Илья Мартынов - Мозг. Как он устроен и что с ним делать [litres]

Сами нейромедиаторы были открыты весьма любопытным образом.

В 20-е годы прошлого века биохимик Отто Леви проводил эксперименты, в ходе которых стимулировал блуждающий нерв лягушки. Это приводило к тому, что частота сокращений сердца животного замедлялась. Ученый собирал жидкость вокруг замедлившегося сердца лягушки и наносил на сердце другого животного. И оно тоже начинало замедляться! Это выглядело как настоящая фантастика.

Интересно, что параллельно с Леви это же вещество обнаружил американский физиолог Генри Дейл. Удивительным веществом оказался нейромедиатор ацетилхолин. Именно он выделяется в нервно-мышечном синапсе (контакте между нервным окончанием и мышцей).

За это открытие оба исследователя получили в 1936 году Нобелевскую премию. Так началась история нейрохимической теории мозга.

Именно в рамках этой концепции и было принято считать все нейроны, работающие с тем или иным нейромедиатором, отдельными системами. Ацетилхолиновая система достаточно обширно представлена в мозге. Иногда ее еще называют холинергической системой.

Ацетилхолин

На первом этаже (в стволе мозга) находятся нервные клетки, которые синтезируют ацетилхолин, а затем по отросткам отправляют его в структуры второго этажа (базальные ганглии). В этих структурах есть свои нейроны, выделяющие ацетилхолин. Их отростки густо расходятся по коре мозга, а также отправляются в гиппокамп (структуру, связанную с памятью).

Внутри ацетилхолиновой системы обнаружено два вида рецепторов: мускариновые и никотиновые. Мускариновые рецепторы являются метаботропными, а никотиновые – ионотропными. Сами рецепторы распределены в мозге неравномерно. Например, в среднем и продолговатом мозге представлены преимущественно мускариновые рецепторы, тогда как в гиппокампе и коре встречаются оба вида.

Обратите внимание, что никотиновые рецепто-ры являются ионотропными, а значит – быстрыми. Как вы можете догадаться, они реагируют на воздействие табака, содержащего никотин. Подробнее о том, как курение влияет на память и внимание, мы поговорим во второй части книги.

Рис. 31. Строение ацетилхолиновой (холинергической) системы

Работа ацетилхолиновой системы связана с таким явлением, как синаптическая пластичность. Это способность контактов (шипиков) изменять свою архитектуру во время обучения. Для запоминания новой информации необходимо создание синапсов или их перестройка.

Аксоны ацетилхолиновой системы способны помогать клеткам, использующим другие нейромедиаторы, проводить нервные импульсы. Так ацетилхолиновые нейроны открывают дополнительные ионные каналы на клетках гиппокампа, помогая последним передавать сигнал на следующий нейрон. Полагают, что это облегчает запоминание новой информации.

В исследованиях 2000-х годов было показано, что ацетилхолин играет важную роль в обеспечении процессов внимания. Причем особенно активно в работу включаются никотиновые рецепторы. Они быстрые, и за счет этого мы можем с большой скоростью переключать внимание с одного объекта на другой. Удалось доказать, что нарушение глубоких структур (первого этажа) ацетилхолиновой системы ухудшает работу некоторых отделов лобных долей, что ведет к снижению внимания.

Логично предположить, что раз ацетилхолиновая система обеспечивает внимание (пусть даже и частично), неплохо было бы ее простимулировать.

А теперь маленькое отступление. Мы с вами уже познакомились с принципами работы синапсов и поняли, что без молекул нейромедиатора никуда.

Почти все препараты, воздействующие на нервную систему, идут по одному из двух путей:

1. Напрямую воздействуют на рецептор и запускают процесс передачи импульса или же, напротив, блокируют сам рецептор, предотвращая передачу.

2. Увеличивают количество нейромедиатора в щели, чтобы он сам активировал рецепторы и запускал передачу импульса.

Вот и вся магия. В первом случае молекулы вещества (препарата или наркотика) имитируют нейромедиатор (потому что имеют химическую конфигурацию, похожую на него) и работают по принципу «ключ к замку».

Если надо заблокировать рецептор, молекула препарата обычно имеет в составе участок, способный связываться с ним. Так молекула садится на рецептор, не позволяя ему связываться с нейромедиатором. При этом передачи нервного импульса не происходит.

Во втором случае препараты воздействуют на системы клеток так, чтобы нейромедиатор накапливался в щели. К примеру, они могут подавлять действие фермента, разрушающего нейромедиатор. Либо блокируется захват нейромедиатора из щели. Такое втягивание молекул нейромедиатора (в пресинаптическую мембрану) называют обратным захватом. Бабуля-природа, вообще, экономичная старушка. Нет смысла многократно синтезировать молекулы, если можно обратно захватить те, что остались в щели.

То есть мы подавляем процесс обратного захвата, что позволяет нейромедиатору накапливаться в щели. В разных ситуациях могут быть свои особенности, но базовые принципы одни и те же.

В случае с ацетилхолиновыми препаратами применяются ингибиторы (подавители работы) ацетилхолинэстеразы – фермента, разрушающего нейромедиатор ацетилхолин прямо в синаптической щели. Как вы понимаете, это приводит к увеличению количества медиатора в щели и улучшению передачи сигнала между клетками.

К препаратам, воздействующим на ацетилхолинэстеразу, относят галантамин и ривастигмин. Есть данные, что эти препараты также способны уменьшить выраженность симптомов болезни Альцгеймера.

Важно понимать, что ацетилхолиновые рецепторы встречаются не только в мозге. Ацетилхолин – это ключевой нейромедиатор нервно-мышечной передачи. Именно с его помощью мышца получает сигнал о том, что надо бы поработать. Поэтому ацетилхолиновые рецепторы есть во всех мышечных органах (в том числе – в желудке и сердце). Ацетилхолин может оказывать серьезное влияние на сердечный ритм.

Поэтому воздействие препаратами на ацетилхолиновую систему должно проводиться крайне осторожно, под контролем специалистов.

Справедливости ради нужно заметить, что есть и пре-параты, блокирующие работу ацетилхолиновых рецепторов. Атропин связывается с рецепторами и делает их нечувствительными к ацетилхолину. Введение атропина приводит к увеличению частоты сердечных сокращений, расширению зрачков. То есть атропин выключает из работы ту часть нервной системы, которая работает на ацетилхолине. Например, в случае с сердцем блокируется тормозящее действие со стороны блуждающего нерва и поэтому сердечная мышца сокращается чаще.