Игорь Кветной - Вездесущие гормоны
Именно в последние годы благодаря применению новых очень чувствительных и объективных методов исследования, основанных на новейших достижениях физики, химии, математики, все менее бесспорным кажется бытующее в кругах физиологов утверждение того, что "мозг не может быть понят мозгом". Темп развития современной нейробиологии очень высок, просто стремителен. Каждый год приносит новые и новые сведения, свидетельствующие об успехах ученых в изучении мозга. Эндокринологические аспекты его структурно-функциональной организации - яркая, увлекательная страница в нашей истории о вездесущих гормонах.
Ярмарка имен
Специалисты (а что говорить о несведущем читателе) и те могут запутаться в многообразии терминов, которыми различные авторы пользуются для обозначения биологически активных веществ, обладающих свойствами гормонов, синтезирующихся в головном мозге: медиаторы, модуляторы, мессенджеры, трансмиттеры. Не будем разбираться, в чем причина такой ярмарки имен - в традициях ли или еще в чем-либо, дело не в этом. Суть процесса и явления не меняется от использования того или иного названия. Поскольку в центральной нервной системе данные вещества в основном участвуют в химическом обеспечении проведения нервного импульса, мы, как и большинство ученых, будем называть их медиаторами передатчиками, однако не забывая о том, что они прежде всего гормоны, которые, помимо мозга, обнаружены и в других органах, где они выполняют специфические, присущие только гормонам, функции.
Об этом ярко и убедительно говорил в 1980 году на совещании по актуальным проблемам нейроэндокринологии в Пущино - Центре биологических исследований Академии наук СССР - профессор Д. Сахаров. Любителям поэзии и самодеятельной песни хорошо известно имя Дмитрия Сухарева. Но у него - автора многих прекрасных стихов, исполнителя песен, написанных им для кинофильмов, спектаклей и просто для людей, - есть и вторая не менее сильная любовь. Профессор Д. Сахаров (Сухарев - его псевдоним), видный советский нейробиолог, лауреат премии имени Л. А. Орбели АН СССР, давно и серьезно занимается медиаторами. Лаборатория профессора Сахарова в Институте биологии развития имени Н. К. Кольцова АН СССР, как и многие другие коллективы в различных странах мира, целеустремленно работает, изучая химию мозга. На многие вопросы уже получены ответы. Но пока еще далеко не все ясно, и это неудивительно. Уже упоминавшийся нами Д. Хьюбел справедливо писал во вступлении к специальному выпуску американского журнала "Scientific American", посвященному нейробиологии: "Мозг - сложнее всего, что нам известно во Вселенной".
Хаос? Нет - гармония!
Несколько цифр. Они впечатляют. Число нервных клеток в человеческом мозге равно 100 миллиардам. Взаимодействуя между собой, они образуют специальные контакты - синапсы, количество которых составляет 100 триллионов. Некоторые ученые считают эти цифры заниженными.
На сегодняшний день в мозге идентифицировано 30 медиаторов. Предполагается, что в последующие годы цифра будет прогрессивно увеличиваться. Распределение медиаторов в мозге носит неслучайный характер: каждый тип гормона локализован в нейронах определенной группы.
Использование моноклональных антител к различным веществам позволило установить клеточные источники синтеза медиаторов в мозге и составить соответствующие карты местонахождения их в различных отделах центральной нервной системы. Так, например, было обнаружено, что нейроны, содержащие норадреналин, сосредоточены в основном в стволе мозга, образуя там крупное скопление клеток. Отростки (аксоны) этих нейронов очень сильно ветвятся и достигают различных отделов мозга - гипоталамуса, мозжечка, переднего мозга. Оказалось, что функцией норадренергических нейронов является поддержание бодрствования, формирование чувства удовольствия. Ритм их деятельности определяет и регулирует настроение.
Нервные клетки, содержащие еще один биогенный амин - дофамин, - располагаются в среднем мозге, где также формируют своеобразную клеточную колонию, так называемую "черную субстанцию" (Substancra nigra). Ее так назвали из-за того, что на свежем разрезе мозговой ткани она выглядит в виде черной полоски. Это связано с особенностями химизма клеток - быстрым окислением продуктов цитоплазмы в присутствии кислорода. Аксоны дофаминовых нейронов проникают в передний мозг. Ученые предполагают, что там они принимают участие в регуляции эмоций и движений. Дальше мы расскажем о том, как дегенерация нервных клеток, содержащих дофамин, приводит к дефициту этого вещества и возникновению болезни Паркинсона.
