Химическое многообразие медиаторов

КАТЕХОЛАМИНЫ

Это три родственных в химическом отношении вещества. К ним относятся: дофамин, норадреналин и адреналин, которые являются производными тирозина и выполняют медиаторную функцию  не только в периферических, но и в центральных синапсах. Дофаминергические нейроны находятся главным

 

образом в пределах среднего мозга. Кроме того, дофаминергические нейроны  имеются в гипоталамусе. Норадренергические нейроны содержатся также в составе  среднего мозга, моста и продолговатого мозга. Аксоны норадренергических нейронов образуют восходящие пути, направляющиеся в гипоталамус, таламус, лимбические отделы коры и в мозжечок. Нисходящие волокна норадренергических нейронов иннервируют нервные клетки спинного мозга.

Катехоламины оказывают как  возбуждающее, так и тормозящее действие на нейроны ЦНС.

ДОФАМИН

Тела дофаминергических нейронов находятся в среднем мозге, обонятельной луковице, гипоталамусе и перивентрикулярной области продолговатого мозга. Дофаминергические тракты соединяют черную субстанцию с неостриатумом, вентральную покрышку с лимбической системой и с лобной корой, аркуатное ядро гитоталамуса со срединным возвышением. Дофамин служит нейромедиатором амакриновых клеток сетчатки. Дофамин выполняет нейромедиаторную функцию и у беспозвоночных.

СЕРОТОНИН

Подобно катехоламинам, относится  к группе моноаминов, то есть синтезируется  из аминокислоты триптофана. Серотонин  играет важную роль в нисходящем контроле активности спинного мозга и в  гипоталамическом контроле температуры тела. В свою очередь нарушения серотонинового обмена, возникающие при действии ряда фармакологических препаратов, могут вызывать галлюцинации. Нарушение функций серотонинергических синапсов наблюдаются при шизофрении и других психических расстройствах. Серотонин может вызывать возбуждающее и тормозящее действие в зависимости от свойств рецепторов постсинаптической мембраны.

 

ГИСТАМИН

Гистамин образуется с помощью фермента гиствдиндекарбоксилазы. Деградация гистамина происходит с помощью моноамино-оксидазы или гистаминазы. Гистаминергическая система весьма своеобразна по своей локализации и функциям. Нейроны, продуцирующие гистамин, сосредоточены в очень ограниченной области мозга - туберо-мамиллярных ядрах заднего гипоталамуса. Эта группа нейронов посылает свои эфферентные волокна практически во все отделы мозга. Везде обнаруживаются как постсинаптические, так и пресинаптические рецепторы гистамина. Важным условием исследования локализации элементов гистаминергической системы явилось открытие специфического ингибитора синтеза гистамина - а-флюоро-метил-гистамина. Столь широкая локализация рецепторов гистамина позволяет понять чрезвычайно разнообразные функции этой системы. Гистамин уменьшает продолжительность ортодоксальной фазы сна и облегчает пробуждение. Он стимулирует двигательную активность, половое поведение и в то же время подавляет восприятие боли. Усиливая жажду, он в то же время подавляет пищедобывательное поведение. Гистамин входит в число факторов, которые через центральные механизмы участвуют в повышении давления крови, в терморегуляции и в управлении энергетикой мозга - стимуляция гидролиза гликогена. Интересно, что гистамин реализует эти функции не только в рамках классических синапсов, часть гистамина выделяется так называемыми открытыми нервными окончаниями и способна к распространению по межклеточным жидкостям, в том числе через ликвор.

ОКТОПАМИН

Октопамин - нейромедиатор, характерный для беспозвоночных. По отношению к мозгу позвоночных он рассматривается как «ложный медиатор, не опосредующий физиологические эффекты.

