25 декабря 2020
Нейромедиаторы и гены: ликбез
Мы постоянно слышим о том, от нейромедиаторов – дофамина, серотонина, адреналина и др. много что зависит, но многие не знают важных деталей. Именно они дарят чувства радости и удовольствия, другие состояния и эмоции, но большинство мало знают о том, как они работают. Давайте поговорим о них чуть подробнее.
Как работают нейромедиаторы?
Нервные клетки сообщаются между собой с помощью отростков — аксонов и дендритов. Между ними зазор — так называемая синаптическая щель. Именно в ней происходит взаимодействие нейронов.
Медиаторы синтезируются в клетке и доставляются в окончание аксона — к пресинаптической мембране. Там под действием электрических импульсов они попадают в синаптическую щель и активируют рецепторы следующего нейрона. После активации рецепторов нейромедиатор возвращается обратно в клетку (происходит так называемый обратный захват) или разрушается.
Сами нейромедиаторы не являются белками, поэтому не существует «гена дофамина» или «гена адреналина». Белки выполняют всю вспомогательную работу: белки-ферменты синтезируют вещество нейромедиатора, белки-транспортеры отвечают за доставку, белки-рецепторы активируют нервную клетку. За правильную работу одного нейромедиатора могут отвечать несколько белков — а значит, несколько разных генов.
Дофамин
За счет активации нейронов в разных областях мозга дофамин играет несколько ролей.
Во-первых, он отвечает за двигательную активность и дарит радость движения.
Во-вторых, дает ощущение почти детского восторга от изучения нового — и стремление поиска новизны.
В-третьих, дофамин выполняет важную функцию вознаграждения и подкрепления мотивации: как только мы делаем что-то полезное для жизни человеческого вида, нейроны выдают нам приз — чувство удовлетворенности (иногда его называют удовольствием). На базовом уровне мы получаем награду за простые радости — еду и секс, но в целом варианты достижения удовлетворения зависят от вкусов каждого — кто-то предпочитает «удовлетворенность» от дописанного программного кода или картины, а кто-то — от съеденного пирожного или завершенного полового акта. Однако надо помнить, что при прочих равных, «простые рецепты» работают надежнее сложных.
Система вознаграждения связана с обучением: человек получает удовольствие, а в его мозгу формируются новые причинно-следственные ассоциации. И потом, когда удовольствие пройдет и встанет вопрос, как его получить снова, возникнет простое решение — написать еще одну компьютерную программу или съесть очередное пирожное?
Дофамин выглядит как отличный стимулятор для работы и учебы, а также идеальный наркотик — именно с действием дофамина связано большинство наркотиков (например - амфетамин, кокаин), вот только есть серьезные побочные эффекты. «Передозировка» дофамина ведет к шизофрении (мозг работает настолько активно, что это начинает проявляться в слуховых и зрительных галлюцинациях), а недостаток — к депрессивному расстройству или развитию болезни Паркинсона.
У дофамина имеются пять рецепторов, пронумерованные от D1 до D5. Четвертый рецептор (DRD4) отвечает за поиск новизны. Когда этот ген простой и короткий, человеку проще получать удовольствие. Если же он сложный и длинный, то людям приходится серьезно постараться, чтобы получить внутреннее вознаграждение: в таких случаях «простые удовольствия» часто не приносят удовольствия))). Вообще на DRD4 очень много что строится: доказано, что с его особенностями связана биологическая статусность («альфа-самец»), доминантное поведение и вечный «поиск приключений».
Норадреналин
Норадреналин — это нейромедиатор бодрствования и принятия быстрых решений. Он активизируется при стрессе и в экстремальных ситуациях, участвует в реакции «бей или беги». Норадреналин вызывает прилив энергии, снижает чувство страха, повышает уровень агрессии. На соматическом уровне под действием норадреналина учащается сердцебиение и повышается давление.
Норадреналин — любимый медиатор серферов, сноубордистов, мотоциклистов и других любителей экстремальных видов спорта, а также их коллег в казино и игровых клубах.
Высокий уровень норадреналина приводит к снижению зрения и аналитических способностей, а недостаток — к скуке и апатии.
Ген SLC6A2 кодирует белок-транспортер норадреналина. Он обеспечивает обратный захват норадреналина в пресинаптическую мембрану. От его работы зависит, как долго норадреналин будет действовать в организме человека, после того, как он успешно справился с опасной ситуацией. Мутации в этом гене могут вызывать синдром дефицита внимания (СДВГ).
Серотонин
Мы привыкли слышать о нем как о «гормоне счастья», при этом серотонин — никакой не гормон, и со «счастьем» всё не так однозначно. Серотонин — это нейромедиатор, который не столько приносит положительные эмоции, сколько снижает восприимчивость к отрицательным.
