Физиология online Тематический план

Что такое нейротрансмиттеры и как они работают

Одним из терминов, который вы будете видеть чаще всего на этом сайте и который являются наиболее фундаментальными для понимания мозга, является «нейротрансмиттеры». Здесь мы рассмотрим, что означает это слово и что они делают для мозга.

  1. Что такое нейротрансмиттеры/нейромедиаторы
  2. Как работают нейротрансмиттеры?
  3. Виды нейротрансмиттеров
  4. Стимулирующие
  5. Дофамин
  6. Норадреналин
  7. Адреналин
  8. Глутамат
  9. Гистамин
  10. Фенилэтиламин
  11. Успокаивающие
  12. ГАМК
  13. Серотонин
  14. Другие
  15. Ацетилхолин
  16. Признаки дисбаланса нейромедиаторов
  17. Что влияет на баланс нейротрансмиттеров?
  18. Заключение

Что такое нейротрансмиттеры/нейромедиаторы

В среднем, человеческий мозг содержит более 100 миллиардов нервных клеток (нейронов), каждая из которых связана с 10 000 или около того другими клетками. Что, если вы посчитаете, равно примерно 1000 триллионам соединений в вашем мозгу. Все, что мы делаем — все наши движения, мысли и чувства — это результат общения нервных клеток друг с другом посредством электрических и химических сигналов.

Нейроны не находятся в прямом контакте друг с другом. Для связи друг с другом они полагаются на высокоспециализированные химические вещества, называемые нейромедиаторами (нейротрансмиттерами).

Как работают нейротрансмиттеры?

Нейротрансмиттеры – это химические вещества в мозгу, которые передают сигналы от одного нейрона к другому. Они взаимодействуют с рецепторами, расположенными по всему мозгу (и телу). Таким образом нейротрансмиттеры контролируют широкий спектр жизненных процессов, включая эмоции, страх, удовольствие, радость, гнев, настроение, память, познание, внимание, концентрацию, бдительность, энергию, аппетит, пристрастие, сон и ощущение боли.

Вдобавок, нейротрансмиттеры химически связывают головной и спинной мозг с остальной частью вашего тела: мышцами, органами и железами. Таким образом, наш мозг — это не только сеть проводов (нервные клетки/нейроны), но и высокоразвитый химический суп (нейротрансмиттеры). Нейротрансмиттеры воздействуют на каждую клетку, ткань и систему вашего организма.

Виды нейротрансмиттеров

Проще всего разделить их на две большие группы:

  • Стимулирующие (возбуждающие).
  • Успокаивающие (ингибирующие).
  • Другие.

Стимулирующие

Дофамин

Дофамин функционирует как тормозной и возбуждающий нейротрансмиттер в зависимости от того, где в мозгу и в каком конкретном месте рецептора он связывается. Надлежащий уровень дофамина необходим для того, чтобы мы могли сосредоточить свое внимание в данный момент и заняться текущими задачами (помните, что дефицит внимания отчасти объясняется низким содержанием дофамина). Дофамин является основным регулятором нашей системы вознаграждения и центров удовольствий (отсюда и роль дофамина в наркомании).

Проблемы возникают тогда, когда уровень дофамина слишком высок или слишком низок. Например, резко повышенный уровень, так называемый «дофаминовый шторм», может быть связан с галлюцинациями, бредовыми иллюзиями, волнениями, манией и откровенным психозом. Такое состояние встречается очень редко и нуждаются в экстренной медицинской помощи. Состояния с низким содержанием дофамина, с другой стороны, довольно распространены и иногда длятся годы, не говоря уже о времени лечении.

Дофамин отвечает за мотивацию, интерес и динамику. Это связано с позитивными стрессовыми состояниями, такими как влюбленность, физические упражнения, прослушивание музыки и секс. Когда нам не хватает дофамина, мы не чувствуем себя живыми, мы испытываем трудности с выполнением заданий, слабую концентрацию, отсутствие энергии, отсутствие мотивации и инициативы. Дофамин также участвует в управлении мышцами и функционировании.

Низкий уровень дофамина может подтолкнуть нас к употреблению наркотиков, алкоголя, курению, азартным играм или перееданию. Состояния с низким содержанием дофамина могут вызвать проблемы с памятью, концентрацией и вниманием.

Норадреналин

Норадреналин, также известный как норэпинефрин, широко распространен в мозгу и теле. Он работает как нейромодулятор, который усиливает функции многих различных типов клеток, чтобы оптимизировать работу мозга. Это достигается за счет двух режимов высвобождения норадреналина: серийного и тонизирующего поступления.

Благодаря серийному поступлению, норадреналин принимает участие в вашем древнем механизме выживания, обеспечивающем быструю и точную оценку опасности и возможностей. Тонизирующее же поступление, наоборот, оказывает благотворное воздействие на сон, длительную концентрацию, устойчивость к стрессу, воспаление и многие другие важные биологические процессы.

Адреналин

Адреналин, также известный как эпинефрин, является нейротрансмиттером и гормоном, необходимым для обмена веществ. Он регулирует внимание, умственный фокус, возбуждение и познание. Он также ингибирует выведение инсулина и увеличивает количество жирных кислот в крови.

