Химия мозгаНиконова Евгения Юрьевна

Московский государственный университет имени М.В. ЛомоносоваФакультет психологии

Москва 2016г.

Нейромедиаторы (нейротрансмиттеры, посредники) — биологически активные химические вещества, посредством которых осуществляется передача электрического импульса от нервной клетки через синаптическое пространство между нейронами, а также, например, от нейронов к мышечной ткани. Нервный импульс, поступающий в пресинаптическое окончание, вызывает освобождение в синаптическую щель медиатора. Молекулы медиаторов реагируют со специфическими рецепторными белками клеточной мембраны, инициируя цепь биохимических реакций.

Глутаминовая кислотаГлутаминовая кислотаГлутаминовая кислота (глутамат) — наиболее распространённый возбуждающий нейротрансмиттер в нервной системе позвоночных, в нейронах мозжечка и спинного мозга. В химических синапсах глутамат запасается в пресинаптических пузырьках (везикулах). На постсинаптическом нейроне глутамат связывается с постсинаптическими рецепторами, такими, как, например, NMDA-рецепторы, и активирует их. Благодаря участию последних в синаптической пластичности глутамат вовлечен в такие когнитивные функции, как обучение и память. Одна из форм синаптической пластичности, называемая долговременной потенциацией, имеет место в глутаматергических синапсах гиппокампа, неокортекса и в других частях головного мозга.

Повышенное содержание глутамата происходит во время инсульта, боковой амиотрофического склероза, аутизма, некоторые формы умственной отсталости, болезни Альцгеймера. Глутаминовая кислота участвует в реализации эпилептического припадка. Роли глутаматной системы в настоящее время отводится большое место в изучении шизофрении и депрессии. Одной из наиболее активно изучаемых теорий шизофрении в настоящее время является гипотеза NMDA-рецепторной гипофункции: при применении антагонистов NMDA-рецепторов, таких, как фенциклидин, у здоровых добровольцев в эксперименте появляются симптомы шизофрении. В связи с этим предполагается, что гипофункция NMDA-рецепторов является одной из причин нарушений в дофаминергической передаче у больных шизофренией.

Гамма-аминомасляная кислотаГамма-аминомасляная кислотаγ-Аминомасляная кислота (ГАМК, GABA) — аминокислота, важнейший тормозной нейромедиатор центральной нервной системы человека и других млекопитающих. Аминомасляная кислота является биогенным веществом. Содержится в ЦНС и принимает участие в нейромедиаторных и метаболических процессах в мозге.Наличие ГАМК в ЦНС было обнаружено в середине 50-х годов, в 1963 г. осуществлен её синтез (Krnjević K., Phillis J. W.). В конце 60-х годов под названием «Гаммалон» ГАМК была предложена для применения в качестве лекарственного средства за рубежом, затем — под названием «Аминалон» — в России.

Гамма-аминомасляная кислота снимает возбуждение и оказывает успокаивающее действие, её можно принимать также как транквилизатор, но без риска развития привыкания. Эту аминокислоту используют в комплексном лечении эпилепсии и артериальной гипертензии. Так как она оказывает релаксирующее действие, её применяют при лечении нарушений половых функций. Гамма-аминомасляную кислоту назначают при синдроме дефицита внимания. Избыток гамма-аминомасляной кислоты, однако, может усилить беспокойство, одышку, дрожание конечностей. При передозировке останавливают дыхание.

АцетилхолинАцетилхолинАцетилхолин (лат. Acetylcholinum) — нейромедиатор, осуществляющий нервно-мышечную передачу, а также основной нейромедиатор в парасимпатической нервной системе. Играет важную роль в процессах жизнедеятельности: он принимает участие в передаче нервного возбуждения в ЦНС, вегетативных узлах, окончаниях парасимпатических и двигательных нервов. Ацетилхолин связан с функциями памяти. Снижение при болезни Альцгеймера приводит к ослаблению памяти у пациентов. Ацетилхолин играет важную роль в засыпании и пробуждении. Пробуждение происходит при увеличении активности холинергических нейронов в базальных ядрах переднего мозга и стволе головного мозга. Ацетилхолин вырабатывают нейроны базальных ядер, которые активируются во время концентрации внимания.

