רעלן עצבי

רעלן עצבי או נוירוטוקסין הוא רעלן אשר משבש את תפקודם התקין של תאי מערכת העצבים.

הדג Arothron nigropunctatus ממשפחת הנפוחיתיים, מכיל בעורו טטרודוטוקסין, רעלן עצבי רב-עוצמה

התקשורת במערכת העצבים מסתמכת על יכולתם של תאי עצב לשלוט במתח החשמלי של קרום התא, וכן על היכולת של תאים להעביר אותות ביניהם באמצעות העברה סינפטית. לרוב, האפקט הרעיל של נוירוטוקסינים נובע מכך שהם משבשים את אחד משני המנגנונים הללו.

בהתאם לאזור של מערכת העצבים שבו הם פוגעים, וכמות הרעלן שנמצאת בגוף, רעלנים עצביים עלולים לגרום לשלל תסמינים נוירולוגיים - מחולשת שרירים ועד פגיעה ביכולות קוגניטיביות מורכבות כמו זיכרון. רעלנים עצביים מסוימים מסוגלים לשבש את השליטה של מערכת העצבים על תפקודים בסיסיים של הגוף, כמו נשימה, ובכך לגרום למוות. היכולת של רעלנים עצביים לגרום לפגיעה בתוך מערכת העצבים המרכזית תלויה ביכולתם לחצות את מחסום הדם-מוח.

בנוסף לרעלנים חיצוניים שגורמים לפגיעה עצבית, המונח נוירוטוקסין עשוי להתייחס גם לחומרים שהם חלק מפעולתה התקינה של מערכת העצבים, אך עשויים לגרום לה נזק בריכוזים גבוהים (למשל גלוטמט). כמו כן, קיימים חומרים אשר מזיקים בעיקר בשלבים ההתפתחותיים של מערכת העצבים, ואינם רעילים באותה מידה לרקמה עצבית בוגרת.

רעלנים עצביים בעולם החי

עורן של צפרדעי חץ רעילות מכיל רעלנים עצביים שהן סופגות מהתזונה שלהן

רעלנים עצביים נוצרים במגוון רחב של אורגניזמים, כולל חיידקים, בעלי חיים וצמחים.

חומרים שהם רעלנים עצביים עשויים לשמש את האורגניזם למטרות מגוונות, בין אם כמנגנון לפגיעה עצבית בבעלי חיים אחרים או לשלל תפקידים בתוך האורגניזם עצמו. העובדה שחומר מסוים הוא רעיל עבור בעלי חיים מסוימים (ובמינון מסוים) אינה בהכרח מעידה על כך שזהו תפקידו הביולוגי היחיד או המרכזי.

לעיתים מקורם של הרעלנים העצביים הוא אקסוגני - כלומר, הרעלן עשוי לאפיין בעל חיים מסוים ואף לשמש אותו, למרות שהרעלנים אינם מיוצרים על ידו באופן ישיר. כך למשל, מקורם של רעלנים בגופן של צפרדעי חץ רעילות הוא בחרקים מהם הן ניזונות.

בדומה לרעלנים שפועלים על מערכות גוף אחרות, רעלנים עצביים יכולים לשמש בעלי חיים על מנת להגן על עצמם מפני טורפים, או לסייע לבעל חיים להכניע את הטרף שלו.

מאחורי המגוון של רעלנים עצביים בעולם החי יש היגיון אבולוציוני, שכן מערכת העצבים היא מורכבת במיוחד ולפיכך רגישה מאוד לשינויים, ולצד זאת היא אחראית על שלל פונקציות הישרדותיות ובסיסיות. לדוגמה, בעל חיים עשוי להשתמש ברעלן עצבי על מנת לשתק בעל חיים אחר באופן מהיר וממוקד. קיימים גם טפילים מסוימים אשר נעזרים ברעלנים עצביים על מנת להרוג את הפונדקאי שלהם, או אפילו לגרום אצלו לשינוי התנהגותי שהוא מועיל למחזור חייו של הטפיל.

בהתאם לכך, רעלנים עצביים הם מרכיב נפוץ בסוגים שונים של ארס. ארס הוא למעשה תמיסה שמכילה רעלנים מסוגים שונים, ומוחדרת באופן אקטיבי לגופו של בעל החיים המותקף (לדוגמה בהכשת נחש). רעלנים עצביים קיימים גם בשלל אורגניזמים רעילים שאינם ארסיים. במקרים אלה, הרעלנים אינם מופרשים באופן פעיל על ידי עקיצה, הכשה וכו', אך בעלי חיים אחרים עשויים לספוג אותם דרך מגע, עיכול או נשימה.

• לדוגמה, הרעלן העצבי טטרודוטוקסין מצוי בגופם של מספר בעלי חיים ימיים, אך במקרים רבים נמצא כי הוא מיוצר דווקא על ידי חיידקים (כגון Pseudomonas) הנמצאים בגופם. מספר דגים ממשפחת הנפוחיתיים מכילים בגופם כמויות גדולות של טטרודוטוקסין, אך אינם מפרישים החוצה את הרעלן. לפיכך, במקרים אלה הרעלת טטרודוטוקסין תתרחש באופן טיפוסי כתוצאה מעיכול הדג הרעיל, למשל באכילת פוגו. אותו הרעלן קיים גם בגופם של תמנונים כחולי-טבעות, אך במקרה זה מדובר בבעל חיים שהוא ארסי. תמנונים כחולי-טבעות מפרישים ארס קטלני באמצעות נשיכה, וארס זה מכיל בתוכו טטרודוטוקסין לצד מספר רעלנים ומרכיבים אחרים.

