stringtranslate.com

Нейрохимия

Нейрохимия — это изучение химических веществ , включая нейротрансмиттеры и другие молекулы, такие как психофармацевтические препараты и нейропептиды , которые контролируют и влияют на физиологию нервной системы . Эта конкретная область в нейронауке изучает, как нейрохимические вещества влияют на работу нейронов , синапсов и нейронных сетей . Нейрохимики анализируют биохимию и молекулярную биологию органических соединений в нервной системе и их роль в таких нейронных процессах, как кортикальная пластичность , нейрогенез и нейронная дифференциация .

История

Хотя нейрохимия как признанная наука является относительно новой, идея, лежащая в основе нейрохимии, существует с 18 века. Первоначально считалось, что мозг является отдельным образованием, отличным от периферической нервной системы. Начиная с 1856 года, был ряд исследований, которые опровергли эту идею. Химический состав мозга был почти идентичен составу периферической нервной системы. [1] Первый большой скачок вперед в изучении нейрохимии был сделан Иоганном Людвигом Вильгельмом Тудихумом , который является одним из пионеров в области «химии мозга». Он был одним из первых, кто выдвинул гипотезу, что многие неврологические заболевания могут быть отнесены к дисбалансу химических веществ в мозге. Он также был одним из первых ученых, которые считали, что с помощью химических средств можно лечить, если не вылечить, подавляющее большинство неврологических заболеваний. [2]

Ирвин Пейдж (1901-1991) был американским психологом, который опубликовал первый крупный учебник по нейрохимии в 1937 году. Он также основал первый отдел, который был полностью посвящен изучению нейрохимии в 1928 году в Мюнхенском институте психиатрии кайзера Вильгельма. [3]

В 1930-х годах нейрохимию в основном называли «химией мозга», и она в основном была посвящена поиску различных химических видов без прямого предложения их конкретных ролей и функций в нервной системе. Первый биохимический патологический тест на любое заболевание мозга можно приписать Вито Марии Бускайно (1887-1978), нейропсихиатру, изучавшему шизофрению. Он обнаружил, что обработка мочи ее пациентов, страдающих шизофренией, экстрапирамидными расстройствами или аменцией, 5% нитратом серебра давала черный осадок, связанный с ненормальным уровнем аминов. Это стало известно как «реакция Бускайно». [3]

В 1950-х годах нейрохимия стала признанной научной исследовательской дисциплиной. [4] Основы нейрохимии как дисциплины берут свое начало в серии «Международных нейрохимических симпозиумов», первый том которых был опубликован в 1954 году и назывался «Биохимия развивающейся нервной системы» . [5] Эти встречи привели к образованию Международного общества нейрохимии и Американского общества нейрохимии . На этих ранних встречах обсуждалась предварительная природа возможных нейротрансмиттерных веществ, таких как ацетилхолин , гистамин , вещество P и серотонин . К 1972 году идеи стали более конкретными.

Одним из первых крупных успехов в использовании химических веществ для изменения функций мозга был эксперимент с L-ДОФА . В 1961 году Уолтер Буркмайер ввел L-ДОФА пациенту с болезнью Паркинсона . Вскоре после инъекции у пациента резко снизился тремор, и он смог контролировать свои мышцы так, как не мог уже долгое время. Эффект достиг пика в течение 2,5 часов и продолжался примерно 24 часа. [1]

Нейротрансмиттеры и нейропептиды

Самый важный аспект нейрохимии — это нейротрансмиттеры и нейропептиды, которые составляют химическую активность в нервной системе. Существует много нейрохимических веществ, которые являются неотъемлемыми для правильного функционирования нейронов.

