Медиаторы нервной системы (стр. 3 )

Эти рецепторы находят как в ЦНС, так и на периферии, где они расположены на органах-мишенях парасимпатической нервной системы. Ионные последствия возбуждения мускариновых рецепторов весьма разнообразны. Так, в сердце наблюдается увеличение проводимости для ионов К+, что приводит к гиперполяризации и снижению частоты сокращений. В случае гладких мышц отмечаются изменения проводимости как для К+, так и для Na+; соответственно, возможна гипер - или деполяризация – в зависимости от конкретного органа.

В ЦНС отмечается снижение проводимости для К+ (деполяризация, возбуждающее действие). Вместе с тем, синапсы, содержащие мускариновые рецепторы, могут располагаться как на тормозных, так и на возбуждающих нейронах коры, базальных ганглиев и др. В связи с этим последствия блокады либо активации мускариновых рецепторов на поведенческом уровне оказываются очень индивидуальны.

В периферической нервной системе эффекты мускарина носят преимущественно парасимпатический характер. При отравлении мухоморами наблюдается тошнота, повышенное пото - и слюноотделение, слезотечение, боли в животе, снижение кровяного давления и сердечной активности. Количество мускарина, вызывающее развитие коматозного состояния и смерть, составляет 0,5 г.

Классическим антагонистом мускариновых рецепторов является атропин – алкалоид белены и дурмана. Его периферические эффекты прямо противоположны действию мускарина. Под влияние атропина происходит снижение тонуса мышц желудочно-кишечного тракта, учащается сердцебиение, прекращается слюноотделение ("сухость во рту"). Чрезвычайно характерно расширение зрачков. Наблюдаются и центральные (опосредуемые через ЦНС) эффекты: двигательное и речевое возбуждение, галлюцинации.

Вместе с тем, ряд антагонистов мускариновых рецепторов обладает успокаивающим действием. Например, такой препарат как амизил относят к транквилизаторам и применяют при двигательных расстройствах.

Инактивация ацетилхолина происходит непосредственно в синаптической щели. Ее осуществляет фермент ацетилхолинэстераза, разлагающая медиатор до холина и остатка уксусной кислоты. В дальнейшем холин всасывается в пресинаптическое окончание и может вновь использоваться для синтеза ацетилхолина.

Ацетилхолинэстераза имеет активный центр, узнающий холин, и еще один активный центр, отрывающий ацетильную группу от исходной молекулы. Именно последний чаще всего является местом атаки специфических блокаторов. В качестве примера можно привести эзерин (физостигмин) – алкалоид одного из видов африканских бобовых, вызывающий сужение зрачка, слюнотечение, замедление сердечного ритма.

Синтетическим аналогом эзерина является прозерин (неостигмин), применяемый при болезни миастении. Ее симптомами служат быстрая мышечная утомляемость, непроизвольное опускание век, замедленное жевание. Введение блокаторов ацетилхолинэстеразы ослабляет патологические проявления. Показано, что у значительной части больных миастенией число никотиновых рецепторов примерно на 70% меньше, чем в норме. Причина этого состоит в том, что иммунная система больного вырабатывает антитела к никотиновым рецепторам. Эти антитела ускоряют разрушение рецепторов на мембране, ослабляя передачу в нервно-мышечном синапсе. Заболевания такого рода называют аутоиммунными.

Прозерин и сходные с ним препараты называют обратимыми блокаторами ацетилхолинэстеразы, и их действие прекращается через несколько часов после введения. Кроме этого, существуют необратимые блокаторы того же фермента. В таком случае нарушающее работу ацетилхолинэстеразы вещество вступает с белком в устойчивую химическую связь и выводит его из строя. Такими агентами-блокаторами являются различные нервно-паралитические газы (зарин и т. п.). Легко проникая через все барьеры организма, они вызывают судороги, потерю сознания и паралич. Смерть наступает от остановки дыхания. Для немедленного ослабления эффектов газов рекомендуется использование атропина; для восстановления деятельности ацетилхолинэстеразы – особые вещества-реактиваторы, отрывающие блокатор от фермента.

5.3. Моноамины

К медиаторам моноаминам относятся катехоламины, серотонин и гистамин. Все они являются производными различных аминокислот.

5.3.1. Катехоламины

К катехоламинам относятся три медиатора – норадреналин, адреналин и дофамин. Все они образуются из аминокислоты тирозина – незаменимый аминокислоты, которую мы получаем только с пищей.

Тирозин ® L-ДОФА ® дофамин ® норадреналин ® адреналин

Ключевой, наиболее медленной стадией является первая реакция превращения тирозина в L-ДОФА (диоксифенилаланин). И фермент, катализирующий эту реакцию – тирозингидроксилаза – имеет особое значение. Синтез катехоламинов осуществляется в основном в пресинаптических окончаниях. Затем они переносятся в пустые везикулы, где и хранятся до момента выброса.

5.3.1.1. Норадреналин

Катехоламин адреналин является гормоном надпочечников. Норадреналин играет важную роль как в центральной, так и в периферической нервной системе как медиатор.

На периферии норадреналин является медиатором в большинстве постганглионарных синапсов симпатической нервной системы. Воздействуя на внутренние органы, он оказывает действие, противоположное ацетилхолину.