Он оказывает поддержку «соседним» нейромедиаторам — норадреналину и дофамину; серотонин задействован в двигательной активности, снижает общий болевой фон, помогает организму в борьбе против воспаления. Также серотонин повышает точность передачи активных сигналов в мозге и помогает сконцентрироваться.
Переизбыток серотонина (например, при употреблении ЛСД) увеличивает «громкость» вторичных сигналов в мозге, и возникают галлюцинации. Недостаток серотонина и нарушение баланса между позитивными и негативными эмоциями — основная причина депрессии.
Ген 5-HTTLPR кодирует белок транспортер серотонина. Последовательность гена содержит участок повторов, количество которых может различаться. Чем длиннее цепочка, тем проще человеку сохранять позитивный настрой и переключаться с негативных эмоций. Чем короче — тем выше вероятность, что отрицательный опыт будет травмирующим.
Разрушение нейромедиаторов
После того, как нейромедиатор выполнил свою функцию, он может быть обратно захвачен в пресинаптическую мембрану, либо разрушен. Разрушает медиатор специальны белок.
Например, ген COMT кодирует фермент катехол О-метилтрансферазу, который разрушает норадреналин и дофамин. От работы этого белка зависит, насколько хорошо вы будете справляться со стрессовыми ситуациями.
Обладатели активной формы гена COMT— воины по природе — получают в целом пониженный уровень дофамина в частности в лобной доле головного мозга. Такие люди из за низкого уровня дофамина получают меньше удовольствия от жизни, более склонны к депрессии, у них хуже развиты моторные функции. Малоактивный вариант гена COMT меняет ситуацию на противоположную. Обладатели неактивной мутации более креативны, но плохо переносят боль, и стоит им попасть в стрессовую ситуацию, как они погружаются в раздражительность, импульсивность и тревожность.
Ген фермента моноаминоксидазы А MAOA отвечает за дезактивацию моноаминов — нейромедиаторов с одной аминогруппой, к которым относятся адреналин, норадреналин, серотонин, мелатонин, гистамин, дофамин. Чем лучше работает ген MAOA, тем быстрее нейтрализуется «затуманивание рассудка», вызванной стрессовой ситуацией и тем быстрее человек способен принимать взвешенные решения.
Иногда даже ген MAOA называют «геном преступника»: определенные мутации этого гена способствуют возникновению патологической агрессии. Из за того что ген находится в X-хромосоме, и у девочек две копии этого гена, а у мальчиков только одна, среди мужчин статистически больше «прирожденных преступников».
Однако не надо сваливать всё на генетику — даже в отношении «яростного» гена MAOA всё непросто: исследование новозеландских ученых показало, что связь между геном и агрессивным поведением проявляется только при наличии травмирующего опыта.
Ацетилхолин
Вообще это первый нейромедиатор, который открыли ученые. Он отвечает за передачу импульсов двигательными нейронами — а значит, за все движения человека. В центральной нервной системе нейромедиатор берет на себя стабилизирующие функции: выводит мозг из состояния покоя, когда необходимо действовать, и наоборот, тормозит передачу импульсов, когда необходимо сосредоточиться. В этом ему помогают два типа рецепторов — ускоряющие никотиновые и тормозящие мускариновые.
Ацетилхолин играет важную роль в процессе обучения и формирования памяти. Для этого требуется как способность фокусировать внимание (и тормозить передачу отвлекающих импульсов), так и способность переключаться с одного предмета на другой (и ускорять реакцию). Активная работа мозга, например, при подготовке к экзамену или годовому отчету, приводит к повышению уровня ацетилхолина. Если мозг долгое время бездействует, специальный фермент ацетилхолинэстераза разрушает медиатор, и действие ацетилхолина слабеет. Идеальный для учебы, ацетилхолин будет плохим помощником в стрессовых ситуациях: это медиатор размышления, но не решительных действий.
Переизбыток ацетилхолина в организме вызывает спазм всех мышц, судороги и остановку дыхания — именно на такой эффект рассчитаны некоторые нервно-паралитические яды, в частности актуальный сегодня Новичок)). Недостаток ацетилхолина приводит к развитию болезни Альцгеймера и других видов старческой деменции. В качестве поддерживающей терапии пациентам назначают препарат, блокирующий разрушение ацетилхолина — ингибитор ацетилхолинэстеразы.
