Луценко виктор Константинович-кандидат биологиче­ских наук, старший научный сотрудник нии общей патоло­гии и патологической физиологии амн СССР. Занимается исследованием молекулярных механизмов патологии синапса

Вид материала

Исследование

Содержание Нейроны, синапсы и химические сигналы А — синапс в состоянии покоя; Б — Покой Пратеинкиназр, Возбуждение Пептиды- новый класс химических сигналов в мозге Образование пептидов О чем говорит структура пептида? Доказательства нейромедиаторной роли пептидов Пептиды и принцип дейла Запоминает синапс Каждому виду памяти свои пептид? Пептиды — стимуляторы любой памяти Н -Цис-Тир-(Рен-Глн-Нсн-1с-Про-Йрг-Гли -NH Асимметрия мозга левый моз г, правый мозг Пептиды «левые» и «правые» Пептиды и боль концепции боли Что вызывает ощущение боли? Как мозг борется с болью Мозг, пептиды, организм на грани нейрофизиологии и эндокринологии . Пептиды и больной мозг Гены и поведение ... Полное содержание

Подобный материал:

• Программа по патологической физиологии кафедра общей патологии и патологической физиологии, 784.63kb.
• М. Г. Масевич доктор юридических наук, профессор Российского университета Дружбы народов,, 3719.62kb.
• Васенева Клавдия Георгиевна кандидат экономических наук, старший научный сотрудник,, 845.96kb.
• А. Ж. Макашева викторов И. С., главный научный сотрудник нии проблем укрепления закон, 169.47kb.
• О. К. Степанова понятие "интеллигенция": судьба в символическом пространстве и во времени, 245.26kb.
• П ii-12-77 строительные нормы и правила защита от шума, 4029.14kb.
• Номер: за 1994 год, 300.09kb.
• Хомик под редакцией О. Ю. Артемовой Художник, 5123.02kb.
• В. С. Лукашенко главный научный сотрудник, доктор с Х. наук А. Ш. Кавтарашвили ведущий, 487.31kb.
• Магнитоакустическая эмиссия магнетитовых и титаномагнетитовых руд железорудных месторождений, 290.93kb.

ЛУЦЕНКО Виктор Константинович—кандидат биологиче­ских наук, старший научный сотрудник НИИ общей патоло­гии и патологической физиологии АМН СССР. Занимается исследованием молекулярных механизмов патологии синапса. Автор свыше 60 научных работ.

Рецензент: Ч е п у р н о в С, А, — кандидат биологических

наук,

Луценко В. К.

Л87 Пептиды и синапсы (Механизмы регуляции дея­тельности центральной нервной системы).—М.;

Знание, 1986.—64 с.—(Новое в жизни, науке, технике. Сер. «Медицина»; № 1).

11-к.

В брошюра рассказано о пептидах (новом классе химических сиг-валов нервной системы) и новых представлениях о природе синап-| тической передачи. Приведены данные о происхождении, классифи­кация в функции пептндов, об участии пептидов в процессах памя­ти, восприятии боли, генетическом контроле поведения и роли в асимметрии функций мозга.

Брошюра рассчитана ва медицинских работников и студентов.

4118000000

ББК 56.1 617.9


Издательство «Знание», 1986 г.

ВВЕДЕНИЕ

«Если учесть, что нынешние концепций нейрофизио­логии, нейрологии и нейропсихиатрии сложились без учета этих данных, то можно думать, что будущее раз­витие этой области исследования окажется революцио­низирующим». Эти слова лауреата Нобелевской премии Р. Гиллемина относятся к открытию нейропептидов— нового класса биорегуляторов нервной системы. Чем же объясняется столь высокая оценка роли пептидов в деятельности мозга?

Известно, что восприятие, хранение и воспроизведе­ние информации основано на химических процессах. В частности, передача возбуждения от нейрона к нейро­ну осуществляется с помощью химического посредника (нейромедиатора), высвобождаемого нервным оконча­нием в месте контакта его с поверхностью другой клет­ки. Область контакта двух нейронов называется синап­сом. Некогда еретическая идея химической сигнализа­ции в наше время превратилась в стройную теорию си-наптических процессов, вносящую солидный вклад в по­нимание работы мозга. Стало ясно, что фундаменталь­ные процессы деятельности мозга—возбуждение и тор­можение, важнейшее его свойство — память, многие нервные и психические болезни могут быть поняты на синаптическом уровне. Осознание этого обусловило бы­стрый прогресс в изучении нейромедиаторов. Тем не ме­нее список известных нейромедиаторов пополнялся до­вольно медленно, пока на сцене не появились нейропеп-тиды, после чего ситуация изменилась коренным об­разом.

