Гамк - ергическая нейромедиаторная система и физиологически активные вещества, нарушающие её функционирование

Министерства здравоохранения Российской Федерации

Факультет военного обучения

 

ГАМК - ЕРГИЧЕСКАЯ НЕЙРОМЕДИАТОРНАЯ СИСТЕМА И ФИЗИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫЕ ВЕЩЕСТВА, НАРУШАЮЩИЕ ЕЁ ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ

 

Учебное пособие

«Рекомендуется Учебно-методическим объединением по медицинскому и фармацевтическому образованию вузов России в качестве учебного пособия для студентов медицинских вузов»

 

Москва

 

 

Авторы:

Бабенко Олег Васильевич – начальник Факультета военного обучения Московской медицинской академии им. И.М. Сеченова, кандидат медицинских наук, доцент, полковник медицинской службы

Гладких Вадим Дмитриевич – профессор кафедры «Медицинской профилактики и защиты» Факультета военного обучения Московской медицинской академии им. И.М. Сеченова, доктор медицинских наук, полковник медицинской службы

Кирьянов Владимир Владимирович – начальник учебной части – заместитель начальника кафедры «Медицинской профилактики и защиты» Факультета военного обучения Московской медицинской академии им. И.М. Сеченова, подполковник медицинской службы

Рецензенты:

Иванов В.Б.. – начальник кафедры «Военной токсикологии и медицинской защиты» ГИУВ МО РФ, доктор медицинских наук, профессор, полковник медицинской службы. Абнизов С.С. – старший преподаватель кафедры «Отравляющих веществ иностранных армий и токсикологии» ВУРХБЗ МО РФ, кандидат медицинских наук, доцент, полковник медицинской службы

ГАМК – ергическая нейромедиаторная система и физиологически активные вещества, нарушающие её функционирование /Под ред. О.В. Бабенко. - М.: ММА им. И.М. Сеченова, 2004. - с.

В настоящем учебном пособии изложены вопросы метаболизма гамма-аминомасляной кислоты (ГАМК) как основного медиатора торможения нервной системы. С учётом современных представлений морфо-функциональной организации ГАМК-ергической нейромедиаторной системы, рассматриваются патогенетические особенности токсического действия физиологически активных веществ, нарушающих её функционирование. Обсуждаются принципы терапии острых отравлений ГАМК-антагонистами.

Пособие предназначено для студентов Факультетов военного обучения, проходящих обучение по программе кафедры «Медицинской профилактики и защиты».

 

 

Рекомендуется Учебно-методическим объединением по медицинскому и фармацевтическому образованию вузов России в качестве учебного пособия для студентов факультетов военного обучения медицинских ВУЗов.

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Принятые сокращения

Глава 1

ОБЩИЕ ВОПРОСЫ НЕРВНОЙ РЕГУЛЯЦИИ

1.1.Межклеточные взаимодействия – основа регуляции

1.2.Особенности нервной регуляции

Глава 2

ГАММА – АМИНОМАСЛЯНАЯ КИСЛОТА – МЕДИАТОР ТОРМОЖЕНИЯ

2.1. Роль и место ГАМК в организме

2.2. Этапы метаболизма ГАМК

2.3. Биосинтез и катаболизм ГАМК

2.4. Депонирование, экзоцитоз и обратный захват ГАМК

2.5. ГАМК - зависимая мембрана и рецепция ГАМК

2.6. Классификация ГАМК - рецепторов

2.6.1. Структурно-функциональные особенности ГАМКА – рецепторов

2.6.2. Структурно-функциональные особенности ГАМКС – рецепторов

2.6.3. Структурно-функциональные особенности ГАМКВ – рецепторов

2.7. Виды ГАМК – ергического торможения

Глава 3

ФИЗИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫЕ ВЕЩЕСТВА, НАРУШАЮЩИЕ ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ ГАМК - ЕРГИЧЕСКОЙ НЕЙРОМЕДИАТОРНОЙ СИСТЕМЫ

3.1. Физиологически активные вещества, нарушающие синтез и депонирование ГАМК

3.2 Физиологически активные вещества, нарушающие процессы экзоцитоза ГАМК

3.3 Физиологически активные вещества, нарушающие процессы обратного захвата и катаболизма ГАМК

3.4 Физиологически активные вещества, нарушающие процессы рецепции ГАМК

3.4.1. Конкурентные эффекторы ГАМК

3.4.2. Неконкурентные эффекторы ГАМК

Глава 4

Заключение

Терминологический словарь

Рекомендуемая литература

 

ВВЕДЕНИЕ

 

 

Цель данного раздела курса - ознакомить студентов с вопросами токсикологии конвульсантов, опосредующих свою активность посредством нарушения функционирования ГАМК - ергической нейромедиаторной системы.

Известно огромное количество химических соединений природного и синтетического происхождения, способных вызывать развитие судорожного синдрома у человека и экспериментальных животных. В одних случаях судорожная активность является неспецифическим проявлением токсического действия. В других, - токсиканты действуют селективно. Последние относятся к физиологически активным веществам (ФАВ) судорожного действия. При отравлении конвульсантами могут возникать клонические (коразол, цикутотоксин), клонико-тонические (физостигмин, фосфороорганические яды) и тонические (стрихнин) судороги.

Несмотря на многообразие механизмов, посредством которых нейротропные ФАВ вызывают судорожную реакцию, все они могут быть отнесены либо к гиперактивации процессов возбуждения, либо угнетению процесов торможения.

Тормозные процессы в нервной системе осуществляются посредством пресинаптических и постсинаптических механизмов. В обоих случаях реализуется действие специфических нейромедиаторных систем мозга.

Основным нейромедиатором торможения является g - аминомаслянная кислота (ГАМК). Идентифицированная около пятидесяти лет тому назад как нейромедиатор, ГАМК привлекает к себе пристальное внимание исследователей в связи с исключительно важной ролью в осуществлении интегративных функций нервной системы.

Использование современных методов исследований и новейших технологий позволило в последние годы достичь определенных успехов в понимании морфо-функциональных особенностей ГАМК – ергической нейромедиаторной системы. В то же время, обобщённая структурно-функциональная «синаптическая модель мозга», казалось бы, логично выстроенная, все еще далека от совершенства в плане описания тормозных процессов ЦНС. В связи с этим, одной из кардинальных задач современной нейробиологии является детальное выяснение механизмов изменений синаптической передачи в тормозных нейронах в условиях различного функционирования организма. С этой целью активно проводятся исследования как субъединичного состава молекулярных рецепторов ГАМК, так и биохимических каскадов, запускаемых при их модуляции.

ФАВ, модулирующие активность ГАМК – ергической нейромедиаторной системы, незаменимы при изучении структуры и функции ГАМК-ергической нейротрансмиссии. Обладая широким спектром физиологической активности, они широко используются в качестве «фармакологических зондов». Их использование в научных исследованиях обеспечило определённый прогресс в нейрофармакологии анксиолитиков, снотворных, противосудорожных средств и других фармакологических препаратов.

Понимание механизмов функционирования, знание «уязвимых» участков ГАМК-ергической нейропередачи является отправной точкой для уточнения патогенеза различных заболеваний, выявления новых ФАВ (как лекарственных препаратов, так и токсикантов) с заданными свойствами.

Вопросы метаболизма ГАМК и возможности её антиметаболизма составляют содержание настоящего учебного пособия. Знание этих вопросов является необходимой научной базой для подготовки квалифицированных специалистов лечебно-профилактического профиля.

 

 

ПРИНЯТЫЕ СОКРАЩЕНИЯ

АДЦ - аденилатциклаза

АМФ - аденозинмонофосфат

АОУК - аминооксиуксусная кисота

АРГ - аргинин

АТФ - аденозинтрифосфат

БЗД - 5-арилбенз-1,4-диазепины

БЦГ - бициклогептан (норборнан) -

БЦО - бициклические эфиры ортокарбоновых кислот

БЦОБ - бициклоортобензоат

БЦОК - бициклоортокарбоксилат

БЦФ - бициклические эфиры кислот фосфора (4-алкил-БЦФ)

ВЗМО - высшая занятая молекулярная орбиталь

ВПСП - возбудимый постсинаптический потенциал

ГАМК (GABA) - гамма-аминомасляная кислота

ГАМКа(в,с) - подтипы рецепторов ГАМК

ГАМКа РКК - ГАМК-рецепторно-канальный комплекс (ГАМК-бензодиазепин-хлор - ионный комплекс)

ГАМК-Т - ГАМК-трансфераза

ГДК (GAD) - глутаматдекарбоксилаза

ГЛИ - глицин

ГЛУ - глутаминовая кислота

ГМФ - гуанозинмонофосфат

ГОМК - гамма-оксимасляная кислота

ГТФ - гуанозинтрифосфат

ГУЦ - гуанилатциклаза

ГЭБ - гематоэнцефалический барьер

ДВС - синдром диссеминированного внутрисосудистого свёртывания крови

ДСТА - дисульфатетраазаадамантан

КРБ - b-карболин

ЛИЗ - лизин

М - медиатор

МАО - моноаминооксидаза

Мб - метаболит

МСП - модулятор структурной перестройки

НСМО - низшая свободная молекулярная орбиталь

ПКТ - пикротоксинин

ПЛ - пиридоксаль

ПЛК - пиридоксаль-киназа

ПЛФ - пиридоксальфосфат

Р - рецептор

ССАД - сукцинатсемиальдегид

ТПСП - тормозной постсинаптический потенциал

ФАВ - физиологически активное вещество

Ф - фермент

ФДЭ - фосфодиэстераза

ХИК - хлор-ионный канал

ХИН - хлор-ионный насос

ХИФ - хлор-ионофор

ц-АМФ - цикло-аденозинмонофосфат

ц-ГМФ - цикло-гуанозинмонофосфат

ЦИС - цистеин

ЦНС - центральная нервная система

Э - эффектор

ЭЭГ - электроэнцефалография

САСА - цис-аминокротоновая кислота

DE - эффективная доза

DC - конвульсивная (судорожная) доза

DL - летальная (смертельная доза)

GAT - электрогенные транспортёры ГАМК, осуществляющие её реаптейк

ТРMPA - 1,2,5,6- тетрагидропиридин-4-метилфосфиновая кислота

TBOB - третбутилбициклоортобензоат

TBPO - третбутилбициклофосфат

TBPS - третбутилбициклофосфоротионат

g - ГАМК

gЛ - ГАМК-литик

gМ - ГАМК-миметик

gР - ГАМК-рецептор

ОБЩИЕ ВОПРОСЫ НЕРВНОЙ РЕГУЛЯЦИИ

 

ГАМК создает физиологически адекватный фон для нейрохимической организации регуляторных процессов как центральной, так и периферической нервной системы. Функционирование гомеостатических механизмов на организменном уровне тесно связано с поддержанием постоянства концентрации ГАМК в тканях мозга, которое обуславливает сбалансированность процессов возбуждения и торможения в нервных клетках.

Снижение активности ГАМК-ергических механизмов сопровождается развитием дисстресса, инсомнии, тревожно-фобических и агрессивных реакций, судорожных состояний; приводит к нарушению ряда когнитивных функций. Повышение активности ГАМК-эргическрой системы провоцирует развитие депрессии, шизофрении, паркинсонизма. Экспериментальные и клинические исследования последних лет позволяют полагать, что формирование (и развитие) той или иной патологии обусловлено как нарушениями центральных ГАМК-ергических механизмов, так и нарушениями ГАМК-ергической нейротрансмиссии периферической нервной системы. Более того, ГАМК выступает не только как нейротрансмиттер, но и как паракринный эффектор, регулирующий различные физиологические механизмы на периферии.

Несомненно, что метаболизм ГАМК имеет первостепенное значение для жизнедеятельности. Нарушения метаболизма ГАМК опасны для организма в связи с возможными извращениями процессов регуляции в тканях головного мозга и последующим искажением нормальных физиологических реакций организма.

 

Этапы метаболизма ГАМК.

Малоспецифичный для тканей мозга биосинтез ГАМК иногда реализуется в клетках отдельных тканей в связи с функционированием ряда аминотрансфераз, контролирующих переаминирование при катаболизме различных a-аминокислот и a-кетокислот, например:

В частности, к числу таких малоспецифичных процессов относится и переаминирование с участием глутаминовой (ГЛУ) и кетоглутаровой кислот, а также различных полифункциональных альдегидов, в том числе гамма-оксомасляной кислоты (янтарного полуальдегида). И именно в этом последнем случае имеет место равновесное образование ГАМК:

Такое равновесное образование ГАМК, реализующееся под контролем малоспецифичной ГАМК-трансаминазы, получило название «ГАМК-шунт» (см.2.3). Естественно, что равновесие «ГАМК-шунта» будет сдвинуто в ту или иную сторону в зависимости от избытка какого-либо из реагентов этой системы. Однако, оказалось, что ни один из четырех реагентов системы "ГАМК-шунт" (в том числе ГЛУ и ГАМК) не способен преодолевать гематоэнцефалический барьер (ГЭБ), в связи с чем их экзогенное вмешательство в нейрональный метаболизм ГАМК (при отсутствии патологии) оказывается практически невозможным.

Однако в условиях церебральной патологии реагенты. «ГАМК-шунта» могут преодолевать ГБЭ; в частности, ГАМК способна проникать в верхние отделы промежуточного мозга. В связи с этим, при некоторых сосудистых заболеваниях головного мозга (сопровождающихся нарушением внимания, памяти, речи), при систематических головокружениях и головных болях, а также после инсульта и некоторых травм мозга рекомендовано экзогенное введение ГАМК. Начиная с 70-х годов, ГАМК стала использоваться в терапевтических и профилактических целях; коммерческие названия разных фармакопейных форм ГАМК: гаммалон, ганеврин, аминалон.

Биосинтез и катаболизм ГАМК

 

В нервной ткани ГАМК образуется путем декарбоксилирования глютамата под влиянием энзима (КФ, 4.1.1.15), чаще называемого L-глутамат- 1-декарбоксилазой (ГДК;GAD) или декарбоксилазой глутаминовой кислоты (ДГК).

ГДК является протеидом гексамерного типа с молекулярной массой около 90000 и оптимумом рН=7,0. Кофермент ГДК строго доказан - им является пиридоксаль-5-фосфат (ПЛФ), который поступает в ЦНС с кровотоком, а в организм вообще - в качестве основного компонента витамина В₆:

Кофермент обратимо связан с апоферментом (полипептидным фрагментом) за счет конденсации альдегидной группы ПЛФ с w-аминогруппой лизинового фрагмента полипептида (ЛИЗ). Одновременно с этим имеет место и дополнительное связывание кофермента и апофермента за счет электростатического взаимодействия фосфатной группировки ПЛФ с аргининовыми фрагментами полипептида (АРГ), а также (предположительно) фенольного гидроксила ПЛФ с атомом тяжелого металла (главным образом Fе⁺⁺⁺), ковалентно связанного с меркаптогруппами цистеиновых фрагментов полипептида (ЦИС).

 

ГДК характеризуется исключительной субстратной специфичностью: фермент in vivo контролирует декарбоксилирование только L-ГЛУ и репрессируется только самим метаболитом, то есть ГАМК.

Репрессорная способность ГАМК, проявляется посредством использования «стандартного» механизма гормональной регуляции. То есть, если ГДК рассматривать как внутренний структурный элемент какого-то определенного участка мембраны синаптосомы; внешним элементом этого же участка мембраны является синапторецептор ГАМК (gР_С).

При избытке ГАМК в нейрональной среде имеет место ее равновесная рецепция на ГАМК-зависимых синапторецепторах, сопровождающаяся структурной перестройкой этого участка мембраны. В результате такой перестройки из разобщенных элементов мембраны формируется единый структурный блок ГАМК-[синапторецептор ГАМК].

Глутаминовая кислота является основным источником синтеза ГАМК в тканях мозга; синтез ГАМК из путресцина, спермидина и пирролидона имеет второстепенное значение. Её концентрация в мозговой ткани достигает 10 мкМ/г ткани. Предполагается, что около 8-10% глутамата может превращатьтся по альтернативному (по отношению к его участию в цикле трикарбоновых кислот) пути с образованием ГАМК. Данные, характеризующие локализацию ГДК (обнаружена только в нейронах, высвобождающих ГАМК), свидетельствуют о том, что основная функция ГАМК-шунта не связана с метаболизмом глюкозы.

Источником веществ-предшественников глютамата является цикл Кребса (рис.2.2).

Рис.2.2. Образование и окисление глутамата в головном мозге.

1 – глутаматдегидрогеназа, 2 – аспартатаминотрансфераза, 3 – аланинаминотрансфераза, 4 - тирозинаминотрансфераза, 5 – трансаминаза ГАМК.

 

 

ГДК является ключевым ферментом, лимитирующий скорость синтенза ГАМК. Существуют две основные изоформы глутаматдекарбоксилазы: GAD₆₇ и GAD₆₅. GAD₆₇ распределена во всей цитоплазме нейронов, a GAD₆₅ в основном локализована в пресинаптических терминалях ГАМК-ергических интернейронов. Экспрессия последнего фермента существенно меняется в зависимости от уровня активности нейрона, что указывает на его особую значимость в регуляции ГАМК-ергической передачи. GAD₆₇ имеет высокое сродство к пиридоксальфосфату, и поэтому может быть активированной постоянно. GAD₆₅ имеет низкое сродство к пиридоксальфосфату и её активность регулируется доступностью кофактора. Характерно, что мутантные мыши, (у которых отсутствует GAD₆₅) при нормальном уровне ГАМК, более чувствительны к судорогам.

Катаболизм ГАМК осуществляется митохондриальным энзимом К.Ф,2.6.1.19, иначе называемым ГАМК-трансаминазой (ГАМК-Т), превращающим аминокислоту в сукцинатсемиальдегид (ССАД), который в свою очередь, окисляется дегидрогеназой сукцинатсемиальдегида до янтарной кислоты с последующей утилизацией в цикле Кребса (рис.2.3.).

 

Рис.2.3. Схема обмена ГАМК в ЦНС

ЦТК - цикл трикарбоновых кислот; ГК - глутаминовая кислота; ДГК - декарбоксилаза глутаминовой кислоты; ГАМК-Т - ГАМК-трансаминаза; ССАД – сукцинатсемиальдегид

 

Синтез и депонирование ГАМК происходят, по-видимому, в разных компартментах клетки. Шунт ГАМК представляет собой мостик между двумя этими компартментами, в одном из которых (в нервных окончаниях) ГАМК синтезируется, а после выделения деградирует в компартментах глиальных клеток.

 

Высвобождение ГАМК в синаптическую щель протекает в соответствии с общими закономерностями высвобождения нейромедиаторов: экзоцитоз реализуется когда распространяющийся внутринейронно биохемоэлектрический импульс достигает окончания нейрона, где размещены синаптические везикулы с депонированной в них ГАМК. Непосредственно предшествующим экзоцитозу актом является формирование неспецифического кальций-калий-ионного канала. ГАМК при этом выполняет функцию модулятора экзоцитоза: когда её концентрация в синаптическом пространстве достигает определённого «критического» уровня, включаются механизмы прекращения экзоцитоза и одновременной трансформации кальций-калиевого канала в кальций-калиевый насос.

 

Рис. 2.4. Принципиальная схема экзоцитоза ГАМК (g):

А. Функционирование ионных каналов. Б. Условия экзоцитоза. В. Одна из "сцен" экзоцитоза.

 

Экзоцитоз фактически начинается с момента достижения биохемоэлектрическим импульсом пресинаптической мембраны и формирования в ней кальций-калий-ионного канала (рис.2.4.). Сквозь этот канал по закону пассивной диффузии (см. 1.1) в нейрональную среду начинает поступать поток ионов Са⁺⁺, а из нейрона в синаптическую щель — регенеративный поток ионов К⁺; при этом, градиент ионов Na⁺ остается неизменным. По мере увеличения в нейрональной среде концентрации ионов Са⁺⁺, а в синаптическом пространстве концентрации ионов К⁺ при остром дефиците в окончании нейрона ионов Nа⁺ экзоцитоз ускоряется. Скорость экзоцитоза достигает максимума, когда концентрации ионов составляют: [K⁺]_синапс=0,04-0,05 эВ и [Са⁺⁺]_нейрон=0,0009-0,001 эВ. Когда же концентрация ионов Са⁺⁺ достигает уровня 0,001-0,005 эВ, то экзоцитоз ГАМК частично тормозится. При превышении же уровня 0,01-0,015 эВ Са⁺⁺—экзоциитоз прекращается полностью. Этот эффект объясняется реализацией принципа обратной связи: ГАМК (как и многие другие медиаторы) выполняет функции модулятора экзоцитоза. Это означает, что, когда концентрация ГАМК в синаптическом пространстве достигает определенного («критического») уровня, то имеет место разновесная рецепция медиатора на пресинаптической мембране, благодаря чему «включаются» механизмы, приводящие к прекращению экзоцитоза ГАМК и одновременно к трансформации кальций-калий-ионного канала в соответствующий насос. Такой насос обеспечивает метаболический перенос ионов кальция и калия в обратных направлениях (Са⁺⁺ — из нейрона, К⁺ — в нейрон) с восстановлением исходных градиентов концентраций этих ионов.

Роль ионов кальция заключается в стимуляции процессов фосфорилирования белков, а следовательно- в последующем слиянии мембран синаптических пузырьков с пресинаптической мембраной. Эти эффекты кальция опосредованы особым белком- синапсином I, локализованным на поверхности везикул.

Весь цикл рассмотренных эффектов завершается за весьма короткое время около 0,03 с. и затем - все механизмы пресинаптической мембраны вновь готовы к следующему акту экзоцитоза.

Следует отметить, что высвобождение ГАМК возможно как в виде мультимолекулярных квантов (что происходит при слиянии синаптических везикул с плазматичесчкой мембраной), так и в виде постоянной неквантовой утечки медиатора из окончания аксонов в состоянии покоя (см. 2.7).

После высвобождения ГАМК в синаптическую щель, помимо взаимодействия нейромедиатора с соответствующим рецептором, происходит ее захват электрогенными транспортерами. Транспортёры, которые переносят нейромедиаторы в нервное окончание, отличаются от тех, которые транспортируют медиатор в синаптические везикулы. В настоящее время идентифицировано три таких транспортера (GAT₁, GAT₂ и GAT₃), локализующихся как в астроцитах, так и в самих нейронах. Эти транспортеры различаются спецификой клеточной и региональной локализации. Так, например, GAT₁ и GAT₃ широко представлены в различных отделах мозга (показательно, что фармакологический профиль глиальных и нейрональных транспортёров ГАМК различен); GAT₂ представлен в периферических тканях: сердце, печень, почки и т. д. Поскольку транспорт является электрогенным, анион аминокислоты переносится вместе с двумя катионами натрия и одним анионом хлора. Большая часть выделившейся в синаптическую щель ГАМК удаляется оттуда посредством высокоафинного Na⁺-зависимого активного захвата как нервными окончаниями, так и клетками глии.

Каждая функциональная группа транспортёра связана с определённой белковой молекулой (или с их семейством). Большинство из них имеют до 12 трансмембранных сегментов (доменов) и образуют канало-подобные структуры. Для «работы» транспортёров необходимы внеклеточные ионы натрия и хлора, которые транспортируются одновременно с медиатором.

 

Считается, что быстрые тормозные постсинаптические токи (ТПСТ) опосредованны ионотропными рецепторами ГАМК, расположенными непосредственно в пределах активной зоны; медленное тоническое ГАМК-опосредованное торможение обеспечивается внесинаптическими ионотропными рецепторами ГАМК.

Фазное торможение нейронов опре­деляется дискретным выбросом в синаптичекую щель такого количества ГАМК, которое создаёт высокие концентрации нейромедиатора и эффективно воздействует на постсинаптические ГАМК-рецепторы.

Тоническое торможе­ние связано с постоянной слабой активацией ГАМК-рецепторов.

Роль тонического ГАМК-опосредованного тока состоит в поддержании определенного значения потенциала на мембране и соответствующей модуляции возбудимости клетки. Другой функцией тонического торможения, вероятно, является шунтирование фазных пре- и постсинаптических трансмембранных токов при развитии потенциалов действия. Шунтирование быстрых токов происходит из-за того, что тоническая прово­димость, связанная с наличием открытых каналов ГАМК-рецепторов, снижает сопротивление мембраны. Повышение электрической прово­димости (уменьшение сопротивления) мембраны приводит к падению амплитуды потенциала действия, поступающего в пресинаптический участок аксона, уменьшая тем самым вход Са²⁺ и снижая вероятность выброса медиатора.

Механизмы тонического ГАМК-ергического торможения изучены недостаточно полно.

Согласно одной из гипотез, постоянная составляющая ГАМК-ергического тока представляет собой суммацию спонтанных ТПСТ, возникающих в ответ на спонтанный, не индуцированный пресинаптическим импульсом, выброс ГАМК. Согласно другой, - тонический ГАМК-ергический ток возникает за счет диффузии ГАМК во внесинаптическое пространство (в результате «перелива») и последующей активации внесинаптических рецепторов этого трансмиттера, свойства которых отличны от свойств синаптических рецепторов. Функция внесинаптических ГАМК-рецепторов, по всей видимости, заключается в детекти­ровании внеклеточной концентрации ГАМК и поддержании соответствующего уровня тоничес­кого торможения (рис.2.6.).

Помимо молекул ГАМК, покидающих синаптическую щель, определенную роль в повышении внеклеточной концентрации ГАМК (следовательно, и в тоническом ГАМК-опосредованном торможении) может играть функционирование ГАМК-транспортеров в обратном направлении, высвобождение ГАМК астроцитами и снижение активности ГАМК-транаминазы.

Существует точка зрения, что происхождение ГАМК-ергического тонического тока связано со спонтанным (без участия нейротрансмиттера) открытием каналов ГАМК-рецепторов. Если этот (без предварительного высвобождения агониста и воздействия на рецептор) процесс действительно может происходить, то конкурентные антагонисты ГАМК (например, SR95531) не должны оказывать влияния на тонический ток, а неконкурентные блокаторы ГАМК-рецепторов (такие, как пикротоксин) будут подавлять тонический ток. Кроме того, в рамках рассматриваемой гипотезы повышение внеклеточной концентрации ГАМК не должно усиливать тонического торможения.

Не исключена возможность существования двух компонентов тонического тока: зависящего от внеклеточной концентрации ГАМК и не зависящего, (опосредованного спонтанным откры­ванием ГАМК-ергических каналов).

Вышеописанные типы торможения определен­ным образом задействованы в процессах эпилептогенеза. Так при моделировании эпилепсии на животных фиксируется гибель только определённых видов интернейронов; отмечается снижение интенсивности дендритного, но не соматического торможения. Аппликация каината повышает эффективность ГАМК-ергического торможения в интернейронах, но снижает интенсивность такого влияния на пирамидные клетки.

Важно отметить, что все случаи снижения ритма биосинтеза ГАМК. приводящие к постепенному истощению запаса этого медиатора, и как следствие. - к последующим извращениям нервной регуляции, характеризуются наличием скрытого периода. Депрессия, возникающая при отравлениях сублетальными дозами рассматриваемых ФАВ, оказывается относительно устойчивой - продолжается десятки часов.

Противоположный феномен - ускорение нормального ритма биосинтеза ГАМК в принципе невозможен, так как производительность биосинтеза в норме строго лимитирована количеством регулирующего этот процесс фермента (ГДК). Однако возрастание уровня ГАМК в нейроне иногда наблюдается вследствие увеличения в тканях ЦНС производительности «ГАМК-шунта», при введении экзогенного глутамина. Однако этот феномен не сопровождается существенным нарушением нервной регуляции по той причине, что при достижении в нейрональной среде определённого уровня ГАМК реализуется его способность к репрессии активности ГДК. К тому же, как только содержание ГАМК в нейрональной среде достигает критического уровня, имеет место депонирование нейромедиатора в синаптические везикулы.

Возможность экзогенного влияния на характер и механизм депонирования ГАМК до конца не изучен (см.2.4). Пока неизвестно ни одного соединения, которое бы in vivo выступало в роли специфичного активатора или ингибитора депонирования ГАМК. Известно лишь, что депонирование ускоряется в присутствии ионов хлора, достигая максимума при концентрации 0.05 М С1^-. Кроме того, опытами in vitro показано, что депонирование ГАМК тормозится резерпином и некоторыми производными фенотиазина и дибензазенина. в частности, аминазином и имипрамином.

 

Диагностика столбняка основана на фиксации одновременно нескольких клинических признаков (обильное потоотделение, тризм, сардоническая улыбка, нисходящее распространение ригидности, рефлекторная возбудимость и гипертермия) и результатах иммунохимической реакции крови. Идентификация тетаноспазмина в различных пробах проводится иммунными методами; неспецифическая индикация возможна посредством классических аналитических реакций на белки.

Дезактивация тетаноспазмина осуществляется с использованием щелочей, растворов веществ окислительно-хлорирующего действия, высоких температур (при 80-100°С).

Лечение столбняка - комплексное (симптоматическая терапия сочетается с
использованием специфических анатоксинов). Наиболее эффективным
методом медицинской защиты является профилактическая иммунизация.

Высокая летальность, трудности ранней диагностики и сложность организации системы мероприятий по защите и противодействию, обусловливает возможность использования экзотоксинов столбняка в качестве смертоносных химических агентов, например, в средствах микстовых поражений.

Таким образом, предполагается возможность взаимодействия блокаторов ХИК как со специфическим участком связывания внутри канала с последующей его закупоркой, так и с участком связывания вблизи канала и дальнейшими конформационными изменениями постсинаптической мембраны, сопровождающимися нарушением кинетики ионофора. Считается, что даже для сходных по химической структуре соединений имеет место гетерогенность участков связывания.

В обзорах, обобщающих данные по биологической активности непрямых ГАМК-антагонистов (И.В. Мартынов, В.И. Фетисов, В.Б. Соколов «Бициклические ортоэфиры кислот фосфора» 1989; А.И. Головко, С.И. Головко. С.Ю Зефиров, Г.А. Софронов «Токсикология ГАМК-литиков»1996) подчеркивается, что наиболее токсичными синтетическими блокаторами хлорионофоров являются трет-бутил-БЦФ-ат (DL.₅₀ б.м.= 0,038 мг/кг); трет-бутил-цианофенил (DL₅₀ б.м.=0,06 мг/кг) и экзо-цис-5,6-дихлор,-2,2-дициано-3.3 -бис(трифторметил), иначе называемый «бициклогептан» или «норборнан» (DL₅₀собаки=0,045 мг/кг).

Бициклогептан (БЦГ) в наномолярных концентрациях способен угнетать стимулируемый ГАМК захват радиоактивного хлора и тормозить специфическое связывание ³⁵S-TBPS и ТВОВ; по степени аффинности к белку ионофора значительно превосходит трет-БЦФ-ат, ДСТА, пикротоксин (IC.₅₀ соответственно 46.72.700 и 5000 нМ).

Токсическое действие данных соединений проявляется клонико-тоническими судорогами в экспериментах на различных видах ЛЖ. Для бициклофосфатов и бициклоортобензоатов характерно стремительное развитие интоксикации и гибель в течение 1-30 минут, для БЦГ, - отсроченное развитие симптоматики и гибель в течение нескольких суток. Отличаясь высоким сродством к специфическому участку связывания хлорионофора, БЦГ вызывает развитие судорожных пароксизмов при блокаде не менее половины хлор-ионных каналов ЦНС. При этом отмечается преимущественное ингибирование ХИК ГАМК_А-РКК в стриатуме и мозжечке, в то время как во фронтальной коре плотность хлор-ионофоров остается в пределах исходных показателей.

Профилактика и купирование судорожного синдрома «конвульсантами клеточной структуры» связаны с определенными трудностями (Головко А.И., Головко С.И. с соавт. 1996).

Проведенные биохимические и радиолигандные исследования БЦФ-атов и БЦГ выявили общность их механизма действия, что позволяет отнести их к непрямым антагонистам ГАМК_А-РКК. Данные соединения, так же как и пикротоксинин, линдан, в период судорожной активности вызывают значительное снижение уровня ц-АМФ и увеличение уровня ц-ГМФ в мозжечке. В то же время. БЦГ, в отличие от БЦФ-атов, ДСТА. пикротоксина, является необратимым селективным ингибитором ХИК ГАМК_А-РКК. Наряду с БЦГ. необратимыми ингибиторами ХИК ГАМК_А-РКК являются также пара- и меча- изотиоцианатные аналоги третбутилбициклоортобензоата и фотоафинные лиганды хлорионофора триоксабициклооктановой структуры

 

 

Клиническая картина проявления судорожного симптомокомплекса в условиях хронического отравления блокаторами ГАМК-зависимых хлор-ионных каналов характеризуется более выраженным психо-вегетативным сопровождением и стёртостью фазности течения интоксикации.

Дисбаланс тормозных и возбуждающих процессов, нарушение интегративной деятельности мозговых структур вследствие нарушения ГАМК-ергических механизмов тормозного контроля в стрианигропаллидарной системе и формирование генератора патологически усиленного возбуждения в стриатум определяет избирательный физиологический эффект.

Проявлением неспецифических защитных механизмов является токсический стресс, протекающий в условиях нарушения модуляторного влияния ГАМК на сегментарную и рассогласования функционирования эрготропных и трофотропных отделов надсегментарного аппарата вегетативной нервной системы. Лидирующим патогенетическим механизмом является гипоксия.

В результате реализации специфических и неспецифических патогенетических механизмов, в результате подавления активности физиологических систем мозга и соответствующих механизмов гомеостаза происходит стабилизация патологического процесса, то есть формирование устойчивого патологического состояния. Совокупность кардиореспираторных нарушений и проявлений судорожного синдрома, замыкающихся в «порочный круг», формирует типовые патологические процессы (гипоксию, шок, кому), приводящие к гибели.

Перевод на более низкий информационно-энергетический уровень функционирования ЦНС, в ряде случаев, обеспечивает мобилизацию энергетических и пластических резервов нервной системы и определяет сохранение жизни.

Углубление представлений относительно функционирования ГАМК-ергической нейромедиаторной системы, достигнутое в последние годы, позволяет ставить вопрос о возможных путях модуляции ГАМК-ергических синаптических процессов посредством использования не только традиционных эффекторов ГАМК-рецепторно-канального комплекса (барбитураты, бензодиазепины), но и разрабатываемх селективных агонистов ГАМК, воздействующих на определённые подтипы субъединиц ГАМК –БД- рецепторно-канального комплекса (см.2.6.). В последнем случае повышается противосудорожная активность и уменьшается вероятность развития побочных эффектов, связанных с седатацией, миорелаксаций, когнитивными нарушениями тех же бензодиазепинов.

Определённые надежды связывают и с направлением экспериментальной терапии, ориентирующимся на увеличение концентрации ГАМК в синаптической щели посредством блокады её обратного захвата и ингибирования активности ГАМК-трансаминазы.