Ген CHRNA3 кодирует никотиновый рецептор ацетилхолина, на который может воздействовать никотин. На первом этапе вещество действует на симпатическую систему организма, которая отвечает за спазм гладкой мускулатуры и сокращение сосудов. Поэтому у начинающих курильщиков сигареты вызывают скорее тошноту и бледность кожи, чем восторг. Но со временем никотин достигает клеток головного мозга и активизирует рецепторы ацетилхолина. Так как этим занимается и никотин, и ацетилхолин одновременно, мозг пытается скорректировать «двойную подачу», и через некоторое время нейроны головного мозга сокращают нормальное производство ацетилхолина. С этого момента никотин будет нужен курильщику по каждому поводу — с утра чтобы взбодриться, после совещания наоборот, чтобы успокоиться, после обеда — чтобы хоть немного подумать о вечном.
Полиморфизм гена CHRNA3 влияет на скорость формирования никотиновой зависимости и, как следствие, на риск развития рака лёгких, вызванного курением.
Аденозин
Все химические реакции в организме требуют затраты энергии. В качестве валюты в этом процессе используется молекула аденина с несколькими основаниями фосфорной кислоты. Сразу после «зарплаты» у вас на карточке окажется «триста рублей» — молекула аденозинтрифосфат с тремя остатками фосфорной кислоты. На каждую транзакцию уходит по сто рублей, соответственно, после первой «покупки» на счету останется всего двести рублей (аденозиндифосфат), после второй — сто рублей (аденозинмонофосфат), после третьей — ноль рублей.
Купюра в ноль рублей — и есть аденозин. Как нейромедиатор он отвечает за чувство усталости и засыпание. Во время сна купюрам в ноль-ноль рублей дорисовывают троечки, аденозин трансформируется в аденозинтрифосфат, и мы с новыми силами готовы вернуться к работе.
Есть способ обмануть «банковскую систему»: заблокировать рецепторы аденозина и уйти в кредит, то есть в энергетический минус. Именно этим и занимается кофеин — позволяет игнорировать усталость и продолжать работать. При этом он не приносит настоящей энергии, а только дает тратить деньги, как если бы у вас всё ещё было триста рублей. Как и за любой кредит, за перерасход приходится расплачиваться «будущим» — большей усталостью, заторможенностью внимания, привыканием. Тем не менее, кофеиносодержащие кофе, чай и шоколад — самый популярный стимулятор в мире.
Всего известно четыре вида рецепторов аденозина, которые активируются и блокируются аденозином. Ген ADORA2A кодирует рецепторы аденозина второго типа, которые участвуют в активации противовоспалительных процессов, формировании иммунного ответа, регуляции боли и сна. От работы этого рецептора зависит скорость реакции организма на ранение и травму.
Глутамат
Глутаминовая кислота в форме глутамата — пищевая аминокислота, которая содержится в продуктах животного происхождения. Вкусовые рецепторы воспринимают глутамат как индикатор белковой пищи — а значит питательной и полезной — и оставляют заметку, что было вкусно, и надо повторить. В двадцатом веке японские ученые выяснили принцип восприятия этого вкуса (они назвали его «умами» — вкусный), и со временем глутамат натрия стал популярной пищевой добавкой. Именно благодаря ему иногда сложно устоять перед соблазном съесть фастфуд и быстрый «перекус», поскольку в эту еду добавляют большое количество глутамата натрия. Как пищевая добавка глутамат не влияет напрямую на работу нейронов, поэтому его «передозировка» в худшем случае обойдется головной болью.
Глутамат — это не только пищевая аминокислота, но и важный нейромедиатор, рецепторы которого есть у 40% нейронов головного мозга. Он не имеет собственной «смысловой нагрузки», а только ускоряет передачу сигнала другими рецепторами — дофаминовыми, норадреналиновыми, серотониновыми и т.д. Эта функция позволяет глутамату формировать синаптическую пластичность — способность синапсов регулировать свою активность в зависимости от реакции постсинаптических рецепторов. Этот механизм лежит в основе процесса обучения и работы памяти.
Снижение активности глутамата приводит к вялости и апатии. Переизбыток — к «перенапряжению» нервных клеток и даже их гибели, как если бы на электрическую сеть дали большую нагрузку, чем она способна выдержать. «Перегорание» нейронов — эксайтотоксичность — наблюдается после приступов эпилепсии и при нейродегенеративных заболеваниях.
Есть две группы генов кодируют белки-транспортеры глутамата. Гены группы EAAT отвечают за натрий-зависимые белки — те самые, которые участвуют в процессе запоминания. Мутации в генах этой группы повышают риск инсульта, болезни Альцгеймера, болезни Гентингтона, бокового амиотрофического склероза. Мутации в генах везикулярных белков-транспортеров группы VGLUT ассоциированы с риском шизофрении.
