Биохимия нервной тканиЗав.кафедрой, к.мед.н., доц. Шатова Ольга Петровна

Донецк, 2015

Сужение зрачка

Сужение бронхов

Стимуляция перистальтики

и секреции пищеварительных

соков

Сокращение

Превращение гликогена в глюкозу

Расширение зрачка

Выделение небольшого кол-ва слюныОбильное слюноотделение

Расширение бронхов

Стимуляция сердца

Подавление перистальтики

и секреции

Торможение сердца

Подавление сокращений

Сужение кровеносных

сосудов

Симпатический Симпатический отдел отдел

Парасимпатический Парасимпатический отделотдел

Преобладает симпатическая регуляция

Преобладает парасимпатическая регуляция

Борьба или бегство

Покой и возобновление ресурсов организма

Симпатический Симпатический отдел отдел

Парасимпатический Парасимпатический отделотдел

Сужение зрачка

Сужение бронхов

Стимуляция перистальтики

и секреции пищеварительных

соков

Сокращение

Превращение гликогена в глюкозу

Расширение зрачка

Выделение небольшого кол-ва слюныОбильное слюноотделение

Расширение бронхов

Стимуляция сердца

Подавление перистальтики

и секреции

Торможение сердца

Подавление сокращений

Сужение кровеносных

сосудов

Регуляторные сигналы передаются с помощью

веществ-

нейромедиаторов

Почему эффекты так сильно различаются?Почему эффекты так сильно различаются?

Нейромедиаторыэто вещества, которые характеризуются следующими признаками:

• Синтезируются и накапливаются в пресинапсеСинтез происходит в теле нейронов, а накопление в особых везикулах, которые постепенно перемещаются с участием систем нейрофиламентов и нейротрубочек к кончикам аксонов

• Освобождаются при передаче импульса 

• Реагируют со специфическими рецепторами на постсинапсе

• Вызывают после связывания с постсинаптической мембраной изменение скорости метаболических процессов и возникновение электрического импульса

• Имеют систему для инактивации

Химическая классификация нейромедиаторов1. Аминокислоты (и их производные)

• Ацетилхолин (серин)• Дофамин (тирозин)• Норадреналин (тирозин)• ГАМК (глутамат)• Серотонин (триптофан)• Таурин (цистеин)• Глицин• Гомоцистеин (метионин)• Гистамин (гистидин)

Отто Леви, НП 1936 «за открытия, связанные с химической передачей нервных импульсов»

Ацетилхолин

нейромедиатор, осуществляющий нервно-мышечную передачу, а также основной нейромедиатор в парасимпатической нервной системе.

В организме очень быстро разрушается специализированным ферментом - ацетилхолинэстеразой.

Генри Дейл

Фермент - холинацетилтрансфераза

Синтез ацетилхолина (Ацх)

Фермент синтеза

Фермент инактивации

• Деполяризация мембраны синаптических окончаний вызывает быстрый ток Са2+ в клетку

• Временное увеличение внутри клетки  Са2+ стимулирует слияние мембраны синаптических пузырьков с плазматической мембраной, запускается процесс высвобождения

• Выделенный в синаптическую щель ацетилхолин вступает во взаимодействие с рецептором постсинаптической мембраны

• В результате изменяется проницаемость мембраны – резко увеличивается ее пропускная способность для  Na+

• Взаимодействие между рецептором и медиатором запускает ряд реакций

• После выделения медиатора должна наступить фаза его быстрой инактивации, или удаления, чтобы подготовить синапс к восприятию нового импульса

Действие нейромедиатора

Ацетилхолиновый рецептор

• активируется никотином• этот рецептор входит в группу рецептор-ионных

каналов вместе с ГАМК, глициновым и серотониновым 5-HT3 рецепторами

• трансмембранный олигомерный гликопротеиновый комплекс, состоящий из 6 субъединиц

• при взаимодействии с ацетилхолином рецептор так изменяет свою конформацию, что внутри него формируется натриевый канал. Катионная селективость канала обеспечивается тем, что ворота канала сформированы отрицательно заряженными аминокислотами.

• ингибиторами холинэстеразы являются фосфорорганические соединения (хлорофос, дихлофос, табун, зарин, зоман, бинарные яды). Некоторые из них синтезированы в качестве инсектицидов, а некоторые - в качестве боевых отравляющих веществ (нервно-паралитические яды)

•мускариновые рецепторы являются метаботропными и относятся к рецепторам, сопряженным с G-белками•из одной полипептидной цепи•характерным представителем М-холиноблокаторов является атропин•м1-холинорецепторы в ЦНС и в вегетативных ганглиях (однако последние локализуются вне •м2-холинорецепторы — основной подтип м-холинорецепторов в сердце•м3-холинорепепторы — в гладких мышцах, в большинстве экзокринных желез•м4-холинорецепторы — в сердце, стенке легочных альвеол, ЦНС•м5-холинорецепторы — в ЦНС, в слюнных железах, радужной оболочке, в мононуклеарных клетках крови

