Инактивация нейромедиаторов
День и ночь. Работа и отдых. Возбуждение и торможение. Ни одна система - живая или неживая, не способна нормально функционировать, если подобные парные процессы не будут в ней гармонично уравновешены. Иногда кажется, что чем сильнее нажать на педаль газа - тем быстрее доедешь до пункта назначения, однако эта идея рассыпается на первом же перекрестке со светофором. Так и в нашем организме. Невозможно точно и корректно передавать сигналы в нервной системе, если процесс непосредственной передачи сигнала не уравновешивать адекватным прекращением этой передачи. Поэтому системы, прекращающие передачу нервного импульса не менее важны, чем системы, обеспечивающие движение информации по нейросетям. Это - так называемые системы инактивации медиаторов.
Базовая идея достаточно проста. При передаче нервного сигнала, нейромедиатор, который выделяется из аксона первого нейрона входит как ключ в замочную скважину белка-рецептора, после чего запускает определённый каскад биохимических реакций во второй, целевой клетке (нервной, мышечной и пр). Однако после этого «ключ» необходимо «вынуть из замка», чтобы прекратить передачу сигнала - для этого и используются системы инактивации медиаторов. В противном случае неизбежны нарушения в работе нервной системы.
Инактивация может происходить посредством нескольких механизмов. Специальные ферменты могут напрямую удалять медиатор из рецептора или синаптической щели, белки-насосы - всасывать медиатор обратно в пресинаптическое окончание аксона того нейрона, из которого он выделился, либо другие белки-насосы могут удалять медиатор внутрь глиальных глеток.
Первый путь - наиболее быстрый, но предполагает потерю ценного вещества - собственно нейромедиатора, и поэтому применим не всегда. Второй путь является наиболее экономным, поскольку вследствие обратного захвата медиатор будет повторно загружен в везикулы и использован снова при передаче сигнала - это очень важно, если молекула такого медиатора синтезируется из незаменимых компонентов (например, получаемых только с пищей). Третий путь используется в том случае, если молекула медиатора может быть легко синтезирована в самом организме без значительных затрат ресурсов - к примеру, молекулы глутаминовой или гамма-аминомасляной кислоты.
В норме процессы создания, выброса медиаторов в синаптическую щель, их воздействия на рецепторы и инактивация идут слаженно и сбалансированно. Однако сложности могут возникнуть, если в качестве медиатора выступит не вещество нашего организма, а внешняя субстанция, только похожая на медиатор нервной системы. У подобных веществ (чаще всего это - алкалоиды растений) существует специальный молекулярный фрагмент, мешающий системам инактивации организма выполнить свои функции. К примеру, алкалоид кустарника эфедра (эфедрин), в одном своём фрагменте похожий на медиатор норадреналин и поэтому приводящий к похожим воздействиям на организм (активизация симпатической нервной системы), другим фрагментом (защитным) мешает системам инактивации, что приводит к более длительному воздействию и, соответственно, несбалансированной избыточной активизации симпатической нервной системы. Ещё более патологической будет ситуация, когда некое внешнее вещество необратимо свяжется с рецептором и полностью блокирует передачу сигнала - так, к примеру, будет действовать альфа-нейротоксин яда кобры. Конечно, в этом случае системы инактивации будут абсолютно бессильны и без применения сыворотки человек умрёт от остановки дыхания, вследствие прекращения передачи сигналов с двигательных нейронов на дыхательные мышцы.
Применение психотропных веществ, нарушающих эти процессы, может очень серёзно повлиять на человека. К примеру, нарушение инактивации такого медиатора, как дофамин (скажем, блокирование его обратного захвата), будет приводить к нарушению нормальной сбалансированной двигательной активности и создавать избыточно активные переживания на уровне сознания - что и происходит, если человек употребляет кокаин. Интенсивность, с которой будет передаваться сигнал при отсутствии нормальной инактивации, может привести к повреждению нервной ткани и серьёзным проблемам со здоровьем у человека, принимающего такие психотропные средства. Не случайно, что подобные наркотические средства являются одними из самых сильных и запрещены по всему миру. Привыкание к подобным веществам и развивающаяся зависимость от них способны даже менять структуру личности человека - тот же кокаин при регулярном применении будет давать больше проявлений агрессивности и эгоцентризма у принимающего его человека.
Однако, эти знания можно использовать и во благо. К примеру, существует фермент, инактивирующий сразу несколько медиаторов. Это так называемая моноаминоксидаза - МАО - которая обеспечивает обратный захват норадреналина, дофамина и серотонина. Поскольку три этих нейромедиатора достаточно активно влияют на общий тонус и настроение человека, то вещества, блокирующие МАО (и таким образом, мягко увеличивающее время воздействия этих медиаторов на рецепторы и, соответственно, интенсивность передачи сигнала с помощью этих медиаторов), могут использоваться в качестве анти-депрессантов. Причем, существуют как достаточно «грубые» препараты, блокирующие обратный захват всех трех медиаторов, так и более «тонко» действующие вещества. Например, известный многим прозак блокирует только обратный захват серотонина и, таким образом, избирательно улучшает течение депрессий, сопряжённых с различными страхами. Конечно, подобные препараты нужно применять в случаях, когда человек сам уже не способен помочь себе и более выигрышным для человека всегда будет путь стабилизации своего состояния посредством личных усилий - к примеру, посредством практики йоги или подобных ей дисциплин. Однако во многих случаях, особенно при серьёзной клинической депрессии, такие лекарства могут стать единственным средством, способным удержать человека от необдуманных поступков, несущих риск для его здоровья и даже жизни.