Выделяясь из пресинаптического окончания, норадреналин действует на постсинаптические рецепторы. Эти рецепторы подразделяются на два типа, которые названы альфа - и бета-адренорецепторами. Оба они являются метаботропными. Разница состоит в том, что альфа-адренорецепторы в качестве вторичных посредников используют инозитолтрифосфат, диацилглицерол и ионы Са2+. Бета-адренорецепторы соединены с ферментом аденилатциклазой, участвующим в синтезе циклического аденозинмонофосфата (цАМФ). Именно исследование бета-адренорецепторов позволило в свое время впервые выявить существование системы вторичных посредников и описать основные ее свойства. Следствием активации адренорецепторов может быть изменение как натриевой, так и калиевой проводимости – то есть возбуждающие либо тормозящие эффекты в зависимости от конкретного места расположения рецепторов.

Классическим агонистом альфа-адренорецепторов является препарат фетанол, антагонистом – фентоламин. В случае бета-адренорецепторов наиболее известны агонист изадрин и антагонист пропранолол (синонимы – анаприлин, обзидан).

На каждом внутреннем органе находятся либо альфа-, либо бета-адренорецепторы, либо оба их типа. Примером первой ситуации может служить большинство сосудов, которые сужаются под действием как норадреналина, так и агонистов альфа-адренорецепторов. Т. о., введение фетанола увеличивает кровяное давление. Фентоламин, напротив, снижает кровяное давление.

Органами, содержащим только бета-адренорецепторы, являются сердечная мышца и гладкие мышцы бронхов. Это означает, что и норадреналин, и изадрин стимулируют деятельность сердца и расширяют бронхи (последний эффект используется, например, для облегчения приступов астмы). С другой стороны, пропранолол является эффективным средством для лечения заболеваний, связанных с нарушениями сердечного ритма, гипертонией и т. п.

Вегетативное действие норадреналина существенно дополняется гормональными эффектами адреналина, который, секретируясь надпочечниками, влияет на те же типы адренорецепторов. С другой стороны, выброс адреналина также вызывается симпатической нервной системой. Следовательно можно говорить о целостной вызванной стрессом (нагрузкой, эмоциями) и опосредуемой катехоламинами реакции организма, приводящей его системы в состояние готовности к оптимальному ответу.

В ЦНС норадренергические нейроны расположены в голубом пятне (варолиев мост) и межножковом ядре среднего мозга и некоторых других структурах. Их аксоны образуют чрезвычайно широкую сеть проекций. В результате соответствующие синапсы можно обнаружить в самых разных отделах ЦНС от спинного до конечного мозга, в том числе в коре мозжечка и больших полушарий (содержат как альфа-, так и бета-адренорецепторы). Эти контакты принимают участие в регуляции широкого спектра функций ЦНС. Это создание определенного уровня активации бодрствующей ЦНС, регуляция уровня двигательной активности, участие в регуляции активности различных центров биологических потребностей и мотиваций, участие в процессах обучения и др.

Норадреналин практически не участвует в прямом проведении нервных сигналов, но способен модулировать потоки информации и, в конечном итоге, регулировать общее состояние ЦНС. Поэтому при избыточной активности норадренергической системы можно наблюдать гиперактивность и психотические проявления, а при недостаточной – апатию, депрессию, ухудшение памяти.

Большинство агонистов и антагонистов адренорецепторов являются синтетическими веществами. Они появились в результате работ с химически модифицированными молекулами адреналина и норадреналина. Тем интереснее существование природных соединений, влияющих на эту медиаторную систему. Одним из них является эфедрин – алкалоид небольшого голосеменного кустарника эфедры. Эфедрин действует как смешанный агонист альфа - и бета-адренорецепторов. В клинике он используется для повышения артериального давления, расширения бронхов, расширения зрачков, при насморке. При передозировке проявляются центральные эффекты эфедрина – нервное возбуждение, бессонница, дрожание конечностей; в токсических дозах – судороги. Длительное применение эфедрина может вызвать привыкание.

В отличие от ацетилхолина катехоламины мало разлагаются в синаптической щели, а в основном всасываются в пресинаптическое окончание (рис. 12). Обратный захват норадреналина осуществляется особыми белками-насосами. Попав в пресинаптическое окончание норадреналин может повторно "загружаться" в везикулы, но может разлагаться с помощью фермента моноаминоксидазы (МАО). Инактивация происходит внутри митохондрий, на внутренней мембране которых располагается МАО. Чрезвычайно важно, что этот фермент осуществляет разложение и других моноаминов – дофамина и серотонина. Использование блокаторов МАО позволяет повысить активность всех трех медиаторных систем (антидепрессантные эффекты).

Есть и еще один механизм регуляции количества норадреналина. До сих пор мы говорили о рецепторах, включенных в постсинаптическую мембрану. Но оказывается, в пресинаптической мембране также присутствуют рецепторы к ряду медиаторов. В частности, в данном случае рецепторы к норадреналину. Если клетка активно выделяет норадреналин, эти рецепторы активируются, вызывая в пресинаптическом окончании каскад ферментативных реакций, приводящих к усилению синтеза норадреналина за счет активации фермента тирозингидроксилазы.