Ацетилхолиновый рецептор

Дофамин

В6

•вызывает чувство удовольствия, чем влияет на процессы мотивации и обучения

•участвует в переключения внимания человека с одного этапа когнитивной деятельности на другой (недостаточность дофаминергической передачи приводит к повышенной инертности больного, которая клинически проявляется замедленностью когнитивных процессов (брадифрения) и персеверациями)

•многие наркотики увеличивают выработку и высвобождение дофамина в мозге в 5—10 раз (амфетамин напрямую стимулирует выброс дофамина, кокаин блокирует естественные механизмы обратного захвата дофамина)

• Из всех нейронов ЦНС только около семи тысяч вырабатывают дофамин

• Дугообразное ядро, дающее свои отростки в срединное возвышение гипоталамуса

• Дофаминовые нейроны чёрной субстанции посылают аксоны в стриатум (хвостатое и чечевицеобразное ядро)

• Нейроны, находящиеся в области вентральной покрышки, дают проекции к лимбическим структурам и коре

• В экстрапирамидной системе дофамин играет роль стимулирующего нейромедиатора, способствующего повышению двигательной активности, уменьшению двигательной заторможенности и скованности, снижению гипертонуса мышц

• Физиологическими антагонистами дофамина в экстрапирамидной системе являются ацетилхолин и ГАМК

Дофаминергическая система

•Пять различных подтипов дофаминовых рецепторов — D1—5:

•Рецепторы D1 и D5 сопряжены с белком GS, который стимулирует аденилатциклазу•D2, D3, D4  сопряжены с Gi-белком, который ингибирует аденилатциклазу

•Дофаминовые рецепторы играют роль модуляторов долговременной потенциации

•Участие во «внутреннем подкреплении» принимают D2 и D4 рецепторы

•В больших концентрациях дофамин также стимулирует α- и β-адренорецепторы

Дофамин

Поверхностно-мембранный механизм действия нейромедиаторов (аденилатциклазный)

•Ацетилхолин (М)•Дофамин•НА, Адреналин•Серотонин

Дофамин

Дофамин

• Для лечения болезни Паркинсона часто используют агонисты дофаминовых рецепторов (то есть аналоги дофамина)

• Блокируют дофаминергическую передачу антипсихотические средства, (аминазин, галоперидол)

• При таких психических заболеваниях, как шизофрения и обсессивно-компульсивное расстройство, отмечается повышенная дофаминергическая активность в некоторых структурах мозга, в частности в лимбическом пути (при шизофрении отмечается вдобавок пониженная активность дофамина в мезокортикальном дофаминовом пути и префронтальной коре), а паркинсонизм связан с пониженным содержанием дофамина в нигростриарном пути

• Со снижением уровня дофамина в подкорковых образованиях и передних отделах головного мозга связывают также процесс нормального старения

Дофамин. Патологии

Кардиотоническое и гипертензивное средство

В низких дозах вызывая расширение почечных, мезентериальных, коронарных и мозговых сосудов. Уменьшает сопротивление почечных сосудов, увеличивает в них кровоток, а также клубочковую фильтрацию, выведение ионов натрия и диурез; происходит также расширение мезентериальных сосудов, стимулирует постсинаптические бета1-адренорецепторы, что вызывает положительный инотропный эффект и увеличение минутного объема крови. Систолическое АД и пульсовое давление могут повышаться. Коронарный кровоток и потребление миокардом кислорода, как правило, увеличиваются.

В высоких дозах преобладает стимуляция α1-адренорецепторов, вызывая повышение ОПСС, ЧСС и сужение почечных сосудов. Вследствие повышения минутного объема крови и ОПСС возрастает как систолическое, так и диастолическое АД.

С нарушением дофаминергической системы связывают такиерасстройства, как:

•  Ангедония (снижение или утрата способности получать удовольствие, сопровождающееся потерей активности в его достижении)

• Депрессия• Деменция• Патологическая агрессивность• Фиксация патологических влечений• Импотенция• Синдром беспокойных ног и периодических движений в

конечностях

Дофамин. Патологии

Существует два типа моноаминоксидаз(митохондрии НТ, печень, ЖКТ, плацента): 

1. МАО-А • Дофамин• Норадреналин• Адреналин• Серотонин • Мелатонин • Гистамин

2. МАО-Б • Фенилэтиламин• Дофамин

 

Моноаминооксидазы (МАО)

В2

Норадреналин и адреналин. Синтез

Норадреналин – нейромедиатор симпатической НС

Норадреналин и адреналин действие

ГАМК – тормозный нейромедиатор

ГАМК – тормозный нейромедиатор

Глицин и глутамат – тормозные аминокислоты

Серотонин

•Семь типов рецепторов к серотонину: 5-HT 1-7•причём 5-HT3-рецептор — ионотропные•остальные — метаботропные, семидоменные, связанные с G-белками

•Структура серотонина имеет сходство со структурой психоактивного вещества ЛСД (ЛСД действует как агонист некоторых 5-HT рецепторов и ингибирует обратный захват серотонина, увеличивая его содержание)

Серотонин

•Серотонинергические нейроны группируются в стволе мозга: в варолиевом мосту и ядрах шва

