Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Для получения информации о терапии см. Нейромодуляция (медицина) . Для использования в других целях, см Нейромодуляция (значения) .

Нейромодуляция - это физиологический процесс, с помощью которого данный нейрон использует одно или несколько химических веществ для регулирования различных популяций нейронов. Нейромодуляторы обычно связываются с метаботропными рецепторами, связанными с G-белками (GPCR), чтобы инициировать каскад передачи сигналов второго мессенджера, который индуцирует широкий и продолжительный сигнал. Эта модуляция может длиться от сотен миллисекунд до нескольких минут. Некоторые из эффектов нейромодуляторов включают: изменение внутренней возбуждающей активности [1] увеличение или уменьшение зависимых от напряжения токов [2] изменение синаптической эффективности, увеличение взрывной активности [2] и реконфигурация синаптических связей. [3]

Основные нейромодуляторы центральной нервной системы включают: дофамин , серотонин , ацетилхолин , гистамин , норадреналин и несколько нейропептидов . Недавние исследования показали, что каннабиноид также является мощным нейромодулятором ЦНС. [4] [5] [6] Нейромодуляторы могут быть упакованы в пузырьки и высвобождены нейронами, секретируются в виде гормонов и доставляются через систему кровообращения. [7]Нейромодулятор можно представить как нейромедиатор, который не реабсорбируется пресинаптическим нейроном и не распадается на метаболит. Некоторые нейромодуляторы в конечном итоге проводят значительное количество времени в спинномозговой жидкости (CSF), влияя (или «модулируя») на активность нескольких других нейронов в головном мозге . [8]

Нейромодуляторные системы [ править ]

См. Также: Нейронные пути

Основными системами нейротрансмиттеров являются система норадреналина (норадреналина), система дофамина, система серотонина и холинергическая система. Лекарства, нацеленные на нейромедиатор таких систем, влияют на всю систему и объясняют механизм действия многих лекарств.

С другой стороны, большинство других нейротрансмиттеров, например глутамат , ГАМК и глицин , обычно используются в центральной нервной системе.

Системы нейромодуляторов
СистемаПроисхождение [9]Цели [9]Эффекты [9]
Норадреналиновая системаСиний цветАдренорецепторы в:
  • спинной мозг
  • таламус
  • гипоталамус
  • полосатое тело
  • неокортекс
  • поясная извилина
  • цингулум
  • гиппокамп
  • миндалевидное тело
  • возбуждение (возбуждение - это физиологическое и психологическое состояние бодрствования или реакции на раздражители)
  • система вознаграждений
Боковое тегментальное поле
  • гипоталамус
Дофаминовая системаДофаминовые пути :
  • мезокортикальный путь
  • мезолимбический путь
  • нигростриальный путь
  • тубероинфундибулярный путь
Рецепторы допамина на окончании пути.
  • двигательная система
  • система вознаграждений
  • познание
  • эндокринный
  • тошнота
Серотониновая системаядро каудального дорсального шваРецепторы серотонина в:
  • глубокие ядра мозжечка
  • кора мозжечка
  • спинной мозг
  • увеличение ( интроверсия ): [ требуется пояснение ]
    • настроение
    • сытость
    • температура тела
    • спать
  • уменьшить ноцицепцию
ядро рострального дорсального шваРецепторы серотонина в:
  • таламус
  • полосатое тело
  • гипоталамус
  • прилежащее ядро
  • неокортекс
  • поясная извилина
  • цингулум
  • гиппокамп
  • миндалевидное тело
Холинергическая системаПедункулопонтинное ядро и дорсолатеральные тегментальные ядра ( понтомезэнцефалотегментарный комплекс )(в основном) рецепторы M1 в:
  • ствол мозга [10]
  • глубокие ядра мозжечка [10]
  • понтинные ядра [10]
  • locus ceruleus [10]
  • ядро шва [10]
  • латеральное ретикулярное ядро [10]
  • низшая оливковая [10]
  • таламус [11]
  • tectum [11]
  • базальные ганглии [11]
  • базальный передний мозг [11]
  • система управления мышцами и моторикой
  • учусь
  • краткосрочная память
  • возбуждение
  • награда
базальное оптическое ядро ​​Мейнерта(в основном) рецепторы M1 в:
  • неокортекс
медиальное ядро перегородки(в основном) рецепторы M1 в:
  • гиппокамп
  • неокортекс