מנגנונים ביולוגיים

מנגנוני הפעולה של רעלנים עצביים נגזרים מהאופן שבו מועברים אותות במערכת העצבים.

בפרט, רעלנים עצביים עשויים לשבש את היווצרותם והעברתם של אותות חשמליים בתוך תאי עצב, לגרום להפרעות במהלכו התקין של תהליך ההעברה הסינפטית של אותות כימיים, או להוביל לאפופטוזה (מוות תאי) של תאים במערכת העצבים.

A - תא עצב משדר (קדם-סינפטי)
B - תא עצב קולט (בתר-סינפטי)
1. מיטוכונדריון
2. שלפוחית סינפטית המכילה מוליכים עצביים
3. קולטן עצמי
4. מרווח סינפטי דרכו מפעפע מוליך עצבי
5. קולטנים בתר-סינפטיים המופעלים על ידי המוליך העצבי
6. תעלת סידן
7. מוליכים עצביים נפלטים למרווח הסינפטי באקסוציטוזה
8. משאבה לספיגה חוזרת של מוליך עצבי

שינויים במתח הממברנה

ראו גם – דחף עצבי

פעילות תאי העצב מסתמכת על יכולתם לייצר דחפים עצביים (פוטנציאלי פעולה), שהם אותות שמתבססים על ההפרש בפוטנציאל החשמלי בין פנים התא לסביבתו החיצונית.

המתח החשמלי בין פנים לחוץ התא - מתח הממברנה - הוא תוצר של המטענים החשמליים של יונים, כדוגמת יוני נתרן ואשלגן, שנמצאים בריכוזים שונים משני צידי קרום התא. בין אם מדובר במתח המנוחה של התא, או בתהליך של יצירת דחפים עצביים בתגובה לגירוי, המתח בין שני צידי הממברנה מבטא איזון עדין בין סוגים שונים של תעלות יונים חוצות-ממברנה. התעלות הללו הן שמאפשרות מעבר של יונים ספציפיים בין פנים התא לסביבתו, וכל שינוי בכמות או במאפיינים של התעלות הפזורות על פני קרום התא משפיע על אופי הפעילות החשמלית של תא העצב.

קיימים שלל רעלנים עצביים אשר משפיעים על מתח הממברנה של תאי עצב, פעמים רבות דרך חסימתן של תעלות יונים מסוג מסוים. דבר זה גורם לשיבוש בהעברת האותות התקינה של תא העצב - בהתאם למאפייני התא ולסוגי התעלות שמושפעים, הרעלן עשוי למנוע או להפחית יצירה של דחפים עצביים בתא, או לחלופין לגרום ליצירת דחפים עצביים עודפים או שנמשכים לפרק זמן ארוך מהרגיל.

• למשל, דנדרוטוקסינים הם קבוצה של רעלנים עצביים שמצויים בארס של נחשי ממבה. דנדרוטוקסינים חוסמים סוגים מסוימים של תעלות אשלגן ממותגות-מתח. דבר זה גורם להארכת משך הדחף העצבי בקבוצות של תאי עצב מוטוריים, ופעילות היתר בתאי העצב מובילה לפרכוסים.

השפעה על מוליכים עצביים והעברה סינפטית

ראו גם – העברה סינפטית

העברה סינפטית היא תהליך של תקשורת כימית במערכת העצבים, המשמש להעברת מידע בין תאי עצב שונים, או בין תא עצב לתאי מטרה מסוג אחר (למשל תאי שריר). בתהליך ההעברה הסינפטית, מועברת מולקולה של מוליך עצבי מתא אחד לאחר, דרך אזור מפגש בין-תאי המכונה סינפסה.

תהליך זה מורכב ממספר שלבים, והוא מערב פעילות של שלל חלבונים בתא המשדר ובתא הקולט. מנגנון הפעולה של רעלנים עצביים שונים (כמו גם חומרים פסיכואקטיביים שאינם נחשבים כרעלנים) מתבסס על התערבות באחד משלבי תהליך ההעברה הסינפטית: יצירת המוליך העצבי, שחרור המוליך העצבי לסינפסה, היקשרות של המוליך העצבי לקולטנים בתא המטרה וכו'.

• מחלת הטטנוס נגרמת כתוצאה מהדבקה בחיידק Clostridium tetani, אשר מייצר רעלן עצבי בשם טטנוספזמין. רעלן זה נע מקצות עצבים במערכת העצבים ההיקפית עד לתאי עצב במערכת העצבים המרכזית. שם הוא גורם לפירוק של החלבון סינפטוברווין, שהוא חלבון החיוני לתהליכי אקסוציטוזה בתאי העצב. כתוצאה מכך, ישנה ירידה בשחרור של המוליך העצבי GABA לסינפסות מעכבות של המערכת המוטורית. זהו הגורם לעוויתות השריר שאופייניות למחלת הטטנוס.

ראו גם

• ארס
• חומר פסיכואקטיבי

קישורים חיצוניים

מדיה וקבצים בנושא רעלן עצבי בוויקישיתוף

• רעלן עצבי, באתר אנציקלופדיה בריטניקה (באנגלית)