Гамма-аминомасляная кислота
У каждой «Инь» есть свой «Ян», и у глутамата есть вечный его противник, с которым он тем не менее неразрывно связан. Речь идет о главном тормозном нейромедиаторе — гамма-аминомасляной кислоте (ГАМК или GABA). Так же как и глутамат, ГАМК не вносит новых цветов в палитру мозговой активности, а только регулирует активность других нейронов. Так же как и глутамат, ГАМК охватил сетью своих рецепторов около 40% нейронов головного мозга. И глутамат, и ГАМК синтезируются из глутаминовой кислоты и по существу являются продолжением друг друга.
Для описания эффекта ГАМК идеально подходит поговорка «тише едешь — дальше будешь»: тормозящий эффект медиатора позволяет лучше сосредоточиться. ГАМК снижает активность самых разных нейронов, в том числе связанных с чувством страха или тревоги и отвлекающих от основной задачи. Высокая концентрация ГАМК обеспечивает спокойствие и собранность. Снижение концентрации ГАМК и нарушение баланса в вечном сопротивлении с глутаматом приводит к синдрому дефицита внимания (СДВГ). Для повышения уровня ГАМК хорошо подходят прогулки, йога, медитации, для снижения — большинство стимуляторов.
У гамма-аминомасляной кислоты два типа рецепторов — быстрого реагирования GABA-A и более медленного действия GABA-B. Ген GABRG2 кодирует белок рецептора GABA-A, который резко снижает скорость передачи импульсов в головном мозге. Мутации в гене связаны с эпилепсией и фебрильными судорогами, которые могут возникать при высокой температуре.
Медиаторы синтезируются в клетке и доставляются в окончание аксона — к пресинаптической мембране. Там под действием электрических импульсов они попадают в синаптическую щель и активируют рецепторы следующего нейрона. После активации рецепторов нейромедиатор возвращается обратно в клетку (происходит так называемый обратный захват) или разрушается.
Сами нейромедиаторы не являются белками, поэтому не существует «гена дофамина» или «гена адреналина». Белки выполняют всю вспомогательную работу: белки-ферменты синтезируют вещество нейромедиатора, белки-транспортеры отвечают за доставку, белки-рецепторы активируют нервную клетку. За правильную работу одного нейромедиатора могут отвечать несколько белков — а значит, несколько разных генов.
Дофамин
За счет активации нейронов в разных областях мозга дофамин играет несколько ролей.
Во-первых, он отвечает за двигательную активность и дарит радость движения.
Во-вторых, дает ощущение почти детского восторга от изучения нового — и стремление поиска новизны.
В-третьих, дофамин выполняет важную функцию вознаграждения и подкрепления мотивации: как только мы делаем что-то полезное для жизни человеческого вида, нейроны выдают нам приз — чувство удовлетворенности (иногда его называют удовольствием). На базовом уровне мы получаем награду за простые радости — еду и секс, но в целом варианты достижения удовлетворения зависят от вкусов каждого — кто-то предпочитает «удовлетворенность» от дописанного программного кода или картины, а кто-то — от съеденного пирожного или завершенного полового акта. Однако надо помнить, что при прочих равных, «простые рецепты» работают надежнее сложных.
Система вознаграждения связана с обучением: человек получает удовольствие, а в его мозгу формируются новые причинно-следственные ассоциации. И потом, когда удовольствие пройдет и встанет вопрос, как его получить снова, возникнет простое решение — написать еще одну компьютерную программу или съесть очередное пирожное?
Дофамин выглядит как отличный стимулятор для работы и учебы, а также идеальный наркотик — именно с действием дофамина связано большинство наркотиков (например - амфетамин, кокаин), вот только есть серьезные побочные эффекты. «Передозировка» дофамина ведет к шизофрении (мозг работает настолько активно, что это начинает проявляться в слуховых и зрительных галлюцинациях), а недостаток — к депрессивному расстройству или развитию болезни Паркинсона.
У дофамина имеются пять рецепторов, пронумерованные от D1 до D5. Четвертый рецептор (DRD4) отвечает за поиск новизны. Когда этот ген простой и короткий, человеку проще получать удовольствие. Если же он сложный и длинный, то людям приходится серьезно постараться, чтобы получить внутреннее вознаграждение: в таких случаях «простые удовольствия» часто не приносят удовольствия))). Вообще на DRD4 очень много что строится: доказано, что с его особенностями связана биологическая статусность («альфа-самец»), доминантное поведение и вечный «поиск приключений».
Норадреналин
Норадреналин — это нейромедиатор бодрствования и принятия быстрых решений. Он активизируется при стрессе и в экстремальных ситуациях, участвует в реакции «бей или беги». Норадреналин вызывает прилив энергии, снижает чувство страха, повышает уровень агрессии. На соматическом уровне под действием норадреналина учащается сердцебиение и повышается давление.
