med_history (med_history) wrote,
med_history
med_history

Category:

Нейромолекулы: «гормон счастья»

Пасмурные осенние дни вгоняют вас в депрессию? Хочется забиться в теплый угол и ничего не делать? Возможно, вам просто не хватает серотонина. Именно к такому выводу можно прийти, перейдя по некоторым ссылкам, которые выдаёт Яндекс на поисковый запрос «серотонин». Так ли это? Давайте разбираться в новом выпуске совместного проекта портала neuronovosti.ru, где работают соавторы блога с Институтом биоорганической химии РАН! И заодно в истории открытия и изучения этого вещества.




С точки зрения химии серотонин или 5-гидрокситриптамин – производное аминокислоты триптофана. Неудивительно, что эта кислота и есть сырьё для синтеза серотонина в организме человека. Этот процесс, управляемый двумя ферментами, происходит в телах (соме) нейронов. Как и многие другие нейромолекулы, серотонин совмещает функции нейромедиатора и гормона. Сначала поговорим о его медиаторной ипостаси.



Серотонин — нейромедиатор


Мы помним из предыдущих текстов, что нейромедиаторы – это сигнальные вещества, выбрасываемые одной нервной клеткой в щель в месте сближения с другой клеткой – синапсе. Медиатор может приводить к возбуждению нервного импульса в клетке-адресате – тогда он будет называться возбуждающим, а может, наоборот, блокировать проведение этого же импульса – тогда его называют тормозным.

Реакция клетки-адресата зависит от типа рецепторов, находящихся на её поверхности. Белки-рецепторы способны точно распознать молекулы медиатора и сообщать об этом клетке. По своему устройству рецепторы делятся на два больших типа: ионотропные и метаботропные. Ионотропный рецептор – это белковый трубчатый канал в мембране клетки, открывающийся в момент активации медиатором и пропускающий внутрь ионы определённого типа. Например, ионы натрия (Na+) или хлора (Cl-). Эти ионы приносят в клетку дополнительный заряд. Изменение заряда на мембране и влечёт за собой каскад необходимых реакций внутри клетки.

Метаботропные же рецепторы не имеют ионных каналов. Вместо этого в покое они связаны с G-белком. Их предназначение — в ответ на связь с медиатором изменить свою структуру, при этом активировав сцепленный с ними G-белок (отсюда их второе название: GPCR – G-Protein Coupled Receptors). «Спущенный с цепи» G-белок запускает в клетке целую лавину необходимых реакций, приводя к генерации или, наоборот, затуханию нервного импульса.

Такой разносторонний


История открытия серотонина очень непроста. В 1935 году известный итальянский химик и фармаколог Витторио Эрспамер выделил из слизистой кишечника необычное вещество, которое сокращало гладкую мускулатуру. Два года спорили на тему того, это адреналин или какое-то совсем новое вещество, и только потом итальянский учёный смог показать, что его субстанция — неизвестный науке амин. Так что в 1937 году появилось новое вещество — энтерамин.



Витторио Эрспамер

Следующая серия серотонинового сериала состоялась через десять лет. В 1947 году его выделили из сыворотки крови и описали в качестве мощного сосудосуживающего соединения. Точнее — не так. В 1947 году из сыворотки крови выделили некое вещество, которое сужало сосуды. Годом позже вторичный первооткрыватель вещества назвал его серотонином и предложил его химическую формулу, которую доказали направленным синтезом три года спустя.

В 1952 году стало понятно, что энтерамин и серотонин — одно и то же вещество. Еще год спустя нейрофизиолог Ирвин Пейдж и Бетти Твэрег обнаружили серотонин в мозге. Так началась история серотонина как нейромедиатора. Как он работает. Очень скоро стало понятно, что действие этого вещества на ткани опосредуется как минимум двумя видами белков-рецепторов: одни из них расположены на гладких мышечных волокнах и блокируются под действием ЛСД (диэтиламидом Д-лизергиновой кислоты), другие расположены в нервной системе и не чувствительны к ЛСД, зато блокируются морфином. Так в научном обороте появились два первых типа рецепторов серотонина — «Д» и «М»-рецепторы.

Серотониновое многообразие

К 1986 году, когда стало понятно, что рецепторные системы производного триптофана гораздо более разнообразны, чем считалось ранее, наконец, учёные мужи решили заново их классифицировать [2]. На сегодняшний день известно уже целых 14 типов серотониновых рецепторов, относящихся к семи разным семействам. При этом ионными каналами являются только серотониновые рецепторы класса 3 (5-HT3-рецепторы, сокращение от 5-гидрокситриптамин). Все же остальные типы 5-НТ рецепторов — метаботропные, сопряжены с G-белками.