Нейропептид окситоцин , синтезируемый в крупноклеточных нейросекреторных клетках, играет важную роль в материнском поведении и половом размножении, особенно до и после родов. Это предшественник белка, который обрабатывается протеолитически для активации нейропептида в качестве его более короткой формы. Он участвует в рефлексе прилива молока, когда мать кормит грудью, сокращениях матки и гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой оси, где окситоцин ингибирует высвобождение кортизола и адренокортикотропного гормона. [6] [7] [8] [9]

Глутамат, который является наиболее распространенным нейромедиатором, является возбуждающим нейрохимическим веществом, что означает, что его высвобождение в синаптическую щель вызывает запуск потенциала действия. ГАМК, или гамма-аминомасляная кислота, является ингибирующим нейромедиатором. Он связывается с плазматической мембраной в синапсах нейронов, вызывая приток отрицательно заряженных ионов хлора и отток положительно заряженных ионов калия. Этот обмен ионами приводит к гиперполяризации трансмембранного потенциала нейрона, что вызвано этим отрицательным изменением. [10] [11]

Дофамин — это нейротрансмиттер, играющий большую роль в лимбической системе , которая регулирует регуляцию эмоциональных функций. Дофамин играет множество ролей в мозге, включая познание, сон, настроение, выработку молока, движение, мотивацию и вознаграждение. [12]

Серотонин — это нейротрансмиттер, который регулирует настроение, сон и другие функции мозга. Это периферический сигнальный медиатор, который находится в желудочно-кишечном тракте, а также в крови. Исследования также показывают, что серотонин может играть важную роль в регенерации печени. [13]

Нейротипическая нейрохимия

Нейрохимия — это изучение различных типов, структур и функций нейронов и их химических компонентов. Химическая сигнализация между нейронами опосредуется нейротрансмиттерами, нейропептидами, гормонами, нейромодуляторами и многими другими типами сигнальных молекул. Многие неврологические заболевания возникают из-за дисбаланса в нейрохимии мозга. Например, при болезни Паркинсона наблюдается дисбаланс в уровне дофамина в мозге. Лекарства включают нейрохимические вещества, которые используются для изменения функции мозга и лечения расстройств мозга. Типичный нейрохимик может изучать, как взаимодействуют химические компоненты мозга, нейронную пластичность, нейронное развитие, физические изменения в мозге во время болезни и изменения в мозге во время старения. [14] [15]