 

 

НЕЙТРАЛЬНЫЕ АМИНОКИСЛОТЫ

 Это две основные  дикарбоксильные кислоты L-глутамат  и L-аспартат, которые находятся  в большом количестве в ЦНС  и могут выполнять функцию  медиаторов. L-глутаминовая кислота, входит в состав многих белков и пептидов. Она плохо проходит через гематоэнцефалический барьер и поэтому не поступает в мозг из крови, образуясь главным образом из глюкозы в самой нервной ткани. Полагают, что его функция главным образом связана с синаптической передачей возбуждения.

АМИНОКИСЛОТЫ

Аминокислотные нейромедиаторы в соответствии с их функцией делятся  на две группы - возбуждающие аминокислоты и тормозные.

Глутамин поступает  в организм с пищей. В нейроны  он поступает из глии и служит предшественником для синтеза глутамата, аспартата и ГАМК. С пищей в организм поступает также аспартат, глицин, таурин.

АМИНОМАСЛЯНАЯ КИСЛОТА

Аминомасляная кислота (ГАМК, GABA) — аминокислота, важнейший тормозной нейромедиатор центральной нервной системы человека и млекопитающих. Аминомасляная кислота является биогенным веществом. Содержится в ЦНС и принимает участие в нейромедиаторных и метаболических процессах в мозге.

Аминомасляная кислота  выполняет в организме функцию  ингибирующего медиатора центральной  нервной системы. При выбросе  ГАМК в синаптическую щель происходит активация ионных каналов ГАМК_A- и ГАМК_C- рецепторов, приводящая к ингибированию нервного импульса. Лиганды рецепторов ГАМК рассматриваются как потенциальные средства для лечения различных расстройств психики и центральной нервной системы, к которым относятся болезни Паркинсона и Альцгеймера, расстройства сна (бессонница, нарколепсия), эпилепсия.

 

Установлено, что ГАМК является основным нейромедиатором, участвующим в  процессах центрального торможения.

Под влиянием ГАМК активируются также энергетические процессы мозга, повышается дыхательная активность тканей, улучшается утилизация мозгом глюкозы, улучшается кровоснабжение.

ГЛУТАМИНОВАЯ КИСЛОТА

Глутамат обнаруживается во всех отделах ЦНС, очевидно, благодаря  тому, что он является не только нейромедиатором, но и предшественником других аминокислот. Тела глутаматергических нейронов находятся в коре больших полушарий, обонятельной луковице, гиппокампе, черной субстанции, мозжечке, сетчатке. Глутаматергические синапсы существуют в миндалине, стриатуме, на клетках-зернах мозжечка. В спинном мозге глутамат сосредоточен в первичных афферентных волокнах дорсальных корешков.

ГЛИЦИН

HOOC-CH₂-NH₂Эта аминоуксусная кислота или аминоэтановая кислота выполняет нейромедиаторную роль прежде всего в спинном мозге, где она опосредует постсинаптическое торможение мотонейронов, высвобождаясь из окончаний клеток Реншоу. Глицин является нейромедиатором также в тормозных интернейронах промежуточного мозга и ретикулярной формации продолговатого мозга. Наряду с ГАМК глицин прослеживается в сетчатке.

ПОЛИПЕПТИДЫ

 В последние годы  показано, что в синапсах ЦНС  медиаторную функцию могут выполнять некоторые полипептиды. К таким полипептидам относятся вещества-Р, гипоталамические нейрогормоны, энкефалиныи др. Под веществом-Р подразумевается группа агентов, впервые экстрагированных из кишечника. Эти полипептиды обнаруживаются во многих частях ЦНС. Особенно велика их концентрация в области черного вещества. Наличие

 

вещества-Р в задних корешках спинного мозга позволяет предполагать, что  оно может служить медиатором в синапсах, образуемых центральными окончаниями аксонов некоторых первичных афферентных нейронов. Вещество-Р оказывает возбуждающее действие на определенные нейроны спинного мозга. Медиаторная роль других нейропептидов выяснена еще меньше.

