 47 (1): 105–113. doi:10.1007/BF00235891. ISSN 0014-4819. (Noiz kontsultatua: 2018-05-09).
↑ Sato, Makoto; Hikosaka, Okihide. (2002-03-15). «Role of primate substantia nigra pars reticulata in reward-oriented saccadic eye movement» The Journal of Neuroscience: The Official Journal of the Society for Neuroscience 22 (6): 2363–2373. ISSN 1529-2401. PMID 11896175. (Noiz kontsultatua: 2018-05-09).
↑ (Ingelesez) Zahr, Natalie May; Martin, Lynn Pauline; Waszczak, Barbara Lee. (2004). «Subthalamic nucleus lesions alter basal and dopamine agonist stimulated electrophysiological output from the rat basal ganglia» Synapse 54 (2): 119–128. doi:10.1002/syn.20064. ISSN 0887-4476. (Noiz kontsultatua: 2018-05-09).
↑ Miller, Gregory M.. (January 2011). «The emerging role of trace amine-associated receptor 1 in the functional regulation of monoamine transporters and dopaminergic activity» Journal of Neurochemistry 116 (2): 164–176. doi:10.1111/j.1471-4159.2010.07109.x. ISSN 1471-4159. PMID 21073468. PMC PMC3005101. (Noiz kontsultatua: 2018-05-08).
↑ Amphetamine. 2018-05-08.
↑ Eiden, Lee E.; Weihe, Eberhard. (2011-1). «VMAT2: a dynamic regulator of brain monoaminergic neuronal function interacting with drugs of abuse» Annals of the New York Academy of Sciences 1216: 86–98. doi:10.1111/j.1749-6632.2010.05906.x. ISSN 0077-8923. PMID 21272013. PMC PMC4183197. (Noiz kontsultatua: 2018-05-08).
↑ (Ingelesez) See, R. E.; Elliott, J. C.; Feltenstein, M. W.. (2007-10-01). «The role of dorsal vs ventral striatal pathways in cocaine-seeking behavior after prolonged abstinence in rats» Psychopharmacology 194 (3): 321–331. doi:10.1007/s00213-007-0850-8. ISSN 0033-3158. (Noiz kontsultatua: 2018-05-08).
↑ Goodman & Gilman las bases farmacológicas de la terapéutica. (12 ed. argitaraldia) McGrawHill 2012 ISBN 9786071506412. PMC 970512384..
↑ Cheng, Neng-neng; Maeda, Takehiko; Kume, Toshiaki; Kaneko, Satoshi; Kochiyama, Hanae; Akaike, Akinori; Goshima, Yoshio; Misu, Yoshimi. (December 1996). «Differential neurotoxicity induced by l-DOPA and dopamine in cultured striatal neurons» Brain Research 743 (1-2): 278–283. doi:10.1016/s0006-8993(96)01056-6. ISSN 0006-8993. (Noiz kontsultatua: 2018-05-08).
↑ (Ingelesez) Langston, J. W.; Ballard, P.; Tetrud, J. W.; Irwin, I.. (1983-02-25). «Chronic Parkinsonism in humans due to a product of meperidine-analog synthesis» Science 219 (4587): 979–980. doi:10.1126/science.6823561. ISSN 0036-8075. PMID 6823561. (Noiz kontsultatua: 2018-05-08).
↑ (Ingelesez) Schmidt, N.; Ferger, B.. (2001-11-01). «Neurochemical findings in the MPTP model of Parkinson's disease» Journal of Neural Transmission 108 (11): 1263–1282. doi:10.1007/s007020100004. ISSN 0300-9564. (Noiz kontsultatua: 2018-05-08).

Kanpo estekak

Datuak: Q753278
Multimedia: Substantia nigra / Q753278

[1] (Ingelesez) Rabey, J. M.; Hefti, F.. (1990-03-01). «Neuromelanin synthesis in rat and human substantia nigra» Journal of Neural Transmission - Parkinson's Disease and Dementia Section 2 (1): 1–14. doi:10.1007/BF02251241. ISSN 0936-3076. (Noiz kontsultatua: 2018-05-09).