В течение нескольких лет количество известных «химических сигналов» возросло в несколько раз. Про­сматривая сейчас многочисленные публикации по они-оидным пептидам (эндорфинам), посвященным пове­денческим, физиологическим, фармакологическим, ги-

стохимическим и просто химическим аспектам их изуче­ния, с трудом веришь, что всего лишь 10 лет назад об эндорфинах ничего не было известно.

Дело, однако, не только в том, что увеличилось чис­ло веществ, участвующих в синаптической передаче. После открытия пептидов был сделан новый шаг в по­нимании принципов химической сигнализации в нерв­ной системе. Названия «пептиды памяти, боли, сна, аг­рессивности, насыщения, жажды и настроения, пепти­ды шизофрении» отражали мнение ученых о причастно­сти пептидов к осуществлению целостных поведенче­ских актов, к работе важнейших функциональных бло­ков мозга в норме и при патологии.

Сенсационные опыты Г. Унгара с переносом навы­ков от обученного животного к необученному, казалось, открыли фантастические перспективы перед наукой и практикой. В самом деле, если многочисленные наслед­ственные задатки' могут быть переданы от одной клет­ки к другой с помощью нуклеиновых кислот, в которых информация закодирована в последовательности нук-леотидов, почему несравненно меньшую информацию о поведении нельзя перенести с помощью пептидов—хи­мических соединений, представляющих собой цепочки аминокислот? Вместо формулы «один ген — один фер­мент» будет «одна форма поведения—один пептид». Только и всего.

Предполагалось, что «пептиды памяти» превращают неэффективные синапсы в действующие, поэтому их предложили назвать коннекторами то есть веществами, объединяющими нейроны. В соответствии с математи­ческими расчетами для осуществления всех мыслимых форм поведения нужно всего 1000 коннекторов.

Отставной урядник Войска Донского из рассказа А. П. Чехова «Письмо к ученому соседу» оценивал но­вое в науке однозначно: «Этого не может быть потому, что этого не может быть никогда». Мы поступим иначе:

расскажем о том, как возникают пептиды, как работает синапс и что делают пептиды в синапсе. Ознакомившись с синаптической функцией пептидов, читатель сможет составить собственное мнение о гипотезе Г. Унгара.

Переходя от синаптического уровня к поведенческо­му, мы сталкиваемся с невообразимым возрастанием уровня сложности: на каждом нейроне имеется несколь­ко тысяч синапсов, а число нейронов в мозге превы­

шает 10¹¹. Понятно, что уяснение места пептидов в дея­тельности сложных нейрональных систем и механизма их действия на эти системы является нелегкой задачей. Встречаясь со сложными проблемами, исследователь расчленяет их на более простые, поддающиеся реше­нию. Сведение сложного к простому (так называемый редукционистский метод) — плодотворный способ по­знания объективного мира. Достаточно сказать, что по­иски первоначал привели к открытию атомного и суб­атомного строения материи, вещества наследствен­ности—ДНК и т. д.

В своем изложении мы будем стремиться по воз­можности расчленить сложные вопросы на более про­стые. Так, память животного и человека — отнюдь не элементарное явление. Изменение эффективности си-наптических связей в нейронных сетях головного мозга происходит не изолированно, а на фоне параллельных психических процессов (внимание, эмоции, мотивации), затрудняющих понимание сути дела. Поэтому постав­ленные Г. Унгаром вопросы мы рассмотрим на модели «памяти спинного мозга», позволяющей исключить пси­хические процессы из анализа.

Чувство боли заметно отличается от такого элемен­тарного ощущения, как, например, прикосновение. Не­которые ученые считают, что боль вовсе не ощущение, а вид аффекта, другие говорят о «загадке боли». Ясно, что попытка всестороннего описания проблемы «пептя-ды и боль» на данном уровне наших знаний о боли бесплодна. По этой причине рассмотрение вклада пеп­тидов в восприятие боли мы ограничим сенсорным ней­роном и событиями на первом переключении в спин­ном мозге, где достижения особенно впечатляющи, а ре­зультаты исследований могут быть истолкованы одно­значно.

Работа мозга зависит от наследственных факторов, регулирующих структуру и химизм нервной системы, что находит отражение в поведении животных. Тем не менее непонятно, каким образом осуществляется гене­тический контроль поведения человека. Иное дело — мозг низших животных. Исследования на примитивной нервной системе моллюска Aplysia, позволившие свя­зать воедино гены, пептиды и поведение, обладают чрез­вычайной убедительностью.

А. Эйнштейн говорил: «Все следует сделать простым,

насколько это возможно, но не проще». Целое не яв­ляется простой суммой составных частей, в особенности когда этим целым является организм. Обнаружение пептидных рилизинг-факторов впервые позволило объ­яснить тесную взаимосвязь работы нервной и эндокрии-ной систем. Об этом и других эффектах пептидов на уровне целого организма также пойдет речь в нашей книжке.

НЕЙРОНЫ, СИНАПСЫ И ХИМИЧЕСКИЕ СИГНАЛЫ

ОТ ПОТЕНЦИАЛА ДО ПОТЕНЦИАЛА:

МЕДИАТОРЫ И МОДУЛЯТОРЫ

Прежде чем говорить о новых идеях, возникших по­сле обнаружения пептидов, следует вкратце расска­зать о двух типах сигнализации в нервной системе:

электрической и химической.

Генератором электрических импульсов является нервная клетка (нейрон). Эта способность нейрона обусловлена трансмембранным градиентом катионов и способностью ион-селективных каналов, встроенных в его поверхностную мембрану, временно открываться при небольшом снижении мембранного потенциала. В покое наружная мембрана имеет более высокую про­ницаемость для К'*", чем для На"¹", и ничтожную—для внутриклеточных анионов. Вследствие этого К"¹" выходит наружу, а соответствующие анионы не могут последо­вать за К⁴", что приводит к разделению зарядов и появ­лению на мембране потенциала, отрицательного внутри и положительного снаружи. Мембранный потенциал в покое называют по этой причине калиевым диффузион­ным потенциалом. При снижении мембранного потен­циала до некоторого критического уровня открываются NaKaHanbi. В результате в нейрон поступают положи­тельные ионы, что приводит к перемене знака потенциа­ла (минус снаружи, а плюс внутри). В отличие от по­тенциала покоя потенциал, возникающий при актива­ции электровозбудимых ионных каналов, носит назва< ние потенциала действия. Снижение мембранного потен­циала происходит не только в данной точке, но и на не­котором расстоянии от нее, что активирует соседние Na+-KaHanbi и т. д. Возбуждение распространяется по нейрону и его длинному отростку—аксону. Ь-каналы

Открываются несколько позднее, а так как градиент К противоположен градиенту Na+, ионы K⁺ перемещают­ся наружу, вызывая возвращение мембране исходного потенциала (фактически он становится даже несколь­ко выше исходного). Специальный фермент—Na+, К+ — АТФ-аза — затем восстанавливает- исходные гра­диенты, откачивая Na+ наружу и закачивая К+ внутрь нейрона.

Значение электрических явлений в работе нервной системы трудно переоценить. Физическое воздействие на органы чувств преобразуется в последовательности электрических импульсов, которые с большой скоростью (иногда больше 100 м/с) достигают нервной системы, осведомляя мозг о событиях внешнего мира. Электри­ческая активность нейронов дыхательного центра уп­равляет сокращением дыхательных мышц, скелетные мышцы, железы, сердце, сосуды также управляются электрическими сигналами, распространяющимися по соответствующим нервным волокнам.

Однако нервная система не составляет единого це­лого. Между нервным окончанием одного нейрона и поверхностью другого имеется щель, которую нервный импульс преодолеть не в состоянии. Чтобы цепь элект­рических явлений не была прервана, природе пришлось создать синапс — специализированное устройство для цепочки электрохимических преобразований.

Рассмотрим наиболее существенные черты химиче­ской передачи нервного импульса на примере идеали­зированного синапса центральной нервной системы. Нервная клетка имеет несколько отростков характерной древовидной формы, которые поэтому называются ден-дритами. Самый длинный тонкий отросток — аксон — оканчивается вздутием, которое иногда называют си-наптическим бутоном или бляшкой, а мы будем назы­вать просто нервным окончанием. Диаметр утолще­ния — примерно 1 мкм. Нервное окончание соприкасает­ся с поверхностью другого нейрона, но не сливается с ним. Ширина щели между нейронами составляет при­мерно 20—50 нм. Нервное окончание, щель и специа­лизированный участок мембраны второго нейрона пред­ставляют в функциональном смысле единое целое, назы­ваемое синапсом (областью контакта). Учитывая на­правление распространения нервного импульса, нейрон, которому принадлежит нервное окончание, называют

рреп.паптическим (предшествующим), а второй — пост-си на пти чески м {следующим за синапсом). Эти же обо­значения переносят » на мембраны соответствующих нейронов.

Нервное окончание одного нейрона может контакти­ровать с дендритом, телом или аксоном другого. В нервном окончании синтезируется химическое веще­ство, выполняющее роль передатчика импульса (нейро-медиатора). Молекулы медиатора концентрируются внутри большого числа специализированных образова­ний—синаптических пузырьков (везикул). В покое ве­зикулы сталкиваются с пресинаптической мембраной, однако редко случайным образом сливаются с ней, еб-разуя пору, через которую медиатор диффундирует в синаптическую щель. Для запуска процесса высвобож­дения необходимы ионы кальция, которых в покое внут­ри клетки очень мало.

Рассмотрим принцип действия синапса на крайне упрощенной модели (рис. 1), предположив, что в тер-минали везикула содержит единственную молекулу ме­диатора. В постсинаптической мембране также услов­но мы разместим единственную опознающую медиатор молекулу—рецептор, сопряженную с единственным ка­налом, пропускающим либо Na+, либо К"¹'. Итак, вези­кула слилась с мембраной, возникла водная пора, через которую молекула медиатора проникла в синаптическую щель и была связана рецептором. Если взаимодействие произошло по принципу ключа и замка, то есть строго специфически, рецептор претерпевает структурные, или, как говорят, конформационные, изменения, что, в свою очередь, приводит к открыванию сопряженного с ним ионного канала. Эти каналы постсинаптической мембра­ны в отличие от тех, которые расположены на теле нейрона или аксона, нечувствительны к измененкю мем­бранного потенциала.

Если ионный канал селективен для Na+, то его от-крыьание снизит мембранный потенциал мембраны под синаптическим окончанием, тогда как открытие К+-канала приведет к увеличению поляризации мембраны (гиперполяризация). Находящийся рядом с синаптиче-ской областью обычный электровозбудимый Ма+-канал при снижении мембранного потенциала до критическо­го уровня также откроется, что приведет к возникнове­нию и распространению потенциала действия. Следует

иметь в виду, что одна везикула содержит несколько тысяч молекул медиатора, но даже при высвобождении всей порции везикулярного содержимого (кванта меди­атора) возникают только локальные синаптические по­тенциалы: деполяризационные (возбуждающие пост-



Рис. 1. Принцип действия возбуждающего и тормозного химиче­ского синапса.

Слева приведена схема химического синапса. Везикулы в нервном окончании содержат нейромедиатор. В постсинаптической мембра­не имеется рецептор нейромедиатора, сопряженный с ион-селектив­ным каналом.

Справа: А — синапс в состоянии покоя; Б — нервный импульс вызывает поступление ионов Са в нервное окончание (показаны зачерненными кружочками), что запускает слияние везикулы с пресинаптической мембраной и высвобождение медиатора в синап­тическую щель. В результате взаимодействия медиатора с рецеп­тором открывается сопряженный с ним Na+—селективный канал и поступление Na+ в постсинаптический нейрон вызывает деполя­ризацию постсинаптической мембраны — возбуждающий постсинап­тический потенциал (ВПСП). По достижению ВПСП критического уродня открываются потенциал-зависимые Ма+-каналы (на схеме не показаны) и возникает распространяющийся потенциал дейст­вия (ПД); В — аналогично 6, но рецептор сопряжен с К+-кана-лом, поэтому открывание ион-селективных каналов приводит к воз­никновению кратковременного повышения мембранного потенциа­ла — тормозного постсинаптического потенциала (ТПСП)

синаптические потенциалы, ВПСП) или гиперполярнза-ционные (тормозные постсинаптические потенциалы, ТПСП). Из-за малой величины они носят название ми­ниатюрных.

Теперь вернемся к реальной ситуации, учитывающей факт большого количества везикул в нервном оконча­нии. Когда нервное окончание деполяризуется нервным импульсом, открываются ион-селективные Са-каиа-лы и Са проникает в нервное окончание, вероятность слияния везикул с пресинапти ческой мембраной резко возрастает. Следствие—почти синхронное высвобожде­ние нескольких сотен квантов медиатора. Суммарный постсинаптический потенциал в этом случае оказывает­ся достаточным для активации потенциал-зависимых каналов. Возникает распространяющийся потенциал действия.

Таким образом, мы проследили цепочку событий от потенциала в нервном окончании до потенциала дейст­вия в постсинаптическом нейроне, то есть весь процесс химической передачи нервного импульса. Мы описали синапс, в котором рецептор объединен с ионным кана­лом. В другом случае (рис. 2) рецептор постсинаптиче-ской мембраны сопряжен с ферментом аденилатцикла-зой. Этот фермент превращает аденозинтрифосфат (уни­версальный источник химической энергии в клетке) в циклический аденозинмонофосфат (цАМФ), рассматри­ваемый ныне в качестве «второго сигнала», преобра­зующего влияние нейромедиаторов, гормонов и других факторов в специфические для данного типа клеток изменения метаболизма. Посредством ферментов (про-теинкиназ) цАМФ фосфорилирует функционально важ­ные белки, например белки ионных каналов. В зависи­мости от эффекта фосфорилировання (открывание, за­крывание) и ионной избирательности канала произой­дет деполяризация или гиперполяризация постсннап-тической мембраны, как и при воздействии на каналы, сопряженные с рецептором. Конечно, для возникновения постсинаптического сдвига потенциала в этом синапсе потребуется больше Времени.

Для беспрепятственного проведения нервного им­пульса через синапс медиатор должен находиться в свя­зи с постсинаптической мембраной лишь ограниченное время, что достигается двумя способами. Такие нейро-медиаторы, как аминокислоты или катехоламины, ак-

10

тивно захватываются нервным окончанием и могут ис­пользоваться повторно. Ацетилхолин расщепляется фер­ментом ацетилхолинэстеразой, находящейся на постси­наптической мембране, на уксусную кислоту и холии. В нервное окончание в этом случае поступает холин.

Итак, мы вкратце ознакомились с принципом дейст­вия химического синапса. Что же это нам дало? В на­чале века Ч. Шеррингтон, анализируя деятельность нервной системы, впервые описал центральное возбуж­дение и центральное торможение в качестве основных синаптических процессов, которые определяют рефлек-





Покой

Пратеинкиназр, Возбуждение



Р и с. 2. Принцип действия пептидергического «медленного» w напса.

Нейромедиатор-пептид взаимодействует ,с рецептором, сопряжет ным с аденилатциклазой, что приводит к увеличению содержаний цАМФ в цитоплазме постсинаптического нейрона и в результата активации протеинкиназ — к фосфорилиротванию ион-селективный каналов. В зависимости от избирательности каналов для ионоа' возникает либо возбуждение, либо торможение постсинаптическогД нейрона .- *

11

торную деятельность ЦИС. Из сказанного выше ясно, что указанные процессы отражают два варианта пост-сйнаптического ответа в химическом синапсе. Поначалу казалось, что должны быть какие-то принципиальные различия между веществами, являющимися тормозными и возбуждающими медиаторами. В самом деле, в цент­ральной нервной системе теплокровных нейтральные аминокислоты (глицин, гамма-аминомасляная кислота (ГАМК) опосредуют тормозные влияния, а кислые (глутаминовая, аспарагиновая кислоты) — возбуждаю­щие. Однако, как показали исследования нервной си­стемы других животных, ГАМК успешно выполняет и роль возбуждающего медиатора. Нейромедиаторы сами по себе не несут информации о физиологическом отве­те—они лишь запускают цепочку событий. Такие важ­ные характеристики, как продолжительность торможе­ния или возбуждения, определяются временем пребыва­ния постсинаптических каналов в открытом состояния. Тем не менее, если представить поверхность нейрона в виде мозаики структурных элементов, реагирующих за­программированным образом, то включение каждого ис­полнительного устройства осуществляется специфиче­ским химическим сигналом, являющимся не только ис­полнителем, но и «визитной карточкой» пресинаптиче-ского нейрона, входящего в цепочку нейронов, которая осуществляет определенную форму нервной деятель­ности.

Особенно наглядно важность полноценной работы химических синапсов выявляется в условиях патологии, когда изучение синаптической передачи может дать ключ к пониманию механизма нарушения функций нерв­ной системы.

Клиническая картина столбняка и ботулизма (от­равление колбасным ядом) совершенно различна: не­контролируемые судороги при столбняке и мышечная слабость при ботулизме. Тем не менее механизм дейст­вия обоих бактериальных токсинов сходен: они повреж­дают механизм секреции медиаторов. Столбнячный ток­син нарушает секрецию тормозных аминокислот в цент­ральной нервной системе, что-приводит к беспрепятст­венному распространению возбуждения. Колбасный яд блокирует секрецию' ацетилхолина в нервно-мышечном соединении, таким образом, делает невозможным уп­равление мышцами.

12

То, что именно нервные окончания являются ми< шенью действия столбнячного токсина, было показано в нашей лаборатории. Мы выделили из мозга нервные окончания, ив течение одного-двух часов воздействова­ли на них столбнячным токсином. Отравленные столб­нячным токсином окончания высвобождали гораздо меньше тормозной аминокислоты в ответ на деполяри­зацию, чем в контроле. Таким образом удалось в про­бирке воспроизвести основной синаптический дефект, лежащий в основе возникновения столбнячных судорог,

Другим ярким примером прееинаптической патоло­гии является болезнь Паркинсона, при которой вслед­ствие гибели части тормозных дофаминергических ней­ронов возникает мышечный тремор (дрожание), делаю­щий невозможным осуществление точных произвольных движений. После выяснения природы нарушения синап­тической функции стали использовать введение (боль­ным предшественника дофамина — L-диоксифенилала-нина (L-ДОФА) с целью усиления синтеза дофамина в нервных окончаниях. Препарат успешно устранял симп­томы болезни.

Теперь, когда мы познакомились с работой химиче­ского синапса, остановимся на распространенных опре­делениях химических сигналов. Нейромедиатором (трансмиттером) называют вещество, передающее нерв­ный импульс. Результатом его действия является воз­никновение электрического потенциала. Это обстоятель­ство потребовало возникновения специализированной анатомической структуры—синапса. Быстрое действие -достигается за счет малого расстояния между секрети-рующей клеткой и мишенью, а также молниеносными способами уборки медиатора с мишени. Рецепторы и со­пряженные с ними каналы собраны на ограниченном участке под окончанием, что способствует возникнове­нию максимального постсинаптического потенциала, причем в совершенно определенной точке клетки (кле­точный контакт). Рецепторы химического сигнала на­ходятся на поверхности мембраны, и это важно для опознания клеткой нейромедиаторной роли вещества. Так, аминокислота глицин внутри нейрона—заурядный участник множества биохимических реакций. Тот же глицин, приложенный извне, вызывает опосредуемый рецептором тормозной постсинаптический потенциал. Нейромодулятором называют вещество, изменяющее

13

эффективность синаптической передачи. Оно может секретироваться вместе с,медиатором (ко-медиатор) одной и той же нервной терминалью, соседним нервным окончанием или секреторной клеткой железы, далеко отстоящей от нервной системы. Ни быстрое действие, ни генерация электрического потенциала не являются обязательными характеристиками эффекта нейромоду-лятора. Рецепторы для нейромодуляторов могут нахо­диться как на внешней стороне мембраны в любой точ­ке поверхности, так и внутри клетки. Из сказанного яс­но, что понятие «нейромодулятор» является более ши­роким, чем иейромедиатор. В роли нейромодуляторов могут выступать и специализированные продукты же­лез внутренней секреции—гормоны. Так, у самок крыс половые гормоны могут влиять на рецепторы дофамина в мозге и, таким образом, изменяя эффективность до-фаминергической " передачи, вызывать специальные формы поведения животного. Подобные отношения моз­га и тела очень важны для адаптации (приспособления) животного к условиям окружающей среды. Стоит ука­зать на условность отождествления конкретного вещест­ва с гормоном или нейромедиатором. Окситоцин и вазо-прессин синтезируются в нейронах гипоталамуса и по аксонам перемещаются в нервные окончания, находя­щиеся в задней доле гипофиза. Здесь они высвобож­даются в кровь, достигают тканей — мишеней, в резуль­тате чего регулируется тонус мышц матки и реабсорб-ция воды. Другие нейроны гипоталамуса направляют свои аксоны к различным отделам мозга, где долговре­менно изменяют эффективность синаптической передачи (память!), о чем пойдет речь ниже.

