Холинергический синапс: примеры действия препаратов

Рисунок ниже демонстрирует, что некоторые лекарственные препараты и токсины могут играть роль агонистов или антагонистов в холинергическом нервно-мышечном синапсе. Агонисты ацетилхолина возбуждают мышечные волокна, увеличивая тонус мышц, а антагонисты ацетилхолина тормозят мышечные волокна, обеспечивая снижение мышечного тонуса.

Некоторые из этих веществ могут быть вам неизвестны, однако об остальных вы, скорее всего, уже слышали. Если вы знаете, какое воздействие они оказывают на холинергический синапс, вам будет проще понять связь между действием этих веществ и их поведенческими эффектами.

Агонисты и антагонисты ацетилхолина. Препараты и поступающие с пищей вещества могут влиять на синаптическую передачу в холинергических синапсах, воздействуя на синтез или выделение ацетилхолина, а также на его взаимодействие с рецепторами на постсинаптической мембране, расщепление и инактивацию

На рисунке выше представлены два токсина, которые влияют па выброс ацетилхолина из терминали аксона. Яд паука черная вдова действует как агонист, способствуя избыточному выделению ацетилхолина. Черная вдова при укусе впрыскивает небольшую дозу яда, которой недостаточно, чтобы парализовать человека, однако жертва может почувствовать некоторую мышечную ригидность.

Ботулотоксин (токсин ботулизма) — это ядовитое вещество, которое встречается в неправильно обработанных консервированных продуктах. Действуя как антагонист, ботулотоксин блокирует выброс ацетилхолина, при этом такой эффект может сохраняться в течение недель и даже месяцев. Тяжелое отравление может привести к параличу и остановке дыхания, таким образом становясь причиной летального исхода.

Ботулотоксин применяют в медицинских целях. При введении в мышцу ботулотоксин вызывает ее паралич, что позволяет применять его для купирования подергиваний и непроизвольных мышечных сокращений, в том числе ограничивающих движение спазмов (например, у пациентов с детским церебральным параличом). В виде препарата с торговым наименованием Ботокс® ботулотоксин применяют в эстетической медицине — он парализует мимические мышцы, активность которых приводит к появлению морщин.

На рисунке выше также представлены два препарата, которые воздействуют на ацетилхолиновые рецепторы. По своей молекулярной структуре никотин похож на ацетилхолин, что позволяет никотину связываться с ацетилхолиновыми рецепторами, открывая соответствующие ионные каналы. Благодаря этому никотин действует как агонист. Кураре является антагонистом ацетилхолина, он блокирует ацетилхолиновые рецепторы. Однажды попав в организм, кураре действует стремительно и выводится из организма в течение нескольких минут.

Однако большие дозы яда способны привести к потере подвижности и остановке дыхания на время, достаточное, чтобы привести к летальному исходу.

Первые исследовавшие Южную Америку европейцы обнаружили, что коренные народы, жившие в бассейне Амазонки, убивали мелких животных с помощью стрел, покрытых полученным из семян растения ядом кураре. Поедание отравленных животных никак не сказывалось на здоровье охотников, поскольку кураре не проникает в организм через кишечник. Было синтезировано множество препаратов с курареподобным действием.

Некоторые из них позволяют ненадолго парализовать крупное животное, чтобы осмотреть его или пометить. Вы, наверное, видели, как действуют такие препараты, в фильмах о дикой природе. Скелетные мышцы более чувствительны к курареподобным препаратам, чем дыхательные мышцы. Правильно подобранная доза на время парализует животное, давая ему возможность дышать.

Последние из представленных на рис. выше препаратов — это физостигмин и органофосфаты. Они действуют как агонисты, ингибируя ацетилхолин-эстеразу (фермент, который расщепляет ацетилхолин), таким образом увеличивая содержание ацетилхолина в синапсе. Физостигмин, получаемый из калабарских бобов, также используется африканскими охотниками в качестве яда.

При применении в высоких дозах физостигмин может быть токсичным, поскольку он вызывает чрезмерное возбуждение нервно-мышечных синапсов, приводя к расстройствам движения и дыхания. Однако в низких дозах физостигмин применяют для лечения миастении гравис — состояния мышечной слабости, которое сопровождается снижением чувствительности рецепторов мышечных волокон к ацетилхолину. Физостигмин оказывает кратковременный эффект — его действие продолжается от нескольких минут до получаса.

Органофосфаты необратимо связывают ацетилхолинэстеразу, вызывая аномальное накопление ацетилхолина в синаптической щели. К органофосфатам относятся многие инсектициды и боевые отравляющие вещества. У насекомых нейромедиатором нервно-мышечного соединения является глутаминовая кислота, однако в их нервной системе повсеместно присутствуют никотиновые рецепторы. Таким образом, органофосфаты отравляют насекомое за счет центрального действия, а у хордовых они также воздействуют и на периферическую нервную систему.

В 1993 г. Конвенцией о запрещении химического оружия было запрещено применение определенного фосфоорганического соединения — нервно-паралитического газа зарина.

Может ли препарат или токсин, воздействующий на нервно-мышечные синапсы, также повлиять на холинергические синапсы в головном мозге? Это зависит от того, способно ли соответствующее вещество преодолеть гематоэнцефалический барьер. Физостигмин и никотин с легкостью его преодолевают, а кураре нет. Никотин представляет собой психоактивный компонент табачного дыма, а его воздействие на мозг объясняет способность никотина вызывать привыкание. Есть данные о том, что физостигминоподобные препараты оказывают положительный эффект при некоторых расстройствах памяти.

Видео строение синапса

- Читать далее "Толерантность (синдром привыкания) на примере алкоголя"

Редактор: Искандер Милевски. Дата публикации: 28.7.2023