Определение понятий
Медиаторы (от лат. mediator посредник: синоним - нейромедиаторы) - это биологически активные вещества, секретируемые нервными окончаниями и обеспечивающие передачу нервного возбуждения в синапсах. Следует особо подчеркнуть, что возбуждение передаётся в синапсах в виде локального потенциала - возбуждающего постсинаптического потенциала (ВПСП), но не в виде нервного импульса.
Медиаторы являются лигандами (биолигандами) для ионотропных рецепторов хемоуправляемых ионных каналов мембраны. Таким образом, медиаторы открывают хемоуправляемые ионные каналы. Известно порядка 20-30 видов медиаторов.
После обнаружения явления синаптического торможения оказалось, что кроме возбуждающих синапсов существуют также ещё и тормозные синапсы, которые не передают возбуждение, а наводят торможение на свои нейроны-мишени. Соответственно, они секретируют тормозные медиаторы.
В качестве медиаторов могут выступать самые различные вещества. Насчитывается более 30 видов медиаторов, однако лишь 7 из них принято относить к «классическим» медиаторам.
Классические медиаторы
- Глутаминовая кислота (глутамат, глютамат, он же - пищевая добавка Е-621 для усиления вкуса). Подробное видео, д.б.н. В.А. Дубынин: Перейти
- Ацетилхолин.
- Норадреналин. Подробное видео, д.б.н. В. А. Дубынин: Перейти
- Дофамин. Подробное видео, д.б.н. В.А. Дубынин: Перейти
- Серотонин. Подробное видео, д.б.н. В.А. Дубынин: Перейти
- Гамма-аминомасляная кислота (ГАМК). Подробное видео, д.б.н. В.А. Дубынин: Перейти
- Глицин. Подробное видео, д.б.н. В.А. Дубынин: Перейти
Другие медиаторы
- Гистамин и ананамид. Подробное видео, д.б.н. В.А. Дубынин: Перейти
- Эндорфины и энкефалины. Подробное видео, д.б.н. В.А. Дубынин: Перейти
ГАМК и глицин являются чисто тормозными медиаторами, причём глицин действует в качестве тормозного медиатора на уровне спинного мозга. Ацетилхолин, норадреналин, дофамин, серотонин могут вызывать как возуждение, так и торможение. Дофамин и серотонин являются "по совместительству" и медиаторами, и модуляторами, и гормонами.
Кроме возбуждающих и тормозных медиаторов нервные окончания могут выделять и другие биологически активные вещества, влияющие на деятельность их мишеней. Это модуляторы, или нейромодуляторы.
Не сразу бывает понятно, чем же именно отличаются друг от друга нейромедиаторы и нейромодуляторы. Оба типа этих управляющих веществ содержатся в синаптических пузырьках пресинаптических окончаний и выбрасываются в синаптическую щель. Они относятся к нейротрансмиттерам - передатчикам управляющих сигналов.
Нейротрансмиттеры = медиаторы + модуляторы.
Медиаторы и модуляторы отличаются друг от друга по нескольким признакам. Это поясняет размещённый здесь оригинальный рисунок. Попробуйте найти на нём эти отличия...
Говоря об общем числе известных медиаторов, можно назвать от десятка до сотни химических веществ.
Критерии нейромедиаторов
1. Вещество выделяется из нейрона при его активации.
2. В клетке присутствуют ферменты для синтеза данного вещества.
3. В соседних клетках (клетках-мишенях) выявляются белки-рецепторы, активируемые данным медиатором.
4. Фармакологический (экзогенный) аналог имитирует действие медиатора.
Иногда медиаторы объединяют с модуляторами, то есть веществами, которые прямо не участвуют в процессе передачи сигнала (возбуждения или торможения) от нейрона к нейрону, но могут, однако, этот процесс существенно усиливать или ослаблять.
Первичные медиаторы - это те, которые действуют непосредственно на рецепторы постсинаптической мембраны.
Сопутствующие медиаторы и медиаторы-модуляторы - могут запускать каскад ферментативных реакций, которые, например, изменяют чувствительность рецептора к первичному медиатору.
Аллостерические медиаторы - могут участвовать в кооперативных процессах взаимодействия с рецепторами первичного медиатора.
Различия между медиаторами и модуляторами
Важнейшим отличием медиаторов от модуляторов считается то, что медиаторы способны передавать возбуждение или наводить торможение на клетку-мишень, в то время как модуляторы лишь подают сигнал к началу метаболических процессов внутри клетки.
