Нейромедиаторные системы мозга

Норадреналин, дофамин, серотонин, гистамин - моноамины.

Норадреналин, адреналин, дофамин - катехоламин. Инактивируются определенным ферментом КОМТ - катехол-о-метил-трансферазой.

Синтез: Из тирозина - деоксифенилаланин - ДОФА - норадреналин - разрушается МАОА.

Структуры: ствол мозга, голубое пятно А6, латеральные пигментальные ядра А1, А3, А5, А7

Нейроны голубого пятна иннервируют кору головного мозга, в том числе новую и древнюю, гиппокамп, ядра ствола.

Латеральные ядра иннервируют двигательные ядра и гипоталамус.

При активации альфа-1 адренорецепторов образуются вторичные мессенджеры:

• Диацилглицерол

• Инозитолтрифосфат

В результате альфа-1 через фосфолипазу-С высвобождает ионы кальция и возникает деполяризация постсинаптической мембраны.

При активации альфа-2 адренорецепторов активируется JA белок, который угнаетает аденилатциклазу, негативно действует на синтез вторичных месенджеров циклической АМФ  гиперполяризация постсинаптической мембраны (кальций выходит наружу, + выносится за клетку, - остается в ней). Активация альфа-2 адренорецепторов пресинаптической мембраны тормозит высвобождение медиатора в синаптическую щель.

Активация бета рецепторов на пресинаптической мембране способствует усилению высвобождения медиаторов в синаптическую щель.

• Альфа 1 - деполяризация

• Альфа-2 - гиперполяризация

• Бета-адренорецептор - деполяризация постсинаптической мембраны.

Норадреналин

Катехоламин, моноамин

На пресинаптическом окончании

Синтез: В оксоплазме - Тирозин - долгая реакция - деоксифенилаланин ДОФА - дофамин - норадреналин (хранится в везикулах) - воспринимается рецепторами -

Типы разрушения:

• Разрушается КОМТ

• Уддаляется нейрональным захватом белками-переносчиками пресинаптического окончания

• Хранится в везикулах с помощью АТФ

• Оставшееся разрушается МАОа (вообще МАО разрушает все катехоламины, но именно норадреналин - МАОа)

Нейроны норадреналина: только в стволе

• Голубое пятно А6, А8

• Латеральное пигментальное ядро А1, А3, А5, А7

• Ядро одиночного тракта

Аксоны идут во все структуры мозга в составе медиального пучка переднего мозга, аксоны распределены диффузно

Из голубого пятна:

• Кора

• Обонятельная луковица

• Гиппокамп

• Мозжечок

• Сенсорные ядра ствола Головного мозга

Из латерального пигментального ядра:

• Гипоталамус

• Двигательные ядра ствола головного мозга

Рецепторы (метаботропные)

АЛЬФА-1

JQ белок - фосфолипаза Ц

Вторичные мессенджеры:

• Диацилшлицерол

• Эназитолтрифосфат

Высвобождается Ca - деполяризация постсинаптической мембраны

АЛЬФА-2

Активируется GA белок, угнетает аденилатциклазу, угнетается ЦАМФ, она не синтезируется - гиперполяризация постсинаптической мембраны, закрытие Са каналов, увеличение Са токов и гиперполяризаци. Угнетается высвобождение медиатора с синаптическую щель

БЕТА-1 (и на пресинаптической, и на постсинаптической мембране)

Стимулирует GS белок, активирует аденилатциклазу, цАМФ - деполяризация

Са открывается, заходит внутрь, медиатор высвобожден

60%находится в неокортексе

БЕТА-2

Тоже деполяризация на пресинаптической мембране, услиение высвобождения медиатора, он в основном в мозжечке

Функции

• Уровень бодрствования и уровень активации НС

• Селективное внимание

• Эмоции

• Вегетативные функции симпатической НС (медиатор)

Уровень бодрствования

Т.к. распределение волокон диффузное, при стимуляции Голубого Пятна возникает реакция arousal (это типо активация нервной системы)

При введении Л-дофа

• Повышает двигательную активность

• Снижает медленный сон

• При снижении активности Голубого пятна начинается сон

Селективное внимание

При стимуляции особенно дискомфортными стимулами повышается активность норадреналина

Особая активация на новые стимулы, новизну (настораживание)

При повторяющихся стимулах активность снижается

Эмоции

Особенно на негативно окрашенные стимулы

При недостаточности норадренергической системы - депрессия

При чрезмерной активации - тревога и беспокойство

Есть прямая связь между плоностью бета-рецепторов на постсинаптической мембране и устойчивостью к стрессору

Симпатическая НС

Борьба/избегание, повышается ЧСС, кровь в мозге и скелетной мускулатуре, зрачок расширяется и т.д., дыхание увеличивается, снижаются ЖКТ.

ДОФАМИНЕРГИЧЕСКАЯ СИСТЕМА

Дофамин - катехоламин, моноамин

Предшественник норадреналина и самостоятельный

Синтез в оксоплазме: тирозин - ДОФА - дофамин - накапливается в везикулах - при деполяризации пресинаптической мембраны высвобожается в синаптическую щель (экзоцитоз открывает везикулы) - улавливают рецепторы на постсинаптической мембране.

Ауторецепторы - рецепторы на пресинаптической мембране- регулируют выспобождение дофамина (пресинаптическая модуляция)

Разрушается:

• КОМТ

• Обратный захват в пресинаптическом окончании - транспорт в везикулы

• МАОб

Расположение:

• Гипофиз

• Ствол Головного мозга: 80% в черной субстанции А8-А9, остальное в вентральном пигментальном ядре покрышки А10 в медиальном пучке

Черная субстанция:

• Регулирует двигательную активность

• Она черная потому что нейромеланин

• Волокна имеют локализацию

Пути:

• Нигростриарный тракт идет в стриатум (головка хвостатого ядра, скорлупа, бледный шар) - тут регулируются движения

• Мезолимбический тракт идет в прилежащее (аккумбентное ядро) - тут регулируется эмоциональное поведение

• Мезокортикальный тракт - идет во фронтальную кору в нижние слои (5-6), поле А10 - он дает влияние на таламус и гипоталамус и дофамин по нему передвигается

• Тубероинфундибулярный тракт - из нейронов гипоталамуса А10 - регулирует вегетативные функции

РЕЦЕПТОРЫ

Д1

через GS белок активирует аденилатциклазу - повышается синтаз цАМФ - деполяризация - активация нейронов

Стриатум, обонятельная луковица, гипоталамус

Д5: гиппокамп, гипоталамус

Д2

через GA белок - аденилатциклаза - цАМФ снижает активность - гиперполяризация постсинаптической мембраны

Стриатум, хвостатое ядро, прилежащее ядро, обонятельная луковица, тела нейронов черной субстанции А10

Если на ппресинаптической мембране - уменьшение блокируются Са поток и высвобождение медиатора в синаптическую щель

Если на постсинаптической - увеличивается калиевый ток и гиперполяризация мембраны (хз к чему это)

Повышают активность холинергической системы и снижают активность дофаминергической

Д3: лимбическая система, обонятельная луковица, гипоталамус

Д4: фронтальная кора

ФУНКЦИИ

1. Регуляция двигательной активности

Паркинсон - недостаток дофамина, назначают ДОФА

Чрезмерно много дофамина - хорея Гантингтона (повышается двигательная активность, дискинещия), назначают нейролептики, которые к тому же нормализуют шизофрению

Избыточное нарколептики - паркинсонизм

У животных дофамин - гиперактивность и стереотипное поведение

2. Регуляция психической активности

Повышение активности дофамина - психозы - особенно в мезолимбическом и мезокортикальном пути

Амфетамин

Нейролептики - блокаторы Д2 рецепторов

3. Система вознаграждения и подкрепления

СЕРОТОНИНЕРГИЧЕСКАЯ СИСТЕМА

5 гидрокситриптонин, моноамины

Синтез: триптофан (пища) - 5гидрокситриптофан - серотонин - хранится в везикулах - высвобождается в синаптическую щель при деполяризации - взаимодействует с рецепторами постсинаптической мембраны

Удаление:

• Нейрональный захват

• МАОа

Ядра:

• Ствол (В1-В9) - продолговатый и спинной мозг, регулируют двигательные функции, боль, вегетативные функции, в составе медиального пучка идут во все структуры мозга (стриатум), идут диффузно

Дорсальное ядро шва:

• Голубое пятно

• Черная субстанция

• Околопроводное серое вещество

• Стриатум

• Прилежащее ядро

• Экстеринальная кора

• Таламус

Медиальное ядра шва:

• Перегородка

• Поясная кора

• Затылочная область

• Теменная кора

Ну и еще в гипоталамус гиппокамп миндалину фронтальную кору и ствол

Рецепторы

5НТ-рецепторы

5НТ1

угнетают синтез цАМФ - снижается концентрация - блокируются ионные каналы - блокируется Са активируется К - гиперполяризация (торможение)

5НТ1а,б - постсинаптическая мембрана, тела нейронов

Бустирон - антитревожное - активирует 5НТ1а и снижает тревогу

5НТ1б регулируют циркадные ритмы

Кора

Базальные ганглии

ЛСД - агонист, активатор рецепторов

5НТ2

Атипичные нейролептики блокируют 5НТ2 рецепторы

5НТ2 вызывают тревогу и снижают потребность в пище

5НТ3

Ионотропные

5НТ4

Через аденилатциклазу повышают синтез цАМФ и вызывают деполяризацию

Когнитивные процессы

5НТ6

Антипсихотики

Таламус, гипоталамус, гиппокамп - регуляция циркадных ритмов

ФУНКЦИИ

5НТ

1. Эмоциональное состояние

2. Уровень тревожности

3. Температура тела

4. Сон (разрушение ядер шва ведет ко сну), 5НТ7 - циркадные ритмы

5. Аппетит

6. Кишечник

7. Давление и сердечный ритм

8. Восприятие и проведение болевых сигналов

9. Конитивные процессы 5НТ6, при альцгеймере дегенерируют серотониновые нейроны

Прямая стимуляция ядер шва - увеличение бодроствования, реакция возбмуждения на ЭЭГ

Нейроны ядер шва активны в период бодрствования, во сне выключаются

Пищевое поведение:

В гипоталамусе латеральное и паравентрикулярное ядро - аппетит / насыщение

Недостаточность торможения в латеральном ядре - переедание, повышенное - нет аппетитта

Депрессия

Психозы

От повышения серотонина анельгезия

ХОЛИНЕРГИЧЕСКАЯ СИСТЕМА

Ацетилхолин, медиатор

Эфир спирта холина и остатка уксусной кислоты связываются коэнзимом А (метаболизм)

Синтез:

Активируется ферментом холинацетилтрансферазой

В пресинаптической мембране - везикулы - возбуждение - синаптическая щель - рецепторы и на пост- и на пре- мембрана

Разрушение:

• Ацетилхолинтрансфераза

• Уксусная кислота + коэнзим А

• Нейрональным захватом убирается спирт внутрь пресинаптического окончания где происходит синтез ацетилхолина

Холинергические ядра переднего мозга

1. Большое магноцеллюлярное ядро мейнерта:

• Кора

• Миндалина

• Таламус

2. Перегородка - гиппокамп

3. Магноцеллюлярное холинергическое ядро:

• Обонятельная луковица

• Холинергические ядра в стволе:

3.5. Педукулопонтийное и латеральное тегментальные ядра

• Таламус (восходящая активирующая ретикулярная формация) - поддержание активности мозга - при активации РФ среднего мозга активируется педукулопонтийное и латеральное дорсальное ядра

• Гипоталамус

• Мозжечок

4. Ядро мейнерта

5. Медиальное преоптическое ядро

Затылочная область коры

В стриатусе:

Вставочные нейроны (короткие аксоны)

Нейроны расположены локально

РЕЦЕПТОРЫ

Никотиновые

ИОНОТРОПНЫЕ

Это белковая молекула из 5 субъединиц и ионный канал для Na

Na входит внутрь клетки по градиенту концентрации

Они быстрые, 1 мс

Быстрая активация на постсинаптической

N - 2 молекулы ацетилхолина,

При открытии натриевого канала возникает деполяризация и возбуждение

Много на периферии в гиппокаме

Мускариновые

Метаботропные

Больше в цнт

M1 - M3

M2 - M4

M5

M2 и М4 через GA белк и которые снижают активность аденилатциклазы и уменьшают синтез Цамф ВЫЗЫВАЮТ ГИПЕРПОЛЯРИЗАЦИЮ

