Медиаторные системы мозга и регуляторные пептиды. Опиатная система мозга

1.1.4 Дофаминергическая система. 

Дофаминергическая (ДА-ергическая) система - это совокупность взаимосвязанных нейронов, секретирующих в качестве трансмиттера дофамин (ДА), который относится к группе катехоламинов.

В этой нейрохимической системе мозга различают 7 отдельных подсистем: нигростриатную, мезокортикальную, мезолимбическую, тубероинфунди-булярную, инцертогипоталамическую, диенцефалоспинальную и ретиналь-ную. Из них первые 3 являются основными.

Тела нейронов нигростриатной, мезокортикальной и мезолимбической систем расположены на уровне среднего мозга и образуют комплекс нейронов чёрной субстанции (substantia nigra) и вентрального поля покрышки. Они составляют непрерывную клеточную сеть, проекции которой частично перекрываются, поскольку аксоны этих нейронов идут вначале в составе одного крупного тракта (медиального пучка переднего мозга), а оттуда расходятся в разные мозговые структуры. Формирование нигростриатной, мезолимбической и мезокортикальной систем определяется областями, где оканчиваются аксоны дофаминергических нейронов, т.е. локализацией их проекций.

Нигростриатный тракт является самым мощным в дофаминергической системе мозга. Аксонами нейронов этого тракта выделяется около 80 % мозгового дофамина. Тела дофаминовых нейронов, образующих этот путь, находятся в основном в компактной части черной субстанции, но часть волокон берет начало также от нейронов латерального отдела вентрального поля покрышки среднего мозга.

Клетки компактной части черной субстанции дают проекции в дорсальный стриатум (полосатое тело), а клетки вентрального поля покрышки - в вентральный стриатум. Наиболее плотно расположены дофаминергические волокна в стриатуме - они начинаются от латеральных отделов черной субстанции того же полушария. Эти волокна оканчиваются на нейронах хвостатого ядра и скорлупы, т.е. в неостриатуме. Дофаминергическую иннервацию получают также другие структуры, в частности базальные ганглии - бледный шар (палеостриатум) и субталамическое ядро. У хвостатого ядра более плотная иннервация отмечается в головке и значительно меньше плотность дофаминергических проекций в каудальной части.

Тела нейронов, образующих мезокортикальный тракт, находятся в вентральной части покрышки среднего мозга, а основные проекции этих нейронов достигают лобной коры. Соответствующие окончания расположены в основном в глубоких слоях лобной коры (V-VI). Мезокортикальная дофаминовая система оказывает большое влияние на активность нейронов, образующих корково-корковые, корково-таламичес-кие и корково-стриатные пути.

Источники дофаминергических проекций, т.е. тела нейронов этой системы, расположены в вентральном поле покрышки среднего мозга и частично в компактной части черной субстанции. Их отростки идут в поясную извилину, энториальную кору, миндалину, обонятельный бугорок, аккумбентное ядро, гиппокамп, парагиппокампальную извилину, перегородку и другие структуры лимбической системы мозга. Имея обширные связи, мезолимбическая система опосредовано проецируется также на лобную кору и гипоталамус. Это определяет широкие функции мезолимбической системы, которая участвует в механизмах памяти, эмоций, обучения и нейроэндокринной регуляции.

Тубероинфундибулярный тракт образован аксонами нейронов, расположенных в аркуатном ядре гипоталамуса. Отростки таких нейронов достигают наружного слоя срединного возвышения. Этот тракт осуществляет контроль секреции пролактина. Дофамин тормозит его секрецию и поэтому содержание пролактина в плазме крови служит косвенным показателем функции дофаминергической системы мозга, что часто используют для оценки влияния на нее психофармакологических средств. Инцертогипо-таламический тракт начинается от zona incerta и оканчивается в дорсальном и переднем отделах медиального таламуса, а также в перивентрикулярной области. Он принимает участие в нейроэндокринной регуляции. Источником проекций диенцефалоспинального тракта являются нейроны заднего гипоталамуса, отростки которых достигают задних рогов спинного мозга. Ретинальный тракт расположен в пределах сетчатки глаза. Особенности этого тракта делают его среди других дофаминергических трактов достаточно автономным.

Приведенная система разделения дофаминергических образований мозга на отдельные подсистемы не является абсолютной, так как проекции дофаминергических нейронов разных трактов перекрываются. Кроме того, в мозге отмечается и диффузное распределение дофаминергических элементов (отдельных клеток с отростками).

Дофаминергические системы мозга созревают преимущественно в постнатальном периоде. Дофаминовые терминали образуют синапсы преимущественно на шипиках и стволах дендритов - это аксошипиковые и аксодендритные синапсы (их более 90 %). Лишь единичные синапсы (менее 10 %) расположены на телах нейронов (аксосоматические) и на аксонах (аксо-аксональные).

 

 

1.2 Регуляторные пептиды.

 

Регуляторные пептиды — высокомолекулярные соединения, представляющие собой цепочку аминокислотных остатков, соединенных пептидной связью. Большинство регуляторных пептидов относится в полипептидам. Общее число пептидов, открытых к началу 1991 г., составляет свыше 300.  
Классификация регуляторных пептидов учитывает химическую структуру, физиологи-ческие функции и происхождение Одно из основных затруднений при классификации полипептидов состоит в их полифункциональности, вследствие чего невозможно выделить одну или даже несколько главных функций у каждого субстрата. Поскольку  пептиды содержатся и образуются практически во всех тканях и органах, то при классификации учитывают и место преимущественного образования пептида.  
 
На основе приведенных выше критериев выделено более 20 семейств Р. п. Из них наиболее изучены следующие: гипоталамические либерины и статины — тиролиберин (ТРГ), кортиколиберин (КРГ), лютропин (ЛГ), люлиберин, соматолиберин, соматостатин (ССТ), меланостатин (МИФ); опиоидные пептиды, к которым относятся как производные проопиомеланокортина — бета-эндорфин, гамма-эндорфин, альфа-эндорфин, мет-энкефалин, так и производные продинорфина — динорфины; меланотропины — адренокортикотропный гормон (АКТГ) и его фрагменты; вазопрессины и окситоцины; так называемые панкреатические пептиды — нейропептид У, пептид УУ, пептид РР.  
Регуляторные пептиды воздействуют практически на все физиологические функции организма. Монофункциональные регуляторные пептиды не известны. Отдельные функции регулируются несколькими регуляторными пептидами одновременно. Ряд пептидов тесно связан с механизмами обучения и памяти. Это прежде всего фрагменты АКТГ и вазопрессин, которые ускоряют обучение и являются стимуляторами внимания и процесса консолидации памяти. Подавляют пищевое поведение ТРГ, ССТ, КРГ и некоторые другие, а нейропептид У значительно усиливает проявление этой функции.

На пищедобывательное поведение стимулирующее действие оказывают и некоторые опиоиды. К эндогенным ингибиторам восприятия боли (эндогенным опиатам) относятся опиоидные пептиды, а также нейротензин, симатостатин, и некоторые другие неопиоидные пептиды. Доказано участие ряда пептидов в механизмах стресса и шока

 (Пролактин, гормон роста и др.). Регуляторные пептиды участвуют в регуляции деятельности сердечно-сосудистой системы. Установлена роль ангиотензина II и вазопрессина в возникновении артериальной гипертензии. Мощными сосудорасширяющими, гипотензивными и диуретическими свойствами обладают некоторые атриопептиды, АКТГ и др. Выявлено, что регуляторные пептиды   регулируют системы специфического и неспецифического иммунитета (тафцин, иммунопоэтины, тимозины, кортиколиберин, вещество П, нейротензин и др.). Предполагают участие ряда пептидов в развитии опухолей.  
 
Все большее внимание исследователей привлекает скорость реакции организма на введение регуляторных пептидов. Широкое применение получили те пептиды, которые известны как гормоны — АКТГ, инсулин, соматотропный гормон, вазопрессин, окситоцин. Вместе с тем использование пептидов в клинической практике затруднено прежде всего из-за полифункциональности пептидов и их быстрого расщепления протеазами желудочно-кишечного тракта, крови, цереброспинальной жидкости и других биологических сред, а также вследствие проявления длительных вторичных эффектов и отсутствия строгой зависимости эффекта от дозы.  
 
Значительные успехи достигнуты при использовании вазопрессина и окситоцина. В частности, вазопрессин используют как стимулятор запоминания и преодоления некоторых амнезий, он также снижает эмоциональное напряжение, улучшает самочувствие. Несмотря на значительное структурное сходство молекул вазопрессина и окситоцина, последний оказывает противоположное действие на память: он вызывает эффекты амнезии, положительно воздействует при лечении депрессивных, истерических и психопатоподобных реакций с вегетативно-сосудистыми нарушениями.  
 
В качестве противопаркинсонического и антидепрессивного средства в клинических условиях применяют тиролиберин. Одноразовое внутривенное его введение улучшает настроение, уменьшает чувство страха, ослабляет симптоматику маниакального состояния. Проводится изучение действия тиролиберина на сон, при алкоголизме и т.д. Применение тиролиберина ограничивается проявлением его эндокринных эффектов: высвобождением ряда гормонов — тиротропина, пролактина и др.  
 
Значительный интерес представляют материалы клинических испытаний по изучению антипсихотического, гипотензивного, противоязвенного и противоболевого действия эндорфинов и аналогов энкефалинов. Так, при лечении некоторых форм шизофрении перспективен дез-тирозил-гамма-эндорфин, а при язвенной болезни и гипертонии — некоторые аналоги энкефалинов.  
 
Большое внимание уделяется изучению иммуностимуляторов — тафцина и его фрагментов, а также ряда пептидов шишковидного тела: тимопоэтинов, тимозинов и др. Если тафцин и его аналоги рассматриваются как стимуляторы преимущественно неспецифического иммунитета, то вторая группа этих регуляторных пептидов вызывает стимуляцию специфического иммунитета. Значительный интерес представляют материалы о противострессорной активности тафцина, пептида дельта сна и вещества П.  
 
Изучено диуретическое и натрийуретическое действие атриопептила 1—28. При его введении диурез и натрийурез усиливаются в десятки раз и может быть сравним с эффектом фурасемида — диуретика непептидной природы. Однако действие последнего достигается при введении доз в сотни раз больших, чем при введении пептида, и сопровождается усилением калийуреза в отличие от преимущественного натрийуреза, вызываемого атриопептидом. 

 

2. Опиатная система

Представление о том, что в головном мозге человека и животных могут существовать нейроны, обладающие способностью каким-то образом связываться с наркотическими веществами, в первую очередь с наркотиками опиатного происхождения, и под их воздействием изменять свои нормальные физиологические функции, существовало среди достаточно давно. Если такие нейроны существуют, то какова их роль в нормальном организме?

В 1975 г. два шотландских исследователя X. Костерлиц и Р. Хьюз обнаружили в экстрактах мозга вещества, обладающее опиатной активностью. Дальнейшие исследования позволили установить химическую структуру этих веществ. Они оказались пептидами, получившими название опиоидных нейропептидов (эндогенные морфиноподобные соединения), и подразделяющиеся на две основные группы: энкефалины (короткие пентапептиды) и эндорфины (пептиды с более длинной цепочкой, состоящей из 16-31 аминокислот).

Кроме того, в экстрактах мозга были найдены и некоторые другие, до настоящего времени неидентифицированные по своей химической структуре нейропептиды, также обладающие опиатной активностью (например, пептиды полосатого тела, пептиды цереброспинальной жидкости и др.).

Высокая плотность опиоидергических нейронов обнаружена в ядрах таламуса, гипоталамуса, ЦСВ, черной субстванции, ядрах покрышки, ядрах шва, желатинозной субстанции дорсальных рогов спинного мозга и дорсальных ганглиях. Продуцентов энкефалинов в центральной нервной системе значительно больше. Кроме того, энкефалины найдены и в периферической нервной системе, в вегетативных системах внутриорганной регуляции функций.

Даже предварительное ознакомление со схемой распределения эндорфинов в структурах головного мозга наводит на мысль о ее схожести со схемой взаимодействия эмоциональных центров. В дальнейшем это предположение нашло свое подтверждение и в экспериментальной практике. Внутривенное и внутримозговое введение экспериментальным животным эндорфинов вызывало у них позитивные эмоциональные состояния и реакцию пристрастия. Сходство эндогенных опиоидов и их экзогенных аналогов подтверждается и их влиянием на болевую чувствительность. В последние годы появились сведения и о том, что эндогенные опиоиды принимают самое непосредственное участие в формировании мотиваций и в системе памяти. Энкефалины, так же как и эндорфины, обладают множеством физиологических функций. Среди них можно выделить регуляцию висцеральных рефлексов и эндокринных функций головного мозга; они вызывают кратковременный аналгезирующий эффект, активируют систему положительного подкрепления, обладают эйфоризирующим действием.

Заканчивая описание свойств эндогенных опиоидов, следует указать, что они продуцируются в ничтожных количествах и достаточно быстро дезактивируются соответствующими ферментными системами.

   Главное назначение опиатной системы - защита от стрессорных повреждений, обезболивание и координация работы систем органов и тканей на уровне организма в целом.

 

 

Заключение.

 В работе были рассмотрены медиаторные системы мозга: холинергическая, норадренергическая, серотонинергическая и дофаминергическая.

Изучены регуляторные пептиды и их значение в физиологической работе организма. Важно понимать, что все функции мозга находятся под постоянным контролем пептидной системы организма, сложность которой мы только начинаем понимать. 

Также была рассмотрена опиатная система мозга. Установлено, что распределение опиатных рецепторов соответствует одному из путей проведения боли. Рецепторы обнаружены в миндалине, в полосатом теле, гипоталамусе, в спинном мозге. Опиатоподобной активностью обладают энкефалины и эндорфины. Главное назначение опиатной системы - защита от стрессорных повреждений, обезболивание и координация работы систем органов и тканей на уровне организма в целом.

 

 

Список использованной литературы

 

1. Гайворонский А., Гайворонский И., Ничипорук Г. Функциональная анатомия центральной нервной системы. – М.: СпецЛит. – 2013.
2. Полунина А.Г., Брюн Е.А. Опиоидные системы головного мозга: нейроанатомия и физиологические характеристики. // Наркология. - 2013. - Т. 12. - №7 (139).
3. Смирнов В.М., Яковлев В.Н., Правдивцев В.А. Физиология центральной нервной системы: Учебное пособие для студ. высш. учеб. заведений. – М.: «Академия», - 2005.
4. Шульговский В.В. Физиология высшей нервной деятельности. – М.: Академия. – 2014.
5. Н. А. Агаджанян, Л. З. Тель, В. И. Циркин, С. А. Чеснокова. Физиология человека. Мед кн, Нижегород. Уч. Лит. для мед- 2009.