Нейротрансмиттеры и головной мозг - статья

Доктор мед наук В. И. Кулинский

Введение

Нейротрансмиттеры (НТ) — это хим передатчики сигналов меж нейронами и от нейронов на эффекторные (исполнительные) клеточки. Конкретно НТ делают возможность объединения отдельных нейронов в целостный мозг и позволяют ему удачно делать все его разнообразные и актуально нужные функции.

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

Общая черта нейротрансмиттеров

Рис. 1. Освобождение нейротрансмиттера (НТ) из везикул и его выход в синапс Нейротрансмиттеры и головной мозг - статья (по [7]): А — состояние покоя, а — везикулы нейротрансмиттера, б — его сенсоры; Б — приход в нервное окончание потенциала деяния и вызванный им транспорт в нерв ионов Са 2+; В — освобождение НТ из везикул в синапс с следующим взаимодействием с сенсорами постсинаптической клеточки.

Большая часть НТ синтезируются в нейронах. Потом они транспортируются Нейротрансмиттеры и головной мозг - статья в особенные везикулы (пузырьки) в обмен на скопленные там ионы Н + (аккумуляция протонов в везикулах осуществляется особенной Н +–АТФазой за счёт энергии АТФ). Эти везикулы размещены в нервном окончании (рис. 1, А), НТ хранятся в их в очень больших концентрациях (до 100–500 мМ). Когда распространяющийся по нерву потенциал деяния приходит Нейротрансмиттеры и головной мозг - статья в зону везикул, он открывает потенциалзависимые Са 2+-каналы, ионы Са 2+ входят в нервные клеточки (Б), что приводит к выбросу из их НТ в синапс (В). Синапс — это щель шириной 10–50 нм меж 2-мя нейронами либо нейроном и другой клеточкой. Встречаются, но еще пореже (не у млекопитающих) электронные синапсы шириной всего Нейротрансмиттеры и головной мозг - статья 2 нм. В головном и спинном мозге нейроны образуют синапсы с огромным количеством других нейронов, а в периферической нервной системе — с эффекторными клеточками. 1-ая клеточка (это всегда нейрон) именуется пресинаптической, 2-ая — постсинаптической. Разумеется, что нейромедиатор появляется и выделяется в синапс пресинаптическим нейроном; нейромодулятор, возможно, может создаваться и глией — другим типом клеток нервной Нейротрансмиттеры и головной мозг - статья системы, выполняющим защитные, поддерживающие и трофические функции; глия может также участвовать в инактивировании НТ. Различают возбуждающие и ингибирующие, либо тормозящие, НТ (табл. 1), эффекты первых преобладают в состоянии бодрствования животных и высочайшей многофункциональной активности мозга, вторых — в покое и в особенности во время размеренного сна без сновидений. По хим структуре Нейротрансмиттеры и головной мозг - статья НТ можно поделить на 5 классов: 1) аминокислоты, 2) амины и их производные, 3) нейропептиды, 4) нуклеозиды и нуклеотиды, 5) стероиды. Последние два класса пока представлены единичными субстанциями.

Все НТ диффундируют через синапс и на внешней стороне плазматической мембраны постсинаптической клеточки связываются со своими специфичными сенсорами. Образование НТ-рецепторного комплекса изменяет функциональное состояние клеточки. Как Нейротрансмиттеры и головной мозг - статья следует, эффект НТ не просит его проникания через мембрану — вовнутрь клеточки поступает не сам НТ, а сигнал, возникающий при связывании НТ с сенсором. Восприятие, преобразование, усиление и передачу сигнала вовнутрь клеточки и потом вовнутрь её органелл производят сигнал-трансдукторные системы (СТС). Сенсорами нейромедиаторов являются регуляторные субъединицы стремительных ионных Нейротрансмиттеры и головной мозг - статья (Na +- либо Сl – ) каналов — это ионотропные сенсоры. Эффекты нейромодуляторов реализуются намного более сложными СТС, включающими сенсоры, ГТФ-зависимые G-белки, мембранные ферменты, Са 2+- либо К +-каналы, 2-ые посредники и их белковые сенсоры (в большинстве случаев протеинкиназы) — это метаботропные сенсоры. Различные механизмы реализации сигналов определяют временные различия: нейромедиаторы действуют Нейротрансмиттеры и головной мозг - статья за время нервного импульса — миллисекунды (резвые ответы клеток), модуляторы — за секунды либо минутки, такие эффекты именуют неспешными. Действие НТ в синапсе в большинстве случаев прекращается его резвой инактивацией оковём Na +-зависимого оборотного захвата пресинаптическим нейроном либо глией (аминокислоты, моноамины) с следующим входом в пресинаптические везикулы в обмен на скопленные там Нейротрансмиттеры и головной мозг - статья ионы Н +. Известна также инактивация оковём ферментного метаболизма прямо в синапсе (ацетилхолин разрушается ацетилхолинэстеразой постсинаптической мембраны) либо диффузии за границы синапса (катехоламины).

