Вести с полей: нейромедиаторы как «язык» межклеточного общения

Долгое время различные системы регуляции организма (нервную, эндокринную, иммунную) разделяли и рассматривали независимо друг от друга, но, по словам Михаила Угрюмова, их следует рассматривать целостно.

Так, докладчик обратил внимание на то, что концепция химических сигналов на самом деле применима не только к взаимодействию нейронов, а универсальна для всех регуляторных систем организма: «Во всех регуляторных системах организма одни и те же вещества выступают химическими сигналами, и они действуют на одни и те же рецепторы. Однако в зависимости от типа клетки они приводят к разным физиологическим ответам. Более того, эти молекулы универсальны для одноклеточных и многоклеточных организмов. Таким образом, концепция химических сигналов как особого “языка” универсальна». Почему-то Угрюмов сообщил, что существование нейромедиаторов было доказано к концу 80-х годов ХХ века, хотя еще в 1921 году в своем классическом опыте Отто Лёви доказал наличие ацетилхолиновой передачи сигнала в нервно-мышечном синапсе, а в 1936 году он и Генри Дейл получили Нобелевскую премию по физиологии или медицине «за открытия, связанные с химической передачей нервных импульсов». Изначально это открытие связывали лишь с областью нейронаук, но последующие исследования позволили понять, что действие этих молекул распространяется не только на нейроны, но и на любые другие клетки.

Для перемещения регуляторных молекул по организму обычно используются жидкости внутренней среды, и, по словам докладчика, система распространения нейромедиаторов в организме едина. В рамках этой идеи Михаил Вениаминович представил участникам Съезда авторскую теорию о существовании в мозге собственной (но не изолированной) эндокринной системы. Классическая эндокринная система должна иметь три составных компонента: источники сигнальных молекул, среду, которая распространяет их, и клетки-мишени для этих веществ. Все эти составляющие есть в нервной системе. Еще более важно, что данная регуляторная система не замкнута на себе, а тесно связана с общей гуморальной системой организма через кровеносные сосуды в головном мозге.

Далее докладчик обратил внимание на то, что само понимание регуляции с помощью нейромедиаторов несколько изменилось со временем. Так, исследования указывают на то, что, помимо собственно нейромедиаторов, важную роль также играют промежуточные продукты их синтеза. Хорошим примером может служить процесс синтеза и работы дофамина. Классически дофамин синтезируется особой группой нейронов – дофаминергическими, – которые имеют два фермента, необходимые для образования этой молекулы. Однако ученые обнаружили условно «неполноценные» нейроны, у которых из двух ферментов для синтеза дофамина присутствует лишь один. С его помощью такие клетки производят лишь предшественник дофамина. Оказалось, что эта молекула сама по себе выполняет роль молекулярного «сигнала», к которому даже есть специальные рецепторы.

Основная роль данного промежуточного соединения заключается в том, что при недостатке дофамина оно может использоваться в качестве основы для дополнительного синтеза этого нейромедиатора, а также серотонина. Этот пример указывает на то, что наравне с обычным механизмом химического контроля с помощью нейромедиаторов существует дополнительный уровень регуляция с помощью промежуточных молекул.

Напоследок докладчик рассказал о роли химической регуляции в процессе развития живых организмов. Так, Михаил Вениаминович отметил, что на каждом этапе развития все органы требуют действия определенных сигнальных молекул. И, если требуемое вещество не появилось в нужный момент и в нужной концентрации, возникают нарушения развития. Ожидаемо, и в данном случае система регуляции едина для всех систем организма.

«Сейчас мы понимаем, что существует единая универсальная система регуляции, которая лежит в основе функционирования нашего организма и обеспечивает возможность реагировать на различные изменения внешней среды», – подвел итог Михаил Угрюмов.

Текст: Виталина Власова

Съезд организован Физиологическим обществом им. И.П. Павлова и Институтом эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН и посвящен 300-летию Российской академии наук и включен в инициативу «Работа с опытом» Десятилетия науки и технологий.

Материал подготовлен при финансовой поддержке Минобрнауки России в рамках федерального проекта «Популяризация науки и технологий».