Нейромедиаторы

Нейромедиаторы – биологически активные химические вещества, с помощью которых осуществляется передача электрического импульса с нервной клетки между нейронами через синаптическое пространство. Нервный импульс, поступая в пресинаптическое окончание, вызывает освобождение медиатора, молекулы которого реагируют со специфическими рецепторными белками клеточной мембраны. Таким образом инициируется цепь биохимических реакций, вызывающих изменение трансмембранного тока ионов, что приводит к деполяризации мембраны и возникновению потенциала действия.

Нейромедиаторы, как и гормоны, являются первичными мессенджерами, но их высвобождение и механизм действия в химических синапсах сильно различаются. Везикулы в пресинаптической клетке, содержащие нейромедиатор, высвобождают его локально в очень маленький объем синаптической щели, откуда он диффундирует через щель и связывается с рецепторами на постсинаптической мембране. Диффузия - очень медленный процесс, но пересечение дистанции, разделяющей пре - и постсинаптические мембраны (0,1 мкм или меньше), происходит достаточно быстро и позволяет осуществлять быструю передачу сигнала между нейронами или между нейроном и мышцей.

Недостаток какого-либо из нейромедиаторов может вызывать разнообразные нарушения, например, различные виды депрессии. Считается, что формирование зависимости от наркотиков и табака связано с тем, что при употреблении этих веществ задействуются механизмы производства нейромедиатора серотонина, а также других нейромедиаторов, блокирующие аналогичные естественные механизмы.

Нейромедиаторы делят на три группы: аминокислоты, пептиды, моноамины (в том числе катехоламины).

Катехоламины адреналин, норадреналин и дофамин синтезируются в мозговом веществе надпочечников, в симпатической нервной системе и в мозге. Их биологическая активность заключается в способности воздействовать на функциональное состояние органов и систем, а также на интенсивность метаболических процессов в тканях. Катехоламины возбуждают деятельность ц. н.с., вызывают учащение и усиление сокращений сердца, расслабление гладких мышц кишечника и бронхов, увеличивают или снижают периферическое сопротивление кровеносных сосудов, стимулируют гликогенолиз и липолиз, повышают интенсивность азотистого обмена, влияют на процессы переноса ионов натрия, калия, кальция через клеточные мембраны. Физиологические эффекты этих нейромедиаторов обусловлены их способностью связываться со специфическими чувствительными к катехоламинам образованиями мембраны эффекторной клетки – адренорецепторами и через них воздействовать на адренореактивные системы клеток.

Поскольку, при различных заболеваниях катехоламины и их метаболиты выделяются в повышенных количествах, их можно использовать в качестве диагностических маркёров. При ряде психических заболеваний в определенных зонах мозга зачастую наблюдается недостаток катехоламинов.

Патологические процессы, протекающие в надпочечниках (чаще вызывающие доброкачественные или злокачественные опухоли), связаны с постоянным или приступообразным выбросом катехоламинов. Наиболее часто встречается опухоль мозгового вещества надпочечников – феохромоцитома - там, где осуществляется синтез катехоламинов. В 10 % случаев при образовании феохромоцитомы наблюдается её перерождение в злокачественную опухоль. Кроме того, повышение уровня катехоламинов и их метаболитов метанефрина и норметанефрина, можно наблюдать при карциноиде (вид злокачественной опухоли, развивающейся из клеток эпителиальной ткани различных органов: кожи, слизистых оболочек и многих внутренних органов).

Адреналин (эпинефрин) – гормон мозгового вещества надпочечников, синтезируется, в основном, в хромаффинных клетках мозгового вещества надпочечников из дофамина и норадреналина. Поступая в кровоток, он действует на клетки отдаленных органов. Уровень адреналина в крови характеризует гуморальную часть симпатической нервной системы. Секреция адреналина и выброс его в кровь усиливаются в тех случаях, когда необходима срочная адаптивная перестройка обмена веществ (например, при стрессе, гипогликемических состояниях и др.). Адреналин проявляет в основном так называемые метаболические эффекты — он повышает потребление тканями кислорода, концентрацию глюкозы в крови, увеличивает скорость и объем кровотока в печени. Увеличение выведения адреналина с мочой обнаруживается при хромаффиноме, симпатобластоме, гипертонической болезни I стадии, гипертонических кризах, почечной гипертензии, гипертензивной форме вегетососудистой дистонии, черепно-мозговой и других видах травмы, маниакальной стадии маниакально-депрессивного психоза, остром периоде инфаркта миокарда, хроническом алкоголизме. Экскреция адреналина с мочой уменьшается при почечной недостаточности, депрессивной стадии маниакально-депрессивного психоза, миастении, миопатии, гиперкинезах, мигрени и др.