Таблица 1. Структура низкомолекулярных нейтротрансмиттеров
Нрав деяния Основная функция
возбуждение ингибирование
Нейромедиаторы
Нейромодуляторы

Нейромедиаторы

Главные медиаторы мозга — аминокислоты. К возбуждающим относятся глутамат и аспартат. При освобождении в синапс (см. рис. 1, В) они через Нейротрансмиттеры и головной мозг - статья ионотропные сенсоры (регуляторные субъединицы каналов) открывают резвые натриевые каналы (рис. 2, А). Это приводит к резвому входу в постсинаптический нейрон ионов Na + (в межклеточной воды концентрация Na + намного больше, чем снутри клеточки).

Рис. 2. Последствия взаимодействия нейромедиатора с сенсорами постсинаптической клеточки (по [7]): А — открытие возбуждающим медиатором Na +-каналов постсинаптического нейрона с его Нейротрансмиттеры и головной мозг - статья деполяризацией и генерацией в нём потенциала деяния; Б — открытие ингибируюшим медиатором Сl – -каналов постсинаптического нейрона с его гиперполяризацией, а — везикулы ГАМК либо глицина, б — сенсоры.

Это деполяризует плазматическую мембрану (изменяет отрицательный заряд на её внутренней поверхности на положительный) и в итоге вызывает возбуждение нейрона. Возбуждающие аминокислоты нужны для Нейротрансмиттеры и головной мозг - статья всех главных функций мозга, включая поддерживание его тонуса, бодрствования, психической и физической активности, регуляцию поведения, обучение, память, восприятие чувствительных и болевых импульсов. Но всё отлично в меру. Есть тяжёлые заболевания, вызванные очень огромным освобождением глутамата в синапс. Это типично для эпилепсии. Излишек глутамата в синапсе приводит к перевозбуждению мозга прямо до развития Нейротрансмиттеры и головной мозг - статья тяжёлого конвульсивного приступа. При ишемии (нарушении кровоснабжения) мозга в синапс выделяется настолько не мало глутамата, что он вызывает чрезмерное скопление ионов Са 2+ в постсинаптическом нейроне и его повреждение (нейротоксическое действие) — появляется инфаркт („удар“). Человек может стать инвалидом из-за ухудшения ума, нарушения речи либо нехороший работы Нейротрансмиттеры и головной мозг - статья конечностей.

Ещё один возбуждающий медиатор — ацетилхолин, активирующий ионотропные N-холинорецепторы с открытием тех же стремительных натриевых каналов. Через эти сенсоры ацетилхолин участвует в функциях базальных (подкорковых) ганглиев мозга, связанных с регуляцией двигательной активности и мышечного тонуса. Не считая того, в периферической нервной системе ацетилхолин через N-холинорецепторы провоцирует вегетативные ганглии и вызывает Нейротрансмиттеры и головной мозг - статья сокращение скелетных мускул.

Главный ингибирующий нейромедиатор мозга — гамма-аминомасляная кислота (ГАМК). Очень любопытно, что она появляется из головного возбуждающего медиатора глутамата оковём его декарбоксилирования. Связывание ГАМК с ионотропными ГАМКА-рецепторами (субъединицами хлоридных каналов) приводит к их открытию и резвому входу в постсинаптический нейрон ионов Cl – (рис. 2, Б). Эти Нейротрансмиттеры и головной мозг - статья ионы вызывают гиперполяризацию (повышение отрицательного заряда на внутренней стороне плазматической мембраны) и в итоге — торможение функций нейрона. Оно настолько же нужно для всех функций мозга, как и возбуждение. На самом деле самое главное для мозга — это не концентрация и действие 1-го медиатора, а баланс возбуждающих и тормозящих регуляторов.