ПЕПТИДНЫЕ МЕДИАТОРЫ

 Нейропегттиды составляют  весьма многочисленную и полифункциональную группу. Некоторые нейропептиды удовлетворяют критериям нейромедиаторов. С известной долей осторожности сюда можно отнести вещество Р, вазоактивный интестинальный полипептид, соматостатин, нейропептид Y, люлиберин. Гораздо более значительное число нейропептидов обладает свойствами нейромодуляторов.

ВЕЩЕСТВО Р

Оно оказалось первым веществом пептидной природы, у  которого были обнаружены свойства нейромедиатора. Вещество Р содержится в телах  первичных сенсорных нейронов спинномозговых ганглиев, депонируется в оптически плотных пузырьках, перемещается к пресинаптическому окончанию посредством быстрого аксонного транспорта, высвобождается из сенсорных нейронов под влиянием деполяризации при условии наличия Са* в среде. При аппликации на дорсальные рога спинного мозга вещество Р вызывает мощное возбуждение сенсорных нейронов второго порядка. После введения животным нейротоксина капсаицина, который обусловливает избирательную дегенерацию немиелинизированных первичных афферентов, происходило снижение содержания вещества Р в дорсальной части спинного мозга и исчезновение медленных потенциалов дорсальных корешков. Таким образом, вещество Р можно считать нейромедиатором пресинаптических окончаний С-волокон первичных сенсорных нейронов, образующих синапсы на сенсорных нейронах

 

второго порядка в задних рогах. Этот - процесс участвует в восприятии болевых сигналов.

АСПАРАГИНОВАЯ КИСЛОТА

Наиболее высокое содержание аспартата найдено в среднем  мозге. В спинном мозге аспартат содержится в дорсальном и вентральном сером веществе. Предполагается нейромедиаторная роль аспартата в возбуждающих интернейронах, которые регулируют различные спинномозговые рефлексы. Широко распространена в ЦНС млекопитающих - она выявляется примерно в 50% всех нервных окончаний мозга. ГАМК представляет собой основной тормозной нейромедиатор в ЦНС. В коре больших полушарий имеется большое количество ГАМК-ергических тормозных интернейронов. Предполагается, что ГАМК обеспечивает обратную связь и латеральное торможение в слое горизонтальных клеток.

ТАУРИН

HS0₃-CH₂-CH₂NH₂

Таурин — серосодержащая аминокислота, образующаяся в организме из цистеина^. В небольших количествах присутствует в тканях и жёлчи животных, в том числе человека. Используется как пищевая добавка и в качестве лекарственного средства.

В качестве гипотетического  тормозного нейромедиатора следует  назвать таурин, который содержится в головном и спинном мозге. В  сетчатке таурин, возможно, служит нейромедиатором  тормозных синапсах внутреннего  плексиформного слоя.

ПУРИНЫ

 В последнее десятилетие установлено, что нейромедиаторами служат и разнообразные пурины. Существуют два главных типа пуринергической трансмиссии. В первом основным нейромедиатором служит аденозин, во

 

втором-АТФ и более сложный его дериват -диаденозинтетрафосфатаденозиновая трансмиссия включает медленные, метаботропные рецепторы, модулирующие синтез ЦАМФ. АТФ-трансмиссия осуществляется частично через быстрые, канальные рецепторы, модулирующие ионные потоки, особенно Са⁺. Физиологические эффекты аденозина изучены довольно основательно. Они включают сопряжение со стимуляцией сократимости сердечной мышцы и опять-таки гипотензивным действием.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В основе современного представления  о структуре и функции ЦНС  лежит нейронная теория, которая  представляет собой частный случай клеточной теории. Развитие представлений о химической медиации нервных импульсов началось в начале века в результате открытий О. Лёви, Дж. Эллиота, П Дейла, которые показали, что передача сигнала в нейроэффекторных соединениях опосредуется высвобождением АХ или норадреналина из нервных окончаний. Связь миллиардов нейронов мозга осуществляется посредством медиаторов. Химическое вещество можно отнести к числу медиаторов лишь в том случае, если оно удовлетворяет ряду критериев. В нервных волокнах должны содержаться ферменты, необходимые для синтеза этого вещества. При раздражении нервов это вещество должно выделяться, реагировать со специфическим рецептором на постсинаптической клетке и вызывать биологическую реакцию. Должны существовать механизмы, быстро прекращающие действие этого вещества. Всем этим критериям удовлетворяют два вещества – ацетилхолин и норадреналин. Содержащие их нервы называют соответственно холинергическими и адренергическими. В соответствии с этим все эфферентные системы делят на холинорецепторы и адренорецепторы. Ряд других химических веществ удовлетворяют многим, но не всем перечисленным критериям. К таким медиаторам относят дофамин, адреналин, серотонин, октопамин, гистамин, ГАМК и др. Обширная группа холинорецепторов весьма неоднородна как в структурном, так и в функциональном отношении. Объединяют их медиаторацетилхолин и общая схема строения синапса.

