Нейромедиаторы: биохимия передачи нервного импульса¶

Нейромедиаторы (от лат. neuron — нерв и mediare — посредничать) — это биологически активные химические вещества, которые обеспечивают передачу нервного импульса между нейронами, а также от нейронов к мышечным и секреторным клеткам. По сути, нейромедиаторы — это «посредники»: электрический сигнал, проходящий по одному нейрону, на синаптической щели превращается в химический сигнал, а на принимающей клетке снова становится электрическим. К нейромедиаторам (их также называют нейротрансмиттерами) относят дофамин, серотонин, норадреналин, ацетилхолин, гамма-аминомасляную кислоту (ГАМК), глутамат, эндорфины и ряд других веществ.

¶Принцип работы

Нервная клетка передаёт информацию через отростки — аксоны. Когда электрический импульс (потенциал действия) достигает конца аксона (синапса), в пресинаптическую щель высвобождаются пузырьки с нейромедиатором. Молекулы вещества диффундируют через щель шириной около 20–40 нанометров и связываются с рецепторами на постсинаптической мембране. В зависимости от типа рецептора и нейромедиатора клетка-получатель либо возбуждается, либо тормозится.

После передачи сигнала нейромедиатор устраняется одним из трёх способов: обратный захват в пресинаптический нейрон (реуптейк), разрушение ферментами (например, ацетилхолинэстеразой) или диффузия. Многие психотропные препараты действуют именно на эти механизмы: ингибиторы обратного захвата серотонина (СИОЗС) повышают его концентрацию в синапсе, а ингибиторы моноаминоксидазы (ИМАО) блокируют фермент, разрушающий моноамины.

¶Классификация

По химической структуре нейромедиаторы делят на несколько основных групп:

По действию на постсинаптическую клетку различают возбуждающие (глутамат, ацетилхолин) и тормозящие (ГАМК, глицин) нейромедиаторы. Некоторые вещества (например, дофамин) действуют как модуляторы — они не вызывают возбуждения напрямую, а изменяют интенсивность сигнала.

¶Основные нейромедиаторы и их роль

¶Дофамин

Участвует в системе вознаграждения, мотивации, контроле произвольных движений. Дефицит дофамина в чёрной субстанции связан с болезнью Паркинсона, а нарушения его обмена в мезолимбической системе — с шизофренией (по дофаминовой гипотезе). Дофаминовые рецепторы делятся на D1-подобные и D2-подобные; нейролептики действуют преимущественно как антагонисты D2-рецепторов.

¶Серотонин (5-гидрокситриптамин)

Около 90 % серотонина в организме находится в желудочно-кишечном тракте, но в ЦНС он играет ключевую роль в регуляции настроения, сна, аппетита и болевых ощущений. Снижение серотонинергической активности связывают с депрессией, хотя современные данные показывают, что механизм депрессии сложнее простого «дефицита серотонина».

¶Норадреналин

Основной медиатор симпатической нервной системы, обеспечивает реакцию «бой или бегство»: повышение давления, расширение зрачков, мобилизацию ресурсов организма. В ЦНС участвует в регуляции внимания и бодрствования. Дефицит норадреналина играет роль в СДВГ и некоторых формах депрессии.

¶Ацетилхолин

Первый открытый нейромедиатор (ОттоЛёви, 1921). Обеспечивает передачу сигнала в нервно-мышечных синапсах, участвует в работе парасимпатической нервной системы, памяти и внимании. Разрушается ферментом ацетилхолинэстеразой. Снижение холинергической активности наблюдается при болезни Альцгеймера.

¶ГАМК и глутамат

Глутамат — основной возбуждающий нейромедиатор ЦНС (примерно 80 % синапсов головного мозга). ГАМК — основной тормозной; её дефицит приводит к эпилептическим приступам. Бензодиазепины и барбитураты усиливают действие ГАМК через рецепторы GABA-A.

¶Эндорфины

Эндогенные опиоидные пептиды, связывающиеся с μ-, δ- и κ-рецепторами. Уменьшают восприятие болви, вызывают чувство эйфории. Выделяются при физической нагрузке, стрессе, смехе.

¶Клиническое значение

Знание нейромедиаторных систем лежит в основе современной психофармакологии. Основные классы препаратов действуют через изменение нейромедиаторного обмена:

• Антидепрессанты: СИОЗС (флуоксетин, сертралин), СИОЗНиС (венлафаксин), трициклические, ИМАО.
• Нейролептики: блокада D2-рецепторов (галоперидол, рисперидон).
• Анксиолитики: бензодиазепины, усиливающие ГАМК-ергическую тормозную передачу.
• Противоэпилептические: вальпроаты, карбамазепин, бензодиазепины.
• Противопаркинсонические: леводопа — предшественник дофамина.

Нарушения обмена нейромедиаторов связаны с широким кругом заболеваний: депрессия, тревожные расстройства, шизофрения, биполярное аффективное расстройство, болезнь Паркинсона, болезнь Альцгеймера, эпилепсия, наркозависимость.

¶История

Термин «нейромедиатор» закрепился после работы ОттоЛёви, который в 1921 году экспериментально доказал химическую передачу нервного импульса на сердце лягушки, выделив вещество, названное им вагус-stoff (позднее идентифицированное как ацетилхолин). В 1936 году Генри Дейл подтвердил роль ацетилхолина в нервно-мышечной передаче; оба учёных получили Нобелевскую премию по физиологии и медицине в 1936 году. Открытие серотонина (1935, Витторио Эрспамер) и норадреналина (1946, Ульф фон Эйлер) расширило представление о химической сигнализации в нервной системе.

¶Исторические источники

• Siegel G.J., Agranoff B.W., Albers R.W. Basic Neurochemistry: Molecular, Cellular and Medical Aspects. — Academic Press, 1999.
• Cooper J.R., Bloom F.E., Roth R.H. The Biochemical Basis of Neuropharmacology. — Oxford University Press, 2003.
• Биохимия мозга / под ред. А. В. Валеева. — СПб.: СпецЛит, 2011.
• Хомский Н.Д. «Язык и разум». — М.: Канон+, 2019.