Таким образом, можно сказать, что адекватная деятельность систем инактивации медиаторов в нейронных сетях не менее важна, чем деятельность систем создания, доставки или экзоцитоза медиаторов. Несомненно перспективным направлением психо-фармакологии будет обнаружение и синтез новых веществ, способных более тонко влиять на системы инактивации различных медиаторов в нервной системе человека.
Использованные материалы:
- лекции Дубынина В.А.
- Книга «Регуляторные системы организма человека» Дубынин В.А.
Базовая идея достаточно проста. При передаче нервного сигнала, нейромедиатор, который выделяется из аксона первого нейрона входит как ключ в замочную скважину белка-рецептора, после чего запускает определённый каскад биохимических реакций во второй, целевой клетке (нервной, мышечной и пр). Однако после этого «ключ» необходимо «вынуть из замка», чтобы прекратить передачу сигнала - для этого и используются системы инактивации медиаторов. В противном случае неизбежны нарушения в работе нервной системы.
Инактивация может происходить посредством нескольких механизмов. Специальные ферменты могут напрямую удалять медиатор из рецептора или синаптической щели, белки-насосы - всасывать медиатор обратно в пресинаптическое окончание аксона того нейрона, из которого он выделился, либо другие белки-насосы могут удалять медиатор внутрь глиальных глеток.
Первый путь - наиболее быстрый, но предполагает потерю ценного вещества - собственно нейромедиатора, и поэтому применим не всегда. Второй путь является наиболее экономным, поскольку вследствие обратного захвата медиатор будет повторно загружен в везикулы и использован снова при передаче сигнала - это очень важно, если молекула такого медиатора синтезируется из незаменимых компонентов (например, получаемых только с пищей). Третий путь используется в том случае, если молекула медиатора может быть легко синтезирована в самом организме без значительных затрат ресурсов - к примеру, молекулы глутаминовой или гамма-аминомасляной кислоты.
В норме процессы создания, выброса медиаторов в синаптическую щель, их воздействия на рецепторы и инактивация идут слаженно и сбалансированно. Однако сложности могут возникнуть, если в качестве медиатора выступит не вещество нашего организма, а внешняя субстанция, только похожая на медиатор нервной системы. У подобных веществ (чаще всего это - алкалоиды растений) существует специальный молекулярный фрагмент, мешающий системам инактивации организма выполнить свои функции. К примеру, алкалоид кустарника эфедра (эфедрин), в одном своём фрагменте похожий на медиатор норадреналин и поэтому приводящий к похожим воздействиям на организм (активизация симпатической нервной системы), другим фрагментом (защитным) мешает системам инактивации, что приводит к более длительному воздействию и, соответственно, несбалансированной избыточной активизации симпатической нервной системы. Ещё более патологической будет ситуация, когда некое внешнее вещество необратимо свяжется с рецептором и полностью блокирует передачу сигнала - так, к примеру, будет действовать альфа-нейротоксин яда кобры. Конечно, в этом случае системы инактивации будут абсолютно бессильны и без применения сыворотки человек умрёт от остановки дыхания, вследствие прекращения передачи сигналов с двигательных нейронов на дыхательные мышцы.
Применение психотропных веществ, нарушающих эти процессы, может очень серёзно повлиять на человека. К примеру, нарушение инактивации такого медиатора, как дофамин (скажем, блокирование его обратного захвата), будет приводить к нарушению нормальной сбалансированной двигательной активности и создавать избыточно активные переживания на уровне сознания - что и происходит, если человек употребляет кокаин. Интенсивность, с которой будет передаваться сигнал при отсутствии нормальной инактивации, может привести к повреждению нервной ткани и серьёзным проблемам со здоровьем у человека, принимающего такие психотропные средства. Не случайно, что подобные наркотические средства являются одними из самых сильных и запрещены по всему миру. Привыкание к подобным веществам и развивающаяся зависимость от них способны даже менять структуру личности человека - тот же кокаин при регулярном применении будет давать больше проявлений агрессивности и эгоцентризма у принимающего его человека.
Однако, эти знания можно использовать и во благо. К примеру, существует фермент, инактивирующий сразу несколько медиаторов. Это так называемая моноаминоксидаза - МАО - которая обеспечивает обратный захват норадреналина, дофамина и серотонина. Поскольку три этих нейромедиатора достаточно активно влияют на общий тонус и настроение человека, то вещества, блокирующие МАО (и таким образом, мягко увеличивающее время воздействия этих медиаторов на рецепторы и, соответственно, интенсивность передачи сигнала с помощью этих медиаторов), могут использоваться в качестве анти-депрессантов. Причем, существуют как достаточно «грубые» препараты, блокирующие обратный захват всех трех медиаторов, так и более «тонко» действующие вещества. Например, известный многим прозак блокирует только обратный захват серотонина и, таким образом, избирательно улучшает течение депрессий, сопряжённых с различными страхами. Конечно, подобные препараты нужно применять в случаях, когда человек сам уже не способен помочь себе и более выигрышным для человека всегда будет путь стабилизации своего состояния посредством личных усилий - к примеру, посредством практики йоги или подобных ей дисциплин. Однако во многих случаях, особенно при серьёзной клинической депрессии, такие лекарства могут стать единственным средством, способным удержать человека от необдуманных поступков, несущих риск для его здоровья и даже жизни.
Таким образом, можно сказать, что адекватная деятельность систем инактивации медиаторов в нейронных сетях не менее важна, чем деятельность систем создания, доставки или экзоцитоза медиаторов. Несомненно перспективным направлением психо-фармакологии будет обнаружение и синтез новых веществ, способных более тонко влиять на системы инактивации различных медиаторов в нервной системе человека.
Использованные материалы:
- лекции Дубынина В.А.
- Книга «Регуляторные системы организма человека» Дубынин В.А.
Мини-курс по основам нейрофизиологии с Дмитрием Деминым.
Категории:
Поделиться статьёй:
