Основные фармакологические агенты, влияющие на синаптическую передачу

Синапсы играют важную роль как мишени для ядов и лекарственных препаратов. Синаптическая передача имеет 3 точки приложения для возможного воздействия физиологически активных веществ: выделение медиатора, взаимодействие его с рецептором и расщепление медиатора. На стадии выделения медиатора воздействует один из самых мощных из известных ядов - ботулинический токсин, синтезируемый бактерией Clostridium botulinum. Этот яд вызывает пищевое отравление (т.н. колбасный яд), даже в самых малых дозах подавляя высвобождение ацетилхолина нервными окончаниями. Этот токсин является на самом деле протеолитическим ферментом (протеазой), одной молекулы которого достаточно, чтобы разрушить комплекс белков синаптических везикул в холинергической концевой пластинке. Поскольку токсин ботулизма не способен высвободиться из нервного окончания и действует локально, то косметологи используют его для разглаживания морщин, инъецируя его в определенные мимические мышцы. Сходный механизм действия характерен и для другого сильнейшего яда – столбнячного токсина (тетанотоксин). Этот токсин продуцируется почвенной бактерией Clostridium tetani. При попадании в рану тетанотоксин с помощью механизма ретроградного аксонального тока по волокнам нервных стволов проникает в ЦНС. Специфические сайты связывания токсина представляют собой ганглиозиды. Столбнячный токсин не связывается с ненейронными клеточными мембранами и в этом одна из причин его чрезвычайной токсичности. После действия токсина скрытый период может продолжаться в течение нескольких суток. Смерть наступает от остановки дыхания в результате тонического сокращения дыхательной мускулатуры. Установлено, что при этом блокируется выброс тормозных нейромедиаторов ГАМК и глицина из пресинаптических окончаний. Для людей смертельная доза токсина составляет всего лишь 0,2 - 0,3 мг.

Алкалоид рвотных орехов Strychnos nux vomica стрихнин также блокирует глицин-ергическую передачу, но он является антагонистом глициновых рецепторов на постсинаптической мембране. В малых дозах это вещество обладает стимулирующим действием на ЦНС (аналептик). При этом резко понижается порог сенсорного восприятия: слуха, обоняния, тактильного чувства и т.д. В более высоких дозах развивается возбуждение, появляется чувство страха, повышается тонус мускулатуры, особенно затылочной группы мышц (голову тянет назад). Любой раздражитель (звук, прикосновение) может спровоцировать развитие тонических судорог. Стрихнин и тетанотоксин вызывают судороги, поскольку растормаживают мотонейроны спинного мозга. Судороги, вызываемые стрихнином и столбнячным токсином, а также при эпилепсии снимаются миорелаксантами центрального действия, например бензодиазепинами (см. ниже).

Змеи крайты из семейства аспидов парализуют свою добычу с помощью α-бунгаротоксина, являющегося блокатором никотиновых рецепторов ацетилхолина. Блокируя те же самые рецепторы с помощью кураре (D-тубокурарин), можно вызвать расслабление мышц во время хирургических операций, в то время как сердце будет работать нормально, так как кураре не связывается с мускариновыми рецепторами, опосредующими нервно-мышечную передачу в миокарде. Таким образом, различия в чувствительности этих двух видов рецепторов ацетилхолина к веществам антагонистам дает возможность с помощью фармакологических препаратов осуществлять точно направленное воздействие, расслабляющее только скелетную мускулатуру. Использующиеся с такой целью лекарственные препараты получили название периферические миорелаксанты.

Большинство использующихся при лечении неврологических заболеваний препаратов воздействуют на синапсы, и при этом многие из них специфически связываются с соответствующими рецепторами. Примером могут служить рецепторы ГАМК (рис.).

Рис. Схема строения ионотроного ГАМК_А-рецептора, с указанием сайтов связывания ГАМК-ергических биологически активных веществ

Наиболее изучены из них – ионотропные ГАМК_А-рецепторы. Они представляют собой хлорные каналы, участвующие в быстром торможении. С ГАМК_А-рецепторами связывается большое количество веществ, как облегчающих, так и блокирующих поступление ионов хлора через возбудимую мембрану. Селективным агонистом этих рецепторов является мусцимол, а антагонистом – бикукуллин. Кроме этого на них воздействуют: бензодиазепиновые (т.н. малые) транквилизаторы, т.е. вещества действующие успокаивающе на центральную нервную систему, например, либриум (элениум) и валиум (седуксен, диазепам); во-вторых, барбитураты, применяемые при бессоннице, состоянии беспокойства, эпилепсии; в-третьих, стероидные гормоны. Физиологический медиатор ГАМК (мусцимол), бензодиазепины, барбитураты, стероиды связываются четырьмя разными участками одного и того же рецептора. Причем связывание психотропных препаратов облегчает последующее связывание ГАМК (т.н. позитивная аллостерическая модуляция). Благодаря такому кооперативному эффекту лекарственные препараты снижают минимальную, пороговую концентрацию ГАМК, при которой происходит открывание хлорных каналов, усиливая тем самым тормозное действие медиатора. Этим, по-видимому, и обусловлено влияние психотропных и снотворных веществ на психику. Женские стероидные гормоны (эстрогены и прогестерон), синтезируемые в яичниках, поступают в ткань мозга с кровотоком, кроме того, они продуцируются непосредственно в головном мозге клетками нейроглии (нейростероиды) и играют важную роль во всех процессах, происходящих в ЦНС. При нормальном метаболизме прогестерона в ЦНС образуются аллопрегненолон, обладающий способностью стимулировать (позитивно модулировать) ГАМК_А-рецепторы и повышать проводимость хлорных ионных каналов нейронных мембран, обеспечивая седативный эффект. В случаях нарушения метаболизма прогестерона, а также в результате обмена ряда синтетических прогестагенов (комбинированных оральных контрацептивов) образуется прегненолон и прегненолона сульфат, являющиеся отрицательными модуляторами ГАМК_А-рецепторов. Из-за этого может развиться синдром т.н. предменструального напряжения (в это время рекомендуется принимать ноотропные препараты). Продукты метаболизма мужского стероидного гормона тестостерона, а также анаболические стероиды являются негативными модуляторами ГАМКА-рецепторов, поэтому усиливают возбудимость нервной системы и агрессивное поведение.