В настоящее время существуют надежные способы определения химической специализации синапсов в моз­ге. Ниже приведены данные об удельном весе синапсов с указанием времени обнаружения соответствующего медиатора (по Д. Кригер). Указанные вещества счита­ют классическими нейромедиаторами (табл. 1).

Приведенные в таблице медиаторы (за исключением ацетилхолина) являются аминокислотами или произ­водными аминокислот. Благодаря тому что число соот­ветствующих синапсов в мозге неодинаково, содержание этих веществ также различно. Из таблицы следует так­же, что на долю так называемых классических нейроме-

14

Таблица 1 Классические нейромедиаторы (по Д. Кригер)


Год обнаружения

Доля от общего числа синапсов, %

Наименование


25-40 0,5 0,5

остальные

1920 1940

5—10 0,5

Ацетилхолин

Норадреналин

Аминокислоты:

1950—1960 1960—1970

глутаминовая аспарагиновая у-аминомасляная Дофамин Серотонин

диаторов приходится менее 50% синапсов, имеют другую химическую специализацию.

ПЕПТИДЫ- НОВЫЙ КЛАСС ХИМИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ В МОЗГЕ

КАК ИХ НАЗЫВАТЬ?

Распространенные названия пептидов отражают их физиологическое действие, особенности структуры, ис­точник, из которого впервые был выделен пептид, и т. п. Так, после обнаружения опиоидных пептидов они Получили название эндогенных морфинов (эндорфинов), а позднее другой пептид с еще более сильным морфи-ноподобным действием так и был назван динорфин (дина = «сила» + окончание слова «морфин»). Холеци-стокинин в дословном переводе означает пептид, вызы­вающий движение желчного пузыря. Наконец, название «вещество Р» отражает этап получения активного пре­парата.

Ни локализация, ни функция пептида не могут быть основой рациональной классификации. В самом деле, исследования показали, что аналогичные или весьма сходные с пептидами млекопитающих химические со­единения могут быть обнаружены у более простых ор­ганизмов, то есть в эволюционном плане пептидные ре­гуляторы возникают раньше, чем новая структура и но­вая функция, для выполнения которой природа приспо­сабливает уже существующий пептидный регулятор. Знание структуры очень важно, оно позволяет на логи­чески ясной основе объединить пептиды животных раз-

13

вых видов в семейства и сделать заключение о возмож­ном сходстве действия. Однако следует иметь в виду, что физиологический эффект определяется не только структурой пептида, но и особенностями рецептора, с которым он реагирует, каналом или ферментом, с кото­рым связан рецептор. Следовательно, по необходимости приходится изучать и сам пептид, и его биологическое действие у каждого вида. Ниже приводится неполный перечень известных пептидов, в котором указаны лока­лизация пептида, название и структурное сходство с другим (в табл. 2 соответствующий пептид помечен значком §§ и помещен ниже гомологичного).

Таблица 2 КЛАССИФИКАЦИЯ ПЕПТИДОВ

I. Пептиды мозга и желудочно-кишечного тракта:

Опиоидные пептиды (эндорфины)

Метионин-энкефалин Лейцин-энкефалин §§ а-эндорфин §§ динорфин (ы) §§ у-эндорфин §§ р-нео-эндорфин ' §§ Р-эндорфин §§ а-нео-эндорфин

И. Гипоталамические рилиэичг-факторы (РФ), действующие на пе­реднюю долю гипофиза:

РФ лютеннизирующего гормона (ЛГ—РФ)