Адреналин производится из норадреналина и высвобождается из надпочечников. Низкий уровень может привести к усталости, потере концентрации внимания и затруднениям в похудении. Высокие уровни были связаны с проблемами сна, беспокойством и СДВГ.

Глутамат

Глутамат является основным возбуждающим нейротрансмиттером в мозгу. Он необходим для обучения и запоминания. Низкий уровень может привести к усталости и низкой мозговой активности. Повышенный уровень глутамата может привести к смерти нейронов (нервных клеток) в мозгу. Дисфункция в уровне глутамата вовлечена во многие нейродегенеративные заболевания, такие как болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона, Хантингтона и Туретта. Высокий уровень также способствует депрессии, ОКР и аутизму.

Гистамин

Гистамин наиболее широко известен своей ролью в аллергических реакциях, но он также участвует в нейротрансмиссии и может влиять на ваши эмоции и поведение. Он помогает контролировать цикл сна и способствует выделению адреналина и норадреналина.

Высокий уровень гистамина связан с навязчивыми компульсивными наклонностями, депрессией и головными болями, низкий уровень гистамина может способствовать развитию паранойи, слабого либидо, усталости и лекарственной чувствительности.

Фенилэтиламин

Фенилэтиламин – это возбуждающий нейротрансмиттер, изготовленный из фенилаланина. Он важен в фокусе и концентрации. Высокий уровень наблюдается у лиц, испытывающих «скачки сознания», проблемы со сном, беспокойство и шизофрению. Низкий уровень ассоциируется с трудностями внимания и мышления, а также с депрессией. Кроме того, ГАМК регулирует уровень норадреналина, адреналина, дофамина, и серотонина.

Успокаивающие

Гамма-аминомасляная кислота – это основной тормозной и успокаивающий нейротрансмиттер в центральной нервной системе. В народе его называют «природный ксанакс». Ведь именно благодаря ГАМК действуют большинство седативных средств, рецептурных средств для сна и транквилизаторов. Он помогает нейронам восстанавливаться, тем самым снижая тревогу, беспокойство и волнение.

Серотонин

Другой важный тормозной нейротрансмиттер, серотонин, считается главным нейротрансмиттером. Серотониновый дисбаланс является одним из наиболее часто упоминаемых факторов депрессии и других расстройств настроения. Он также тесно связан со многими биологическими процессами, такими как сон, аппетит, боль, пищеварение и общее самочувствие. Серотонин имеет решающее значение для чувства собственного достоинства и счастья и помогает защитить себя от депрессии и тревоги.

Устойчивый высокий уровень стресса, недостаток сна, плохое питание, воспаление, генетические мутации и некоторые лекарства по рецепту могут медленно снижать уровень серотонина, приводя к депрессии, беспокойству, бессоннице, навязчивым мыслям, компульсивному поведению, тяге к углеводам, ПМС и преувеличенной реакции на боль.

Другие

Ацетилхолин

Ацетилхолин является наиболее широко распространенным нейротрансмиттером в организме человека. Он оптимизирует здоровье мозга и когнитивные функции, особенно с точки зрения формирования памяти, сохранения знаний, нового обучения, внимания и возбуждения.

Ацетилхолин производится из холина, другого химического вещества, которое содержится в яйцах, печени и рыбе. Поэтому для достаточной концентрации ацетилхолина, необходимо правильно и сбалансировано питаться, либо принимать соответствующие добавки: Альфа-GPC и Цитиколин.

Самыми популярными ноотропами, которые работают с ацетилхолином, являются рацетамы: пирацетам, прамирацетам, оксирацетам и др. Они повышают его уровень, тем самым, способствуя улучшению памяти и пр.

Другие ноотропы, такие как Гиперзин А или Галантамин, работают по другому: они блокируют фермент, который разрушает ацетилхолин. Таким образом, они сохраняют необходимый уровень данного нейротрансмиттера.

Признаки дисбаланса нейромедиаторов

Поскольку нейротрансмиттеры функционально интегрированы с иммунной системой и эндокринной системой (включая надпочечники), дисбаланс нейротрансмиттеров может вызвать такие распространенные проблемы со здоровьем, как:

  • Мозговой туман. Потеря концентрация, нарушение памяти и принятия решений.
  • Усталость.
  • Бессонница.
  • Боль, мигрень, фибромиалгия.
  • Ожирение, метаболический синдром.
  • Инсулинорезистентность и сахарный диабет.
  • Перепады настроения, депрессия, раздражительность.
  • Паника, навязчивые идеи.
  • Поведенческие расстройства. Зависимость, азартные игры.
  • Гормональный дисбаланс. ПМС, высокий уровень эстрогенов, низкий тестостерон, гипотериоз.
Читайте также:  Продукты вызывающие газообразование и вздутие живота

Хорошая новость заключается в том, что для каждого нейротрансмиттера обычно существуют естественные средства, такие как витамины, минералы, аминокислоты, травы или препараты, которые могут помочь восстановить правильный баланс.

Что влияет на баланс нейротрансмиттеров?