Система норадреналина [ править ]

Дополнительная информация: Норэпинефрин § Норэпинефриновая система

Система норадреналина состоит примерно из 15 000 нейронов, главным образом в голубом пятне . [12] Это ничтожно мало по сравнению с более чем 100 миллиардами нейронов в головном мозге. Как и в случае дофаминергических нейронов черной субстанции, нейроны голубого пятна имеют тенденцию быть пигментированными меланином . Норадреналин высвобождается из нейронов и действует на адренергические рецепторы.. Норадреналин часто выделяется постоянно, так что он может подготовить поддерживающие глиальные клетки к откалиброванным ответам. Несмотря на относительно небольшое количество нейронов, при активации система норадреналина играет важную роль в мозге, включая участие в подавлении нейровоспалительного ответа, стимуляцию нейрональной пластичности через LTP, регуляцию поглощения глутамата астроцитами и LTD и консолидацию памяти. . [13]

Дофаминовая система [ править ]

Дополнительная информация: Допамин § Функции в головном мозге

Дофамин или дофаминергическая система состоит из нескольких путей, которые, например, берут начало от вентральной покрышки или черной субстанции . Он действует на дофаминовые рецепторы . [14]

Болезнь Паркинсона, по крайней мере, частично связана с выпадением дофаминергических клеток в глубоких ядрах мозга , в первую очередь пигментированных меланином нейронов в черной субстанции, но, во вторую очередь, норадренергических нейронов голубого пятна. Были предложены и осуществлены методы лечения, усиливающие действие предшественников дофамина, с умеренным успехом.

Фармакология дофамина [ править ]

  • Кокаин , например, блокирует обратный захват из допамина , в результате чего этих нейромедиаторов в синаптической щели больше.
  • AMPT предотвращает превращение тирозина в L-DOPA , предшественник дофамина; резерпин предотвращает накопление дофамина в пузырьках ; и депренил ингибирует моноаминоксидазу (МАО) -B и, таким образом, увеличивает уровень дофамина.

Система серотонина [ править ]

Дополнительная информация: Серотонин § Общая анатомия

Серотонин, производимый мозгом, составляет около 10% от общего количества серотонина в организме. Большинство (80-90%) обнаруживается в желудочно-кишечном тракте (ЖКТ). [15] [16] Он путешествует по мозгу вдоль медиального пучка переднего мозга и действует на рецепторы серотонина . В периферической нервной системе (например, в стенке кишечника) серотонин регулирует тонус сосудов.

Фармакология серотонина [ править ]

  • Селективные ингибиторы обратного захвата серотонина (СИОЗС), такие как флуоксетин, являются широко используемыми антидепрессантами, которые специфически блокируют обратный захват серотонина с меньшим влиянием на другие передатчики. [17] [18] [19]
  • Трициклические антидепрессанты также блокируют обратный захват биогенных аминов из синапсов, но могут в первую очередь влиять на серотонин или норэпинефрин, либо на то и другое вместе. Обычно им требуется от 4 до 6 недель, чтобы облегчить любые симптомы депрессии. Считается, что они оказывают немедленное и долгосрочное воздействие. [17] [19] [20]
  • Ингибиторы моноаминоксидазы позволяют обратный захват биогенных аминовых нейротрансмиттеров из синапса, но ингибируют фермент, который обычно разрушает (метаболизирует) некоторые из передатчиков после их обратного захвата. Больше нейротрансмиттеров (особенно серотонина , норадреналина и дофамина ) доступно для высвобождения в синапсы. Чтобы облегчить симптомы депрессии, необходимо несколько недель. [17] [19] [21] [22]

Хотя изменения в нейрохимии обнаруживаются сразу после приема этих антидепрессантов, симптомы могут начаться не раньше, чем через несколько недель после приема. Повышение уровня передатчика в синапсе само по себе не снимает депрессию или тревогу. [17] [19] [22]

