Что такое нейромедиаторы и как они влияют на мозг?

Что такое нейромедиаторы?

Нейромедиаторы, или нейротрансмиттеры – это химические мессенджеры. Их задача – передавать химические сигналы. Считайте их химическими «посланиями» с определенными инструкциями – через сеть нейронов к целевой клетке, например, железе или мышечной клетке (1).

Нервная система состоит из обширной сети нейронов, которые помогают центральной нервной системе (состоящей из головного и спинного мозга) взаимодействовать с периферической нервной системой (состоящей из остальных частей тела). В свою очередь, информация, полученная от периферической системы, передается обратно в центральную нервную систему, чтобы она могла определить соответствующую реакцию (2).

Это включает в себя различные отделы нервной системы, такие как (2):

• Вегетативная нервная система, которая регулирует непроизвольные действия внутренних органов, гладких мышц и желез
• Соматическая нервная система, которая регулирует добровольный контроль движений тела с помощью скелетных мышц
• Симпатическая нервная система, которая реагирует на стресс
• Парасимпатическая нервная система, которая обеспечивает стабильность и постоянное равновесие систем организма (гомеостаз)
• Лимбическая система, которая регулирует эмоции

Без нейромедиаторов, каждый из которых оказывает различное действие, ни одна из этих систем не может функционировать, обеспечивая такие функции организма, как (1):

• Ходьба, бег, подъем тяжестей, улыбка или жевание
• Сердцебиение и дыхание
• Пищеварение, аппетит и насыщение
• Ощущения тела, такие как зрение, слух, осязание, вкус и запах
• Познание (процесс приобретения знаний и понимания с помощью мышления, опыта и органов чувств)
• Воспоминания и память
• Настроение и эмоции

Как нейромедиаторы влияют на мозг?

В вашем теле миллиарды нейронов, состоящих из трех частей (3).

• Тело клетки (основная часть нейрона)
• Аксон (генерирует электрический сигнал)
• Терминаль аксона (который принимает электрический сигнал)

Когда электрический сигнал получен, крошечный мешочек на конце аксона (называемый синаптической везикулой) высвобождает химическое сообщение в виде нейромедиатора (3).

Нейромедиатор проходит через крошечный промежуток, называемый синапсом, к соседнему нейрону (где он вызывает электрический заряд для продолжения передачи сообщения) или к рецептору на клетке-мишени, чтобы вызвать ответную реакцию (например, сокращение мышцы или выделение секрета железы) (3).

Процесс передачи нейромедиаторов называется нейротрансмиссией (4).

Типы нейротрансмиссии

Различные нейромедиаторы вызывают разные реакции. Это не только активация реакции нейронов, но и ее деактивация или замедление. Эти реакции называются (5):

• Возбуждающие: Эти нейромедиаторы стимулируют («возбуждают») нейроны, заставляя их передавать химическое сообщение следующей клетке. Примером возбуждающего нейромедиатора является эпинефрин (адреналин).
• Тормозные: Эти нейромедиаторы противодействуют возбуждающей реакции, блокируя передачу химического сообщения. Примером тормозного нейромедиатора является гамма-аминомасляная кислота (ГАМК).
• Модулирующие: Нейромедиаторы могут влиять на большее количество нейронов одновременно, функционируя как «перекрестный защитник», координирующий нейротрансмиссию в нужное время и с нужной скоростью. Примером может служить дофамин, который считается модулирующим, поскольку он может как возбуждать, так и тормозить множество нейронов, когда это необходимо.

Что происходит после поступления нейромедиатора?

После того как нейромедиатор выполнил свою задачу, он больше не нужен. Существует три способа прекращения нейротрансмиссии:

• Деградация: Это расщепление нейромедиатора ферментом так, что он больше не распознается рецептором. Примером может служить распад ацетилхолина под действием ацетилхолинэстеразы, компоненты которой затем утилизируются.
• Диффузия: Это когда нейромедиатор выходит из синаптического пространства после передачи и исчезает.
• Обратный захват: Это когда нейромедиатор повторно поглощается нейроном после передачи для дальнейшего использования. Примером может служить серотонин, который неоднократно высвобождается, реабсорбируется и используется повторно.

Типы нейромедиаторов

Существует четыре основных типа нейромедиаторов, сгруппированных по их химической структуре: ацетилхолин, аминокислоты, моноамины и нейропептиды. Среди них более 100 различных нейромедиаторов с разными функциями.

Ацетилхолин

Ацетилхолин – один из видов нейромедиаторов, в изобилии присутствующих в центральной и периферической нервной системе. Он действует как нейромодулятор, поскольку может посылать сигналы одновременно на множество рецепторов (6).

Ацетилхолин играет множество ролей в нервной системе, в том числе (6):

• Регулирование вегетативных функций, таких как частота сердечных сокращений, кровяное давление и моторика кишечника
• Вызывает мышечные сокращения, благодаря чему вы можете ходить и двигаться
• Обеспечение познания, обучения, внимания и памяти
• Вызывает чувства и эмоции, такие как мотивация и возбуждение

Аминокислотные нейромедиаторы

Аминокислотные нейромедиаторы участвуют в большинстве функций центральной и периферической нервной системы. Некоторые из них играют роль в выработке других нейромедиаторов и могут оказывать возбуждающее, тормозное или модулирующее действие (1).