  • Питание. Нейротрансмиттеры создаются из аминокислот, многие из которых поступают только с пищей.
  • Медикаменты и наркотики. Многие лекарства влияют на уровни различных нейротрансмиттеров.
  • Стимуляторы. Они постепенно снижают эффективность нейромедиаторов.
  • Переутомление. Слишком большая умственная активность может оказать существенное негативное влияние на здоровье, особенно стресс.

Заключение

В данной статье мы познакомились с основными нейротрансмиттерами и вкратце рассмотрели свойства каждого. В следующих статьях мы углубимся в изучение каждого из них.

Нейромедиаторы

Функциональная нейрохимия нервной системы [ править | править код ]

Нейромедиаторы, перечисленные в табл. 8.3 и табл. 8.10, найдены в определенных областях нервной системы и вместе со сложным анатомическим устройством обеспечивают сложную функцию головного мозга человека.

Глутамат — главный возбуждающий нейромедиатор в ЦНС

Глутамат — аминокислота, действующая на NMDA-рецепторы и He-NMDA-рецепторы. Это первичный неиромедиатор в таламокортикальнои, пирамидальной клетке, кортикостриарных путях и важный нейромедиатор в гипоталамусе. Когда обнаружили, что некоторые лекарства, воздействующие на NMDA-рецепторы, вызывают психические симптомы, было высказано предположение, что в основе психических заболеваний могут лежать нарушения глутаматной системы.

Таблица 8.10 Классификация главных пептидных нейромедиаторов центральной нервной системы

Эндорфины, энкефалины, динорфины

Субстанция Р, нейрокинин

Нейропептид Y, субстанция Р, нейротензин, галанин

Рис. 8.25 Кортикальное распределение ГАМКд-рецепторных комплексов. Изображение получено с помощью радиоактивно меченного аналога бензодиазепина ломазенила и однофотонной эмиссионной компьютерной томографии. Самые светлые области имеют наивысшую плотность рецепторов, (а) Изображение на уровне среднезатылочной коры, (б) Изображение на уровне мозжечка.

ГАМК — главный тормозной нейромедиатор в ЦНС

ГАМК — аминокислота, действующая прежде всего на ГАМКд- и ГАМКв-рецепторы. ГАМКА-рецепторы присутствуют на 40% нейронов. Кортикальное распределение ГАМКд изображено на рис. 8.25. С1′-канал зависит от ГАМКА-рецептора, в то время как ГАМКв-рецепторы соединены с G-белками.

Бензодиазепины и большинство антиконвульсантов действуют через ГАМК-рецепторы:

  • бензодиазепины связываются с определенными бензодиазепиновыми рецепторами, расположенными на соответствующем участке ГАМК-рецепторного комплекса, что увеличивает эффекты ГАМК;
  • некоторые антиконвульсанты имеют схожие эффекты с бензодиазепинами, но большинство действуют непосредственно на ГАМК-рецептор.

С нарушениями ГАМК-системы, как полагают,могут быть связаны невротические расстройства. По результатам недавних исследований было высказано предположение о роли ГАМК в этиологии шизофрении.

Глицин — необходимый нейромедиатор для действия глутамата

Глицин необходим для реализации эффектов глутамата. Кроме того, глицин действует на собственные рецепторы, связанные с С1″-каналом и ингибирующие нервные функции.

  • Симптомы болезни Паркинсона — результат дисбаланса между ацетилхолиновой и дофаминовой активностями в базальных ганглиях
  • Антихолинергические средства используют для лечения паркинсоноподобных неблагоприятных эффектов, связанных с использованием антипсихотических средств, и в лечении идиопатической болезни Паркинсона
  • Никотиновые и мускариновые агонисты так же, как лекарственные средства, увеличивающие эндогенный ацетилхолин, оказывают благоприятное действие при лечении болезни Альцгеймера

Ацетилхолин — главный периферический нейромедиатор

АХ действует как нейромедиатор в ЦНС так же, как и на периферии.

Центральное первичное АХ-содержащее ядро -базальное ядро, которое расположено в переднем мозге и идет к коре головного мозга и лимбической системе. Холинергические волокна в ретикулярной системе поступают к коре головного мозга, лимбической системе, гипоталамусу и таламусу.

Идентифицировано девять различных 5-НТ-рецепторов

Наиболее изучены подтипы 5-НТ1А, 5-НТ2В, 5-НТ2с и 5-НТ3. Серотонинергические клеточные тельца в основном локализуются в области верхнего варолиевого моста и среднего мозга. Классические области для 5-НТ-содержащих нейронов — ядра медиального и дорсального шва. Нейроны от ядер шва идут к базальным ганглиям и различным частям лимбической системы и имеют широкое распределение по всей коре головного мозга в дополнение к связям с мозжечком (рис. 8.26).

Все 5-НТ-рецепторы идентифицированы как рецепторы, соединенные с G-белком, кроме подтипа 5-НТ3, который расположен на рецептор-опосредуемом №+/К+-канале.

5-НТ синтезируется из триптофана при участии триптофангидроксилазы, и поступление триптофана лимитирует его синтез. 5-НТ прежде всего метаболизируется моноаминоксидазой А в 5-гидроксииндолацетиловую кислоту (5-ГИАК) .

