Что такое ГАМК?
Гамма-аминомасляная кислота — непищевая аминокислота, то есть аминокислота, которая не входит в состав пищевых белков и полностью синтезируется в организме человека.
ГАМК, как и глутаминовая кислота (глутамат; рассмотрена в другой нашей публикации: "Глутамат: нейромедиатор и индикатор чего-то вкусного" ), играет важную роль в процессах внутриклеточного обмена веществ (в ферментативном разложении глюкозы).
ГАМК - основной нейромедиатор центрального торможения
Лишь небольшая часть ГАМК выполняет функции нейромедиатора.
В этом случае она легко образуется из глутаминовой кислоты (!) прямо в пресинаптических окончаниях, затем происходит перенос ГАМК в везикулы и выброс в синаптическую щель️.
В центральной нервной системе ГАМК распространена не меньше, чем глутаминовая кислота (глутамат).
Установлено, что ГАМК является основным нейромедиатором, участвующим в процессах центрального торможения.
ГАМК как возбуждающий нейромедиатор
Вместе с тем, ГАМК, в определенном случае может быть и возбуждающим нейромедиатором! Так, на ранних этапах онтогенетического развития мозга (в детстве) ГАМК опосредует преимущественно синаптическое возбуждение.
В незрелых нейронах (у детей) ГАМК проявляет возбуждающие (!!!) и деполяризующие свойства в синергетическом взаимодействии с глутаматом.
Возбуждающий эффект ГАМК обусловлен следующим эффектом.
Он связан с ионами хлора (Cl-).
Напомним, что, вообще говоря, поступление ионов хлора в постсинаптическую терминаль формирует тормозный постсинаптический потенциал (ТПСП).
Поэтому ионы хлора и называют, условно, "то́рмозными".
Так каким же образом движение "то́рмозных" ионов может формировать возбуждающий потенциал???
Дело в том, что этот возбуждающий эффект связан не с поступлением, а с ПОТЕРЕЙ ИОНОВ ХЛОРА из постсинаптической терминали.
Так в незрелых нейронах может формироваться высокая внутриклеточная концентрацией ионов хлора, обусловленная действием специального транспортного белка. И активизация ГАМК-рецепторов приводит к открытию хлор-ионных каналов и потере этого избыточного количества ионов хлора через эти открытые каналы. В результате формирующегося ионного градиента, развивается возбуждающий постсинаптический потенциал.
Во взрослом мозге возбуждающая функция ГАМК сохраняется лишь частично, уступая место синаптическому торможению .
Рецепторы ГАМК
Выделяясь в синаптическую щель, ГАМК действует на соответствующие рецепторы — ГАМК-а и ГАМК-б.
При этом:
- ГАМК-а-рецептор - постсинаптический, ионотропный, он образует хлор-ионные -каналы (Cl-), расположенные на постсинаптической мембране, состоит из пяти белковых субъединиц;
- ГАМК-б-рецептор — пост- и пресинаптический, метаботропный, связан с "К+" каналами, тормозит экзоцитоз различных медиаторов.
ГАМК-а-рецепторы являются более изученными, чем "б".
Нейрофармакология и нейротоксиология
Агонисты ГАМК-рецепторов - лекарственные средства, они широко применяются в медицине.
Агонисты ГАМК-а рецепторов это, прежде всего, барбитураты и бензодиазепины.
Эти вещества увеличивают время открывания Cl– -каналов, в результате чего увеличивается количество поступающих в постсинаптическую терминаль ионов хлора и развивается выраженный то́рмозный постсинаптический потенциал (ТПСП).
Этим обеспечивается угнетающее (депримирующее) действие на центральную нервную систему.
Несколько слов о представителях агонистов ГАМК-а-рецепторов.
Барбитураты используются как:
- успокоительные,
- снотворные,
- противосудорожные средства.
Пример: фенобарбитал, гексенал ("гексобарбитал", средство для неингаляционного наркоза).
Бензодиазепины используются как:
- снотворные,
- седативные,
- анксиолитические (уменьшающие тревожность),
- миорелаксирующие,
- противосудорожные средства.
Пример: диазепам (седуксен).
Антагонисты ГАМК-рецепторов
Антагонисты ГАМК-рецепторов это яды.
Так, антагонисты ГАМК-рецепторов — бикукулин и пикротоксин — сильные яды, которые вызывают судороги.
Бикукулин - токсин растений семейства дымянковых (включёно в семейство Маковые (Papaveraceae)). Он является конкурентным антагонистом и связывается с местом присоединения к рецептору самой ГАМК.
Пикротоксин (коккулин) — неконкурентный антагонист, блокирует Cl– -канал.
Само слово "пикротоксин" произошло от греческих слов "пикрос" (горький) и "токсикон" (яд).
Пикротоксин это смесь двух различных соединений, встречается в природе в плодах растения Anamirta cocculus, а в настоящее время синтезируется промышленным способом.
Применение пикротоксина
В настоящее время пикротоксин чаще всего используется в качестве препарата для нейрофизиологических исследований.
Ранее применялся как антидот при отравлениях деприматами ЦНС, особенно, барбитуратами.
Хотя пикротоксин и не используется широко, он эффективен как пестицид и педикулоцид (средство от вшей).
В XIX веке пикротоксин использовали при приготовлении пива, чтобы сделать его более пьянящим.
Сейчас такая практика запрещена.
Источники:
1. Википедия;
2. Дорогина, О. И.
Нейрофизиология : учеб. пособие / О. И. Дорогина ; М-во науки и высш. образования Рос. Федерации, Урал. федер. ун-т. — Екате-ринбург : Изд-во Урал. ун-та, 2019. — 100 с. - С. 85-87.
С Вами Биология и Биомедицина!