Получается, что серотонин относится одновременно и к тормозным, и к возбуждающим медиаторам нервной системы. Его выброс может как блокировать, так и активизировать передачу нервных импульсов — всё зависит лишь от типа рецептора на поверхности клетки-мишени. Роль серотонина в мозге фантастически многогранна. Различные типы рецепторов к нему отвечают за самые разнообразные функции, участвуя в контроле эмоций, работе памяти и мышления.

В мозге есть целая серотониновая система, чем-то похожая на дофаминовую и включающая в себя нервные клетки, управляемые преимущественно одним типом медиатора. Её центральный компонент — это ядро шва, лежащее в середине ствола мозга. Отростки его серотониновых нейронов, входя в состав ретикулярной формации, расходятся практически во все части ключевого органа центральной нервной системы. Пожалуй, теснее всего ретикулярная формация связывает серотониновую сеть с дофаминовой, участвуя через неё в формировании ритма сна и бодрствования.

В рамках нашей статьи просто невозможно подробно рассказать о всех функциях серотонина, но о некоторых не упомянуть просто невозможно. Ионотропные серотониновые рецепторы 5HT3–типа в составе нервной системы, а так же в стенках кишечника участвуют в регуляции перистальтики и в сокращениях гладкой мускулатуры желудка при рвоте. Антагонисты 5HT3 рецепторов – трописетрон и ондансетрон — используются в качестве противорвотных средств при радио- и химиотерапии.



Метаботропные серотониновые рецепторы 5-HT2A–типа работают на поверхности нейронов префронтальной коры, а также голубого пятна. Особенно велика их плотность на пирамидных нейронах коры. Активность этих зон мозга связана с формированием сознания и процессами мышления. Их возбуждение играет центральную роль в появлении зрительных галлюцинаций под действием психоделиков ЛСД, мескалина и псилоцибина [3]. Однако, полностью механизм действия этих галлюциногенов ещё не изучен и, без сомнения, захватывает другие рецепторные системы.

Ну и, наконец, самое важное: практически все типы серотониновых рецепторов (как и дофаминовых) участвуют в регуляции эмоций и настроения. При этом снижение их активности или количества напрямую ассоциируется с депрессией и чувством подавленности. Как же улучшить настроение, если вконец замучила осенняя апатия? Очевидно, что работа рецепторов зависит от количества серотонина в синапсах. А оно, в свою очередь, зависит от баланса между выбросом серотонина и его удалением из синапса через расщепление или повторный захват внутрь нейрона.

За эти процессы отвечают ферменты моноаминоксидаза (МАО) и серотониновый транспортёр. Почти все коммерчески доступные антидепрессанты — блокаторы одного из этих двух белков, повышающие концентрацию серотонина в межнейронном пространстве (4,5).

Серотонин как гормон

Разносторонность серотонина в качестве медиатора поражает, но в качестве гормона он имеет ещё больше функций. Гормоны принципиально отличаются от медиаторов тем, что выделяются не в синаптическую щель между отростками двух нейронов, а прямо в кровь или тканевую жидкость. Так что называть серотонин (равно как и дофамин) «гормоном счастья» — неправильно. Как результат, они разносятся на расстояние от места выделения и действуют сразу на множество клеток.

Таким образом, вездесущий серотонин умудряется приложить руку к регуляции перистальтики гладких мышц кишечника, работе поджелудочной железы, свёртываемости крови, развитию плода, воспалению, регуляции тонуса мышц матки и гладкой мускулатуры сосудов и даже в модификации белков. Многогранный и абсолютно необходимый, серотонин стал в ходе эволюции одной из самых универсальных сигнальных молекул организма млекопитающих.

Открыты и изучены десятки процессов, где он выступает в качестве самого непосредственного участника. И без сомнения, это ещё только начало.