Норэпинефрин широко распространен в ЦНС

Норэпинефрин действует как нейромедиатор в ЦНС и ВНС (см. ранее). Норэпинефрин действует в нескольких типах адренорецепторов: a1, a2, β1-3. Большинство нейронов, содержащих норэпинефрин, в ЦНС расположены в голубоватом пятне в варолиевом мосту и среднем мозге. Их пути в других областях мозга показаны на рис. 8.27.

Рис. 8.27 Норэпинефрин в центральной нервной системе. Большая часть НЭ-содержащих нейронов в центральной нервной системе расположены в голубоватом пятне варолиевого моста и среднего мозга. Эти нейроны идут через связку средней части переднего мозга в лимбической системе к коре, таламусу и гипоталамусу. Вторая группа НЭ-содержащих нейронов в вентральной покрышечной области имеет отростки к гипоталамусу и миндалевидному телу.

5-гидрокситриптамин, депрессия и тревожное состояние

  • Большинство антидепрессантов ингибируют обратный захват 5-НТ из синаптической щели
  • Буспирон — частичный агонист пресинаптических 5-НТ1д-рецепторов — эффективное средство для лечения беспокойства, тревожного состояния и депрессии
  • 5-НТ2А- и 5-НТ2С-рецепторы играют определенную роль при депрессивных заболеваниях, негативных симптомах шизофрении и профилактике последствий длительного приема нейролептиков
  • Имеется относительное увеличение числа 5-НТ2А-рецепторов в лобной доле коры самоубийц
  • С некоторым успехом антагонисты 5-НТ2А-рецепторов применяют для лечения негативных симптомов шизофрении
  • Нейролептики, действующие как селективные антагонисты 5-НТ2А-рецепторов (атипичные нейролептики), более эффективны при лечении шизофрении, чем типичные нейролептики, и меньше вызывают неблагоприятные двигательные эффекты при аналогичном уровне блокады дофамина
  • Антагонисты 5-НТ3-рецепторов используют для лечения рвоты

Норэпинефрин и аффективные и тревожные состояния

  • Норэпинефрин, как полагают, играет критическую роль при аффективных нарушениях и в меньшей степени при тревожных состояниях
  • Патология НЭ-содержащих нейронов — часть моноаминовой теории депрессии
  • Наиболее традиционные трициклические антидепрессанты ингибируют обратный захват НЭ из синаптической щели и увеличивают доступность синаптического НЭ
  • Ингибиторы моноаминоксидазы угнетают расщепление НЭ
  • Полагают, что влияние антидепрессанта на превращения НЭ регулируется контролем в постсинаптических рецепторах
  • постсинаптические агрецепторы связаны со стимуляцией инозитолфосфатного обмена; *а2-рецепторы ингибируют образование цАМФ;
  • β-рецепторы стимулируют образование цАМФ.

В нервной системе человека были идентифицированы пять типов дофаминовых рецепторов (D1-D5)

D1 D5-рецепторы стимулируют образование цАМФ, активизируя стимулирующий G-белок, в то время как D2-, D3- и 04-рецепторы ингибируют образование цАМФ, активизируя ингибирующий G-белок. D2-рецепторы более распространены, чем D3- и D4-рецепторы. D3-рецепторы преимущественно расположены в хвостатом ядре (одно из септальных ядер в лимбической системе), а D4-рецепторы сконцентрированы в медиальной лобной коре.

Варианты дофаминергических трактов представлены на рис. 8.28:

  • нигростриарный тракт идет от черной субстанции в среднем мозге к полосатому телу и играет определенную роль в мотоконтроле;
  • мезолимбический/мезокортикальный тракт имеет тела клеток в вентральной области покрышек среднего мозга, прилегающей к черной субстанции, и идет к лимбической системе и новой коре головного мозга в дополнение к полосатому телу (стриатуму). Они подводят волокна к медиальной поверхности фронтальных долей и к парагиппокампу и поясной коре (поясная извилина медиальной и нижней поверхностей полушария большого мозга);
  • третий большой путь — это шишковидно-воронкообразный. Тела клеток находятся в извитом ядре и перивентрикулярной области гипоталамуса и проходят в воронке гипоталамуса и переднем гипофизе. Дофамин ингибирует высвобождение пролактина в пределах этого тракта.

Дофамин синтезируется как часть обычного пути для катехоламинов и метаболизируется двумя ферментами: МАОв, которая является интранейрональным ферментом, и катехол-O-метилтрансферазой, которая является экстранейрональным ферментом. Первичный метаболит дофамина — гомованиловая кислота.

Считается, что D2-рецепторы — наиболее важные дофаминовые рецепторы, которые вовлечены в развитие психоза, т.к. эффективность антипсихотических препаратов коррелирует с их сродством к D2-рецепторам. Однако появление нетипичных нейролептиков с равной эффективностью, но с относительно низким сродством к D2-рецептору повышает вероятность, что и другие подтипы дофаминовых рецепторов могут играть важную роль в этиологии и лечении психоза.

Постоянная блокада дофаминовых рецепторов ведет к их дезрегулированию, которое может вносить вклад в нарушения движения, обнаруживаемые при длительной нейролептической терапии.