М1, М3, М5 - GQ белок активирует фосфолипазу Ц - образуются вторичные мессенджеры из фосфолипидов мембраны (диацилгицерол, эназитол3фосфат), кальций высвобождается из лепо - деполяризация

М1 и М2 могут быть и на пресинаптической мембране

М1 - деполяризация, снижение выспобождения нейромедиатора ацетилхолина

М2 - увеличивает высвобождение

М1 - КГМ, гиппокамп, стриатус

М2 - базальные ганглии ГМ

Никотиновые - периферия, гиппокамп, кора, нейрогипофиз, клетки реншоу в продолговатом и спинном мозге

ФУНКЦИИ

Регуляция памяти (кора, гиппокамп - через ядро мейнерта идет поддержка возбудительности и активности КГМ)

При поражении септогиппокампальной области или при введении антагонистов снижается запоминание и функции памяти

При блокаде М- медленные условные рефлексы

М2 на пресинаптическом окончании дофаминового нейрона - гиперполяризация - снижение дофамина

Альцгеймер - дегенеативные изменения в ядре Мейнерта

Регуляция движения (сложные акты, инициация, двигательные стереотипы - через экстрапирамидную)

М2 Ацетилхолин тормозит дофамин они влияют на гамк-ергические структуры и все регулируют движения

Бодрствование и внимание

Холинергические структуры - активирующее восходящие влияние (ээг-активация), передача через мускариновые рецепторы

Ариналин при введении в боковые желудочки мозга ращвивает реакцию arousal

При перерезке мозга нет восходящих влияний

При блокаде мускариновых нет реакции активации

Волокна идут во все структуры коры диффузно через

• Неспецефические ядра таламуса

• Медиальное ядро мейнерта

• Десинхронизация из-за стимуляции рф не связана с поведенческим возбуждением

• В парадоксальном сне активация через неспецефический таламус и холинергическую систему

• Холинергические влияния активируют всю кору

• Оказывает фоновый возбудительный эффект

• Повышает возбудимость специфического таламуса

• Парадоксальный сон

Активация скелетной мускулатуры

Нейромышечная передача (при недостатке ацетилхотина астения гравис)

Вознаграждение и подкреплеие

Проекции на дофаминергические нейроны вентрального тегментального поля покрышки

Активация = активация

При активации А10 - мезокортикальный и мезолимбический пути - через прилежащее ядро активируется система подкрепления и вознаграждения

Никотин - агонист н-рецеторов - вызывает зависимость

Эмоции

Гипоталамус - висцеральные функции - миндалина, латеральное ядро гиппокампа, рф среднего мозга, обобнятельная луковица - эмоц. Реакции агресии, триггер агрессии - ацетилхолин

Шизофрения

Позитивные симптомы:

• слуховые галлюцинации,

• бредовые состояния,

• кататония,

• дезорганизация мышления

Негативные симптомы:

• уплощение эмоций,

• редукция речи,

• аутизация,

• абулия,

• апатия

Наследственная предрасположенность (50% у МЗ)

Было обнаружено уменьшение количества нейронов миндалине, гиппокампе, фронтальной коре, при этом увеличение объёма желудочков мозга (более всего заметно в левом полушарии); снижено количество интернейронов в префронтальной коре (ГАМК).

Шизофрения связана с нарушением дофаминергической передачи. Типичные нейролептики, антагонисты Д2-рецепторов, наиболее эффективны в лечении этого заболевания.

Прямых доказательств общей активности дофаминергической системы нет, однако есть сведения об усиленном высвобождении дофамина в височной области, особенно в левой миндалине, а так же о повышенной активности ферментов, участвующих в метаболизме дофамина.

Наблюдается увеличение плотности Д2-рецепторов в стриатуме, мезокортикальном и мезолимбических путях.