神経伝達物質とは｜定義・役割・種類と代表例（ドーパミン・GABA・グルタミン酸）
神経伝達物質とは？定義・役割・種類を図解でわかりやすく解説。ドーパミン・GABA・グルタミン酸の代表例と機能まで詳述。
神経伝達物質は化学的なメッセンジャーです。彼らはシナプスを横切ることでニューロン間で情報を送ります。電気信号は、ほとんどのニューロン間のギャップを越えることができません。神経伝達物質は、電気信号を化学的な信号に変換して、そのギャップを越える役割を果たします。神経伝達物質は主に化学的シナプス上で作用します。放出された神経伝達物質が次のニューロンの受容体に結合すると、受容体の種類に応じてイオンチャネルが開閉したり、細胞内のシグナル伝達経路が変化したりして、次のニューロンで再び電気信号（活動電位）が生じることがあります。
作用の仕組み（合成・貯蔵・放出・終結）
神経伝達物質は、通常いくつかの基本的な段階を経て働きます。まず前駆体からの合成、次に小胞への貯蔵、刺激に伴うカルシウム依存の放出、受容体への結合、そしてシグナルを終結させるための除去（再取り込みや分解）です。多くの伝達物質は食事由来のアミノ酸から作られ、数段階の酵素反応で変換されます（例：チロシン→ドーパミン→ノルアドレナリン、トリプトファン→セロトニン、グルタミン酸→GABA）。
ニューロン内では、神経伝達物質は小胞と呼ばれる小さな「袋」に蓄えられます。これらの小袋がシナプス前膜と融合する際、細胞内に流入したCa2+がトリガーとなり小袋が開き、神経伝達物質がシナプス裂け目に放出される。放出された伝達物質はシナプス後膜の受容体に結合し、受容体は大きく分けてイオンチャネルを直接制御するイオン作動性受容体（イオンチャネル型／イオノトロピック）と、Gタンパク質などを介して細胞内シグナルを変化させる代謝型受容体（メタボトロピック）があります。
シグナルの終結は主に以下の方法で行われます：受容体からの拮抗、伝達物質のシナプス間隙からの再取り込み（トランスポーターによる）、酵素による分解（例：モノアミン分解酵素やアセチルコリンエステラーゼ）、および拡散による消失です。薬理学的治療はこれらの過程を標的とすることが多く、例えば再取り込み阻害薬（SSRIなど）はシナプス間のセロトニン濃度を高めます。
主要な種類と代表例
- 興奮性伝達物質：代表はグルタミン酸で、人間の脳の多くのシナプスで興奮性を示します。特にNMDA受容体はシナプス可塑性（長期増強＝LTP）や学習・記憶に重要です。
- 抑制性伝達物質：代表はGABAで、多くの抑制性シナプスで働き、過剰な興奮を抑えててんかん発作などを防ぎます。GABA_A受容体はイオンチャネル型で、ベンゾジアゼピンなどの薬はこれを増強します。
- モノアミン類：ドーパミン、ノルアドレナリン、セロトニンなど。ドーパミンは報酬や快楽、運動制御に重要で、パーキンソン病や統合失調症と関係します。ノルアドレナリンは「戦うか逃げるか」反応や注意、覚醒に関与します。
- アセチルコリン：運動神経終板での伝達や自律神経系、海馬の記憶形成に重要。アセチルコリンは酵素（アセチルコリンエステラーゼ）で速やかに分解されます。
- 神経ペプチド・ガス状伝達物質：エンドルフィン（鎮痛）、オキシトシン（社会的絆）、一酸化窒素（NO、拡散して作用する）など。これらは古典的な小分子とは異なる合成・放出様式を持ちます。
機能と臨床的意義
神経伝達物質は、感覚、運動、情動、認知、ホメオスタシスなどあらゆる脳機能に関わります。伝達物質のバランスが崩れると、さまざまな神経精神疾患が生じます。例：
- ドーパミンの欠乏：パーキンソン病（運動障害）
- ドーパミン過活動やシナプス伝達の異常：統合失調症の一因
- セロトニン・ノルアドレナリンの機能低下：うつ病（抗うつ薬はこれらを標的にする）
- GABAとグルタミン酸の不均衡：てんかんや不安障害