Периферическое действие ацетилхолина проявляется в замедлении сердечных сокращений, расширении периферических кровеносных сосудов и понижении артериального давления, усилении перистальтики желудка и кишечника, сокращении мускулатуры бронхов, матки, желчного и мочевого пузыря, усилении секреции пищеварительных, бронхиальных, потовых и слёзных желез.

ДофаминДофаминДофамин (допамин, DA) — нейромедиатор, вырабатываемый в мозге людей и животных. Также гормон, вырабатываемый мозговым веществом надпочечников и другими тканями, но в подкорку мозга из крови этот гормон почти не проникает. По химической структуре дофамин относят к катехоламинам. Является одним из химических факторов внутреннего подкрепления и служит важной частью «системы вознаграждения» мозга, поскольку вызывает чувство удовольствия, чем влияет на процессы мотивации и обучения. Дофамин естественным образом вырабатывается в больших количествах во время положительного, по субъективному представлению человека, опыта — к примеру, секса, приёма вкусной пищи, приятных телесных ощущений. Эксперименты показали, что даже воспоминания о поощрении могут увеличить уровень дофамина, поэтому данный нейромедиатор используется мозгом для оценки и мотивации, закрепляя важные для выживания и продолжения рода действия.

СеротонинСеротонинСеротонин, 5-гидрокситриптамин, 5-НТ — один из основных нейромедиаторов. По химическому строению серотонин относится к биогенным аминам, классу триптаминов. Серотонин часто называют «гормоном хорошего настроения» и «гормоном счастья».Физиологические функции серотонина чрезвычайно многообразны. Серотонин «руководит» очень многими функциями в организме. При снижении серотонина повышается чувствительность болевой системы организма, то есть даже самое слабое раздражение отзывается сильной болью. Дефицит или ингибирование серотонинергической передачи, например, вызванные снижением уровня серотонина в мозге является одним из факторов формирования депрессивных состояний, навязчивых расстройств и тяжелых форм мигрени.Гиперактивация серотониновых рецепторов (например, при приёме некоторых наркотиков) может привести к галлюцинациям.

ГлицинГлицинГлицин входит в состав многих белков и биологически активных соединений. Из глицина в живых клетках синтезируются порфирины и пуриновые основания.Применяется в медицине в качестве ноотропного лекарственного средства.Глицин также является нейромедиаторной аминокислотой, проявляющей двоякое действие. Глициновые рецепторы имеются во многих участках головного мозга и спинного мозга. Связываясь с рецепторами, глицин вызывает «тормозящее» воздействие на нейроны, уменьшает выделение из нейронов «возбуждающих» аминокислот, таких, как глутаминовая кислота, и повышает выделение ГАМК. Также глицин связывается со специфическими участками NMDA-рецепторов и, таким образом, способствует передаче сигнала от возбуждающих нейротрансмиттеров глутамата и аспартата. В спинном мозге глицин приводит к торможению мотонейронов, что позволяет использовать глицин в неврологической практике для устранения повышенного мышечного тонуса.

Глицин является регулятором процессов защитного торможения в центральной нервной системе снижая психоэмоциональное напряжение.Производители фармакологических препаратов глицина заявляют, что глицин оказывает успокаивающее, мягкое противотревожное и слабое антидепрессивное действие, уменьшает чувство тревоги, страха, психоэмоционального напряжения.

АденозинАденозинАденозин играет важную роль в биохимических процессах, таких как передача энергии и сигналов. Аденозин также является нейротрансмиттером ингибиторного типа. Полагают, что он играет роль в стимуляции сна и подавлении бодрости, поскольку его концентрация увеличивается во время продолжительного бодрствования организма и уменьшается во время последующего сна.Аденозин является главной мишенью кофеина, содержащегося в чае, кофе и некоторых других возбуждающих напитках.

Для нервной клетки, кофеин выглядит точно так же как и аденозин. Поэтому кофеин может присоединится к рецептору, который предназначен для аденозина. Но он не замедляет активности клетки. Получается, что кофеин занял место аденозина, и теперь аденозин не может присоединится к клетке. Так что работа нервной клетки не замедляется, а, наоборот, ускорится.Так же кофеин заставляет кровеносные сосуды сужаться, потому что не позволяет аденозину расширять их. Поэтому некоторые лекарства от головной боли содержат кофеин, они уменьшают кровяное давление в мозге.