Норадреналин — любимый медиатор серферов, сноубордистов, мотоциклистов и других любителей экстремальных видов спорта, а также их коллег в казино и игровых клубах.
Высокий уровень норадреналина приводит к снижению зрения и аналитических способностей, а недостаток — к скуке и апатии.
Ген SLC6A2 кодирует белок-транспортер норадреналина. Он обеспечивает обратный захват норадреналина в пресинаптическую мембрану. От его работы зависит, как долго норадреналин будет действовать в организме человека, после того, как он успешно справился с опасной ситуацией. Мутации в этом гене могут вызывать синдром дефицита внимания (СДВГ).
Серотонин
Мы привыкли слышать о нем как о «гормоне счастья», при этом серотонин — никакой не гормон, и со «счастьем» всё не так однозначно. Серотонин — это нейромедиатор, который не столько приносит положительные эмоции, сколько снижает восприимчивость к отрицательным.
Он оказывает поддержку «соседним» нейромедиаторам — норадреналину и дофамину; серотонин задействован в двигательной активности, снижает общий болевой фон, помогает организму в борьбе против воспаления. Также серотонин повышает точность передачи активных сигналов в мозге и помогает сконцентрироваться.
Переизбыток серотонина (например, при употреблении ЛСД) увеличивает «громкость» вторичных сигналов в мозге, и возникают галлюцинации. Недостаток серотонина и нарушение баланса между позитивными и негативными эмоциями — основная причина депрессии.
Ген 5-HTTLPR кодирует белок транспортер серотонина. Последовательность гена содержит участок повторов, количество которых может различаться. Чем длиннее цепочка, тем проще человеку сохранять позитивный настрой и переключаться с негативных эмоций. Чем короче — тем выше вероятность, что отрицательный опыт будет травмирующим.
Разрушение нейромедиаторов
После того, как нейромедиатор выполнил свою функцию, он может быть обратно захвачен в пресинаптическую мембрану, либо разрушен. Разрушает медиатор специальны белок.
Например, ген COMT кодирует фермент катехол О-метилтрансферазу, который разрушает норадреналин и дофамин. От работы этого белка зависит, насколько хорошо вы будете справляться со стрессовыми ситуациями.
Обладатели активной формы гена COMT— воины по природе — получают в целом пониженный уровень дофамина в частности в лобной доле головного мозга. Такие люди из за низкого уровня дофамина получают меньше удовольствия от жизни, более склонны к депрессии, у них хуже развиты моторные функции. Малоактивный вариант гена COMT меняет ситуацию на противоположную. Обладатели неактивной мутации более креативны, но плохо переносят боль, и стоит им попасть в стрессовую ситуацию, как они погружаются в раздражительность, импульсивность и тревожность.
Ген фермента моноаминоксидазы А MAOA отвечает за дезактивацию моноаминов — нейромедиаторов с одной аминогруппой, к которым относятся адреналин, норадреналин, серотонин, мелатонин, гистамин, дофамин. Чем лучше работает ген MAOA, тем быстрее нейтрализуется «затуманивание рассудка», вызванной стрессовой ситуацией и тем быстрее человек способен принимать взвешенные решения.
Иногда даже ген MAOA называют «геном преступника»: определенные мутации этого гена способствуют возникновению патологической агрессии. Из за того что ген находится в X-хромосоме, и у девочек две копии этого гена, а у мальчиков только одна, среди мужчин статистически больше «прирожденных преступников».
Однако не надо сваливать всё на генетику — даже в отношении «яростного» гена MAOA всё непросто: исследование новозеландских ученых показало, что связь между геном и агрессивным поведением проявляется только при наличии травмирующего опыта.
Ацетилхолин
Вообще это первый нейромедиатор, который открыли ученые. Он отвечает за передачу импульсов двигательными нейронами — а значит, за все движения человека. В центральной нервной системе нейромедиатор берет на себя стабилизирующие функции: выводит мозг из состояния покоя, когда необходимо действовать, и наоборот, тормозит передачу импульсов, когда необходимо сосредоточиться. В этом ему помогают два типа рецепторов — ускоряющие никотиновые и тормозящие мускариновые.
Ацетилхолин играет важную роль в процессе обучения и формирования памяти. Для этого требуется как способность фокусировать внимание (и тормозить передачу отвлекающих импульсов), так и способность переключаться с одного предмета на другой (и ускорять реакцию). Активная работа мозга, например, при подготовке к экзамену или годовому отчету, приводит к повышению уровня ацетилхолина. Если мозг долгое время бездействует, специальный фермент ацетилхолинэстераза разрушает медиатор, и действие ацетилхолина слабеет. Идеальный для учебы, ацетилхолин будет плохим помощником в стрессовых ситуациях: это медиатор размышления, но не решительных действий.