Плазменный норадреналин происходит из симпатических нервных окончаний. Значительная его часть поглощается нейронами, а 10-20% - попадает в кровь. Только очень небольшая часть норадреналина в крови происходит из мозгового слоя надпочечников. Норадреналин отличается от адреналина более сильным сосудосуживающим действием, меньшим стимулирующим влиянием на сокращение сердца, слабым влиянием на обмен веществ (отсутствие выраженного гипергликемического эффекта). Уровень норадреналина в крови характеризует активность нейронов симпатической нервной системы.

Определение адреналина и норадреналина в клинической практике необходимо главным образом для диагностики феохромоцитомы и дифференциальной диагностики гипертензий. У больных с феохромоцитомой концентрация катехоламинов в крови увеличивается в 10—100 раз. Большинство феохромоцитом секретируют в кровь в первую очередь норадреналин и меньше адреналин. При гипертонической болезни уровень катехоламинов в крови находится на верхней границе нормы или увеличен в 1,5—2 раза. Отдельное определение норадреналина в крови используют при проведении клонидиновой пробы, позволяющей подтвердить или опровергнуть диагноз феохромоцитомы в спорных случаях. Проба основана на способности клонидина снижать тонус симпатической нервной системы и, таким образом, уменьшать уровень норадреналина в крови.

Дофамин – медиатор симпатоадреналовой системы, один из медиаторов возбуждения в синапсах ц. н.с., биосинтетический предшественник норадреналина и адреналина. Дофамин синтезируется в хромаффинных клетках тканей человека и высших животных из диоксифенилаланина — ДОФА. Важную роль в синтезе и секреции дофамина играет активность обратного нейронального захвата дофамина, секретированного в синаптическую щель. Этот процесс может блокироваться фенамином, антихолинергическими и антигистаминными препаратами, некоторыми веществами, применяемыми для лечения паркинсонизма. Дофамин участвует в регуляции секреции катехоламинов.

Дофамин вызывает повышение сердечного выброса, расширение кровеносных сосудов почек и усиление почечного кровотока, увеличение клубочковой фильтрации, диуреза, экскреции с мочой калия и натрия, улучшает кровоток в брыжеечных и венечных сосудах сердца, способен оказывать и сосудорасширяющее действие. Стимулируя гликогенолиз и подавляя утилизацию глюкозы тканями, дофамин вызывает повышение концентрации глюкозы в крови. Он стимулирует образование соматотропного гормона и его концентрацию в крови, но тормозит секрецию пролактина. Недостаточный синтез дофамина обусловливает нарушение двигательной функции – синдром паркинсонизма и гиперкинезы. При гиповитаминозе В6, наблюдающемся, например, при хроническом алкоголизме, в тканях головного мозга увеличивается содержание дофамина, появляются его метаболиты, которые отсутствуют в норме.

Серотонин – биогенный амин, один из основных нейромедиаторов в ЦНС, контролирующий аппетит, сон, настроение и эмоции человека. Физиологические функции серотонина чрезвычайно многообразны. При снижении серотонина повышается чувствительность болевой системы организма, то есть даже самое слабое раздражение отзывается сильной болью. Серотонин облегчает двигательную активность, участвует в регуляции сосудистого тонуса. Наряду с дофамином этот нейромедиатор участвует в механизмах гипоталамической регуляции гормональной функции гипофиза.

Серотонин играет важную роль в процессах свёртывания крови. Тромбоциты крови содержат значительные количества серотонина и обладают способностью захватывать и накапливать серотонин из плазмы крови. Серотонин повышает функциональную активность тромбоцитов и их склонность к агрегации и образованию тромбов. Выделение серотонина из повреждённых тканей является одним из механизмов обеспечения свёртывания крови по месту повреждения.