Эндорфины представители группы биохимических соединений, естественно вырабатывающихся в головном мозге и способных блокировать болевые ощущения, аналогично определенным наркотическим веществам, могут определять эмоциональное состояние человека. Эндорфины выделяются из беталипотрофина, вырабатываемого гипофизом; есть мнение, что эндорфины регулируют функциональность эндокринных желез человека. Гипофиз играет важную роль для организма в целом, поддерживая гормональное равновесие и в необходимых ситуациях выделяет требуемые организмом активные вещества.Действие эндорфинов на организм похоже на действие некоторых наркотических веществ (опиатов), суть которого заключается в блокировании нервных окончаний, отвечающие за болевые ощущения.

Система эндорфинов играет важнейшую роль в активации организма в ходе стрессовой реакции, и противодействии негативным эффектам стресса. Эволюционное значение эндорфинов:

- Обезболивание в экстремальной ситуации с одновременной активацией мышления.- После прекращения экстремальной ситуации - "тушение" адреналиновых реакций, возвращение к нормальной работе сердечно-легочной системы, и других внутренних органов.- Вознаграждение за успешное выживание путем стимуляции центров удовольствия.- Обезболивание в период раневого процесса с одновременной седацией, переводом нервной системы в полусонное состояние.- Стимуляция регенерации, активация иммунитета, восстановление мышечной массы.

Недостаточность эндорфинов встречается при всех хронических заболеваниях, последствиях стресса, депрессии, синдроме хронической усталости.

Как увеличить количество Как увеличить количество эндорфинов в организме?эндорфинов в организме?

Травма

Выработка эндорфинов увеличивается в ответ на стресс с целью уменьшения болевых ощущений.

Иглоукалывание

Одна из старейших в мире медицинских практик, считает, что введение иглы в периферические нервы активирует выделение эндорфина.

Перец Чили

В перце чили содержится капсаицин, который при попадании в ротовую полость вызывает эффект ожога и стимулирует выработку эндорфина в организме.

Психоактивные вещества - любое химическое вещество естественного или искусственного происхождения, которое влияет на функционирование центральной нервной системы, приводя к изменению психического состояния. Психоактивные вещества, влияющие на высшие психические функции, и используемые в медицине для лечения психических заболеваний, называются психотропными. Нейротропные средства - обширная группа лекарственных средств, оказывающие действие на нервную систему - центральную и периферическую. Могут угнетать или стимулировать передачу нервного возбуждения в различных отделах нервной системы, понижать или повышать чувствительность нервных окончаний в периферических нервах, воздействовать на разные типы рецепторов синапсов.

Все опиаты, имеют определённое структурное сходство с эндорфинами. У эндогенных (произведённых организмом) опиатов структура молекулы позволяет точно взаимодействовать с нужным рецептором. У экзогенных совпадение молекулы и рецептора относительно невелико, что значительно сказывается на эффективности их действия и селективности. Эндорфины, в зависимости от типа, действуют на строго заданную группу рецепторов, а опиаты — на все сразу. По сравнению с эндорфинами для достижения одинакового эффекта необходимая доза опиатов должна быть больше.Дополнительными механизмами привыкания может быть усиление выработки глутамата (возбуждающего медиатора) и глутаматергической передачи сигналов в мозге, снижение выработки эндорфинов, регуляция активности опиоидных рецепторов. При этом прекращение приёма наркотика вызывает ряд крайне болезненных симптомов.

Морфин, даже при однократном воздействии, блокирует способность усиления связей в синапсах. Этот результат может объяснить возникновение наркотической зависимости.Морфин блокирует механизм, который является ключевым для формирования запоминания. В этом процессе критически важным является долговременная потенциация, которая лежит в основе образования следа памяти.При долговременной потенциации синапсы – связи между нейронами – становятся прочнее. Воздействие наркотика (даже одной дозы) разрушает эту связь, причем этот эффект длится долговременно, когда в организме нет уже и следов морфина.Данный эффект был зарегистрирован в вентральной области покрышки среднего мозга (лат. Tegmentum mesencephalicum) – небольшом отделе мозга, отвечающем за мозговую систему вознаграждения. Система представляет собой сложную сеть нейронов, вызывающую чувство удовольствия после еды или занятий сексом, т.е. форм активности, необходимых для выживания и продолжения рода.Проф. Кауэр наблюдала эффект на синапсах, расположенных между тормозными и дофаминовыми нейронами. В здоровом мозгу тормозные нейроны ограничивают выброс дофамина, «вещества удовольствия», участвующего в системе вознаграждения. Алкоголь или наркотики увеличивают приток дофамина.Общий вывод, который делает проф. Кауэр, заключается в том, что морфин и другие опиоиды усиливают реакцию мозговой системы вознаграждения. Более того, удалось выяснить механизм воздействия морфина не только на клеточном, но и на молекулярном уровне.