Переизбыток ацетилхолина в организме вызывает спазм всех мышц, судороги и остановку дыхания — именно на такой эффект рассчитаны некоторые нервно-паралитические яды, в частности актуальный сегодня Новичок)). Недостаток ацетилхолина приводит к развитию болезни Альцгеймера и других видов старческой деменции. В качестве поддерживающей терапии пациентам назначают препарат, блокирующий разрушение ацетилхолина — ингибитор ацетилхолинэстеразы.
Ген CHRNA3 кодирует никотиновый рецептор ацетилхолина, на который может воздействовать никотин. На первом этапе вещество действует на симпатическую систему организма, которая отвечает за спазм гладкой мускулатуры и сокращение сосудов. Поэтому у начинающих курильщиков сигареты вызывают скорее тошноту и бледность кожи, чем восторг. Но со временем никотин достигает клеток головного мозга и активизирует рецепторы ацетилхолина. Так как этим занимается и никотин, и ацетилхолин одновременно, мозг пытается скорректировать «двойную подачу», и через некоторое время нейроны головного мозга сокращают нормальное производство ацетилхолина. С этого момента никотин будет нужен курильщику по каждому поводу — с утра чтобы взбодриться, после совещания наоборот, чтобы успокоиться, после обеда — чтобы хоть немного подумать о вечном.
Полиморфизм гена CHRNA3 влияет на скорость формирования никотиновой зависимости и, как следствие, на риск развития рака лёгких, вызванного курением.
Аденозин
Все химические реакции в организме требуют затраты энергии. В качестве валюты в этом процессе используется молекула аденина с несколькими основаниями фосфорной кислоты. Сразу после «зарплаты» у вас на карточке окажется «триста рублей» — молекула аденозинтрифосфат с тремя остатками фосфорной кислоты. На каждую транзакцию уходит по сто рублей, соответственно, после первой «покупки» на счету останется всего двести рублей (аденозиндифосфат), после второй — сто рублей (аденозинмонофосфат), после третьей — ноль рублей.
Купюра в ноль рублей — и есть аденозин. Как нейромедиатор он отвечает за чувство усталости и засыпание. Во время сна купюрам в ноль-ноль рублей дорисовывают троечки, аденозин трансформируется в аденозинтрифосфат, и мы с новыми силами готовы вернуться к работе.
Есть способ обмануть «банковскую систему»: заблокировать рецепторы аденозина и уйти в кредит, то есть в энергетический минус. Именно этим и занимается кофеин — позволяет игнорировать усталость и продолжать работать. При этом он не приносит настоящей энергии, а только дает тратить деньги, как если бы у вас всё ещё было триста рублей. Как и за любой кредит, за перерасход приходится расплачиваться «будущим» — большей усталостью, заторможенностью внимания, привыканием. Тем не менее, кофеиносодержащие кофе, чай и шоколад — самый популярный стимулятор в мире.
Всего известно четыре вида рецепторов аденозина, которые активируются и блокируются аденозином. Ген ADORA2A кодирует рецепторы аденозина второго типа, которые участвуют в активации противовоспалительных процессов, формировании иммунного ответа, регуляции боли и сна. От работы этого рецептора зависит скорость реакции организма на ранение и травму.
Глутамат
Глутаминовая кислота в форме глутамата — пищевая аминокислота, которая содержится в продуктах животного происхождения. Вкусовые рецепторы воспринимают глутамат как индикатор белковой пищи — а значит питательной и полезной — и оставляют заметку, что было вкусно, и надо повторить. В двадцатом веке японские ученые выяснили принцип восприятия этого вкуса (они назвали его «умами» — вкусный), и со временем глутамат натрия стал популярной пищевой добавкой. Именно благодаря ему иногда сложно устоять перед соблазном съесть фастфуд и быстрый «перекус», поскольку в эту еду добавляют большое количество глутамата натрия. Как пищевая добавка глутамат не влияет напрямую на работу нейронов, поэтому его «передозировка» в худшем случае обойдется головной болью.
Глутамат — это не только пищевая аминокислота, но и важный нейромедиатор, рецепторы которого есть у 40% нейронов головного мозга. Он не имеет собственной «смысловой нагрузки», а только ускоряет передачу сигнала другими рецепторами — дофаминовыми, норадреналиновыми, серотониновыми и т.д. Эта функция позволяет глутамату формировать синаптическую пластичность — способность синапсов регулировать свою активность в зависимости от реакции постсинаптических рецепторов. Этот механизм лежит в основе процесса обучения и работы памяти.