Холинергическая система [ править ]

Холинергическая система состоит из проекционных нейронов от педункулопонтического ядра , латеродорсального тегментального ядра и базального переднего мозга и интернейронов от полосатого тела и прилежащего ядра. Пока не ясно, действует ли ацетилхолин как нейромодулятор посредством объемной передачи или классической синаптической передачи, поскольку есть доказательства в поддержку обеих теорий. Ацетилхолин связывается как с метаботропными мускариновыми рецепторами (mAChR), так и с ионотропными никотиновыми рецепторами.(нАЧР). Было обнаружено, что холинергическая система участвует в реакции на сигналы, относящиеся к пути вознаграждения, в усилении обнаружения сигналов и сенсорного внимания, регуляции гомеостаза, опосредовании реакции на стресс и кодировании формирования воспоминаний. [23] [24]

ГАМК [ править ]

Гамма-аминомасляная кислота (ГАМК) оказывает угнетающее действие на деятельность головного и спинного мозга. [17]

Нейропептиды [ править ]

Нейропептиды - это небольшие белки, используемые для связи в нервной системе. Нейропептиды представляют собой самый разнообразный класс сигнальных молекул. Известно 90 генов, кодирующих предшественники нейропептидов человека. У беспозвоночных известно около 50 генов, кодирующих предшественники нейропептидов. [25] Большинство нейропептидов связываются с рецепторами, сопряженными с G-белками, однако некоторые нейропептиды напрямую закрывают ионные каналы или действуют через рецепторы киназ.

  • Опиоидные пептиды - большое семейство эндогенных нейропептидов, широко распространенных в центральной и периферической нервной системе. Опиатные препараты, такие как героин и морфин, действуют на рецепторы этих нейромедиаторов. [26] [27]
  1. Эндорфины
  2. Энкефалины
  3. Динорфины
  • Вазопрессин
  • Окситоцин
  • Гастрин
  • Холецистокинины
  • Соматостатин
  • Кортистатины
  • RF-амиды
  • Нейропептид FF
  • Нейропептид Y -
  • Панкреатический полипептид
  • Пептид YY
  • Пептид, высвобождающий пролактин
  • Кальцитонин
  • Адреномедуллин
  • Натрийуретик
  • Бомбезиноподобные пептиды
  • Эндотелин
  • Глюкагон
  • Секретин
  • Вазоактивный кишечный пептид
  • Гормон, высвобождающий гормон роста
  • Желудочный ингибирующий пептид
  • Гормон, высвобождающий кортикотропин
  • Урокортин
  • Уротензин
  • Вещество P
  • Нейромедины
  • Тенсин
  • Кинин
  • Гранин
  • Фактор роста нервов
  • Мотилин
  • Грелин
  • Галанин
  • Нейропептид Ч / Б
  • Нейрексофилин
  • Инсулин
  • Релаксин
  • Ген гомолога родственного агути белка
  • Пролактин
  • Апелин
  • Подавитель метастазов
  • Ингибитор связывания диазепама
  • Церебеллины
  • Лептин
  • Адипонектин
  • Висфатин
  • Резистин
  • Нуклеибиндин
  • Убиквитин

Нервно-мышечные системы [ править ]

Нейромодуляторы могут изменять выходной сигнал физиологической системы, воздействуя на соответствующие входы (например, центральные генераторы паттернов ). Однако работа по моделированию предполагает, что одного этого недостаточно, [28] потому что нервно-мышечное преобразование от нервного входа к мышечному выходу может быть настроено для определенных диапазонов входного сигнала. Stern et al. (2007) предполагают, что нейромодуляторы должны воздействовать не только на систему ввода, но должны изменять само преобразование, чтобы производить правильные сокращения мышц на выходе. [28]

Объемная передача [ править ]

Системы нейротрансмиттеров - это системы нейронов в головном мозге, экспрессирующие определенные типы нейромедиаторов и, таким образом, образующие отдельные системы. Активация системы вызывает эффекты в больших объемах мозга, называемые объемной передачей . Объемная передача - это диффузия нейротрансмиттеров через внеклеточную жидкость мозга, высвобождаемых в точках, которые могут быть удалены от клеток-мишеней, что приводит к активации внесинаптических рецепторов и с более длительным течением времени, чем при передаче в одном синапсе. [29] Такое продолжительное действие передатчика называется тонической передачей , в отличие от фазовой передачи, которая происходит быстро в одиночных синапсах. [30][31]