Мак опийныйМак опийныйМак снотворный культивируют во многих странах на протяжении тысячелетий. Из его незрелых коробочек получают опиум — загустевший млечный сок. Сырой опий употребляется в Китае и других странах для курения, жевания, как наркотическое, опъяняющее средство. В европейской медицине опий подвергается переработке для извлечения алкалоидов и изготовления болеутоляющих, успокаивающих, противосудорожных и снотворных средств, а кроме того при желудочных заболеваниях.Из семян этого растения изготовляют маковое масло, которое используется в пищу, применяется для получения маргарина и в фармацевтике. В пищевых целях используют семена мака. Ими посыпают выпечку или делают начинки.

ОпиумОпиум

Лауданум (Laudanum) опийная настойка на спирту

Врачи древности использовали наркотические вещества наряду с традиционными методами для лечения душевных заболеваний.Приняв дозу наркотического вещества, пациенты должны были провести ночь в храме, чтобы услышать голос божества, которое сообщит какое лечение следует пройти.Существует "папирус Эберса", из которого известно, что во многие лекарства, использовавшиеся в античные времена, входил опий. Гиппократ также считал опий весьма эффективным лекарством. В Европе первым лечебное средство, изготовленное из опиума, применил швейцарский врач, естествоиспытатель и философ Парацельс. Опий он назвал камнем бессмертия и изготовленные на его основе препараты широко использовались в практической медицине.В XVII веке знаменитый английский врач Томас Сайденхэм открыл свой способ получения опиума. Первые препараты опиума носили название лаудан.

Европа практически ничего не знала о наркотиках до конца XIII века, когда крестоносцы привезли с Ближнего Востока опиум.

МорфийМорфийВ 1805 году аптекарь Зертюрнер выделил первый алкалоид опиума и дал ему название "морфин" в честь Морфея, греческого бога сна. В 1853 году была изобретена игла для подкожных инъекций, возникло заблуждение, что такое введение препарата не вызывает привыкания и пригоден для лечения опиумной и алкогольной зависимости. Этот метод ускорил возникновение морфинизма и в XIX веке можно уже говорить о массовом употреблении наркотиков. При внутривенном введении морфин интенсивно поглощается тканями, в течение 10 минут после внутривенного введения 96—98 % морфина исчезает из системного кровотока.Пик концентрации при внутримышечном введении отмечается через 7—20 минут.Агонистическое влияние морфина на опиатные рецепторы сопровождается снижением уровня сознания, ощущением тепла, сонливостью и эйфорией.До синтеза героина морфин был наиболее распространённым наркотическим анальгетиком в мире.

ГероинГероинДиацетилморфин был впервые синтезирован в 1874 году Алдером Райтом.В качестве лекарственного средства от кашля диацетилморфин разрабатывался немецким химиком Феликсом Хоффманном и был выпущен немецкой фармацевтической компанией Bayer AG в 1898 году под торговой маркой «героин». Препарат продавался как успокаивающее при кашле и как не вызывающая привыкания замена морфию. Этому способствовало то, что героин вызывает относительно спокойную эйфорию с минимальными отклонениями в поведении и интеллекте (при условии его недолгого использования). С 1898 по 1910 год героин продавался как замена морфина и лекарство от кашля для детей. Позже было обнаружено, что героин превращается в морфин в печени.

Эффекты от употребления героина (диацетилморфина):

• обезболивание;• угнетение дыхательного центра;• угнетение рвотного центра;• угнетение кашлевого центра;• сужение зрачков за счёт воздействия на черепно-мозговые нервы;• седация, чувство покоя, эйфории; возможное возникновение приятных или ужасающих галлюцинаций;• торможение секреторной активности желудочно-кишечного тракта;• стимуляция выделения антидиуретического гормона и уменьшение мочеотделения;• основной обмен и температура тела понижаются.