Снижение активности глутамата приводит к вялости и апатии. Переизбыток — к «перенапряжению» нервных клеток и даже их гибели, как если бы на электрическую сеть дали большую нагрузку, чем она способна выдержать. «Перегорание» нейронов — эксайтотоксичность — наблюдается после приступов эпилепсии и при нейродегенеративных заболеваниях.
Есть две группы генов кодируют белки-транспортеры глутамата. Гены группы EAAT отвечают за натрий-зависимые белки — те самые, которые участвуют в процессе запоминания. Мутации в генах этой группы повышают риск инсульта, болезни Альцгеймера, болезни Гентингтона, бокового амиотрофического склероза. Мутации в генах везикулярных белков-транспортеров группы VGLUT ассоциированы с риском шизофрении.
Гамма-аминомасляная кислота
У каждой «Инь» есть свой «Ян», и у глутамата есть вечный его противник, с которым он тем не менее неразрывно связан. Речь идет о главном тормозном нейромедиаторе — гамма-аминомасляной кислоте (ГАМК или GABA). Так же как и глутамат, ГАМК не вносит новых цветов в палитру мозговой активности, а только регулирует активность других нейронов. Так же как и глутамат, ГАМК охватил сетью своих рецепторов около 40% нейронов головного мозга. И глутамат, и ГАМК синтезируются из глутаминовой кислоты и по существу являются продолжением друг друга.
Для описания эффекта ГАМК идеально подходит поговорка «тише едешь — дальше будешь»: тормозящий эффект медиатора позволяет лучше сосредоточиться. ГАМК снижает активность самых разных нейронов, в том числе связанных с чувством страха или тревоги и отвлекающих от основной задачи. Высокая концентрация ГАМК обеспечивает спокойствие и собранность. Снижение концентрации ГАМК и нарушение баланса в вечном сопротивлении с глутаматом приводит к синдрому дефицита внимания (СДВГ). Для повышения уровня ГАМК хорошо подходят прогулки, йога, медитации, для снижения — большинство стимуляторов.
У гамма-аминомасляной кислоты два типа рецепторов — быстрого реагирования GABA-A и более медленного действия GABA-B. Ген GABRG2 кодирует белок рецептора GABA-A, который резко снижает скорость передачи импульсов в головном мозге. Мутации в гене связаны с эпилепсией и фебрильными судорогами, которые могут возникать при высокой температуре.
Что такое пептиды?
Пептиды — это молекулы, которые состоят из нескольких остатков аминокислот. Размер — единственное, что отличает пептид от белка: как только число остатков достигает 50, пептид начинают называть белком. У каждого пептида есть свой прекурсор — белок—предшественник, из которого в процессе расщепления (гидролиза) и получается пептид.
Основная функция пептидов — передача информации между клетками. Организм активно их использует для самых разных нужд — для защиты от токсинов и бактерий, регенерации клеток, регуляции аппетита, обезболивания и т.д.
Опиоидные пептиды
Это группа пептидов, которые взаимодействуют с опиоидными рецепторами. К ним относятся знаменитые эндорфины, а также энкефалины и динорфины.
Название «эндорфины» происходит от словосочетания «эндогенные морфины» — синтезируемые самим организмом морфины. Они блокируют передачу импульсов боли и влияют на эмоциональное состояние человека. Считается, что высокая концентрация эндорфинов вызывает чувство эйфории, но на формирование этого состояния влияют и другие нейромедиаторы.
Мозг увеличивает производство эндорфинов в ответ на боль, хотя есть и другие способы поднять их концентрацию. Один из них — бег на длинные дистанции (именно эндорфины вызывают «эйфорию бегуна»); другой — много смеяться, и желательно в хорошей компании. Также помогут любимая музыка и танцы.
Существует несколько видов эндорфинов. Альфа-эндорфины влияют на эмоции и двигательную активность. Гамма-эндорфины, наоборот, снижают эмоциональную активность. Бета-эндорфины — самый активный агент взаимодействия с опиоидными рецепторами, они отвечают за обезболивание и активацию системы вознаграждения.
Энкефалины и динорфины по строению и действию во многом схожи с эндорфинами, только происходят от других прекурсоров и по-другому взаимодействуют с опиоидными рецепторами. По данным исследований, эффективность динорфина как обезболивающего в 6 раз превышает эффективность морфина.
Опиоидные рецепторы
Существует четыре вида опиоидных рецепторов — мю, дельта, каппа и рецептор ноцисептина. Мю-рецепторы кодируются геном OPRM1 и контролируют процесс обезболивания и взаимодействие с дофаминовой системой вознаграждения. Потому с этими рецепторами связан интерес к еде, процесс обучения и формирование социальных привязанностей. Мутации в гене ассоциированы с формированием зависимости от никотина, кокаина и алкоголя. Мю-рецепторы взаимодействуют с бета-эндорфинами и энкефалинами.