 До 50-х годов к  медиаторам относили две группы  низкомолекулярных соединений, которые сейчас называются «классическими», «традиционными» медиаторами, - амины и аминокислоты. В 60-е годы Дж. Бэрнсток открыл третью группу медиаторов - пуриновые нуклеотиды. В 1953 г. Ф-Лембек выдвинул предположение о медиаторной роли пептида - вещества Р, обнаруженного еще в 30-е годы в мозге и в стенках кишечника в виде вещества, которое усиливало сокращения изолированной кишки и вызывало временную

 

гипотензию. Свое название вещество Р  получило от слова «powder», поскольку  его первооткрыватели работали с высушенными в виде порошка экстрактами тканей. Разработка иммуноцитохимических и радиоиммунологических методов позволила в 70 – 80-е годы выявить в разных отделах нервной системы позвоночных и безпозвоночных множество пептидов, участвующих в синаптической передаче. Нейропептиды составляют четвертую, самую многочисленную группу медиаторов и, кроме того, выступают как модуляторы действия других медиаторов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

 

1. Агаджанян Н.А. Основы физиологии человека. 2-е издание, исправленное.- М.: РУДН, 2001.- 408с.

2. Алипов Н.Н. Основы медицинской физиологии. Учебное пособие. 2-е издание.- ИД: Практика,2012г.,496с.

3.  Алипов Н.Н. Основы медицинской физиологии.- Издательство: Практика, 2008г., 413 с. 
4. Ашмарин И.П. Биохимия мозга – учебное пособие (ред. И.П.Ашмарин, П.В.Стукалов, Н.Д.Ещенко), изд. СП, гос. ун-та, 1999, 328с.

5. Ашмарин И.П. Нейрохимия  - учебное пособие (ред. И.П.Ашмарин, П.В.Сткалов), Москва, 1996, 452 с.

6. Батуев А.С. Нейрофизиология коры головного мозга: модульный принцип организации (курс лекций  Ленингр. ун-та), 107с.

7.  Данилова Н.Н., Крылова А.Л. Физиология высшей нервной деятельности. -М.: Учебная Литература, 1997с.

8.  Данилова H.H. Физиология высшей нервной деятельности / H.H.

Данилова, А.Л. Крылова. - Ростов н/Д: «Феникс», 2005. — 478 с. - (Учебники МГУ)

9.  Марютина Т. М., Ермолаев О. Ю. Введение в психофизиологию. — 2-е изд., испр. и доп. — М.: Московский психолого-социальный институт: Флинта, 2001. — 400 с.

10.  Сапин М.Р., Брыксина З.Г. Анатомия и физиология детей и подростков

Москва.: Издательский центр "Академия", 2002г. Учебное пособие  для студентов высших педагогических заведений.

11.  Смирнов В.М. Нейрофизиология и высшая нервная деятельность детей и подростков.-  Издательство: Академия 2000г., 400с.

12. Шмидт Р. Тевс  Г. Физиология человека. В 3-х томах.  Под ред. Р. Шмидта и Г. Тевса Пер. с англ. - 3-е изд. - М.: Мир, 2005; Т.1 - 323с., Т.2 - 314с.; Т.3 - 228с.