Другое использование [ править ]

Нейромодуляция также относится к развивающемуся классу медицинских методов лечения, которые нацелены на нервную систему для восстановления функции (например, в кохлеарных имплантатах ), облегчения боли или контроля симптомов, таких как тремор, наблюдаемый при двигательных расстройствах, таких как болезнь Паркинсона . Терапия состоит в основном из направленной электрической стимуляции или вливания лекарств в спинномозговую жидкость с использованием интратекальной доставки лекарств, таких как баклофен для лечения спастичности . К устройствам электростимуляции относятся системы глубокой стимуляции мозга (DBS), в просторечии называемые «кардиостимуляторы головного мозга», стимуляторы спинного мозга (SCS) и стимуляторы блуждающего нерва.(VNS), которые имплантируются с использованием минимально инвазивных процедур, или устройства для чрескожной электрической стимуляции нервов , которые, помимо прочего, являются полностью внешними. [32]

См. Также [ править ]

  • Агонист рецептора 5-HT2c
  • Натуральное нейроактивное вещество

Ссылки [ править ]

  1. ^ DeRiemer, SA; Strong, JA; Альберт, KA; Greengard, P .; Качмарек, Л.К. (24–30 января 1985 г.). «Повышение тока кальция в нейронах аплизии с помощью сложного эфира форбола и протеинкиназы C». Природа . 313 (6000): 313–316. Bibcode : 1985Natur.313..313D . DOI : 10.1038 / 313313a0 . ISSN  0028-0836 . PMID  2578617 . S2CID  4230710 .
  2. ^ а б Харрис-Уоррик, РМ; Flamm, RE (июль 1987 г.). «Множественные механизмы взрыва в условном разрывном нейроне» . Журнал неврологии . 7 (7): 2113–2128. DOI : 10.1523 / JNEUROSCI.07-07-02113.1987 . ISSN 0270-6474 . PMC 6568948 . PMID 3112322 .   
  3. ^ Кляйн, М; Кандел, ER (ноябрь 1980 г.). «Механизм модуляции кальциевого тока, лежащий в основе пресинаптического облегчения и поведенческой сенсибилизации при аплизии» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 77 (11): 6912–6916. Bibcode : 1980PNAS ... 77.6912K . DOI : 10.1073 / pnas.77.11.6912 . ISSN 0027-8424 . PMC 350401 . PMID 6256770 .   
  4. Перейти ↑ Fortin DA, Levine ES (2007). «Дифференциальные эффекты эндоканнабиноидов на глутаматергические и ГАМКергические входы в пирамидные нейроны слоя 5» . Кора головного мозга . 17 (1): 163–74. DOI : 10.1093 / cercor / bhj133 . PMID 16467564 . 
  5. ^ Хороший CH (2007). «Эндоканнабиноид-зависимая регуляция прямого ингибирования в клетках Пуркинье мозжечка» . Журнал неврологии . 27 (1): 1–3. DOI : 10.1523 / JNEUROSCI.4842-06.2007 . PMC 6672293 . PMID 17205618 .  
  6. ^ Hashimotodani У, Оно-Shosaku Т, М Кано (2007). «Пресинаптическая активность моноацилглицерин липазы определяет базальный эндоканнабиноидный тонус и прекращает ретроградную эндоканнабиноидную передачу сигналов в гиппокампе» . Журнал неврологии . 27 (5): 1211–9. DOI : 10.1523 / JNEUROSCI.4159-06.2007 . PMC 6673197 . PMID 17267577 .  
  7. ↑ Мардер, Ева (4 октября 2012 г.). «Нейромодуляция нейронных цепей: назад в будущее» . Нейрон . 76 (1): 1–11. DOI : 10.1016 / j.neuron.2012.09.010 . ISSN 0896-6273 . PMC 3482119 . PMID 23040802 .   
