Теория моноаминов Жуве

Тайна сна

Еще в 1960-е годы мозг оставался предметом исследования главным образом анатомов и физиологов. Они изучали связи между различными группами нервных клеток, создавали анатомические "карты" и из всего этого пытались сделать вывод относительно возможных функций мозга. Один из наиболее важных методов в физиологических исследованиях связи между структурой и функцией - это электрическое раздражение либо разрушение определенных отделов мозга лабораторных животных. Однако вскоре возникла новая методика. Она позволяла вживлять в мозг постоянные электроды и проводить регистрацию у животных без наркоза не только общей электрической активности мозга, но и разрядов одиночных нервных клеток. К тому времени было уже известно, что электрические импульсы не переходят непосредственно с одной нервной клетки на другую, но прерываются в нервных окончаниях, называемых синапсами.

В синапсах происходит выброс химического вещества (нейропередатчика); оно проходит тончайшую синаптическую щель между двумя нервными клетками и вызывает электрические изменения на мембране клетки-мишени. Этот процесс может привести к генерации нового нервного импульса в клетке-мишени. Первоначально изучение роли передатчиков было сфокусировано на периферической нервной системе, проходящей вне головного мозга, так как эта часть нервной системы легко доступна для экспериментатора, тогда как сложность структур головного мозга не позволяла проводить опыты такого рода. Однако уже тогда, в начале 60-х годов, появились указания на то, что и в головном мозге передатчики точно так же включены в передачу информации нервными клетками.

Прорыв в этом направлении произошел в 1964 году, когда шведские ученые успешно разработали метод, позволяющий делать передатчики видимыми под микроскопом при изучении срезов ткани мозга. "Карты" мозга теперь приобрели дополнительное - химическое - измерение. Например, нервные клетки содержащие в качестве передатчика норадреналин, расположены в определенных областях ствола, а их аксоны (длинные отростки) проникают в различные структуры переднего мозга. Эти новые методы позволили также фармакологам и биохимикам стать серьезными конкурентами анатомов и физиологов в изучении функций мозга. Так возникло плодотворное сотрудничество между различными дисциплинами.

В распоряжении фармакологов имеются такие вещества, которые могут затормозить или усилить действие определенных нейропередатчиков. Кроме того, поскольку было уже известно, что многие психотропные препараты действуют на синаптическую передачу, появилась возможность исследовать механизмы, лежащие в основе их лечебных эффектов. Наконец, были разработаны новые методы, позволяющие вводить ничтожные количества химических веществ в специфические группы нервных клеток, чтобы воздействовать химическими раздражителями на небольшую, четко определенную область мозга. Во всем мире в исследованиях мозга стали появляться такие открытия, от которых просто захватывало дух. За короткое время в мозге было обнаружено несколько важных передатчиков и изучено их распространение и химические превращения. Те из передатчиков, которые содержат одну аминогруппу, называются моноаминами, важнейшие среди них - норадреналин, дофамин и серотонин.

Мишель Жуве, профессор экспериментальной медицины Лионского университета (Франция) и член престижной французской Академии наук, был одним из первых, кто осознал важность этих открытий для исследований сна. После пионерских исследований парадоксального сна на лабораторных животных, выполненных в 1959 году, он изучал механизмы сна электрофизиологическими и анатомическими методами. В конце 60-х годов Жуве с сотрудниками направил свои усилия на изучение роли нейропередатчиков в регуляции сна. Используя грандиозный набор анатомических, физиологических, фармакологических и биохимических методов, он выполнил ряд основополагающих опытов, послуживших фундаментом новой теории регуляции сна - моноаминовой теории.

Чтобы создать у читателя хотя бы общее впечатление об этом исследовании, я выбрал лишь один аспект для более детального рассмотрения. Группы нервных клеток (ядра), содержащие нейропередатчик серотонин, расположены вдоль средней линии ствола, называемой швом. Аксоны этих нервных клеток проецируются как вверх в области переднего мозга, так и вниз в составе спинного мозга, и там путем выброса серотонина они воздействуют на другие нервные клетки. Обнаружение того факта, что разрушение ядер шва у лабораторных животных приводит к резкому уменьшению продолжительности сна, подтвердило, что серотонин играет центральную роль в регуляции сна. Если это предположение правильно, то тогда можно снижать время сна, тормозя синтез серотонина.

Синтез серотонина идет в два этапа. Аминокислота триптофан, обычная составная часть пищи, с помощью фермента триптофангидроксилазы превращается в 5-гидрокситриптофан, непосредственный предшественник серотонина. Действие этого фермента можно подавить, если ввести вещество, называемое парахлорфенилаланином (латинское сокращение РСРА), Показано, что у лабораторных животных РСРА тормозит синтез серотонина и таким образом нарушает активность серотонинсодержащих нервных клеток. Жуве и его сотрудники, а также швейцарский физиолог Вернер Келла, работавший в то время в США, показали, что инъекции животным РСРА приводят к длительной потере сна. Если этим же животным ввести 5-гидрокситриптофан, то их нервные клетки вновь могут в течение некоторого времени синтезировать серотонин, так как заблокированный этап в цепи синтеза оказывается обойденным. Было обнаружено, что введение этого непосредственного предшественника серотонина животным, которым перед этим вводили РСРА, приводит к кратковременному восстановлению сна.

Эти опыты подтвердили важную роль серотонина в регуляции сна. Они также указали на интересную возможность: больные бессонницей могут принимать триптофан, чтобы увеличить синтез серотонина и улучшить сон. Было предпринято множество исследований по снотворному действию триптофана и на животных и на людях, однако результаты оказались в общем разочаровывающими. Хотя некоторые авторы и сообщали о снотворном действии триптофана, эффект был слабым и в некоторых исследованиях вообще не подтверждался. Недавно было обнаружено, что даже те вещества, которые специфически увеличивают активность серотонинсодержащих нервных клеток, не увеличивают сон. В свете этих данных вполне вероятно, что снотворный эффект больших доз триптофана, о чем сообщалось в некоторых исследованиях, вообще не был связан с серотонинсодержащими нервными клетками.

До настоящего момента мы говорили исключительно о роли серотонина. Однако моноаминовая теория рассматривает также активность таких нейропередатчиков как норадреналин, дофамин и ацетилхолин. Не будем вдаваться в дальнейшие детали, достаточно запомнить основной принцип этой теории: регуляция сна осуществляется в результате баланса и взаимодействия различных систем нейропередатчиков. Мы вернемся к этому предмету в конце данной главы.

Александр А. Борбели, 1989 год