Есть лекарства Нейротрансмиттеры и головной мозг - статья, активирующие ГАМКА-рецепторы: барбитураты (фенобарбитал) и бензодиазепины (диазепам), они владеют успокаивающим (транквилизаторы), снотворным и даже наркотическим действием. Любые нарушения баланса нейромедиаторов могут помешать обычной мозговой деятельности — вспомним вредное действие излишка глутамата при эпилепсии и инсульте. Большая часть противоэпилептических фармацевтических средств так либо по другому провоцирует ГАМКергическую Нейротрансмиттеры и головной мозг - статья 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 — тогда и активирующие аминокислоты, не встречая противодействия, вызывают перевозбуждение, что приводит к возникновению судорог и погибели.

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

Нейромодуляторы

Сначала к ним относятся все рассмотренные нами нейромедиаторы, но их модулирующие эффекты реализуются не через ионо-, а через метаботропные сенсоры. Ацетилхолин через М-холинорецепторы включает три различные Нейротрансмиттеры и головной мозг - статья СТС, что понижает уровень цАМФ (повторяющегося аденозинмонофосфата), открывает К +-каналы и вызывает скопление липидных вторых посредников и потом ионов Са 2+. Через М-рецепторы (их в мозге больше, чем N-рецепторов) ацетилхолин провоцирует образование условных рефлексов и память. Логично, что при заболевания Альцгеймера (основной формы старческого полоумия) ранешняя Нейротрансмиттеры и головной мозг - статья смерть холинергических нейронов смешивается с ухудшением памяти. Через эти же сенсоры ацетилхолин реализует активность мотонейронов спинного мозга и регуляцию внутренних органов парасимпатическими нервишками.

ГАМК и её синтетические агонисты через оба типа собственных рецепторов (ГАМКА и ГАМКВ) вызывают один и тот же основной эффект — понижают активность мозга. В случае Нейротрансмиттеры и головной мозг - статья метаботропных ГАМКВ-рецепторов это опосредовано 3-мя различными G-белокзависимыми СТС: происходит понижение концентрации ионов Са 2+ (также цАМФ), что ингибирует освобождение многих НТ; открытие К +-каналов с выходом ионов К + из нейрона (концентрация К + в клеточке намного больше, чем в межклеточной воды) приводит к гиперполяризации нейрона и его торможению.

Существует Нейротрансмиттеры и головной мозг - статья огромное количество специализированных нейромодуляторов. В мозге из прогестерона (стероидного гормона жёлтого тела яичников и плаценты) образуются активирующие мозг модуляторы — нейростероиды. В отличие от большинства стероидных гормонов они действуют не оковём проникания в ядро клеточки и соединения с ядерными сенсорами, а в итоге активации ГАМКА-рецепторов нейронов. Понижение нейростероидов за две недели до Нейротрансмиттеры и головной мозг - статья месячных вызывает предменструальный синдром с соответствующей для него раздражительностью, а большой излишек при беременности прогестерона может содействовать уменьшению возбудимости мозга.

Описанные выше три типа СТС опосредуют действие и неких других ингибиторных модуляторов, в том числе пока единственного нуклеозидного НТ — аденозина. Через свои А1-рецепторы он понижает концентрацию Нейротрансмиттеры и головной мозг - статья ионов Са 2+ в нейронах, что ингибирует освобождение многих НТ, понижает тонус мозга, содействует утренней вялости, нежеланию вставать и работать. Когда мы пьём кофе либо чай, находящийся в их кофеин перекрывает сенсоры аденозина и в итоге мешает его тормозному действию. Человек взбадривается, ощущает прилив сил и энергии.