Серотонин участвует в процессах аллергии и воспаления. Он повышает проницаемость сосудов, усиливает хемотаксис и миграцию лейкоцитов в очаг воспаления, увеличивает содержание эозинофилов в крови, усиливает высвобождение других медиаторов аллергии и воспаления. Также большое количество серотонина производится в кишечнике. Серотонин играет важную роль в регуляции моторики и секреции в желудочно-кишечном тракте, усиливая его перистальтику и секреторную активность. Кроме того, серотонин играет роль фактора роста для некоторых видов симбиотических микроорганизмов, усиливает бактериальный метаболизм в толстой кишке. Сами бактерии толстой кишки также вносят некоторый вклад в секрецию серотонина кишечником, поскольку многие виды симбиотических бактерий обладают способностью декарбоксилировать триптофан. При дисбактериозе и ряде других заболеваний толстой кишки продукция серотонина кишечником значительно снижается. Массивное высвобождение серотонина из погибающих клеток слизистой желудка и кишечника при воздействии цитотоксических химиопрепаратов является одной из причин возникновения тошноты и рвоты, диареи при химиотерапии злокачественных опухолей. Аналогичное состояние бывает при некоторых злокачественных опухолях, эктопически продуцирующих серотонин.

Большое содержание серотонина также отмечается в матке. Серотонин играет роль в паракринной регуляции сократимости матки и маточных труб и в координации родов. Продукция серотонина в миометрии возрастает за несколько часов или дней до родов и ещё больше увеличивается непосредственно в процессе родов. Также серотонин вовлечён в процесс овуляции — содержание серотонина (и ряда других биологически активных веществ) в фолликулярной жидкости увеличивается непосредственно перед разрывом фолликула, что, по-видимому, приводит к увеличению внутрифолликулярного давления. Серотонин оказывает значительное влияние на процессы возбуждения и торможения в системе половых органов. Например, увеличение концентрации серотонина у мужчин задерживает наступление эякуляции.

В клинической практике определение уровня серотонина в крови наиболее информативно при злокачественных новообразованиях желудка, кишечника и легких, при которых данный показатель превышает норму в 5-10 раз. При этом в моче выявляется повышенное содержание продуктов метаболизма серотонина, основным из которых является 5-гидроксииндолуксусная кислота (5-HIAA). После радикального оперативного лечения опухоли происходит полная нормализация этих показателей, в связи с чем исследование уровня серотонина в крови и в суточной моче в динамике позволяет оценить эффективность проведенной терапии и выявить рецидив процесса или метастазирование. Другими возможными причинами увеличения концентрации серотонина в крови и в моче являются медуллярный рак щитовидной железы, острая кишечная непроходимость, демпинг-синдром, муковисцидоз, острый инфаркт миокарда. Снижение уровня серотонина наблюдается при болезни Верльгофа, лейкозах, гиповитаминозе В6, паренхиматозных заболеваниях печени, синдроме Дауна.

Общие метанефрины представляют собой промежуточные продукты метаболизма адреналина. 55 % продуктов метаболизма адреналина выводится с мочой в форме метанефрина. Общие норметанефрины являются промежуточными продуктами метаболизма норадреналина. Значительное повышение содержания метанефринов и норметанефринов в моче выявляют у больных с феохромоцитомой, нейробластомой (у детей), ганглионевромой. Исследование назначается совместно с определением адреналина и норадреналина в моче для того, чтобы повысить вероятность диагностики перечисленных заболеваний. При оценке результатов исследования необходимо учитывать, что содержание норметанефринов и метанефринов в моче может увеличиваться после тяжелой физической нагрузки, после гипогликемии, вызванных инсулином, после приемов препаратов тироксина, при нефропатиях, гепатитах. Многие противогипертензивные препараты не влияют на результаты исследования норметанефрина.

Ванилилминдальная кислота (VMA) является продуктом превращения адреналина и норадреналина вследствие их окислительного дезаминирования и метилирования. Гомованилиновая кислота (HVA) представляет собой продукт оксиметилирования и окислительного дезаминирования дофамина. В норме из всего количества катехоламинов, выделяемых в течение суток надпочечниками, лишь незначительная часть выводится с мочой в неизменном виде (адреналин 0,36% – 1,65%, норадреналин 1,5% – 3,3 %), в то время как в виде VMA – до 75%. С клинической точки зрения определение VMA и HVA в моче особенно помогает в диагностике феохромоцитомы и нейробластомы. Следует иметь ввиду, что VMA рекомендуется определять в свежесобранной моче сразу после гипертонического криза, в противном случае до 50% исследований могут давать ложноотрицательные результаты.