Нейромедиаторы и их метаболизм

Нейромедиаторы представляют собой химические вещества, обеспечивающие передачу сигналов между нейронами и между нейронами и эффекторами. Их классификация основана на химической структуре и механизме действия. Основные группы:

  1. Аминокислотные нейромедиаторы:

    • Глутамат: главный возбуждающий нейромедиатор ЦНС; участвует в процессах обучения и памяти.
    • ГАМК (гамма-аминомасляная кислота): основной тормозной медиатор; регулирует нейронную возбудимость.
    • Глицин: тормозной нейромедиатор в спинном мозге и стволе мозга.

  2. Моноаминовые нейромедиаторы:

    • Катехоламины: дофамин, норадреналин, адреналин; участвуют в регуляции настроения, сна, когнитивных функций, стрессовых реакций.
    • Серотонин (5-HT): контролирует эмоциональные состояния, аппетит, сон, болевую чувствительность.
    • Гистамин: регулирует сон, бодрствование, иммунные реакции.

  3. Пептидные нейромедиаторы:

    • Энкефалины, эндорфины, субстанция P; действуют как модуляторы боли, настроения, стресса.

  4. Простагландины и газовые нейромедиаторы:

    • NO (оксид азота): участвует в нейропротекции, регуляции сосудистого тонуса.
    • CO (угарный газ): выполняет сигнальную функцию в ЦНС.

Синтез нейромедиаторов

Синтез нейромедиаторов тесно связан с метаболизмом аминокислот, липидов и сахаров. Основные механизмы:

  • Аминокислотные нейромедиаторы образуются непосредственно из аминокислот:

    • Глутамат синтезируется из α-кетоглутарата через трансаминирование.
    • ГАМК формируется из глутамата под действием ГАМК-образующей декарбоксилазы, требующей пиридоксальфосфата (витамин B6).

  • Катехоламины синтезируются из тирозина:

    1. Тирозин → Л-ДОФА (тирозингидроксилаза, Fe²⁺, O₂).
    2. Л-ДОФА → Дофамин (допа-декарбоксилаза, B6).
    3. Дофамин → Норадреналин (дофамин-β-гидроксилаза, аскорбат).
    4. Норадреналин → Адреналин (фенилэтаноламин-N-метилтрансфераза, SAM).

  • Серотонин синтезируется из триптофана:

    1. Триптофан → 5-гидрокситриптофан (триптофангидроксилаза, Fe²⁺).
    2. 5-Гидрокситриптофан → Серотонин (декарбоксилаза, B6).

Метаболизм нейромедиаторов

Метаболизм нейромедиаторов обеспечивает прекращение их действия в синаптической щели и поддержание гомеостаза нейронной активности.

  • Катехоламины разрушаются моноаминоксидазой (МАО) и катехол-O-метилтрансферазой (КОМТ):

    • Дофамин → Диигидроксифенилуксусная кислота (DOPAC) → Гомованиловая кислота (HVA).
    • Норадреналин → Метиоксиметаноламин → Ванилилминдальная кислота (VMA).

  • Серотонин подвергается действию МАО до 5-гидроксииндолуксусной кислоты (5-HIAA), выводимой с мочой.

  • Аминокислотные медиаторы:

    • Глутамат подвергается захвату астроцитами, превращается в глутамин (глутаминсинтетаза) и возвращается в нейроны (глутамат-глутамин цикл).
    • ГАМК метаболизируется ГАМК-трансаминазой и ГАМК-дегидрогеназой, образуя сукцинил semialdehyde → цикл Кребса.

  • Пептидные нейромедиаторы разрушаются специфическими пептидазами, обеспечивая короткое время действия и точную локализацию эффекта.

Регуляция действия нейромедиаторов

Эффективность нейротрансмиссии зависит от нескольких механизмов:

  1. Пресинаптический контроль:

    • Авто- и гетерорецепторы регулируют выделение медиаторов.
    • Влияние кальциевых каналов на экзоцитоз везикул.

  2. Синаптический захват:

    • Транспортёры нейромедиаторов (DAT, NET, SERT, EAAT) возвращают медиаторы в нейрон или глию.

  3. Ферментативный катаболизм:

    • Поддерживает низкую концентрацию медиаторов после передачи сигнала.
    • Примеры: МАО, КОМТ, ГАМК-трансаминаза.

  4. Рецепторная модуляция:

    • Десенситизация и внутренение рецепторов уменьшают чувствительность к длительной стимуляции.

Взаимосвязь метаболизма и патологии

Нарушения синтеза, захвата или катаболизма нейромедиаторов приводят к разнообразным неврологическим и психиатрическим заболеваниям:

  • Дефицит дофамина связан с болезнью Паркинсона.
  • Нарушения серотониновой передачи — депрессия, тревожные расстройства.
  • Гиперактивность ГАМК-системы — угнетение нейронной активности, эпилепсия.
  • Изменения пептидных медиаторов — хроническая боль, стрессовые реакции.

Понимание биохимии нейромедиаторов позволяет разрабатывать терапевтические стратегии, нацеленные на модуляцию их синтеза, захвата и метаболизма для коррекции патологий ЦНС.

Оглавление