[2] (Ingelesez) Carpenter, Malcolm B.; Nakano, Katsuma; Kim, Ronald. (1976-02-15). «Nigrothalamic projections in the monkey demonstrated by autoradiographic technics» The Journal of Comparative Neurology 165 (4): 401–415. doi:10.1002/cne.901650402. ISSN 0021-9967. (Noiz kontsultatua: 2018-05-09).

[3] (Ingelesez) Deniau, J. M.; Kitai, S. T.; Donoghue, J. P.; Grofova, I.. (1982-07-01). «Neuronal interactions in the substantia nigra pars reticulata through axon collaterals of the projection neurons» Experimental Brain Research 47 (1): 105–113. doi:10.1007/BF00235891. ISSN 0014-4819. (Noiz kontsultatua: 2018-05-09).

[4] Sato, Makoto; Hikosaka, Okihide. (2002-03-15). «Role of primate substantia nigra pars reticulata in reward-oriented saccadic eye movement» The Journal of Neuroscience: The Official Journal of the Society for Neuroscience 22 (6): 2363–2373. ISSN 1529-2401. PMID 11896175. (Noiz kontsultatua: 2018-05-09).

[5] (Ingelesez) Zahr, Natalie May; Martin, Lynn Pauline; Waszczak, Barbara Lee. (2004). «Subthalamic nucleus lesions alter basal and dopamine agonist stimulated electrophysiological output from the rat basal ganglia» Synapse 54 (2): 119–128. doi:10.1002/syn.20064. ISSN 0887-4476. (Noiz kontsultatua: 2018-05-09).

[6] Miller, Gregory M.. (January 2011). «The emerging role of trace amine-associated receptor 1 in the functional regulation of monoamine transporters and dopaminergic activity» Journal of Neurochemistry 116 (2): 164–176. doi:10.1111/j.1471-4159.2010.07109.x. ISSN 1471-4159. PMID 21073468. PMC PMC3005101. (Noiz kontsultatua: 2018-05-08).

[7] Amphetamine. 2018-05-08.

[8] Eiden, Lee E.; Weihe, Eberhard. (2011-1). «VMAT2: a dynamic regulator of brain monoaminergic neuronal function interacting with drugs of abuse» Annals of the New York Academy of Sciences 1216: 86–98. doi:10.1111/j.1749-6632.2010.05906.x. ISSN 0077-8923. PMID 21272013. PMC PMC4183197. (Noiz kontsultatua: 2018-05-08).

[9] (Ingelesez) See, R. E.; Elliott, J. C.; Feltenstein, M. W.. (2007-10-01). «The role of dorsal vs ventral striatal pathways in cocaine-seeking behavior after prolonged abstinence in rats» Psychopharmacology 194 (3): 321–331. doi:10.1007/s00213-007-0850-8. ISSN 0033-3158. (Noiz kontsultatua: 2018-05-08).

[10] Goodman & Gilman las bases farmacológicas de la terapéutica. (12 ed. argitaraldia) McGrawHill 2012 ISBN 9786071506412. PMC 970512384..

[11] Cheng, Neng-neng; Maeda, Takehiko; Kume, Toshiaki; Kaneko, Satoshi; Kochiyama, Hanae; Akaike, Akinori; Goshima, Yoshio; Misu, Yoshimi. (December 1996). «Differential neurotoxicity induced by l-DOPA and dopamine in cultured striatal neurons» Brain Research 743 (1-2): 278–283. doi:10.1016/s0006-8993(96)01056-6. ISSN 0006-8993. (Noiz kontsultatua: 2018-05-08).

[12] (Ingelesez) Langston, J. W.; Ballard, P.; Tetrud, J. W.; Irwin, I.. (1983-02-25). «Chronic Parkinsonism in humans due to a product of meperidine-analog synthesis» Science 219 (4587): 979–980. doi:10.1126/science.6823561. ISSN 0036-8075. PMID 6823561. (Noiz kontsultatua: 2018-05-08).

[13] (Ingelesez) Schmidt, N.; Ferger, B.. (2001-11-01). «Neurochemical findings in the MPTP model of Parkinson's disease» Journal of Neural Transmission 108 (11): 1263–1282. doi:10.1007/s007020100004. ISSN 0300-9564. (Noiz kontsultatua: 2018-05-08).

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]