Нейромедиаторы

1. Синтез и хранение нейромедиатора должны происходить в нейроне с высвобождением при стимуляции нервным импульсом из пресинаптического окончания (пресинаптической нервной терминали) в синаптическую щель.
2. Нейромедиатор должен воспроизводить специфические ответы, которые вызывает электрическая стимуляция пресинаптических нейронов в эффекторных клетках (в том числе в постсинаптических нейронах).
3. Должна существовать возможность дозозависимого блокирования эффекта химического вещества (нейромедиатора) другими химическими веществами (блокаторами или антагонистами).
4. Должен существовать механизм прекращения действия нейромедиатора (реабсорбция пресинаптическими нейронами или глией, или превращение в неактивную форму с помощью ферментов, или др.).
5. Применение экзогенных потенциальных нейромедиаторов имитирует постсинаптические эффекты нервной стимуляции (Inoue. 2009; Stevens. 2011; Sanders. 2021^[1]).

Изначально считалось, что каждый тип нейрона производит и высвобождает один тип вещества-нейромедиатора (принцип Дейла) (Eccles. 1976^[2]). Но последующие исследования позволили предположить, что из одного и того же нейрона может высвобождаться более одного вещества-нейромедиатора (Helle. 1971^[3]; Burnstock. 1976^[4]).

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^[5]):

• 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)].

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^[6]) (например, к сокращению мышц или изменению секреции желёз) (Нил. 2021^[7]). 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^[8]; Sheffler. 2023).