Очень принципиальный Нейротрансмиттеры и головной мозг - статья класс нейромодуляторов — моноамины: катехоламины (КА) и индолилалкиламины. КА синтезируются из аминокислоты тирозина, активность главного фермента синтеза тирозингидроксилазы возрастает системой цАМФ — протеинкиназа А. КА обеспечивают функционирование симпатико-адреналовой системы. Дофамин освобождается в главном в синапсах базальных ядер мозга, норадреналин — в стволе мозга и окончаниях симпатических нервишек, адреналин секретируется мозговым веществом надпочечников Нейротрансмиттеры и головной мозг - статья. Дофамин — тормозной модулятор, снижающий эффекты возбуждающего медиатора ацетилхолина. У пенсионеров часто появляется паркинсонизм — смерть нейронов, синтезирующих дофамин. Это приводит к тому, что ацетилхолин проявляет сверхизбыточную активность. Появляется скованная походка, дрожание пальцев, лицо становится маскообразным, не выражающим чувств. Разработаны лекарства, дозволяющие вылечивать эту болезнь оковём роста синтеза дофамина либо введения проникающих Нейротрансмиттеры и головной мозг - статья в мозг агонистов его рецепторов. Но эффекты дофамина намного труднее. Он содействует как завышенному настроению и чувственному ублажению, так и необычной активности мозга (в том числе, возможно, и творческой). И опять заметим, что всё отлично в меру. Многие наркотические вещества ингибируют оборотный захват нейронами дофамина, что приводит к его лишнему Нейротрансмиттеры и головной мозг - статья скоплению в синапсе. В патогенезе одной из 2-ух главных форм головного психологического заболевания — шизофрении принципиальное значение присваивают увеличенному действию дофамина. Во всяком случае большая часть действенных при шизофрении фармацевтических средств (нейролептики) заблокируют сенсоры дофамина. Нобелевская премия по физиологии и медицине 2000 года присуждена за исследования по дофамину Нейротрансмиттеры и головной мозг - статья.

2-ой КА — норадреналин вызывает скопление в клеточке ионов Са 2+ (через α1-адренорецепторы) и цАМФ (через β-адренорецепторы). Активизируется ретикулярная формация ствола, что тонизирует мозг, включая кору огромных полушарий. Это провоцирует память, целесообразное поведение, эмоции и мышление. Введение веществ, которые уменьшают скопление КА в нервных клеточках (резерпин), резко понижает активность мозга. Подобные лекарства вводят Нейротрансмиттеры и головной мозг - статья буйным психологическим нездоровым, также при отлове животных (выстрел ампулой с таким веществом). КА плотно сплетены с негативными эмоциями. Норадреналин выделяется из симпатических нервных окончаний в синапс и потом в кровь при гневе, ярости, психической мобилизации; он понижает депрессию (подавленность, тоску, темную настроенность). 3-ий КА — адреналин освобождается из мозгового вещества надпочечников Нейротрансмиттеры и головной мозг - статья при ужасе и депрессии. Люди с преимущественным освобождением норадреналина удачно работают лётчиками, лазутчиками, монтажниками-высотниками, докторами. У людей с доминированием адреналиновой реакции при мельчайшей трудности всё валится из рук, выводит из равновесия. Им легче трудиться в размеренной обстановке — канцелярскими работниками, философами, терапевтами.

КА в особенности важны при стрессе Нейротрансмиттеры и головной мозг - статья: они активируют процессы распада и выработки энергии, вызывают освобождение других гормонов стресса, в особенности глюкокортикостероидов, стимулируют главные физиологические системы и в итоге наращивают устойчивость организма.

Но те же КА через α2-адренорецепторы понижают концентрации ионов Са 2+ и цАМФ, что приводит к уменьшению выделения норадреналина и других НТ. Эта отрицательная оборотная Нейротрансмиттеры и головной мозг - статья связь предупреждает перевозбуждение, понижает тонус мозга. В отличие от ситуации с ГАМК один и тот же НТ — норадреналин через различные СТС может давать обратные эффекты. Конечный итог находится в зависимости от доминирования в данном отделе мозга той либо другой СТС и/либо её фунциональной активности.

ГАМК, аденозин Нейротрансмиттеры и головной мозг - статья и селективные агонисты α2-адренорецепторов реализуют, в том числе и у млекопитающих, другую приспособительную стратегию — толерантную. Для неё типично понижение употребления О2, температуры тела и катаболизма с уменьшением активности мозга и других физиологических систем. В итоге существенно возрастает устойчивость организма ко многим экстремальным факторам [2]. Обе стратегии связаны не только лишь с НТ, да Нейротрансмиттеры и головной мозг - статья и с дистантными и местными гормонами.