•Важная роль в механизмах гипоталамической регуляции гормональной функции гипофиза

•Регуляция сосудистого тонуса

Таурин

• из аминокислоты цистеин;• таурин принимает участие в проведении нервного импульса в

процессе зрительного восприятия

•тормозит синаптическую передачу•обладает противосудорожной активностью•оказывает также кардиотропное действие•улучшает энергетические процессы•стимулирует регенерацию

Пептиды• Нейрогипофизарные гормоны (вазопрессин, либерины, статины) - эти вещества

одновременно и гормоны и медиаторы;• Гастроинтестинальные пептиды (гастрин, холецистокинин) Гастрин вызывает чувство голода, холецистокинин вызывает чувство насыщения, а

также стимулирует сокращение желчного пузыря и функцию поджелудочной железы;

• Опиатоподобные пептиды (или пептиды обезболивания)Образуются путем реакций ограниченного протеолиза белка-предшественника

проопиомеланокортина. Взаимодействуют с теми же рецепторами, что и опиаты (например, морфин), тем самым имитируют их действие. Общее название - эндорфины - вызывают обезболивание. Они легко разрушаются протеиназами, поэтому их фармакологический эффект незначителен;

• Пептиды снаИх молекулярная природа не установлена. Известно лишь, что их введение животным

вызывает сон;• Пептиды памяти (скотофобин)Накапливается в мозге крыс при тренировке на избегание темноты;• Пептиды - компоненты ренин-ангиотензиновой системыПоказано, что введение ангиотензина-II в центр жажды головного мозга вызывает

появление этого ощущения и стимулирует секрецию антидиуретического гормона.Образование пептидов происходит в результате реакций ограниченного протеолиза,

разрушаются также под действием протеиназ.

Аденозин

• Помимо этого, стимуляция аденозином постсинаптических А1-аденозиновых рецепторов, локализованных в пуринергических синапсах, расположенных на мембране клеток атриовентрикулярного узла, замедляет скорость проведения в них импульсов, т.е. реализуется отрицательное дромотропное действие аденозина.

• Стимуляция аденозином постсинаптических А1-аденозиновых рецепторов, локализованных в пуринергических синапсах, расположенных на клеточных мембранах сократительных кардиомиоцитов предсердий и желудочков сердца, влечет за собой уменьшение содержания в них цАМФ и, следовательно, понижение сократимости сердечной мышцы, т.е. реализуется отрицательное инотропное действие аденозина.

• Помимо специфического действия на А1-аденозиновые рецепторы, аденозин уменьшает активирующее действие на сердце катехоламинов. Этот эффект препарата обусловлен способностью аденозина уменьшать активность фермента аденилатциклазы, через который катехоламины реализуют свое стимулирующее действие на сердечную мышцу.

• Стимулируя постсинаптические А2-аденозиновые рецепторы, локализованные в пуринергических синапсах, расположенных на клеточных мембранах гладкомышечных клеток коронарных сосудов, аденозин запускает цепь биохимических процессов, в результате которых в клетках коронарных сосудов увеличивается содержание цАМФ и они расслабляются, т.е. реализуется коронародилатирующее (расширяющее коронарные сосуды) действие аденозина.

• Таким образом, аденозин оказывает на сердце кардиопротективное действие, с одной стороны, вследствие уменьшения частоты и силы сердечных сокращений, т.е. уменьшения потребности сердца в кислороде, а с другой стороны, стимулируя расширение коронарных сосудов и тем самым увеличивая снабжение миокарда кислородом.

• Определенный вклад в кардиопротективное действие аденозина вносит способность препарата стимулировать внесинаптические А2-аденозиновые рецепторы, расположенные на клеточных мембранах тромбоцитов, что способствует повышению содержания в них цАМФ и, следовательно, подавлению их агрегационной способности. Подавление агрегационной способности тромбоцитов способствует лучшей «текучести» крови.

• В клинической практике аденозин в основном применяют для купирования пароксизмов предсердной тахиаритмии (от греч. paroxysmos - острый приступ болезни - внезапное, обычно повторяющееся заболевание, в данном случае нарушение сердечного ритма).

Препарат оказывает противовоспалительное, противоотечное и обезболивающее действие.

Эсцин снижает активность лизосомальных гидролаз, что предупреждает расщепление мукополисахаридов в стенках капилляров и в соединительной ткани, которая их окружает, и таким образом нормализует повышенную сосудисто-тканевую проницаемость и оказывает антиэкссудативное (противоотечное), противовоспалительное и обезболивающее действие. Препарат повышает тонус сосудов, указывает умеренный иммунокорригирующий и гипогликемический эффекты.

Лизин – это аминокислота

• Итак, основные функции лизина:

• увеличивает мышечную силу и выносливость• способствует увеличению объёма мышц (анаболик)• улучшает краткосрочную память• повышает женское либидо• предотвращает развитие атеросклероза• утолщает структуру волос• предотвращает развитие остеопороза• улучшает эрекцию• предотвращает рецидивы генитального герпеса