Нейромедиаторы
Нейромедиа́торы (от нейро... и лат. mediator – посредник) (нейротрансмиттеры, химические посредники передачи нервного импульса), эндогенные химические вещества, используемые нервной системой для передачи сообщений (What are neurotransmitters?). Нейротрансмиттеры высвобождаются из пресинаптических нервных окончаний нейрона, диффундируют в синаптическую щель и на короткое время специфически связываются с рецепторами (передаётся нервный импульс) постсинаптического окончания нейрона, мышечного волокна или желёз, которые эти нервы иннервируют (Kenneth. Нейротрансмиссия; Sheffler. 2023).
Критерии нейромедиаторов
Синтез и хранение нейромедиатора должны происходить в нейроне с высвобождением при стимуляции нервным импульсом из пресинаптического окончания (пресинаптической нервной терминали) в синаптическую щель.
Нейромедиатор должен воспроизводить специфические ответы, которые вызывает электрическая стимуляция пресинаптических нейронов в эффекторных клетках (в том числе в постсинаптических нейронах).
Должна существовать возможность дозозависимого блокирования эффекта химического вещества (нейромедиатора) другими химическими веществами (блокаторами или антагонистами).
Должен существовать механизм прекращения действия нейромедиатора (реабсорбция пресинаптическими нейронами или глией, или превращение в неактивную форму с помощью ферментов, или др.).
Применение экзогенных потенциальных нейромедиаторов имитирует постсинаптические эффекты нервной стимуляции (Inoue. 2009; Stevens. 2011; Sanders. 2021).
Изначально считалось, что каждый тип нейрона производит и высвобождает один тип вещества-нейромедиатора (принцип Дейла) (Eccles. 1976). Но последующие исследования позволили предположить, что из одного и того же нейрона может высвобождаться более одного вещества-нейромедиатора (Helle. 1971; Burnstock. 1976).
Классификация
Нейромедиаторы могут быть сгруппированы в разные классы (Kenneth. Нейротрансмиссия):
малые молекулы [например, глутамат, гамма-аминомасляная кислота (ГАМК), глицин, аденозин, ацетилхолин, серотонин, гистамин, норадреналин];
нейропептиды (например, эндорфины);
газообразные молекулы (например, оксид азота, окись углерода);
эндоканнабиноиды.
Нейромедиаторы обычно подразделяют на две основные группы (Сидоров. 2008):
аминокислоты (ГАМК, глицин, глутамат и аспартат);
биогенные амины (часто являются производными соответствующих аминокислот, получаемыми в результате декарбоксилирования).
Дальнейшее разделение в пределах группы основано на характере взаимодействия аминогруппы с органическим радикалом (Сидоров. 2008):
ацетилхолин (единственный представитель производных холина);
гистамин (производное аминокислоты гистидина, содержит в своём составе имидазольную группу);
моноамины [в их состав, помимо первичной аминогруппы, входят производные индола (серотонин) или катехола (катехоламины) – дофамин, адреналин (эпинефрин) и норадреналин (норэпинефрин)].
Механизм действия
Активация рецепторов способствует изменению их конформации, что, в свою очередь, приводит к развитию постсинаптических реакций и формированию соответствующего клеточного эффекта – как возбуждению, так и торможению (Kim. 2022) (например, к сокращению мышц или изменению секреции желёз) (Нил. 2021). В дальнейшем медиаторы разрушаются ферментами вблизи рецептора (например, ацетилхолин) или подвергаются обратному нейрональному захвату или экстранейрональному захвату с целью повторного использования или уничтожения (например, норадреналин, ГАМК) (Нил. 2021). При обратном захвате нейромедиаторов нервными окончаниями происходит их накопление в гранулах или везикулах на концевых участках аксонов. Нейроны не вступают в прямой контакт (между ними существует небольшой промежуток – синапс), их основное общение осуществляется посредством трансмиссии нейромедиаторов через синапсы. При некоторых условиях нейроны, находящиеся рядом друг с другом, могут контактировать с помощью электрических импульсов. Число нейромедиаторов в нервном окончании не зависит от активности нейрона и сохраняется относительно постоянным благодаря непрерывной модификации процессов захвата предшественников нейромедиатора и активности ферментов, синтезирующих и разрушающих нейромедиатор. Стимуляция пресинаптических рецепторов может уменьшить пресинаптический синтез нейромедиатора, а их блокада может его увеличить (Kenneth. Нейротрансмиссия).
В нейронах постсинаптические рецепторы нейромедиаторов получают сигнал от пресинаптического окончания, который запускает изменение мембранного потенциала нейрона посредством открытия и закрытия ионных каналов. Пресинаптические рецепторы нейромедиаторов регулируют поток высвобождения нейромедиаторов в синаптическую щель (Neurotransmitter Receptors).
Существует два типа рецепторов нейромедиаторов (Neurotransmitter Receptors): ионотропные рецепторы (лиганд-зависимые рецепторы) и метаботропные рецепторы (рецепторы, связанные с G-белком).
Ионотропные рецепторы содержат канал, который модулируется связыванием определённого нейромедиатора. Связывание лиганда вызывает открытие или закрытие канала, тем самым контролируя поток ионов (Na+, K+, Ca2+, Cl–) в клетку (Neurotransmitter Receptors).
К ионотропным рецепторам относят (Neurotransmitter Receptors): ГАМК(А)-рецепторы; глутаматные НМДА-рецепторы (N-метил-D-аспартат-рецепторы); глутамат-каинатные рецепторы; глутаматные АМРА-рецепторы (рецепторы α-амино-3-гидрокси-5-метил-4-изоксазолпропионовой кислоты); глициновые рецепторы; никотиновые рецепторы ацетилхолина (нАХР); рецептор серотонина (5-гидрокситриптамина) 3-го подтипа (5-HT3).
Метаботропные рецепторы не имеют канала. При активации они модулируют пути, контролирующие действия нейротрансмиттеров и ионных каналов через вторичные мессенджеры (Neurotransmitter Receptors).
К метаботропным рецепторам относят: адренергические рецепторы; дофаминовые рецепторы; ГАМК(A)-рецепторы и ГАМК(Б)-рецепторы; глутаматные рецепторы mGluR; гистаминовые рецепторы; мускариновые ацетилхолиновые рецепторы (мАХР); опиоидные рецепторы; рецепторы серотонина (5-НТ).
Нейромедиаторы участвуют в различных процессах раннего развития человека: нейротрансмиссия, дифференцировка, рост нейронов и развитие нейронных цепей. Определённые нейромедиаторы могут появляться на разных этапах развития (моноамины присутствуют до дифференцировки нейронов; уровни норадреналина в хорде высокие на самых ранних стадиях развития эмбриона; серотонин играет роль в морфогенезе, а возбуждающие аминокислоты, как правило, появляются позже в онтогенезе) (Sheffler. 2023).
Гипоксия, а также лекарственные вещества могут влиять на процесс синаптической передачи импульсов (Нил. 2021; Sheffler. 2023). Токсины и токсиканты также могут мешать нейрональной передаче, напрямую связывая рецепторы и модулируя их функцию или изменяя механизмы синтеза, высвобождения и обратного захвата медиатора (Suppiramaniam. 2010).
Изменения уровней специфических нейромедиаторов наблюдают при различных неврологических заболеваниях и психических расстройствах, например: при болезни Паркинсона, депрессии, синдроме дефицита внимания с гиперактивностью (СДВГ), ожирении, болезни Альцгеймера и др. (Саидходжаева. 2016; Sheffler. 2023).