Роль пептидов в функционировании нервной системы

Введение

“Я не видел еще такой проблемы,

какой бы сложной она ни была,

которая при верном взгляде на нее

не становилась бы еще более сложной”.

Поль Элдестон

Вступление современной биохимии и физиологии человека в двадцать первый век ознаменовалось бурным развитием сравнительно нового биологического направления – нейрохимии. Этому способствовали, п

режде всего, современный уровень развития биохимических исследований, как в теоретическом, так и в методическом отношении. На интенсивное изучение нейрохимии огромное влияние оказали такие факторы, как широкое применение разнообразных психофармакологических, наркотических и других веществ, а также распространение нейрологических заболеваний, в основе которых лежат глубокие нарушения биохимических процессов, протекающих в нервной ткани. Достижения нейрохимии на сегодняшний день могут служить показателем уровня наших знаний о мозге, его структуре и функциях его компонентов. Кроме того, в связи с резким увеличением потока информации и повышением интеллектуальной деятельности человека в настоящее время приобретают значение исследования, посвященные изучению основ памяти, обучения, оптимальных биохимических условий функционирования головного мозга.

Однако не стоит наивно полагать, что с помощью изучения только молекулярных и биохимических механизмов, можно разрешить все загадки живой природы. Живые организмы это набор интегрированных структурных элементов, и было бы ошибочно утверждать, что на основе изучения функциональности, скажем, одного нейрона, можно делать выводы о функциональности всего мозга. К сожалению, некоторые недобросовестные научные работники часто пытаются строить теории, опираясь лишь на результаты биохимического скрининга, не утруждая себя изучением взаимодействия микросистем на тканевом и органном уровнях.

Тем не менее, современная нейрохимия тесно связана с физиологией, гистологией, нейробиологией, биохимией и многими другими биологическими дисциплинами и совместно с ними разрабатывает направления исследования фундаментальных и прикладных вопросов.

Нервная система представляет собой исключительно сложную, гетерогенную и при этом уникальную биологическую систему, как в структурно-морфологическом, так и в функциональном отношении. Одной из важнейших функций центральной нервной системы является её регулирующая и интегрирующая роль по отношению к биологическим процессам, происходящим в целом организме человека и животных. Этим и определяются специфические особенности состава и метаболизма, происходящего в нервной такни, а также наличие в нервной системе сложных компенсаторных и регуляторных механизмов.

При изучении функциональной специфичности различных отделов головного мозга представляет исключительный интерес состав и структура пластических веществ. Функциональная же специфичность зависит от особенностей пластических веществ, которые образуют структуры, определяющие деятельность различных отделов мозга. В связи с этим немаловажный интерес представляют белки, пептиды и ферменты регуляции их процессинга и посттрансляционной модификации.

Общие представления о нейропептидах

Речь идет о химических соединениях пептидной природы, выполняющих в организме роль регуляторов разнообразных физиологических функций. Они логично и последовательно связаны между собой.

Первая — организация коммуникации между разными клетками посредством специализированного химического импульса.

Вторая — обеспечение “настроя” клетки, которая реагирует на воздействия того или иного рода. Это так называемая модуляция функции нервной или другой клетки организма.

Третья — участие в реализации отдельной физиологической реакции или сложного акта.

Сегодня мы можем говорить о классе универсальных химических регуляторов, значимость которых простирается от влияния на функции отдельных групп клеток до управления работой целых систем и органов, включая сложные акты поведения.

Попытаемся показать причины постулируемой “универсальности” нейропептидов, которые находятся сегодня в центре внимания широкого круга специалистов.

В природе существуют такие структуры, которые оказались на редкость удачными в организации систем любой сложности. Одна из них — аминокислота. Это минимально сложное органическое соединение, одновременно и кислота, и основание, потому что в него с двух концов вмонтированы амидная и карбоксильная группы. Они помогают аминокислотам соединяться друг с другом, образуя относительно прочные и в то же время лабильные структуры. Известно около 150 аминокислот. Живая природа использует только 20 из них. Однако представьте, какое количество комбинаций можно сделать лишь из 20 исходных единиц! Из них созданы все белки, которые составляют основу любого организма — структурные, каталитические (ферменты), регуляторные. В результате серии последовательных химических реакций, осуществляемых с помощью специальных ферментов (пептидаз), в клетках образуются олигопептиды, которые обладают высокой биологической активностью и которые были классифицированы как регуляторы разнообразных физиологических процессов.

Таких физиологически значимых пептидов было открыто несколько сотен. Но основной “костяк” — не более 40—50, остальные — их комбинации, дополнения. Как правило, регуляторные пептиды — это молекулы с различным набором аминокислот: большинство из них — до 30, больше не надо. Есть какой-то энтропийный уровень, уровень упорядоченности систем, оптимальный для выполнения регуляторной миссии. Однако все более углубленное исследование соотношения структуры и функции показывает, что части целой пептидной молекулы, ее фрагменты, также могут обладать физиологической активностью, подчас еще большей или качественно инвертированной.

Существует сложный биохимический процесс биосинтеза пептидов в клетке: экспрессия соответствующих генов, образование mRNA , считывание, как с конвейера, ленты аминокислотных “кирпичиков”, образующих белковую молекулу, далее разрезание этих белков на блоки определенной структуры.

Все это — точно прослеженные биохимические процессы, изученные для большинства физиологически значимых пептидов. Более того, тонкая генно-биохимическая “кухня” работает в строгой ПРИУРОЧЕННОСТИ к функции органа и к определенному биоритму его деятельности. Вот здесь — в “привязке” к работе органа, в соответствии его функциональной “ритмике” — главное содержание регуляторной роли нейропептидов.

Понятие “нейропептиды” тогда, когда в мозге открыли вещества, влияющие на центральные функции высших организмов. Они были названы эндорфинами и энкефалинами и дали начало изучению большой и значимой группы опиоидов, список которых пополняется и поныне. Нейропептиды оказались как бы над группами других, “периферических” пептидов, регулирующих работу сердца, почек, кишечника. Выяснилась также причастность к работе мозга ранее известных пептидных гормонов и их фрагментов — АКТГ, соматостатина, окситоцина. Со временем в мозге открывались новые и новые нейропептиды, влияющие на все многообразие его функций.

 Скачать реферат