  8. ^ Конлей, Луизиана; Sabounjian, LA; Вуртман, Р.Дж. (1992). «Упражнения и нейромодуляторы: холин и ацетилхолин у марафонцев». Международный журнал спортивной медицины . 13 Дополнение 1: S141–2. DOI : 10,1055 / с-2007-1024619 . PMID 1483754 . [ требуется проверка ]
  9. ^ a b c Если иное не указано в полях, то ссылка: Rang, HP (2003). Фармакология . Эдинбург: Черчилль Ливингстон. стр. 474 для норадреналиновой системы, стр. 476 для дофаминовой системы, стр. 480 для серотониновой системы и стр. 483 для холинергической системы. ISBN 978-0-443-07145-4.
  10. ^ Б с д е е г Woolf NJ, Butcher LL (1989). «Холинергические системы в головном мозге крысы: IV. Нисходящие проекции понтомезэнцефалической покрышки». Brain Res. Бык . 23 (6): 519–40. DOI : 10.1016 / 0361-9230 (89) 90197-4 . PMID 2611694 . S2CID 4721282 .  
  11. ^ а б в г Вульф NJ, Мясник LL (1986). «Холинергические системы в головном мозге крысы: III. Проекции от понтомезэнцефалической покрышки до таламуса, тектума, базальных ганглиев и базального переднего мозга». Brain Res. Бык . 16 (5): 603–37. DOI : 10.1016 / 0361-9230 (86) 90134-6 . PMID 3742247 . S2CID 39665815 .  
  12. ^ Sara SJ, Bouret S (2012). «Ориентация и переориентация: голубое пятно опосредует познание через возбуждение» . Нейрон . 76 (1): 130–41. DOI : 10.1016 / j.neuron.2012.09.011 . PMID 23040811 . 
  13. ^ О'Доннелл Дж, Zeppenfeld Д, Е Макконнелл, Пена S, Nedergaard М (ноябрь 2012 года). «Норэпинефрин: нейромодулятор, который усиливает функцию нескольких типов клеток для оптимизации работы ЦНС» . Neurochem. Res . 37 (11): 2496–512. DOI : 10.1007 / s11064-012-0818-х . PMC 3548657 . PMID 22717696 .  
  14. ^ Шелер, Г. (2004). «Регулирование эффективности рецептора нейромодулятора - значение для целого нейрона и синаптической пластичности». Прог. Neurobiol . 72 (6): 399–415. arXiv : q-bio / 0401039 . Bibcode : 2004q.bio ..... 1039S . DOI : 10.1016 / j.pneurobio.2004.03.008 . PMID 15177784 . S2CID 9353254 .  
  15. ^ Макинтош, Джеймс. «Что такое серотонин? Что серотонин делает?» . Медицинские новости сегодня . Медицинские новости сегодня . Проверено 12 апреля 2015 года .
  16. Перейти ↑ Berger M, Gray JA, Roth BL (2009). «Расширенная биология серотонина» . Анну. Rev. Med . 60 : 355–66. DOI : 10.1146 / annurev.med.60.042307.110802 . PMC 5864293 . PMID 19630576 .  
  17. ^ a b c d e Кандел, Эрик Р. (1991). Принципы неврологии . Восточный Норуолк, Коннектикут: Appleton & Lang. С.  872–873 . ISBN 978-0-8385-8034-9.
  18. ^ «Лекарства от депрессии: антидепрессанты, СИОЗС, антидепрессанты, СИОЗСН, антидепрессанты, ТЦА, антидепрессанты, ингибиторы МАО, усиливающие агенты, модуляторы активности серотонина-допамина, антидепрессанты, другое, стимуляторы, препараты для щитовидной железы, неврология и психиатрия, травы» . emedicine.medscape.com . Проверено 7 ноября +2016 .
  19. ^ a b c d Кориелл, Уильям (2016). «Медикаментозное лечение депрессии» . В Портер, Роберт С. (ред.). Руководство Merck (19 изд.). Станция Уайтхаус, Нью-Джерси: Merck. ISBN 978-0-911910-19-3.