Читайте также:  Как растворить желатин в воде правильно и быстро порошковый, листовой и быстрорастворимый на

Очевидно, что мезолимбический и мезокортикальный тракты играют важную роль в регулировании поведения, управляемого положительным подкреплением, и эти находки могут вести к созданию новых лекарственных средств для терапии физической зависимости.

Дофамин, болезнь Паркинсона и психоз

  • Идиопатическая болезнь Паркинсона возникает из-за дегенерации клеток в черной субстанции
  • Эффекты типа паркинсонических, связанные с типичными нейролептиками (например, галоперидолом, хлорпромазином), — следствие блокирования дофаминовых рецепторов в пределах нигростриарного тракта
  • Антипсихотические средства проявляют свои положительные эффекты через действие на мезолимбический и мезокортикальный тракты
  • Ингибирование высвобождения пролактина устраняется за счет блокады дофаминового рецептора нейролептиками в пределах шишковидно-воронкообразного пути и ведет к пролактинемии (галакторее)

Пептидные нейромедиаторы [ править | править код ]

Известно около 300 пептидных нейромедиаторов в ЦНС

Пептиды имеют менее 100 аминокислот. Наиболее хорошо изученные нейропептиды перечислены в табл. 8.10. Часто эти пептиды синтезируются как часть больших молекул, названных предпрогормонами. Они расщепляются в нейрональной цитоплазме на прогормоны, которые затем собираются в пузырьки. В пределах пузырьков прогормоны далее расщепляются на нейроактивные пептиды. Большинство пептидных нейромедиаторов сосуществует с другими нейромедиаторами.

Считают, что опиоиды регулируют стресс, боль и настроение

Три эндогенные опиоидные группы, т.е. эндорфины, энкефалины и динорфины (см. табл. 8.10), синтезируются из больших молекул-предшественников. Эндорфин обнаружен в норадренергических и серотонинергических нейронах. Опиоиды действуют на три типа рецепторов:

  • μ-рецепторы; эффект опиоидов приводит к уменьшению образование цАМФ и увеличению проницаемости для К+;
  • δ-рецепторы; эффекты опиоидов аналогичны подобным на μ-рецепторы;
  • μ-рецепторы; эффекты опиоидов уменьшают проницаемость для К+.

Нейрогипофизарные нейроактивные пептиды вазопрессин и окситоцин могут быть вовлечены в регуляцию настроения

Два нейрогипофизарных гормона — вазопрессин и окситоцин — синтезируются в гипоталамусе и выделяются (секретируются) в заднюю долю гипофиза. Существуют три рецептора к вазопрессину, и его эффекты связаны с изменениями в фосфолипидах мембран или увеличением содержания цАМФ.

Тахикинины включают субстанцию Р и нейрокинин

Субстанция Р — первичный нейромедиатор в большинстве первичных афферентных чувствительных нейронов, присутствующий в нигростриарном тракте. Субстанция Р связана с АХ и 5-НТ и вовлечена в развитие хореи Хантингтона, болезни Альцгеймера и эмоциональных нарушений.

Холецистокинин может играть определенную роль в развитии шизофрении, панических расстройств, пищевых нарушений и некоторых расстройств движения

Холецистокинин (ХЦК) сосуществует в нейронах с дофамином и ГАМК. Он действует на два подтипа рецептора: ХЦКА и ХЦКВ. Подтип ХЦКА активирует эффект мембранных фосфолипидов. Механизмы сигнальной трансдукции ХЦКв-рецептора пока не выяснены.

Нейротензин может играть определенную роль в развитии шизофрении

Нейротензин сосуществует в нейронах с НЭ и дофамином. Нейротензин действует на G-белок, связанный с высокоаффинными рецепторами, находящимися в областях, богатых дофамином, и энтеро-обонятельной зоне коры, вовлеченных в развитие шизофрении.

Scisne ?

Главная ≫ Инфотека ≫ Биология ≫ Нейробиология, психиатрия ≫ Нейротрансмиттеры и головной мозг // Кулинский В. И.

Нейротрансмиттеры и головной мозг

Кулинский В. И.

Введение

Нейротрансмиттеры (НТ) — это химические передатчики сигналов между нейронами и от нейронов на эффекторные (исполнительные) клетки. Именно НТ создают возможность объединения отдельных нейронов в целостный головной мозг и позволяют ему успешно выполнять все его многообразные и жизненно необходимые функции.

Нейротрансмиттеры делят на нейромедиаторы — прямые передатчики нервного импульса, дающие пусковые эффекты (изменение активности нейрона, сокращение мышцы, секрецию железы), и нейромодуляторы — вещества, модифицирующие эффект нейромедиаторов. Соотношение концентраций и активности нейромедиаторов определяет функциональное состояние большинства постсинаптических клеток. Нейромодуляторы обычно действуют более локально — в определённых зонах мозга.