Нейрохимия ПТСР

Одной из основных областей исследований в области нейрохимии является изучение того, как посттравматическое стрессовое расстройство изменяет мозг. Колебания уровня нейротрансмиттеров могут определять, произойдет ли эпизод ПТСР и как долго он продлится. Дофамин оказывает меньшее влияние, чем норадреналин . Различные нейрохимические вещества могут влиять на различные части мозга. Это позволяет использовать препараты для ПТСР , чтобы не оказывать нежелательного воздействия на другие мозговые процессы. Эффективным лекарством для облегчения кошмаров, связанных с ПТСР, является празозин . [16]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ ab Foley, P. (2007). "Succi nervorum: Краткая история нейрохимии". Neuropsychiatric Disorders an Integrative Approach . Journal of Neural Transmission. Supplementa. Vol. 72. Springer Vienna. pp. 5–15. doi :10.1007/978-3-211-73574-9_2. ISBN 9783211735732. PMID  17982872. {{cite book}}: |journal=проигнорировано ( помощь )
  2. ^ Тудичум, Дж. Л. У. (1962). Трактат о химическом составе мозга . Archon Books. OCLC  1030309150.
  3. ^ ab Boullerne, Anne I.; Foley, Paul; Turner, Anthony J.; Johnston, Graham AR; Beart, Philip M. (январь 2020 г.). «Истоки и ранняя история нейрохимии и ее обществ». Journal of Neurochemistry . 152 (1): 8–28. doi : 10.1111/jnc.14839 . hdl : 11343/286491 . ISSN  0022-3042. PMID  31357242.
  4. ^ Агранофф, Бернард В. (22 июля 2003 г.). «История нейрохимии». eLS . doi :10.1038/npg.els.0003465. ISBN 978-0470016176. {{cite book}}: |journal=проигнорировано ( помощь )
  5. ^ Siegel, George J.; Albers, RW; Brady, ST; Price, DL (2006). Базовая нейрохимия, 7-е изд . Academic Press. ISBN 978-0-12-088397-4.
  6. ^ Ли, Хон-Джин; Макбет, Эбби Х.; Пагани, Джером; Янг, У. Скотт (2009-04-10). «Окситоцин: великий стимулятор жизни». Progress in Neurobiology . 88 (2): 127–151. doi :10.1016/j.pneurobio.2009.04.001. ISSN  0301-0082. PMC 2689929. PMID  19482229 . 
  7. ^ "Человеческое молоко и лактация" . Medscape . 2022-03-15.
  8. ^ Такаянаги, Юки; Ёсида, Масахиде; Бельски, Айседора Ф.; Росс, Хизер Э.; Кавамата, Масаки; Онака, Тацуши; Янагисава, Теруюки; Кимура, Тадаши; Мацук, Мартин М.; Янг, Ларри Дж.; Нисимори, Кацухико (2005-10-25). «Всеобщие социальные дефициты, но нормальные роды у мышей с дефицитом рецепторов окситоцина». Труды Национальной академии наук . 102 (44): 16096–16101. Bibcode : 2005PNAS..10216096T. doi : 10.1073/pnas.0505312102 . ISSN  0027-8424. PMC 1276060. PMID  16249339 . 
  9. ^ Сибелец, Сильвия; Сибелец, Гжегож; Самолинская, Виолетта (30 июня 2018 г.). «Содержание свинца и кадмия в отдельных овощах Люблинского воеводства». Наука Пржирода Технологии . 12 (2). дои : 10.17306/j.npt.00237 . ISSN  1897-7820. S2CID  92547848.
  10. ^ Сапольски, Роберт. «Биология и поведение человека: неврологические истоки индивидуальности, 2-е издание». Набор данных PsycEXTRA . doi :10.1037/e526622012-001 . Получено 29.04.2022 .
  11. ^ Маджумдар, Девашис; Гуха, Сефали (ноябрь 1988 г.). «Конформация, электростатический потенциал и фармакофорная структура ГАМК (гамма-аминомасляной кислоты) и нескольких ингибиторов ГАМК». Журнал молекулярной структуры: THEOCHEM . 180 : 125–140. doi :10.1016/0166-1280(88)80084-8.
  12. ^ Бенеш, Франсин М (январь 2001 г.). «Карлссон и открытие дофамина». Тенденции в фармакологических науках . 22 (1): 46–47. doi :10.1016/s0165-6147(00)01607-2. ISSN  0165-6147. PMID  11165672.
  13. ^ Джордж Дж. Сигел и др., ред. (2006). Базовая нейрохимия: молекулярные, клеточные и медицинские аспекты (7-е изд.). Амстердам. ISBN 978-0-08-047207-2. OCLC  123438340.{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )
  14. ^ Хайнбокель, Томас; Чока, Антоней Б. (2019-10-23). ​​Вводная глава: Химическая основа нейронной функции и дисфункции. IntechOpen. ISBN 978-1-83880-000-0.
  15. ^ Бейен, Абрахам Г.; Янг, Сара Дж.; Ландри, Маркита П. (2019-07-01). «Обзорная статья: Инструменты и тенденции для исследования нейрохимии мозга». Журнал вакуумной науки и технологий A. 37 ( 4): 040802. Bibcode : 2019JVSTA..37d0802B. doi : 10.1116/1.5051047. ISSN  0734-2101. PMC 6559927. PMID 31235991  . 
  16. ^ Арнстен, Эми Ф. Т.; Раскинд, Мюррей А.; Тейлор, Флетчер Б.; Коннор, Дэниел Ф. (январь 2015 г.). «Влияние стрессового воздействия на префронтальную кору: Трансляция фундаментальных исследований в успешные методы лечения посттравматического стрессового расстройства». Нейробиология стресса . 1 : 89–99. doi : 10.1016/j.ynstr.2014.10.002. ISSN  2352-2895. PMC 4244027. PMID 25436222  . 

Внешние ссылки