Индолилалкиламины образуются из аминокислоты триптофана: серотонин — в стволе мозга и энтерохромаффинных клеточках кишечного тракта, мелатонин — в эпифизе (шишковидной железе). Серотонин понижает злость, ужас, депрессию, провоцирует пищевое поведение, сон и впадение в зимнюю спячку, наращивает пищевые и понижает болевые условные рефлексы, содействует Нейротрансмиттеры и головной мозг - статья обучению и лидерству. Мелатонин в большей степени освобождается ночкой и содействует сну (сейчас его используют как снотворное), тормозит выделение гонадотропных гормонов. Оба индолилалкиламина понижают половую активность.

Обмен моноаминов нарушен при депрессиях, которые распространяются всё обширнее. Они мучительны и могут привести к самоубийству. Депрессии в особенности нередко поражают творческих Нейротрансмиттеры и головной мозг - статья людей. Блокаторы оборотного захвата моноаминов нейронами и ингибиторы моноаминоксидазы, метаболизирующей катехоламины и серотонин, понижают инактивирование моноаминов, их уровни в синапсах растут. Это даёт чёткий целебный эффект — понижает депрессию. Очень принципиальные и разнообразные функции делает ещё одна большая группа НТ — нейропептиды.

Заключение

Нейротрансмиттеры — хим передатчики сигналов нейронов — делятся на нейромедиаторы Нейротрансмиттеры и головной мозг - статья и нейромодуляторы. 1-ые прямо передают нервные импульсы, 2-ые видоизменят действие медиаторов. НТ выделяются в синапс, ведут взаимодействие со своими специфичными сенсорами и через СТС меняют функции постсинаптической клеточки. Главные медиаторы мозга — возбуждающие (глутамат, аспартат) и ингибирующие (ГАМК, глицин) аминокислоты, соотношение их концентраций и активности в главном определяет функциональное состояние большинства нейронов Нейротрансмиттеры и головной мозг - статья. Нейромодуляторы обычно действуют более локально — в определённых зонах мозга и делают дополнительные варианты, обогащающие диапазон физиологического состояния нейронов. Эти функции делают как те же нейромедиаторы (но через другие сенсоры и СТС), так и спец нейромодуляторы (аденозин, катехоламины, индолилалкиламины, нейростероиды). В целом множественность НТ и обилие их деяния, включая как совпадение Нейротрансмиттеры и головной мозг - статья, так и противоположность эффектов, обеспечивают функционирование самого сложного органа нашего организма — центральной нервной системы, объединение отдельных нейронов в целостный мозг и успешное выполнение всех его различных и актуально нужных функций.

Перечень литературы

1. Кулинский В.И. Передача и трансдукция гормонального сигнала в различные части клеточки // Соросовский Образовательный Журнальчик. 1997. № 8. С Нейротрансмиттеры и головной мозг - статья. 14–19.

2. Кулинский В.И. Две стратегии выживания организма // Энциклопедия „Современное естествознание“: В 10 т. М.: Наука; Флинта, 1999. Т. 2: Общая биология. С. 252–254.

3. Нейрохимия / Под ред. И.П. Ашмарина, П.В. Стукалова. М.: НИИ биомедхимии РАМН, 1996. 469 с.

4. Раевский К.С., Георгиев В.П. Медиаторные аминокислоты: Нейрофармакологические и нейрохимические нюансы. М.: Медицина, 1986. 239 с.

5. Сергеев П Нейротрансмиттеры и головной мозг - статья.В., Шимановский Н.Л., Петров В.И. Сенсоры физиологически активных веществ. 2-е изд. М.; Волгоград, 1999. 639 с.

6. Ткачук В.А. Молекулярные механизмы нейроэндокринной регуляции // Соросовский Образовательный Журнальчик. 1998. № 6. С. 16–20.

7. Garrett R.H., Grisham Ch.M. Molecular Aspects of Cell Biology. Fort Worth. Philadelphia etc.: Saunders Coll.Publ., 1995. P. 1180–1243.



nekotorie-fakti-iz-istorii-ssv-v-rossii.html
nekotorie-fizicheskie-postoyannie-i-velichini.html
nekotorie-formi-ekspressii-6-glava.html