Примеры включают следующее (1):

• Гамма-аминомасляная кислота (ГАМК): Это наиболее распространенный тормозной нейромедиатор, который помогает сдерживать или противодействовать стрессовой реакции.
• Глутамат: Это самый распространенный возбуждающий нейромедиатор, играющий ключевую роль в когнитивных функциях, таких как мышление, обучение и память.
• Глицин: Этот тормозной нейромедиатор, обнаруженный в спинном мозге, участвует в таких функциях, как передача боли, обмен веществ и обработка звуков.

Моноаминовые нейромедиаторы

Моноаминовые нейромедиаторы регулируют сознание, познание, внимание и эмоции. Примеры включают следующее (1):

• Дофамин: Этот модулирующий нейромедиатор играет роль в системе вознаграждения организма, вызывая положительные эмоции.
• Гистамин: Гистамин наиболее известен своей ролью в аллергических реакциях, но он также является тормозным нейромедиатором, участвующим в таких функциях, как бодрствование, мотивация и аппетит.
• Серотонин: Этот нейромедиатор является одновременно тормозным и модулирующим и помогает регулировать настроение, режим сна, сексуальную реакцию, тревожность, аппетит и боль.
• Эпинефрин и норадреналин: Эти нейромедиаторы отвечают за инстинктивную реакцию «бороться или бежать» на физический или эмоциональный стресс.

Нейропептидные нейромедиаторы

Нейропептидные нейромедиаторы состоят из цепочки аминокислот, широко распространенных в центральной нервной системе. В основном они обладают тормозным или модулирующим действием и вызывают более длительную реакцию, чем аминокислотные нейромедиаторы (1).

Примеры включают следующее (7):

• Вазопрессин: Этот нейромедиатор помогает поддерживать кровяное давление и нормальный баланс жидкостей в организме, а также связан с такими эмоциями, как страх и тревога.
• Окситоцин: Окситоцин играет роль в чувствах любви, привязанности и бдительности, а также в снятии боли и тревоги.
• Эндорфины: Эти нейромедиаторы вырабатываются в ответ на боль, чтобы смягчить болевую реакцию. Они также вызывают положительные эмоции во время физических нагрузок, например, упражнений.

Заболевания, связанные с дисфункцией нейромедиаторов

Нейромедиаторы могут не всегда работать так, как нужно, потому что их вырабатывается слишком много или слишком мало, рецепторы на клетках-мишенях не работают, рецепторы не принимают достаточное количество нейромедиаторов, а ферменты разрушают нейромедиаторы до того, как они достигнут цели.

Многие заболевания и расстройства связаны с нарушением работы нейротрансмиссии, в том числе (8):

• Болезнь Альцгеймера
• Боковой амиотрофический склероз (БАС)
• Тревожные расстройства
• Расстройство аутистического спектра
• Биполярное расстройство
• Депрессия
• Эпилепсия
• Фибромиалгия и другие хронические болевые синдромы
• Болезнь Хантингтона
• Миастения
• Болезнь Паркинсона
• Шизофрения
• Поздняя дискинезия

Хотя многие из этих заболеваний плохо изучены, считается, что дисфункция нейромедиаторов играет центральную роль. Например, дефицит ацетилхолина может играть роль в развитии болезни Альцгеймера, а избыточная выработка серотонина может способствовать развитию аутизма (9, 10).

При других заболеваниях, таких как депрессия и тревожность, роль серотонина и дофамина изучена лучше, что позволило разработать лекарства для борьбы с дисбалансом этих нейромедиаторов (11).

Лекарства, изменяющие или улучшающие нейротрансмиссию

Лекарства могут помочь в лечении проблем с нейромедиаторами. Эти лекарства могут влиять на способность нейронов посылать, принимать и обрабатывать сигналы (3).

Некоторые из этих лекарств блокируют нейромедиатор, не давая ему попасть в нервную клетку. Другие блокируют фермент, который его расщепляет, чтобы большее его количество достигло нервных рецепторов. Некоторые лекарства также блокируют высвобождение нейромедиатора из нейрона.

Эти препараты используются для лечения таких заболеваний мозга, как биполярное расстройство, депрессия и нейродегенеративные заболевания, например болезнь Альцгеймера.

Примеры включают следующее:

• Донепезил, галантамин и ривастигмин, используемые для лечения болезни Альцгеймера, блокируют фермент, расщепляющий ацетилхолин (12).
• Селективные ингибиторы обратного захвата серотонина (СИОЗС) и селективные ингибиторы обратного захвата серотонина и норадреналина (СИОЗСиН), используемые для лечения депрессии, предотвращают обратный захват этих нейромедиаторов (13).
• Валбеназин, используемая для лечения поздней дискинезии, блокирует передачу дофамина в синапсе (14).

Подведем итог

Нейромедиаторы – это химические мессенджеры, которые помогают нервным клеткам общаться друг с другом.

К ним относятся серотонин, дофамин, глутамат и ацетилхолин.

Нейромедиаторы выполняют несколько функций, например регулируют аппетит, цикл сон-бодрствование и настроение.

Низкий уровень любого нейромедиатора может привести к проблемам, включая фибромиалгию и болезнь Альцгеймера.