Введение

Регулирование нейронов нейромедиаторами

Нейромодуляция – это физиологический процесс, посредством которого нейрон использует одно или несколько химических веществ для регулирования активности различных популяций нейронов. Нейромодуляторы обычно связываются с метаботропными рецепторами, сопряженными с G-белком (GPCR), для запуска каскада вторичных посредников, который индуцирует широкий и продолжительный сигнал. Эта модуляция может длиться от сотен миллисекунд до нескольких минут. Некоторые эффекты нейромодуляторов включают: изменение собственной активности возбуждения, увеличение или уменьшение вольтаж-зависимых токов, изменение синаптической эффективности, усиление взрывной активности.

К основным нейромодуляторам в центральной нервной системе относятся: дофамин, серотонин, ацетилхолин, гистамин, норадреналин, оксид азота и несколько нейропептидов. Каннабиноиды также могут быть мощными нейромодуляторами ЦНС. Нейромодуляторы могут упаковываться в везикулы и высвобождаться нейронами, а также секретироваться в виде гормонов и доставляться через кровеносную систему. Нейромодулятор можно рассматривать как нейромедиатор, который не подвергается обратному захвату предсинаптическим нейроном или расщеплению до метаболитов. Некоторые нейромодуляторы проводят значительное время в спинномозговой жидкости (СМЖ), влияя (или "модулируя") на активность других нейронов в мозге.

Дофаминовая система

Дофаминовая или дофаминергическая система состоит из нескольких путей, начинающихся, например, в вентральном тегменте или черной субстанции. Она воздействует на дофаминовые рецепторы. Болезнь Паркинсона, по крайней мере частично, связана с гибелью дофаминергических клеток в глубоких ядрах мозга, прежде всего меланиносодержащих нейронов черной субстанции, но также и норадренергических нейронов голубого пятна. Были предложены и реализованы методы лечения, усиливающие эффект прекурсоров дофамина, с умеренным успехом.

Фармакология дофамина

Например, кокаин блокирует обратный захват дофамина, оставляя эти нейромедиаторы в синаптической щели на более длительное время. АМПТ предотвращает превращение тирозина в L-ДОФА, предшественник дофамина; резерпин препятствует хранению дофамина в везикулах; а депренил ингибирует моноаминооксидазу (МАО) B и, таким образом, увеличивает уровень дофамина.

Серотониновая система

Серотонин, вырабатываемый мозгом, составляет около 10% от общего количества серотонина в организме. Большая часть (80–90%) содержится в желудочно-кишечном тракте. Он распространяется по мозгу вдоль медиального пучка переднего мозга и воздействует на серотониновые рецепторы. В периферической нервной системе (например, в стенке кишечника) серотонин регулирует тонус сосудов.

Фармакология серотонина

Селективные ингибиторы обратного захвата серотонина (СИОЗС), такие как флуоксетин, – это широко используемые антидепрессанты, которые специфически блокируют обратный захват серотонина, оказывая меньшее влияние на другие нейротрансмиттеры. Трициклические антидепрессанты также блокируют обратный захват биогенных аминов из синапса, но могут преимущественно воздействовать на серотонин, норадреналин или на оба. Обычно для облегчения симптомов депрессии требуется от четырех до шести недель. Считается, что они оказывают как немедленное, так и долгосрочное воздействие. Ингибиторы моноаминоксидазы (ИМАО) обеспечивают обратный захват биогенных аминовых нейротрансмиттеров из синапса, но ингибируют фермент, который обычно разрушает (метаболизирует) часть этих нейротрансмиттеров после их обратного захвата. Это делает больше нейротрансмиттеров (особенно серотонина, норадреналина и дофамина) доступными для высвобождения в синапсы. Для облегчения симптомов депрессии ИМАО также требуют несколько недель. Хотя изменения в нейрохимии обнаруживаются сразу после приема этих антидепрессантов, улучшение симптомов может наступить лишь через несколько недель после начала лечения. Простое повышение уровня нейротрансмиттеров в синапсе не устраняет депрессию или тревогу.

Нейромышечные системы

Нейромодуляторы могут изменять выход физиологической системы, воздействуя на связанные с ней входы (например, генераторы центральных паттернов). Однако, моделирование показывает, что этого недостаточно, поскольку нейромышечное преобразование нейронного сигнала в мышечный выход может быть настроено на определенные диапазоны входных значений. Стерн и др. (2007) предполагают, что нейромодуляторы должны воздействовать не только на входную систему, но и изменять само преобразование, чтобы обеспечить правильные сокращения мышц в качестве результата. Объемная передача – это диффузия нейротрансмиттеров в межклеточной жидкости мозга, высвобождаемая в точках, удаленных от клеток-мишеней, что приводит к активации экстрасинаптических рецепторов и более длительному временному ходу, чем при передаче в одном синапсе. Такое пролонгированное действие нейротрансмиттера называется тонической передачей, в отличие от фазической передачи, которая происходит быстро в отдельных синапсах.

Другие применения

Нейромодуляция также относится к новому классу медицинских методов лечения, направленных на нервную систему для восстановления функций (например, при кохлеарных имплантатах), облегчения боли или контроля симптомов, таких как тремор, наблюдаемый при двигательных расстройствах, таких как болезнь Паркинсона. Эти методы лечения в основном состоят из целенаправленной электрической стимуляции или введения лекарственных препаратов в спинномозговую жидкость с помощью внутритекальной доставки лекарств, например, баклофена при спастичности. К устройствам электрической стимуляции относятся системы глубокой стимуляции мозга (DBS), часто называемые "нейростимуляторами" или "водителями мозга", стимуляторы спинного мозга (SCS) и стимуляторы блуждающего нерва (VNS), которые имплантируются с использованием малоинвазивных процедур, а также устройства для транскраниальной электрической стимуляции нервов и скремблер-терапии, которые являются полностью внешними, среди прочих.