КокаинКокаинКокаин - алкалоид тропанового ряда, обладает местноанестезирующим и наркотическим действием. Наряду с другими алкалоидами содержится в растениях рода Эритроксилум, в частности: Кокаиновый куст, распространённых в тропической зоне Южной Америки.

Благодаря своему тонизирующему и наркотическому действию листья коки длительное время употреблялись коренным населением Южной Америки; выделенный в середине XIX века из листьев коки чистый кокаин распространился в Европе и США. В 1856 году доктор Карл Шерцер, по заказу лаборатории привёз из Перу сундук с листьями коки, который был передан химику Альберту Ниману из Гёттингенского университета. Развив и усовершенствовав процесс очистки алкалоида, тот назвал его кокаином. Был получен также кокаиновый воск - и ряд других продуктов.Изначально он широко применялся в медицинских целях, но к началу XX века был почти полностью вытеснен из медицинской практики более совершенными препаратами.

Кокаин действует на 3 нейромедиаторные системы: дофаминовую, норадреналиновую, серотониновую. Связывая транспортеры моноаминов, кокаин нарушает обратный нейрональный захват нейромедиаторов пресинаптической мембраной. В результате нейромедиатор остаётся в синаптической щели и с каждым прохождением нервного импульса концентрация его растёт, что приводит к усилению воздействия на соответствующие рецепторы постсинаптической мембраны. С каждым нервным импульсом выделяется все меньше нейромедиаторов и компенсаторно возрастает плотность рецепторов к данному катехоламину на постсинаптической мембране, данное явление особенно характерно для дофаминовых рецепторов.Вызываемые кокаином эйфория и психическая зависимость связаны главным образом с блокированием дофаминового транспортера в центральной нервной системе. Нарушение обмена норадреналина проявляется преимущественно в симпатической нервной системе, оказывая влияние на органы, где количество норадреналиновых рецепторов наибольшее. Влияние кокаина на систему серотонинового обмена при однократном введении приводит к повышению концентрации серотонина в синаптической щели и, как следствие, — к развитию центральных эффектов.

АмфетаминАмфетаминАмфетамин - психоактивное вещество, стимулятор центральной нервной системы, структурно подобен адреналину и норадреналину.Одно из первых научных исследований амфетамина началось доктором из Лос-Анджелеса М. Г. Натансоном в 1935 году. Он изучил субъективные эффекты амфетамина на 55 работниках госпиталя. Каждому было выдано 20 мг бензедрина. Два наиболее часто сообщаемых эффекта были «ощущение бодрости и хорошего настроения» и «уменьшенная усталость при работе».Этот препарат использовался американскими лётчиками и моряками как средство для снятия усталости, борьбы со сном во время несения службы, повышения бдительности.

D-амфетамин, как и его аналог метамфетамин, действует как непрямой агонист дофаминовых рецепторов. Он вызывает высвобождение дофамина из везикулярного пула и ингибирует МАО. Кроме того, амфетамин осуществляет блокаду обратного захвата дофамина.Стимулирующий эффект заключается в повышении активности и бодрости, снижении утомляемости, приподнятом настроении, увеличении способности концентрировать внимание, понижении аппетита и снижении потребности во сне.По окончании действия препарата за этими поведенческими реакциями почти всегда следуют пониженный эмоциональный фон, иногда доходящие до депрессии, и утомления, что индивидуально для каждого человека. В целом, для всех стимуляторов подобного рода характерен эффект накопления усталости — при прекращении приёма проявляются подавленные препаратом потребности в еде и во сне.Амфетамин вызывает психологическую зависимость, физиологическую зависимость не вызывает.

MDMAMDMA

психоактивную характеристику ввиду своей способности вызывать чувства эйфории, интимной близости и доверия по отношению к другим людям, а также снижать чувства страха и беспокойства. Данные эмоциональные эффекты имеют очень устойчивое проявление, заметно отличая и выделяя MDMA среди других стимуляторов в отдельную группу эмпатогенов. Помимо рекреационного использования, до своего запрета, MDMA активно применялся в качестве вспомогательного средства в психотерапии, в особенности для консультирования семейных пар и разрешения семейных проблем и конфликтов.

Метилендиоксиметамфетамин, MDMA (3,4-метилендиокси-N-метамфетамин) — полусинтетическое психоактивное соединение амфетаминового ряда, относящееся к группе фенилэтиламинов, широко известное под сленговым именем «экстази». MDMA имеет уникальную