Медиаторы связываются с ионотропными молекулярными рецепторами, которые являются наружной частью ионных каналов. Поэтому медиаторы могут открывать ионные каналы и тем самым запускать трансмембранные потоки ионов. Соответственно, входящие в ионные каналы положительные ионы натрия или кальция вызывают деполяризацию (возбуждение), а входящие отрицательные ионы хлора - гиперполяризацию (торможение). Ионотропные рецепторы вместе со своими каналами сосредоточены на постсинаптической мембране. Всего известно примерно 20 видов медиаторов.
Модуляторы же связываются с метаботропными молекулярными рецепторами (смотрите метаботропные рецепторы), которые сидят отдельно от ионных каналов на любом месте мембраны. С внутренней стороны мембраны к этим рецепторам присоединяются G-белки. Когда модулятор связывается с метаботропным рецептором, то G-белок активируется и запускает каскад биохимических реакций внутри клетки. Таким способом модулируется (т.е. изменяется) внутреннее состояние клетки. Вот почему эти вещества и называются модуляторами. Механизм модуляции подробнее описан тут: Механизм модуляции через метаботропные рецепторы.
В отличие от медиаторов, известно намного больше видов модуляторов - более 600 по сравнению с 20-30 медиаторами. Практически все модуляторы являются по химическому строению нейропептидами, т.е. аминокислотными цепочками, более короткими, чем белки. Интересно, что некоторые медиаторы "по совместительству" могут играть и роль модуляторов, т.к. к ним имеются метаботропные рецепторы. Таковы, например, серотонин и ацетилхолин.
Так, к началу 1970-х годов выяснили, что дофамин, норадреналин и серотонин, известные как медиаторы в центральной нервной системе, оказывали необычное воздействие на клетки-мишени. В отличие от быстрых, наступающих за миллисекунды, эффектов классических аминокислотных медиаторов и ацетилхолина их действие нередко развивается неизмеримо дольше: сотни миллисекунд или секунды, а может длиться даже целыми часами. Такой способ передачи возбуждения между нейронами назвали “медленной синаптической передачей”. Именно такие медленные эффекты предложил назвать "метаботропными" Дж. Экклс (John Eccles) в соавторстве с супружеской парой биохимиков по фамилии Мак-Гир в 1979 году. Он хотел этим подчеркнуть, что метаботропные рецепторы запускают метаболические процессы в постсинаптическом окончании синапса, в отличие от быстрых "ионотропных" рецепторов, управляющих ионными каналами в постсинаптической мембране. Как оказалось, метаботропные дофаминовые рецепторы, действительно, запускают относительно медленный процесс, ведущий к фосфорилированию белков.
Механизм внутриклеточных эффектов модуляторов, осуществляющих медленную синаптическую передачу, был раскрыт в исследованиях Пола Грингарда (Paul Greengard). Он продемонстрировал, что, помимо классических эффектов, реализующихся через ионотропные рецепторы и непосредственное изменение электрических мембранных потенциалов, многие нейротрансмиттеры (катехоламины, серотонин и многие нейропептиды) оказывают влияние на биохимические процессы в цитоплазме нейронов. Именно этими метаботропными эффектами и обусловлено необычно медленное действие таких трансмиттеров и их длительное модулирующее влияние на функции нервных клеток. Поэтому именно нейромодуляторы вовлечены в обеспечение сложных состояний нервной системы - эмоций, настроений, мотиваций, а не в передачу быстрых сигналов для восприятия, движения, речи и т.д.
Патология
Нарушения взаимодействия нейромедиаторных систем могут считаться начальным звеном патогенеза опиатной наркомании. Они же являются мишенью фармакотерапии при лечении абстинентного синдрома и в период поддержания ремиссии.
Источники:
Медиаторы и синапсы / Зефиров А.Л., Черанов С.Ю., Гиниатуллин Р.А., Ситдикова Г.Ф., Гришин С.Н. / Казань: КГМУ, 2003. 65 с.
А вот - шутливая песенка про главный медиатор нервной системы (по совместительству он же - пищевая добавка Е-621) - глутамат натрия: www.youtube.com/watch?v=SGdqRhj2StU
Характеристика отдельных трансмиттеров приводится на дочерних страницах ниже
ГАМК (GABA) - гамма-аминомасляная кислота
Гистамин
Опиоиды
Серотонин
ВКонтакте
Facebook
Twitter