Общая характеристика нейротрансмиттеров

Большинство НТ синтезируются в нейронах. Затем они транспортируются в особые везикулы (пузырьки) в обмен на накопленные там ионы (аккумуляция протонов в везикулах осуществляется особой за счёт энергии АТФ). Эти везикулы расположены в нервном окончании (рис. 1, А), НТ хранятся в них в очень высоких концентрациях (до 100–500 мМ). Когда распространяющийся по нерву потенциал действия приходит в зону везикул, он открывает потенциалзависимые , ионы входят в нервные клетки (Б), что приводит к выбросу из них НТ в синапс (В). Синапс — это щель шириной 10–50 нм между двумя нейронами или нейроном и другой клеткой. Встречаются, но гораздо реже (не у млекопитающих) электрические синапсы шириной всего 2 нм. В головном и спинном мозге нейроны образуют синапсы с большим количеством других нейронов, а в периферической нервной системе — с эффекторными клетками. Первая клетка (это всегда нейрон) называется пресинаптической, вторая — постсинаптической. Очевидно, что нейромедиатор образуется и выделяется в синапс пресинаптическим нейроном; нейромодулятор, вероятно, может образовываться и глией — другим типом клеток нервной системы, выполняющим защитные, поддерживающие и трофические функции; глия может также участвовать в инактивировании НТ. Различают возбуждающие и ингибирующие, или тормозящие, НТ (табл. 1), эффекты первых преобладают в состоянии бодрствования животных и высокой функциональной активности мозга, вторых — в покое и особенно во время спокойного сна без сновидений. По химической структуре НТ можно разделить на пять классов: 1) аминокислоты, 2) амины и их производные, 3) нейропептиды, 4) нуклеозиды и нуклеотиды, 5) стероиды. Последние два класса пока представлены единичными веществами.

Все НТ диффундируют через синапс и на наружной стороне плазматической мембраны постсинаптической клетки связываются со своими специфическими рецепторами. Образование НТ-рецепторного комплекса изменяет функциональное состояние клетки. Следовательно, эффект НТ не требует его проникновения через мембрану — внутрь клетки поступает не сам НТ, а сигнал, возникающий при связывании НТ с рецептором. Восприятие, преобразование, усиление и передачу сигнала внутрь клетки и затем внутрь её органелл осуществляют сигнал-трансдукторные системы (СТС). Рецепторами нейромедиаторов являются регуляторные субъединицы быстрых ионных (Na + — или Сl – ) каналов — это ионотропные рецепторы. Эффекты нейромодуляторов реализуются намного более сложными СТС, включающими рецепторы, ГТФ-зависимые G-белки, мембранные ферменты, — или , вторые посредники и их белковые рецепторы (чаще всего протеинкиназы) — это метаботропные рецепторы. Разные механизмы реализации сигналов определяют временные различия: нейромедиаторы действуют за время нервного импульса — миллисекунды (быстрые ответы клеток), модуляторы — за секунды или минуты, такие эффекты называют медленными. Действие НТ в синапсе чаще всего прекращается его быстрой инактивацией путём обратного захвата пресинаптическим нейроном или глией (аминокислоты, моноамины) с последующим входом в пресинаптические везикулы в обмен на накопленные там ионы . Известна также инактивация путём ферментного метаболизма прямо в синапсе (ацетилхолин разрушается ацетилхолинэстеразой постсинаптической мембраны) или диффузии за пределы синапса (катехоламины).

Таблица 1. Структура низкомолекулярных нейтротрансмиттеров

Характер действия Основная функция
возбуждение ингибирование
Нейромедиаторы
Нейромодуляторы

Нейромедиаторы

Ещё один возбуждающий медиатор — ацетилхолин, активирующий ионотропные N-холинорецепторы с открытием тех же быстрых натриевых каналов. Через эти рецепторы ацетилхолин участвует в функциях базальных (подкорковых) ганглиев головного мозга, связанных с регуляцией двигательной активности и мышечного тонуса. Кроме того, в периферической нервной системе ацетилхолин через N-холинорецепторы стимулирует вегетативные ганглии и вызывает сокращение скелетных мышц.

Главный ингибирующий нейромедиатор головного мозга — гамма-аминомасляная кислота (ГАМК). Очень интересно, что она образуется из главного возбуждающего медиатора глутамата путём его декарбоксилирования. Связывание ГАМК с ионотропными ГАМКА-рецепторами (субъединицами хлоридных каналов) приводит к их открытию и быстрому входу в постсинаптический нейрон ионов (рис. 2, Б). Эти ионы вызывают гиперполяризацию (увеличение отрицательного заряда на внутренней стороне плазматической мембраны) и в результате — торможение функций нейрона. Оно столь же необходимо для всех функций головного мозга, как и возбуждение. По сути самое главное для мозга — это не концентрация и действие одного медиатора, а баланс возбуждающих и тормозящих регуляторов.

Есть лекарства, активирующие : барбитураты (фенобарбитал) и бензодиазепины (диазепам), они обладают успокаивающим (транквилизаторы), снотворным и даже наркотическим действием. Любые нарушения баланса нейромедиаторов могут помешать нормальной работе мозга — вспомним вредное действие избытка глутамата при эпилепсии и инсульте. Большинство противоэпилептических лекарств так или иначе стимулирует ГАМКергическую систему, что восстанавливает баланс возбуждающих и тормозящих медиаторов. При попадании в рану возбудителя столбняка он образует токсин, который выключает систему ГАМК. Она не может работать — и тогда активирующие аминокислоты, не встречая противодействия, вызывают перевозбуждение, что приводит к появлению судорог и смерти.