Сильный яд – пикротоксин (выделяют из Anamerta cocculus - кустарника, произрастающего в Индии), препятствует развитию нормальных процессов торможения мозге (в низких концентрациях вызывает конвульсии и смерть). Пикротоксин блокирует прохождение ионов хлора через ГАМК-управляемый ионный канал.

Из тормозных медиаторов ГАМК является самой распространенной в ЦНС. Она синтезируется из L-глутаминовой кислоты в одну стадию ферментом декарбоксилазой. Глутаматдекарбоксилаза в качестве кофермента использует пиридоксальфосфат, предшественником которого является витамин В₆. Недостаток этого витамина встречается редко, поскольку он в больших количествах содержится в хлебе, мясе, рыбе, но иногда отмечается у детей, у которых наблюдаются судороги и дерматит. Усилить ГАМК-зависимое торможение можно с помощью препаратов блокирующих обратный захват либо ингибирующих ГАМК- трансаминазу (ноотропный препарат фенибут).

Синаптическую передачу можно нарушить, подавляя процессы расщепления или удаления медиатора из синаптической щели. Таким образом воздействуют на холинэргическую передачу природные алкалоиды эзерин (алкалоид т.н. калабарских бобов), галантамин (алкалоид из клубней подснежника- Galanthus Woronowi) и их синтетический аналог прозерин, обратимо ингибирующие (ФОВ-необратимые ингибиторы) активность ацетилхолинэстеразы в нервно-мышечном соединении, что приводит при дозированном применении к увеличению времени воздействия ацетилхолина на мышечную клетку. Это помогает уменьшить слабость у больных, страдающих миастенией, (мышечной дистрофией). При этом заболевании образуются антитела к собственным белкам, в частности холинорецепторам (аутоиммунные заболевания) и количество функционально активных рецепторов понижено. Увеличение эффективности генерации постсинаптических потенциалов в холинэргических синапсах за счет интенсификации работы имеющихся рецепторов в какой то степени компенсирует их недостаток.

Для лечения психических заболеваний человека, сопровождающихся галлюцинаторными и бредовыми расстройствами, параноидальными, шизоидными изменениями личности применяют нейролептики (антипсихотические средства, которые иногда называют большими транквилизаторами, в отличие от малых транквилизаторов, которые действуют успокаивающе на всех млекопитающих) – аминазин, галоперидол и др. Эти препараты обладают главным образом антидофаминовым действием, т.е. они являются антагонистами дофаминовых рецепторов на мембранах клеток-мишеней. Однако такая терапия часто приводит к возникновению моторных нарушений, сходных с симптомами паркинсонизма. Наоборот, препараты, повышающие концентрацию дофамина в мозгу (леводопа, L-DOPA), резко улучшают двигательные функции при болезни Паркинсона.

При лечении глубокой депрессии эффективными являются препараты, повышающие концентрацию норадреналина и/или серотонина в синапсах. Одна из групп таких антидепрессантов включает ингибиторы моноаминаминоксидазы (МАО). МАО локализована во внешней мембране митохондрий пресинаптических окончаний. Ингибиторы МАО угнетают процесс окислительного дезаминирования норадреналина и серотонина (это один из важных путей инактивации моноаминов), что приводит к накоплению их в мозговой ткани в значительных количествах. Наряду с антидепрессивным действием ингибиторы МАО вызывают эйфорию, бессонницу, т.е. обладают психостимулирующим действием. Моноамины, также как и ГАМК, не расщепляются в синаптической щели ферментами, а всасываются обратно пресинаптическими окончаниями или прилежащими глиальными клетками. Некоторые психотропные препараты либо блокируют, либо активируют этот процесс в синапсах определенного типа (например, имизин угнетает обратный захват норадреналина), что дает положительный клинический эффект при депрессии. Ряд наркотиков, например, кокаин и амфетамины (экстази), также действуют на этапе обратного захвата моноаминов (дофамина и норадреналина), вызывая эффект эйфории.