Клетки, вырабатывающие один из самых активных биогенных аминов - серотонин, находятся в стволе мозга. Отростки от них идут в гипоталамус, таламус и многие другие области мозга.
Функции серотонина в мозге разнообразны, они связаны с терморегуляцией, ритмами сна и бодрствования, психоэмоциональным статусом, настроением, умственной деятельностью.
Не менее многочисленны, чем серотониновые нейроны, нервные клетки и аксоны, содержащие ацетилхолин - медиатор, участвующий в процессах формирования позы, активности движений и ориентировки, равновесия и других явлений.
Биогенные амины составляют одну группу медиаторов, ко второй относятся нейропептиды - гормоны, которые, так же, как биогенные амины, вырабатываются, помимо мозга, и в других органах и тканях. Это - вещество Р, эндорфины и энкефалины, соматостатин, холецистокинин, гастрин и другие вещества. Об удивительных свойствах вещества Р и эндогенных оппиатов мы рассказали. Роль же других пептидов не совсем ясна; по-видимому, как считают многие специалисты, они выполняют в отличие от медиаторов не конкретные функции, связанные с регуляцией определенных процессов, а глобальные, связанные с координированием тех форм активности мозга, которые направлены на общее поддержание гомеостаза: процессы ассимиляции и диссимиляции питательных веществ, поддержание водно-солевого баланса, половое поведение, размножение и многие другие проявления жизни.
На гистологических препаратах, специально окрашенных или обработанных специфическими антисыворотками, ткань мозга подобна рисунку яркого персидского ковра, различные цвета узоров которого свидетельствуют о разнообразии гормонов, синтезируемых мозгом. Как же разобраться нейробиологу в этом хитросплетении анатомических и функциональных связей? Какой из миллиардов аксонов - отростков нервных клеток - является той путеводной нитью, которая приведет к разгадке тайн мозга - познанию тех физиологических и психологических процессов, которые ежечасно, ежеминутно, ежесекундно протекают в нем, гармонично сочетаясь друг с другом?
Поиски трудны. В них участвуют и врачи, и биологи, физиологи, морфологи, биохимики, эндокринологи, представители практически всех отраслей медицины и биологии и даже… техники. Не говоря уже о математиках и физиках. Познано немало, и чем дальше ученые углубляют свои исследования, тем все более зримо вырисовываются роль и значение межгормональных взаимодействий мозговых нейронов в обеспечении нервной регуляции функций организма.
Исследования последних лет убедительно показали, что действие многих лекарственных веществ и нейротропных ядов реализуется именно на медиаторном уровне. Воздействуя на процессы синтеза и высвобождения медиатора, химические вещества нарушают передачу нервного импульса, что в итоге находит свое отражение в возникновении нервно-психических расстройств. Известный американский нейрохимик Л. Иверсен, анализируя результаты многочисленных конкретных исследований, не без оснований считает, что причины психических заболеваний в основном связаны с нарушениями функций специфических медиаторных систем мозга.
Нейромедиаторы и дисфункции мозга
Каждому из нас обязательно встречались люди пожилого возраста с характерным внешним видом: туловище их находится в полусогнутом состоянии, руки слегка приведены к грудной клетке, кисти все время дрожат, пальцы будто бы что-то перебирают, мышцы лица и туловища ригидны (напряжены). Больные возбуждены, речь их быстрая и зачастую несвязная. Днем им нередко видятся галлюцинации, а ночью снятся кошмары. Эти несчастные люди страдают болезнью Паркинсона (иначе паркинсонизмом). В начале XIX века английский врач Дж. Паркинсон впервые описал подобный симптомокомплекс, и с тех пор это заболевание носит его имя. Оно достаточно широко распространено и ежегодно приводит к инвалидности сотни тысяч людей. Причина болезни установлена. Нарушения двигательной и эмоциональной активности возникают вследствие разрушения (дегенерации) нервных клеток и окончаний черной субстанции мозга, содержащих дофамин. Экспериментальную патологию, свойственную болезни Паркинсона, можно вызвать у крысы или другого животного, если ввести в черную субстанцию мозга вещество, блокирующее синтез дофамина (например, 6-гидроксидофамин), или разрушить скопление дофаминергических нейронов электролитическим путем. При этом у них развивается асимметрия позы и движений, они начинают спонтанно кружиться в направлении пораженной стороны. Если разрушить дофаминергические проводящие пути в обоих полушариях мозга, крысы вообще теряют способность двигаться и при отсутствии специального ухода умирают.