  20. ^ «Медикаментозное лечение депрессии» . Руководство Merck Professional Edition . Проверено 7 ноября +2016 .
  21. ^ Бендер, KJ; Уокер, ЮВ (8 октября 2012 г.). «Повторение необратимых ингибиторов моноаминоксидазы» . Психиатрические времена . Проверено 7 ноября +2016 .
  22. ^ a b Вимбискус, Молли; Костенко, Ольга; Мэлоун, Дональд (1 декабря 2010 г.). «Ингибиторы МАО: риски, преимущества и знания» . Кливлендский медицинский журнал клиники . 77 (12): 859–882. DOI : 10.3949 / ccjm.77a.09103 . ISSN 1939-2869 . PMID 21147941 . S2CID 33761576 .   
  23. ^ Picciotto MR, Higley MJ, Mineur YS (октябрь 2012). «Ацетилхолин как нейромодулятор: холинергическая передача сигналов формирует функцию и поведение нервной системы» . Нейрон . 76 (1): 116–29. DOI : 10.1016 / j.neuron.2012.08.036 . PMC 3466476 . PMID 23040810 .  
  24. ^ Hasselmo ME, Sarter M (январь 2011). «Режимы и модели холинергической нейромодуляции познания переднего мозга» . Нейропсихофармакология . 36 (1): 52–73. DOI : 10.1038 / npp.2010.104 . PMC 2992803 . PMID 20668433 .  
  25. ^ Нэссель, Дик Р .; Зандавала, Знакомьтесь (1 августа 2019 г.). «Последние достижения в передаче нейропептидных сигналов у дрозофилы, от генов до физиологии и поведения». Прогресс нейробиологии . 179 : 101607. дои : 10.1016 / j.pneurobio.2019.02.003 . ISSN 0301-0082 . PMID 30905728 . S2CID 84846652 .   
  26. Перейти ↑ Kandel, Eric R (1991). Принципы неврологии . Восточный Норуолк, Коннектикут: Appleton & Lang. С.  872–873 . ISBN 978-0-8385-8034-9.[ требуется проверка ]
  27. ^ Froehlich, JC (1 января 1997). «Опиоидные пептиды» (PDF) . Здоровье алкоголя и мир исследований . 21 (2): 132–136. ISSN 0090-838X . PMC 6826828 . PMID 15704349 .    [ требуется проверка ]
  28. ^ a b Штерн, E; Fort TJ; Миллиер МВт; Пескин CS; Брезина В (2007). «Расшифровка модуляции нервно-мышечной трансформации» . Нейрокомпьютеры . 70 (6954): 1753–1758. DOI : 10.1016 / j.neucom.2006.10.117 . PMC 2745187 . PMID 19763188 .  
  29. Перейти ↑ Castañeda-Hernández GC, Bach-y-Rita P (август 2003 г.). «Объемная передача и восприятие боли» . ScientificWorldJournal . 3 : 677–83. DOI : 10.1100 / tsw.2003.53 . PMC 5974734 . PMID 12920309 .  
  30. ^ Дрейер JK, Herrik KF, Berg RW, Hounsgaard JD (октябрь 2010). «Влияние фазового и тонического высвобождения дофамина на активацию рецепторов» . J. Neurosci . 30 (42): 14273–83. DOI : 10.1523 / JNEUROSCI.1894-10.2010 . PMC 6634758 . PMID 20962248 .  
  31. ^ Goto Y, Отани S, Грейс AA (июль 2007). «Инь и Ян выброса дофамина: новая перспектива» . Нейрофармакология . 53 (5): 583–587. DOI : 10.1016 / j.neuropharm.2007.07.007 . PMC 2078202 . PMID 17709119 .  
  32. ^ Krames, Elliot S .; Пекхэм, П. Хантер ; Резаи, Али Р., ред. (2009). Нейромодуляция, Vol. 1-2 . Академическая пресса. С. 1–1200. ISBN 978-0-12-374248-3. Проверено 6 сентября 2012 года .

Внешние ссылки [ править ]

  • Североамериканское общество нейромодуляции
  • Нейромодуляция и нейропластичность
  • Международное общество нейромодуляции
  • Статья в Scolarpedia о нейромодуляции