Дельта-рецепторы также взаимодействуют с эндорфинами и энкефалинами, но в меньшей степени влияют на систему вознаграждения, чем мю-рецепторы. Каппа-рецепторы отличаются по своему действию: кроме обезболивания, они связаны с торможением двигательной активности и негативными вознаграждением — чувством дискомфорта в ответ на определенные действия человека. Мутации в гене рецептора OPRK1 также связаны с алкогольной и опиоидной зависимостью.
«Чувствительный» ноцисептин
Пептид ноцисептин и его рецептор были открыты совсем недавно. Они действуют противоположным по сравнению с другими опиоидными рецепторами образом — не обезболивают, а наоборот, повышают чувствительность к боли. Поэтому для обезболивания нужно не стимулировать рецептор NOP, а наоборот, блокировать его работу. Таким образом ингибитор ноцисептина может стать потенциальным обезболивающим, которое не вызывает привыкания.
Агонисты опиоидных рецепторов
Самые известные стимуляторы опиоидных рецепторов — морфин, героин, кодеин и лоперамид. Последний входит в состав средства от диареи: он не проходит гематоэнцефалический барьер, поэтому он не влияет на мозг, и его эффект касается только клеток кишечника.
Основная функция пептидов — передача информации между клетками. Организм активно их использует для самых разных нужд — для защиты от токсинов и бактерий, регенерации клеток, регуляции аппетита, обезболивания и т.д.
Опиоидные пептиды
Это группа пептидов, которые взаимодействуют с опиоидными рецепторами. К ним относятся знаменитые эндорфины, а также энкефалины и динорфины.
Название «эндорфины» происходит от словосочетания «эндогенные морфины» — синтезируемые самим организмом морфины. Они блокируют передачу импульсов боли и влияют на эмоциональное состояние человека. Считается, что высокая концентрация эндорфинов вызывает чувство эйфории, но на формирование этого состояния влияют и другие нейромедиаторы.
Мозг увеличивает производство эндорфинов в ответ на боль, хотя есть и другие способы поднять их концентрацию. Один из них — бег на длинные дистанции (именно эндорфины вызывают «эйфорию бегуна»); другой — много смеяться, и желательно в хорошей компании. Также помогут любимая музыка и танцы.
Существует несколько видов эндорфинов. Альфа-эндорфины влияют на эмоции и двигательную активность. Гамма-эндорфины, наоборот, снижают эмоциональную активность. Бета-эндорфины — самый активный агент взаимодействия с опиоидными рецепторами, они отвечают за обезболивание и активацию системы вознаграждения.
Энкефалины и динорфины по строению и действию во многом схожи с эндорфинами, только происходят от других прекурсоров и по-другому взаимодействуют с опиоидными рецепторами. По данным исследований, эффективность динорфина как обезболивающего в 6 раз превышает эффективность морфина.
Опиоидные рецепторы
Существует четыре вида опиоидных рецепторов — мю, дельта, каппа и рецептор ноцисептина. Мю-рецепторы кодируются геном OPRM1 и контролируют процесс обезболивания и взаимодействие с дофаминовой системой вознаграждения. Потому с этими рецепторами связан интерес к еде, процесс обучения и формирование социальных привязанностей. Мутации в гене ассоциированы с формированием зависимости от никотина, кокаина и алкоголя. Мю-рецепторы взаимодействуют с бета-эндорфинами и энкефалинами.
Дельта-рецепторы также взаимодействуют с эндорфинами и энкефалинами, но в меньшей степени влияют на систему вознаграждения, чем мю-рецепторы. Каппа-рецепторы отличаются по своему действию: кроме обезболивания, они связаны с торможением двигательной активности и негативными вознаграждением — чувством дискомфорта в ответ на определенные действия человека. Мутации в гене рецептора OPRK1 также связаны с алкогольной и опиоидной зависимостью.
«Чувствительный» ноцисептин
Пептид ноцисептин и его рецептор были открыты совсем недавно. Они действуют противоположным по сравнению с другими опиоидными рецепторами образом — не обезболивают, а наоборот, повышают чувствительность к боли. Поэтому для обезболивания нужно не стимулировать рецептор NOP, а наоборот, блокировать его работу. Таким образом ингибитор ноцисептина может стать потенциальным обезболивающим, которое не вызывает привыкания.
Агонисты опиоидных рецепторов
Самые известные стимуляторы опиоидных рецепторов — морфин, героин, кодеин и лоперамид. Последний входит в состав средства от диареи: он не проходит гематоэнцефалический барьер, поэтому он не влияет на мозг, и его эффект касается только клеток кишечника.
Cтатьи Алексея Филатова
Присоединяйтесь к нам в соц сетях: