Наркотики и нервная система

Любое наше чувство или эмоция - в сущности, любое психологическое ощущение - основано на деятельности мозга. То, что мозг, эта физическая сущность, является базисом психической деятельности, дает нам ключ к пониманию механизма воздействия химически активных веществ (наркотиков) на психические процессы.

Все психоактивные вещества производят свой эффект, разными способами воздействуя на ткани нервной системы, и эта глава посвящена таким физиологическим воздействиям наркотиков. Большинство этих воздействий проис- ходит на уровне мозга. В последнее время в науках, изучающих мозг, было сделано много значительных открытий, проливающих свет на механизмы функционирования мозга. Параллельно с этими успехами увеличиваются наши воз- можности в изучении воздействия наркотиков на организм. Появились принципиально новые подходы к решению таких проблем, как привыкание к нарко- тикам. Впрочем, перед тем, как обсуждать действие наркотиков на мозг, следует рассмотреть основные принципы работы мозга.

Нейрон

Простейшие составляющие нервной системы - клетки, называемые нейронами. Они во многом сходны с другими клетками человеческого организма, такими как клетки крови или клетки мышечной ткани, но обладают уникальной особенностью - они могут сообщаться друг с другом. Для понимания природы процесса передачи нервных импульсов нужно рассмотреть уникальные структурные свойства нейронов. Из рисунка 3-1 видно, что в нейроне есть клеточные тела, схожие с телами любых других клеток. В их числе - ядро, содержащее генетическую информацию для данного нейрона и контролирующее процессы обмена веществ в клетке. От клеточного тела нейрона отходят несколько родственных образований, называемых дендритами, и одно длинное образование цилиндрической формы - аксон. Такие образования есть - Только у нейрона, и с ними связаны его специфические функции. Аксоны бывают разной длины, но в любом случае длиннее, чем показано на рисунке - иногда в несколько тысяч раз длиннее диаметра клеточного тела. Аксон покрыт белой жировой оболочкой, называемой миелином. (Такой оболочкой покрыты не все аксоны, и "открытые" имеют серый цвет). Миелин можно сравнить с изоляцией электрического провода. Это подходящее сравнение, так как главная функция аксона - передавать электрический ток. Аксон передает информацию, пересылая электрический заряд от одного конца нейрона к другому. Ток всегда передается от клеточного тела, отправляющего электрический импульс маленьким ответвлениям на конце аксона. Разница в потенциале мала (около 110 милливольт). Когда аксон проводит ток, он называется возбужденным, когда нет - находящимся в состоянии покоя.

Передача нервных импульсов

На концах аксона находятся маленькие утолщения - нервные окончания. В них кроется ответ на вопрос, как все-таки электрические импульсы передаются от одного нейрона к другому. Когда были созданы микроскопы, позволившие отчетливо увидеть нейроны, обнаружилась удивительная вещь: большая часть окончаний одного нейрона не соприкасается вплотную с дендритами следующего, как это до сих пор предполагали. Разделяющее их пространство называется синапсом (показан на рисунке 3-2). Конечно, возникает вопрос, каким образом электрический ток проводится от одного нейрона другому, если они не соприкасаются? Теперь известно, что когда ток достигает нервного окончания, находящиеся в нем химические вещества (нейромедиаторы) выделяются в синапс, и именно они активизируют смежный нейрон.

Таким образом, передача нервных импульсов - электрохимический процесс: электрический, пока ток идет по аксону, и химический в синапсе. Это важно, так как можно предположить, что наркотики воздействуют на нервную систему именно через синапс, поскольку здесь имеют место химические процессы передачи информации. Действительно, большинство психоактивных веществ производят свой основной эффект через синапс. Поэтому здесь уместно детальное рассмотрение химических процессов, происходящих в синапсе.

Для описания процесса передачи нервных импульсов воспользуемся аналогией с ключом и замком. По всей поверхности дендритов и клеточного тела разбросаны особые окончания - рецепторы. Их можно сравнить с замками, предохраняющими нейрон от возбуждения. Для возбуждения нужно открыть замки, и это делают нейромедиаторы, выделяющиеся в синапс. Молекулы нейромедиаторов - ключи. Механизм "открывания" замка показан на рисунке 3-2. Рецепторы изображены в виде круглых углублений на поверхности денд- рита, нейромедиаторы - шарики, выделяющиеся из нервного окончания. Идея проста - для того, чтобы запустить механизм передачи нервного импульса, ключ должен подойти к замку.

В действительности молекулы нейромедиатора и рецепторы имеют значительно более сложную химическую структуру, чем это видно из рисунка, и аналогия с ключом и замком не до конца объясняет процесс. Медиаторы и их рецепторы имеют электрический заряд, и поэтому притягиваются друг к другу, и когда ключ медиатора попадает в замок рецептора, они связываются. При попадании молекулы медиатора в рецептор в нейроне происходит реакция, вызывающая его возбуждение. Важно отметить, что существует много видов нейромедиаторов и соответствующих им рецепторов. В ткани мозга существуют химически закодированные пути, по которым движутся различные нейромедиаторы.

Наркотики и передача нервных импульсов

Существует много способов, которыми наркотики могут вмешиваться в процесс передачи импульса. Предположим, что химическое строение какого-то наркотика очень похоже на строение существующего в организме нейромедиатора. Если степень сходства велика, то молекулы наркотика свяжутся с рецепторами и "обманут" нейрон, заставив его реагировать так же, как на настоящий медиатор. Именно таким образом действуют многие наркотики (это называется мимикрия). Например, морфий и героин оказывают свое действие благодаря сходству с недавно открытым эндорфином.

Наркотический эффект производится изменением следующих нейрохимических систем:

1. Синтез нейромедиатора. Наркотик увеличивает или уменьшает количество вырабатываемых нейромедиаторов.
2. Транспортировка нейромедиатора. Наркотик вмешивается в процесс доставки молекул нейромедиатора к нервным окончаниям.
3. Накопление нейромедиатора. Наркотик вмешивается в процесс накопления нейромедиатора в пузырьках нервных окончаний.
4. Выделение нейромедиатора. Наркотик вызывает преждевременное выделение молекул нейромедиатора в синапс.
5. Распад нейромедиатора. Наркотик влияет на распад нейромедиатора посредством ферментов.
6. Обратное поглощение нейромедиатора. Наркотик блокирует обратное поглощение нейромедиатора в нервные окончания. 7. Активизация рецептора. Наркотик активизирует рецептор благодаря мимикрии.
8. Блокировка рецептора. Наркотик делает рецептор инертным, блокируя его.

Помимо мимикрии, наркотики могут влиять на передачу нервных импульсов еще многими способами. Нейромедиаторы вырабатываются из менее сложных соединений, так называемых "исходных молекул". Выработка медиаторов обычно происходит в клеточном теле или нервных окончаниях, и если этот процесс идет в клеточном теле, то прежде чем медиатор может заработать, его надо еще переправить в нервное окончание. Некоторые наркотики вмешиваются в производство или доставку медиатора. Молекулы нейромедиатора накапливаются в маленьких емкостях (пузырьках) по краям нервных окончаний. Некоторые наркотики влияют на способность пузырьков накапливать нужные вещества. Например, под воздействием наркотика резерпина, который одно время использовался для лечения высокого давления, в пузырьках появляется течь, и содержащиеся в них нейромедиаторы не могут вовремя попасть в синапс в нужном количестве. Другие наркотики оказывают противоположное действие, увеличивая поступление медиаторов в синапс. Так действуют стимуляторы, например, амфетамины.

Другая важная особенность передачи нервных импульсов состоит в том, что после выделения нейромедиаторы должны быть дезактивированы. Нейрон можно сравнить с перезаряжаемой электрической батареей: после возбуждения ему необходима перезарядка. Но она начинается после того, как ключи вынуты из замков. Дезактивация нейромедиатора может проходить двумя способами: ферментацией (разрушением ферментами) и обратным поглощением. Ферменты - особые соединения, ответственные как за выработку нейромедиаторов, так и за их разрушение до состояния инертных веществ. Это очень сложные процессы. В мозговой ткани находится много химических веществ, и они постоянно меняют свою структуру. Рассмотрим, как происходит производство и разрушение ацетилхолина, одного из самых важных нейромедиаторов. Для его получения фермент ацетилтрансфераза реагирует с "исходной" молекулой холина. В результате разрушения ацетилхолина, для чего необходим другой фермент - ацетилхолинэстераза, образуются два метаболита - холин и ацетат. (В названиях ферментов обязательно содержатся корни названий веществ, с которыми фермент реагирует, а также окончание - аза.) Наркотик может вмешиваться в процесс передачи импульса, влияя на фермент. Например, некоторые антидепрессанты мешают дезактивации нейромедиаторов норадреналина, дофамина и серотонина, ослабляя действие моноамин-оксидазы, фермента, разрушающего данные соединения.

Второй путь удаления нейромедиаторов из синапса - обратное поглоще- ние. Нейромедиаторы возвращаются обратно в нервное окончание, из которого они были выделены. Такой процесс дезактивации экономичнее, поскольку молекула нейромедиатора остается неповрежденной и ее можно использовать снова, не затрачивая энергию на выработку новых. Некоторые наркотики (особенно кокаин и амфетамины) оказывают одно из своих действий, блоки- руя этот процесс.

Последняя группа действий наркотиков - непосредственно на рецептор. Некоторые наркотики воздействуют на рецептор, выдавая себя за настоящий нейромедиатор (эдакий дубликат ключа, подходящий к замку). Другие нарко- тики заклинивают замок и препятствуют возбуждению нейрона. Они называют- ся блокировщиками. Вообще, любые вещества, эндогенные или нет, которые подходят к замку рецептора и активизируют нейрон, называются протагонис- тами этого рецептора. Любое соединение, которое не активизирует нейрон само и мешает сделать это другим веществам, называется антагонистом. Например, налоксон - антагонист рецепторов, на которые влияют опиаты ти- па героина. Если дать налоксон человеку, только что принявшему смер- тельную дозу героина, то он не только не умрет, но даже придет в такое состояние, словно и не принимал наркотик.

Вообще, налоксон полностью блокирует и аннулирует все воздействие ге- роина и других опиатов. Поэтому налоксон называется антагонистом опиа- тов. Следует запомнить, что хотя наркотики взаимодействуют с мозговой тканью очень по-разному, в механизме этого взаимодействия всегда содер- жатся процессы, характерные для нормального функционирования организма. Наркотик активизирует или замедляет функционирование некоторых частей мозга с определенными естественными функциями. Различия в действии раз- ных наркотиков можно объяснить, изучив, на какие нейромедиаторы они вли- яют и как именно. Поэтому необходимо рассмотреть нейромедиаторные систе- мы человеческого мозга и некоторые известные их функции.