Аминокислота глицин — основной ингибирующий нейромедиатор спинного мозга. Он действует по аналогичному механизму, а антагонистом его рецепторов является стрихнин. Отравление последним прекращает действие глицина, эффекты возбуждающих медиаторов становятся преобладающими, что приводит к судорогам.

Нейромодуляторы

Прежде всего к ним относятся все рассмотренные нами нейромедиаторы, но их модулирующие эффекты реализуются не через ионо-, а через метаботропные рецепторы. Ацетилхолин через М-холинорецепторы включает три разные СТС, что снижает уровень цАМФ (циклического аденозинмонофосфата), открывает и вызывает накопление липидных вторых посредников и затем ионов . Через М-рецепторы (их в мозге больше, чем N-рецепторов) ацетилхолин стимулирует образование условных рефлексов и память. Неудивительно, что при болезни Альцгеймера (основной формы старческого слабоумия) ранняя гибель холинергических нейронов сочетается с ухудшением памяти. Через эти же рецепторы ацетилхолин реализует активность мотонейронов спинного мозга и регуляцию внутренних органов парасимпатическими нервами.

ГАМК и её синтетические агонисты через оба типа своих рецепторов (ГАМКА и ГАМКВ) вызывают один и тот же основной эффект — снижают активность головного мозга. В случае метаботропных ГАМКВ-рецепторов это опосредовано тремя разными G-белокзависимыми СТС: происходит снижение концентрации ионов (а также цАМФ), что ингибирует освобождение многих НТ; открытие с выходом ионов из нейрона (концентрация К + в клетке намного больше, чем в межклеточной жидкости) приводит к гиперполяризации нейрона и его торможению.

Существует большое количество специализированных нейромодуляторов. В головном мозге из прогестерона (стероидного гормона жёлтого тела яичников и плаценты) образуются активирующие мозг модуляторы — нейростероиды. В отличие от большинства стероидных гормонов они действуют не путём проникновения в ядро клетки и соединения с ядерными рецепторами, а в результате активации ГАМКА-рецепторов нейронов. Снижение нейростероидов за две недели до месячных вызывает предменструальный синдром с характерной для него раздражительностью, а большой избыток при беременности прогестерона может способствовать уменьшению возбудимости головного мозга.

Описанные выше три типа СТС опосредуют действие и некоторых других ингибиторных модуляторов, в том числе пока единственного нуклеозидного НТ — аденозина. Через свои А1-рецепторы он снижает концентрацию ионов в нейронах, что ингибирует освобождение многих НТ, снижает тонус головного мозга, способствует утренней вялости, нежеланию вставать и работать. Когда мы пьём кофе или чай, содержащийся в них кофеин блокирует рецепторы аденозина и в результате мешает его тормозному действию. Человек взбадривается, чувствует прилив сил и энергии.

Очень важный класс нейромодуляторов — моноамины: катехоламины (КА) и индолилалкиламины. КА синтезируются из аминокислоты тирозина, активность ключевого фермента синтеза тирозингидроксилазы увеличивается системой цАМФ — протеинкиназа А. КА обеспечивают функционирование симпатико-адреналовой системы. Дофамин освобождается в основном в синапсах базальных ядер головного мозга, норадреналин — в стволе мозга и окончаниях симпатических нервов, адреналин секретируется мозговым веществом надпочечников. Дофамин — тормозной модулятор, снижающий эффекты возбуждающего медиатора ацетилхолина. У пожилых людей нередко возникает паркинсонизм — гибель нейронов, синтезирующих дофамин. Это приводит к тому, что ацетилхолин проявляет избыточную активность. Возникает скованная походка, дрожание пальцев, лицо становится маскообразным, не выражающим эмоций. Разработаны лекарства, позволяющие лечить эту болезнь путём увеличения синтеза дофамина или введения проникающих в головной мозг агонистов его рецепторов. Однако эффекты дофамина намного сложнее. Он способствует как повышенному настроению и эмоциональному удовлетворению, так и нестандартной активности головного мозга (в том числе, вероятно, и творческой). И снова заметим, что всё хорошо в меру. Многие наркотические вещества ингибируют обратный захват нейронами дофамина, что приводит к его избыточному накоплению в синапсе. В патогенезе одной из двух основных форм главного психического заболевания — шизофрении важное значение придают увеличенному действию дофамина. Во всяком случае большинство эффективных при шизофрении лекарств (нейролептики) блокируют рецепторы дофамина. Нобелевская премия по физиологии и медицине 2000 года присуждена за исследования по дофамину.

Второй КА — норадреналин вызывает накопление в клетке ионов (через α1-адренорецепторы) и цАМФ (через β-адренорецепторы). Активируется ретикулярная формация ствола, что тонизирует головной мозг, включая кору больших полушарий. Это стимулирует память, целесообразное поведение, эмоции и мышление. Введение веществ, которые уменьшают накопление КА в нервных клетках (резерпин), резко снижает активность мозга. Подобные лекарства вводят буйным психическим больным, а также при отлове зверей (выстрел ампулой с таким веществом). КА тесно связаны с отрицательными эмоциями. Норадреналин выделяется из симпатических нервных окончаний в синапс и затем в кровь при гневе, ярости, психологической мобилизации; он снижает депрессию (подавленность, тоску, мрачную настроенность). Третий КА — адреналин освобождается из мозгового вещества надпочечников при страхе и депрессии. Люди с преимущественным освобождением норадреналина успешно работают лётчиками, разведчиками, монтажниками-высотниками, хирургами. У людей с преобладанием адреналиновой реакции при малейшей трудности всё валится из рук, выводит из равновесия. Им легче трудиться в спокойной обстановке — канцелярскими работниками, философами, терапевтами.

КА особенно важны при стрессе: они активируют процессы распада и выработки энергии, вызывают освобождение других гормонов стресса, особенно глюкокортикостероидов, стимулируют основные физиологические системы и в результате увеличивают устойчивость организма.

Однако те же КА через снижают концентрации ионов и цАМФ, что приводит к уменьшению выделения норадреналина и других НТ. Эта отрицательная обратная связь предупреждает перевозбуждение, снижает тонус головного мозга. В отличие от ситуации с ГАМК один и тот же НТ — норадреналин через разные СТС может давать противоположные эффекты. Конечный результат зависит от преобладания в данном отделе мозга той или иной СТС и/или её фунциональной активности.

ГАМК, аденозин и селективные агонисты реализуют, в том числе и у млекопитающих, другую приспособительную стратегию — толерантную. Для неё характерно снижение потребления , температуры тела и катаболизма с уменьшением активности головного мозга и других физиологических систем. В результате значительно увеличивается устойчивость организма ко многим экстремальным факторам [2]. Обе стратегии связаны не только с НТ, но и с дистантными и местными гормонами.

Индолилалкиламины образуются из аминокислоты триптофана: серотонин — в стволе головного мозга и энтерохромаффинных клетках кишечника, мелатонин — в эпифизе (шишковидной железе). Серотонин снижает агрессивность, страх, депрессию, стимулирует пищевое поведение, сон и впадение в зимнюю спячку, увеличивает пищевые и снижает болевые условные рефлексы, способствует обучению и лидерству. Мелатонин преимущественно освобождается ночью и способствует сну (теперь его применяют как снотворное), тормозит выделение гонадотропных гормонов. Оба индолилалкиламина снижают половую активность.

Обмен моноаминов нарушен при депрессиях, которые распространяются всё шире. Они мучительны и могут привести к самоубийству. Депрессии особенно часто поражают творческих людей. Блокаторы обратного захвата моноаминов нейронами и ингибиторы моноаминоксидазы, метаболизирующей катехоламины и серотонин, снижают инактивирование моноаминов, их уровни в синапсах возрастают. Это даёт чёткий лечебный эффект — снижает депрессию. Очень важные и многообразные функции выполняет ещё одна большая группа НТ — нейропептиды.

Заключение

Нейротрансмиттеры — химические передатчики сигналов нейронов — разделяются на нейромедиаторы и нейромодуляторы. Первые прямо передают нервные импульсы, вторые модифицируют действие медиаторов. НТ выделяются в синапс, взаимодействуют со своими специфическими рецепторами и через СТС меняют функции постсинаптической клетки. Главные медиаторы головного мозга — возбуждающие (глутамат, аспартат) и ингибирующие (ГАМК, глицин) аминокислоты, соотношение их концентраций и активности в основном определяет функциональное состояние большинства нейронов. Нейромодуляторы обычно действуют более локально — в определённых зонах мозга и создают дополнительные вариации, обогащающие спектр физиологического состояния нейронов. Эти функции выполняют как те же нейромедиаторы (но через другие рецепторы и СТС), так и специализированные нейромодуляторы (аденозин, катехоламины, индолилалкиламины, нейростероиды). В целом множественность НТ и многообразие их действия, включая как совпадение, так и противоположность эффектов, обеспечивают функционирование самого сложного органа нашего организма — центральной нервной системы, объединение отдельных нейронов в целостный головной мозг и успешное выполнение всех его разнообразных и жизненно необходимых функций.

Ссылка на основную публикацию
Фармакотерапия кашля в оториноларингологии ТРУДНЫЙ ПАЦИЕНТ
Противокашлевые препараты при сухом кашле При появлении этого болезненного симптома сначала нужно обеспокоиться поиском его причины, а уж потом –...
Усов Илья Алексеевич, стоматолог, Санкт-Петербург, отзывы, оценки, места приёма
Илья Усов: с мечтой о Кубке Стэнли 18-летний хоккеист Илья Усов — воспитанник минской "Юности" и, по оценкам скаутов НХЛ,...
Успокоительное Персен отзывы, инструкция по применению
Кому и сколько можно принимать Персен ночной: инструкция по применению Фармакологические свойства и состав Персен — натуральный препарат, обладающий мягким...
Фармакотерапия урологических нарушений при рассеянном склерозе Шварц Г
Недержание при рассеянном склерозе Актуальность. Рассеянный склероз (РС)– довольно распространённое заболевание. Вмире насчитывается около 2млн больных РС, вРоссии– более 200тыс....
Adblock detector