薬理学では、神経伝達物質系を標的にする薬が多く開発されています。代表例として、抗うつ薬（SSRI、SNRI）、抗精神病薬（ドーパミン受容体拮抗薬）、抗不安薬（ベンゾジアゼピン：GABA_A受容体の正のアロステリックモジュレーター）、およびパーキンソン病治療のためのレボドパ（L-DOPA：ドーパミン前駆体）などがあります。
受容体とシグナルの調節
受容体の種類や局在によって同じ神経伝達物質でも異なる効果をもたらします。例えばドーパミン受容体にはD1様（主に興奮性）とD2様（主に抑制性）があり、これらのバランスが行動や感情に影響します。また、神経伝達物質は単純に「オン／オフ」を決めるだけでなく、シナプスの効率を長期的に変化させることで学習や記憶にも寄与します（可塑性）。
研究と測定法
神経伝達物質の研究には、微小透析法（microdialysis）やPET（陽電子断層撮影）による受容体結合の可視化、免疫組織化学や電気生理学的記録など様々な手法が用いられます。これらにより、時間的・空間的な放出パターンや薬物の影響が解析されています。
まとめると、神経伝達物質は神経細胞間で情報を伝達する化学メッセンジャーであり、その合成、放出、受容、終結の各過程が精密に調節されています。種類や受容体の違いによって多彩な役割を果たし、脳の正常な機能と多くの疾患に深く関与しています。
シナプスの接合部（用語はフランス語
ディスカバリー
20世紀初頭まで、科学者たちは、脳内のシナプス通信の大部分は電気的なものだと考えていた。しかし、ラモン-イ-カハル（1852-1934）による慎重な組織学的検査を通じて、今日シナプス裂として知られているニューロン間の20〜40 nmのギャップは、発見されました。この隙間の存在は、化学的なメッセンジャーがシナプスの隙間を横切って移動していることを示唆していた。1921年、ドイツの薬理学者オットー・ロイヴィ（1873-1961）は、ニューロンが化学物質を放出することでコミュニケーションが可能であることを確認しました。カエルの迷走神経を使った実験で、迷走神経の周りに存在する生理食塩水の量をコントロールすることで、カエルの心拍数を遅くすることができた。ローウィは、交感神経による心機能の調節は、化学物質の濃度の変化によって媒介されると主張しています。オットー・ローウィはまた、最初に知られた神経伝達物質であるアセチルコリン（ACh）も発見しました。しかし、一部のニューロンは、ある細胞から別の細胞へと特定のイオンを直接通過させるギャップジャンクションを利用して、電気的なシナプスを介して通信しています。
質問と回答
Q:神経伝達物質とは何ですか?
A: 神経伝達物質とは、シナプスを通過してニューロン間に情報を送る化学伝達物質です。主に化学的なシナプスで作用し、次の神経細胞に到達すると吸収され、活動電位と呼ばれる電気信号に戻されます。
Q: 何種類の神経伝達物質が確認されているのですか?
A: 100以上の化学伝達物質が確認されています。
Q: ドーパミンはどのような働きをするのですか?
A: ドーパミンは報酬や快楽に使われます。
Q:ノルアドレナリンは何に使われるのですか?
A:ノルアドレナリンは、動物の「闘争・逃走」反応に使用されます。
Q: 神経伝達物質を放出するのに必要な閾値は何ですか?
A:神経伝達物質を放出するために必要な強さを閾値といいます。
Q: 人間に最も多く存在する伝達物質とは何ですか?
A: 人間に最も多く存在する伝達物質はグルタミン酸で、人間の脳のシナプスの90％以上で興奮を引き起こします。
Q: 神経伝達物質はどのように神経細胞内に運ばれるのですか?
A: 神経伝達物質は、小胞と呼ばれる小さな「袋」が神経細胞の細胞膜に接触して開き、シナプス間隙に放出されることで神経細胞内に輸送されます。
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