Текст: Дмитрий Лебедев, Институт биоорганической химии РАН с дополнениями авторов блога

1. Rapport, M. M., Green, A. A., & Page, I. H. (1947). Purification of the substance which is responsible for the vasoconstrictor activity of serum. In Federation proceedings (Vol. 6, No. 1 Pt 2, p. 184).
2. Lummis, S. C. (2012). 5-HT3 receptors. Journal of Biological Chemistry, 287(48), 40239-40245.
3. Halberstadt, A. L. (2015). Recent advances in the neuropsychopharmacology of serotonergic hallucinogens. Behavioural brain research, 277, 99-120.
4. Yanez, M., Fernando Padin, J., Alberto Arranz-Tagarro, J., Camiña, M., & Laguna, R. (2012). History and therapeutic use of MAO-A inhibitors: a historical perspective of mao-a inhibitors as antidepressant drug. Current topics in medicinal chemistry, 12(20), 2275-2282.
5. Zohar, J., & Westenberg, H. G. M. (2000). Anxiety disorders: a review of tricyclic antidepressants and selective serotonin reuptake inhibitors. Acta Psychiatrica Scandinavica, 101(S403), 39-49.
Tags: нейромедиаторы, нейромолекулы
Subscribe

  • Трепанация от великого невролога

    Сегодня в рубрике «Картинка дня» — прекрасная гравюра из книги выдающегося шотландского анатома и невролога Чарльза Белла…

  • Как правильно отрезать руку

    Сегодня в нашей рубрике "Картинка дня" - одна из иллюстраций Николя Анри Жакоба к гигантскому труду Жана-Батиста Марка Буржери…

  • Нервная система от Андрея Везалия

    Мы уже использовали в нашей рубрике «Картинка дня» одну иллюстрацию великого анатома Андрея Везалия. Сегодня мы снова обратимся к…

  • Картинка дня: кровопускатели

    Авторы блога по дороге с Нобелевской недели заглянули в Ригу и попали в местный музей медицины. И будем вам показывать его экспонаты. Сегодня -…

  • Картинка дня: томография XVIII века

    Перед вами — цветная иллюстрация 1748 года Жака Фабьена Готье д’Ажоти (1716-1785), сочетавшего в себе три таланта: анатома, художника…

  • Урок анатомии доктора Тюльпа в 3D

    Credit: Science Museum, London Мы уже писали о знаменитой картине Рембрандта "Урок анатомии доктора Тюльпа". Она заняла достойное…

  • Картинка дня: источник вдохновения Kахаля

    Мы очень часто публиковали рисунки великого Сантьяго Рамон-и-Кахаля. Однако сегодня мы можем вам показать несколько первоисточников —…

  • «Хеллоуинский» больной мозг

    На самом деле, это — не рисунок мозга сделанный специально к празднику 31 октября, несмотря на то, что эта акварель выполнена…

  • Картинка дня: восковой мозг XIX века

    Снова мы возвращаемся в Музей науки Лондона. Еще один потрясающий экспонат — анатомическая модель мозга, изготовленная неизвестным…

Buy for 10 tokens
Buy promo for minimal price.
  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 37 comments

  • Трепанация от великого невролога

    Сегодня в рубрике «Картинка дня» — прекрасная гравюра из книги выдающегося шотландского анатома и невролога Чарльза Белла…

  • Как правильно отрезать руку

    Сегодня в нашей рубрике "Картинка дня" - одна из иллюстраций Николя Анри Жакоба к гигантскому труду Жана-Батиста Марка Буржери…

  • Нервная система от Андрея Везалия

    Мы уже использовали в нашей рубрике «Картинка дня» одну иллюстрацию великого анатома Андрея Везалия. Сегодня мы снова обратимся к…

  • Картинка дня: кровопускатели

    Авторы блога по дороге с Нобелевской недели заглянули в Ригу и попали в местный музей медицины. И будем вам показывать его экспонаты. Сегодня -…

  • Картинка дня: томография XVIII века

    Перед вами — цветная иллюстрация 1748 года Жака Фабьена Готье д’Ажоти (1716-1785), сочетавшего в себе три таланта: анатома, художника…

  • Урок анатомии доктора Тюльпа в 3D

    Credit: Science Museum, London Мы уже писали о знаменитой картине Рембрандта "Урок анатомии доктора Тюльпа". Она заняла достойное…

  • Картинка дня: источник вдохновения Kахаля

    Мы очень часто публиковали рисунки великого Сантьяго Рамон-и-Кахаля. Однако сегодня мы можем вам показать несколько первоисточников —…

  • «Хеллоуинский» больной мозг

    На самом деле, это — не рисунок мозга сделанный специально к празднику 31 октября, несмотря на то, что эта акварель выполнена…

  • Картинка дня: восковой мозг XIX века

    Снова мы возвращаемся в Музей науки Лондона. Еще один потрясающий экспонат — анатомическая модель мозга, изготовленная неизвестным…