CC BY
2591
УДК 612.8 : 159.91 : 615.3
ДОФАМИНЕРГИЧЕСКАЯ СИСТЕМА МОЗГА
О.И. Колотилова, И.И. Коренюк, Д.Р. Хусаинов, И.В. Черетаев
В обзоре рассматриваются литературные данные о структурно-функциональной организации дофаминергической системы, ее роли в деятельности мозга и всего организма в целом. Дана общая характеристика основных типов центральных дофаминовых рецепторов и рассмотрены эффекты агонистов и антагонистов этих рецепторов. Анализируются возможные причины сложности и многогранности эффектов, обусловленных действием дофамина на различных уровнях ЦНС. Ключевые слова: дофамин, дофаминергическая система, центральная дофаминергические рецепторы, агонисты, антагонисты.
К моноаминергическим системам мозга относят объединения дофаминергических, норадренергических и серотонинергических нейронов мозгового ствола и их аксоны, которые иннервируют практически все основные отделы центральной нервной системы (ЦНС) [6, 30]. Установлено, что эти медиаторные системы играют важную роль в общей регуляции поведения [28].
Одной из важнейших аминергических систем ствола головного мозга является ДА-система, т.к. она оказывает существенное модуляторное действие на психофизиологические состояния животных и человека [19, 22]. Дофамин является предшественником норадреналина и, играет самостоятельную роль в нейрохимических механизмах мозга. Основное количество дофамина находится в хвостатом ядре и скорлупе [14], меньше в черной субстанции среднего мозга.
В дофаминэргической системе мозга различают семь отдельных подсистем (первые три являются основными): нигростриатная, мезокортикальная, мезолимбическая, тубероинфундибулярная, инцертогипоталамическая, диенцефалоспинальная и ретинальная.
Тела нейронов нигростриатной, мезокортикальной и мезолимбической субсистем расположены на уровне среднего мозга, образуют комплекс нейронов черной субстанции и вентрального поля покрышки. Они составляют непрерывную клеточную сеть, проекции которой частично перекрываются, поскольку аксоны этих нейронов идут вначале в составе одного крупного тракта (медиального пучка переднего мозга), а затем оттуда расходятся в разные мозговые структуры. Кроме того, в мозге отмечается и диффузное распределение дофаминергических элементов (отдельных клеток с отростками) [17, 30].
Нигростриатная субсистема. Аксонами нейронов этого тракта выделяется около 80 % дофамина головного мозга. Тела дофаминовых нейронов, образующих этот путь, находятся в основном в компактной части чёрной субстанции, но часть волокон берет начало также от нейронов латерального отдела вентрального тегментума. Клетки компактной части чёрной субстанции дают проекции в дорсальный стриатум (полосатое тело), а клетки вентрального тегментума — в вентральный стриатум (прилежащее ядро).
Мезокортикальная субсистема. Тела нейронов, образующих мезокортикальный тракт, находятся в вентрального тегментум, а основные проекции этих нейронов достигают коры. Показано, что один и тот же нейрон может давать проекции к множеству корковых и субкортикальных мишеней. Скорость проведения импульсов по аксонам не более 2 м/с. [14, 17, 20, 30] Мезокортикальная субсистема оказывает большое влияние на активность нейронов, образующих корково-корковые, корково-таламические и корково-стриатные пути [5].
Мезолимбическая субсистема. Источники дофаминергических проекций этой субсистемы расположены в области вентрального тегментума и частично в компактной части чёрной субстанции. Их отростки идут в поясную извилину, энториальную кору, миндалину, обонятельный бугорок, п. аccumbens, гиппокамп, парагиппокампальную
извилину, перегородку и другие структуры лимбической системы мозга. Имея обширные связи, мезолимбическая система оказывает влияния также на лобную кору и гипоталамус [26].
Тубероинфундибулярная субсистема образована аксонами дофаминовых нейронов, расположенных в аркуатном ядре гипоталамуса, которые направляются к наружному слою срединного возвышения. Этот тракт осуществляет контроль секреции пролактина [8, 30].
Инцертогипоталамическая субсистема начинается от zona incerta и оканчивается в дорсальном и переднем отделах медиального таламуса, а также в перивентрикулярной области. Она принимает участие в нейроэндокринной регуляции [26, 30].
Диенцефалоспинальная субсистема представлена нейронами заднего гипоталамуса, отростки которых достигают задних рогов спинного мозга [8, 30].
Ретинальная субсистема расположена в пределах сетчатки глаза [30]. Особенности этого тракта среди других дофаминергических трактов делают его достаточно автономным.
Дофаминовые терминали образуют синапсы:
- аксошипиковые и аксодендритные синапсы (их более 90 %);
- аксосоматические и аксоаксональные (менее 10 %).
Синтез дофамина происходит внутри нейрона и состоит из двух этапов. Исходным веществом для синтеза дофамина и других катехоламинов является аминокислота -тирозин. Тирозин, подвергаясь гидроксилированию при участии тирозингидроксилазы образует L-3,4-дигидроксифенилаланин (L-ДОФА). Синтез дофамина из L-ДОФА катализируется ДОФА-декарбоксилазой [35].
Для нервных окончаний дофаминовых нейронов характерна компартментация нейромедиатора. В настоящее время принято выделять три внутринейрональных компартмента (пула) дофамина [21]. Пул новосинтезируемого дофамина высвобождается посредством экзоцитоза при деполяризации нервных терминалей. Везикулярный пул является основным местом хранения дофамина внутри терминали и не принимает участия в высвобождении нейромедиатора. Из него восполняется дофамин, высвобождающийся путем экзоцитоза, если скорость высвобождения превышает скорость синтеза. В цитоплазматическом пуле, дофамин непосредственно связан с механизмами его обратного захвата [26]. Согласно другой классификации, выделяют лабильное и стабильное депо, к которым соответственно, относятся цитоплазматический и везикулярный пулы нейромедиатора [30].
Дофаминовые рецепторы.
На сегодняшний день описаны пять типов дофаминовых рецепторов (D1-D5), которые различаются строением, некоторыми фармакологическими свойствами и локализацией в отделах мозга [15, 35]. Дофаминовые рецепторы являются метаботропными - они не связаны непосредственно с ионными каналами, а ассоциированы с регуляторными G-белками, находящимися на внутренней стороне постсинаптической мембраны. Связывание дофамина с рецептором побуждает G-белки активировать или тормозить фермент аденилатциклазу, которая в свою очередь управляет синтезом вторичного мессенджера - цАМФ [34].
По характеру связи с синтезом цАМФ рецепторы дофамина делят на два семейства [30, 34]. К первому ^^подобные рецепторы) относят D1 и D5, они связаны с Gs-белками и при взаимодействии с дофамином активируют аденилатциклазу. Ко второму семейству ^2-подобные рецепторы) относят D2, D3 и D4 рецепторы [3, 4, 34], которые связаны с Gi-белками и ингибируют аденилатциклазу, снижая уровень цАМФ в клетках.
Важно отметить, что D2 и D3 подтипы рецепторов могут быть локализованы пресинаптически и участвуют в пресинаптической ауторегуляции дофаминергической передачи, оказывая влияние на импульсную активность дофаминовых нейронов, синтез, высвобождение и метаболизм дофамина [15, 24].
Известно, что введенный в организм дофамин не проникает через
гематоэнцефалический барьер и в связи с этим не оказывает действия на дофаминовые рецепторы ЦНС. Вещества, стимулирующие дофаминовые рецепторы, называются дофаминомиметиками, или агонистами дофаминовых рецепторов, а вещества, блокирующие дофаминовые рецепторы — дофаминолитиками, или антагонистами дофаминовых рецепторов [1, 15].
Дофаминомиметики.
Эти вещества подразделяют на 2 группы:
1) Дофаминомиметики непрямого действия, влияют на пресинаптические дофаминовые рецепторы, регулирующие синтез и выделение дофамина и норадреналина. К этой группе из отечественных препаратов относят леводопа, мидантан (амантадина гидрохлорид) и др., которые стимулируют синтез дофамина, задерживают его разрушение, способствуют освобождению дофамина из гранул пресинаптических нервных окончаний. Их используют для лечения паркинсонизма. Другой группой дофаминомиметиков непрямого действия являются психостимуляторы, обладающие дофаминергическими свойствами [26]. К ним относят фенамин (амфетамин) — способствует освобождению дофамина и норадреналина из гранул пресинаптических нервных окончаний, тормозит активность моноаминоксидазы и обратный нейрональный захват дофамина; меридил (метилфенидат) — также психостимулятор, обладает способностью освобождать дофамин из гранул пресинаптических нервных окончаний; аналогичны им по действию психостимулятор центедрин и другие препараты [25];
2) Дофаминомиметики прямого действия, влияют на постсинаптические дофаминовые рецепторы [23].
Дофамин — дофаминомиметик прямого действия, при введении в организм больных в дозе 2-10 мкг/кг увеличивает почечный кровоток на 40 % и экскрецию почками натрия в 3 раза. Дофамин вызывает увеличение силы сердечных сокращений, мало меняя частоту последних, повышает артериальное давление. Его применяют при сердечно-сосудистой недостаточности (при кардиогенном шоке), нефросклерозе, острой почечной недостаточности, отравлении барбитуратами. Он повышает антитоксическую функцию печени; в отличие от адреналина не вызывает отека легких.
Избирательные агонисты дофаминовых рецепторов.
К относительно избирательным агонистам дофаминовых рецепторов принадлежат препараты бромокриптин, ленготрил, перголид, лизурид и др. На сердечно-сосудистую систему их действие проявляется в снижении артериального давления. Гипотензивный эффект может быть связан с возбуждением постсинаптических рецепторов или с уменьшением выброса норадреналина в результате активации в2-рецепторов ганглиев или симпатических нервных окончаний. Кроме того, дофаминергические агонисты обладают способностью угнетать синтез ДНК в гипофизе, повышать уровень кортизола, прогестерона, снижать уровень пролактина и гормона роста [7, 31, 32].
Бромокриптин (фармакологический синоним: парлодел) — дофаминомиметик прямого действия. Его применяют при различных видах гиперпролактинемии, аменорее у женщин, бесплодии, нарушении потенции у мужчин, задержке полового развития у детей; наиболее часто — при аденоме гипофиза, которая может возникнуть в результате приема психотропных, гипотензивных средств, гормональных контрацептивов. Бромокриптин используют для уменьшения лактации, лечения мастита, акромегалии, а также применяют при паркинсонизме в больших дозах (30-100 мг в сутки), при противопоказаниях к леводопе. Побочные действия бромокриптина: раздражение желудочно-кишечного тракта, тошнота, рвота, обмороки, ортостатическая гипотензия.
Дофаминолитики (нейролептики).
К дофаминолитикам относят препараты нейролептического действия. Это вещества, которые блокируют постсинаптические дофаминовые рецепторы, причем чувствительность этих рецепторов к нейролептикам различна. Одновременно происходит и блокирование пресинаптических дофаминовых рецепторов. В настоящее время принято считать, что
подавление дофаминергической передачи нервных импульсов в различных областях ЦНС вызывает отличия в спектре психотропной активности и характере побочных эффектов препаратов этой группы. По действию нейролептиков через пресинаптические дофаминовые рецепторы (или ауторецепторы) можно отобрать такие препараты из этой группы, которые, обладая антипсихотической активностью, лишены побочных экстрапирамидных эффектов [Беваск Б. К]. Механизм действия нейролептиков показан на рис . 1.
Рис.1. Механизм действия нейролептиков [33].
Считается, что нейролептики устраняют многие проявления шизофрении, в том числе позитивную симптоматику заболевания (галлюцинации и бред), слабо влияя на такие негативные симптомы, как социальная апатия, эмоциональное оскуднение, аутизм. Они являются антагонистами дофаминовых рецепторов, что свидетельствует о повышении активности при шизофрении мезолимбических и мезокортикальных дофаминергических путей (см. рис.1, справа). Это положение подтверждает тот факт, что фенамин (амфетамин), усиливающий высвобождение норадреналина и дофамина в нервных синапсах, может вызвать психотическое состояние, сходное с параноидной шизофренией, у психически здоровых людей. Также известно, что нейролептики блокируют дофаминовые рецепторы в базальных ганглиях (стриатуме), что часто приводит к появлению двигательных расстройств (экстрапирамидных нарушений) [18].
Антипсихотические средства имеют различную химическую структуру, однако все они блокируют дофаминовые рецепторы. Фенотиазины подразделяются в зависимости от строения боковой цепи, присоединенной к атому азота фенотиазинового кольца, на следующие группы [30, 35]:
1. Алифатические производные (содержат пропиламиновую боковую цепь). Алифатические производные фенотиазина обладают относительно слабой антипсихотической активностью и вызывают много побочных эффектов [Netto S.M]. Аминазин (хлорпромазин) был первым фенотиазином, достаточно широко применяемым при шизофрении, несмотря на выраженные побочные эффекты. Препарат оказывает сильный седативный эффект, он особенно эффективен при психомоторном возбуждении. Аминозин может вызывать реакции
повышенной чувствительности в виде агранулоцитоза, гемолитической анемии, кожной сыпи, холистатической желтухи, фотосенсибилизации;
2. Пиперидиновые производные (содержат в боковой цепи ядро пиперидина). Основным препаратом этой группы является тиоридазин (меллерил, сонапакс). Препарат эффективен у пациентов пожилого возраста, не вызывает сонливости, обладает выраженной антихолинергической активностью, двигательные нарушения при его применении возникают реже, чем при использовании других нейролептиков. Тиоридазин может вызывать сексуальные расстройства (в том числе нарушении эякуляции), иногда (при использовании в высоких дозах) - дегенерацию сетчатки;
3. Пиперазиновые производные (содержат в боковой цепи ядро пиперазина). К этой группе относятся: фторфеназин (флуфеназин, модитен), этаперазин (перфеназин) и трифтазин (трифлуоперазин). Седативное и антихолинергическое действие препаратов этой группы менее выражено, чем у аминазина. Однако, при их применении возможно появление двигательных расстройств, особенно у пожилых пациентов.
Нейролептики другой химической структуры [21, 26, 30, 35]:
• Бутерофеноны. Галоперидол оказывает выраженное антипсихотическое действие, обусловленное блокадой деполяризации или уменьшением степени возбуждения допаминовых нейронов (снижение высвобождения) и блокадой постсинаптических D2-рецепторов в мезолимбических и мезокортикальных структурах головного мозга. Оказывает умеренное седативное действие, обусловленное блокадой а-адренорецепторов ретикулярной формации ствола головного мозга; выраженное противорвотное действие, обусловленное блокадой D2-рецепторов триггерной зоны рвотного центра; гипотермическое действие и галакторея, обусловленная блокадой дофаминовых рецепторов гипоталамуса. Длительный прием сопровождается изменением эндокринного статуса, в передней доле гипофиза повышается продукция пролактина и снижается продукция гонадотропных гормонов. Блокада дофаминовых рецепторов в дофаминергических путях чёрно-полосатой субстанции способствует развитию экстрапирамидных двигательных реакций, а в тубероинфундибулярной системе -уменьшает высвобождение соматотропного гормона. Практически не оказывает холиноблокирующего действия. Устраняет стойкие изменения личности, бред, галлюцинации, мании, усиливает интерес к окружающему. Эффективен у пациентов, резистентных к другим нейролептикам. Оказывает некоторое активирующее действие. У гиперактивных детей устраняет избыточную двигательную активность, поведенческие расстройства (импульсивность, затрудненную концентрацию внимания, агрессивность).
• Атипичные нейролептики (азалептин, рисперидон, тиоридазин, сульпирид). Эти препараты называются «атипичными» так как они редко вызывают двигательные нарушения. Азалептин (клозапин) является единственным истинным атипичным нейролептиком, потому что он практически не вызывает экстрапирамидных расстройств и эффективен при резистентности к лечению другими антипсихотическими средствами. Препарат может вызывать нейтропению и агранулоцитоз, поэтому его применяют в основном при неэффективности других антипсихотических средств. Азалептин в терапевтических дозах блокирует в основном D4-рецепторы, оказывая слабое влияние на D2-рецепторы стриапаллидарной системы. Вместе с тем азалептин блокирует м-холинорецепторы и 5-НТ2-рецепторы. Возможно, что атипичное действие азалептина связано с его м-холиноблокирующей активностью, так как антихолинергические средства уменьшают выраженность двигательных нарушений, вызванных применением нейролептиков. Однако тиоридазин, также оказывающий м-холиноблокирующее действие, может вызвать экстрапирамидные расстройства. Рисперидон - это антипсихотическое средство без седативного эффекта, оказывающее слабое антихолинергическое и а-адренблокирующее действие. Рисперидон является антагонистом 5-НТ2-рецепторов и D2-рецепторов. Сульпирид является антагонистом D2-рецепторов, оказывает седативное действие, обычно хорошо переносится пациентами. Препарат широко используют при
шизофрении, имеет большое сродство к мезолимбическим D2-pe^nTopaM, чем к стриатным Б2-рецепторам.
Роль дофаминергической системы в функционировании ЦНС
Известно, что дофамин играет важную роль в функционировании ЦНС, оказывая влияние на различные проявления психической деятельности животных и человека [33, 34]. На сегодняшний день хорошо известно, что мозговые процессы с участием дофамина в значительной степеней нарушаются при развитии депрессии [13]. Показано, что активация Di/05-рецепторов в гиппокампе устраняет длительную депрессию [3, 4]. Вероятно, что такие изменения в нейронных сетях являются одним из ключевых механизмов обеспечения условно-рефлектроной деятельности мозга. Показано, что дофамин в префронтальной коре крысы может приводить к трансформации длительной депрессии в длительную потенциацию, и этот эффект требует активации как D1, так и D2-рецепторов [13]. У людей, проявлявших симптомы обширной депрессии, наблюдается усиленное химическое взаимодействие между рецепторами D1 и D2 нейромедиатора дофамина в головном мозге. С дисфункцией дофаминергической системы прежде всего связывают развитие паркинсонизма, шизофрении, а также синдрома дефицита внимания и гиперактивности у детей и подростков [35].
Моторные нарушения при паркинсонизме, в том числе развитие тремора, считают следствием дефицита нигростриатных дофаминергических влияний. В результате усиливаются тормозные воздействия энтопедункулярного ядра на нейроны моторных ядер таламуса и фазируется поток афферентных импульсов в двигательную кору [15, 24]. Причиной когнитивных нарушений при данном заболевании (памяти, речи, зрительной ориентации и т.д.) является, вероятно, недостаточность дофаминергических проекций в кору и лимбическую систему. Дисфункция D1-рецепторов префрональной коры также может быть служить основой негативных моторных и когнитивных симптомов.
Генетическая предрасположенность к шизофрении обусловлена индивидуальными особенностями в наборе изоформ рецепторов D3 и, возможно, D4, что приводит к их гиперчувствительности [1]. Предполагают также, что причиной шизофрении является гипоактивность дофаминергической системы, вызывающая дофаминергическую сенситизацию, периодически перемежающаяся с дофаминергической гиперактивностью. При этом нарушается функционирование кортико-стриато-таламо-кортикальной цепи, что отрицательно влияет на процессы внимания, мышления и приводит к психотическим синдромам.
Действительно, эксперименты на животных показывают, что повышенная активность дофаминергической системы приводит к нарушению обработки сенсорной информации. Кроме того, гиперфункция дофаминергической системы может приводить к чрезмерному усилению сигнал/шум в нейронных цепях, что способствует инициации стереотипных ответов [26].
Предполагается, что развитие паркинсонизма и шизофрении может быть также связано с нарушениями баланса активности дофаминергической и глутаматергической систем. При этом активация дофаминергической системы и угнетение глутаматергической системы улучшают двигательные функции, но вызывают развитие психотических состояний; снижение активности дофаминергической системы и активация глутаматергической системы оказывают обратное действие.
Имеются многочисленные данные о субоптимальной активности дофаминергической системы при эндогенной депрессии [25]. Так у депрессивных пациентов обнаружен повышенный пролактиновый ответ на сулпирид (антагонист D2- рецепторов). Авторы исследования заключают, что у депрессивных испытуемых повышена чувствительность данного рецептора как следствие недостаточного уровня дофамина в ЦНС. Интересно отметить, что длительный хронический стресс приводит к снижению фоновой импульсной активности дофаминергических нейронов вентрального тегментума/чёрной субстанции у крыс, что может служить одним из факторов развития депрессии [23].
Синдром дефицита внимания и гиперактивности - часто встречающееся нарушение психического развития (обнаруживается у 3-6 % школьников), которое у детей включает в себя неадекватно высокую поведенческую (в том числе моторную) активность, импульсивность, невнимательность, трудность сосредоточения на одной задаче. У взрослых данная патология проявляется в асоциальном поведении, чувстве страха, депрессии. Такие симптомы характерны для поражений лобных отделов неокортекса. Традиционно принято считать, что причиной данного заболевания является редукция дофаминергической системы, что приводит к дисфункции префронтальной коры. Данная точка зрения подкрепляется исследованиями нейронных систем специально выведенной генетической линии гиперактивных крыс [31].
В настоящее время выделяют два подтипа синдрома дефицита внимания и гиперактивности. В первом случае наблюдается дизрегуляция деятельности индивида, ярко выражена гиперактивность, понижен тормозный контроль. Причиной, как считают, является дисфункция мезокортикальной ветви дофаминергической системы, проецирующейся к центрам коркового контроля, прежде всего к префронтальной коре. Во втором случае выявляется нарушение мотивационной сферы. Это может быть следствием дисфункции мезолимбической ветви, связанной с процессами подкрепления и проецирующейся, в частности, к п. асеитЪвт [31, 32].
В настоящее время выдвинуто предположение, что в основе когнитивных механизмов синдрома дефицита внимания и гиперактивности лежит аномальный баланс дофамина, не только с норадреналином, но и с другими нейромедиаторами. Причем поведенческие нарушения могут быть обусловлены и избыточной активностью дофаминергической системы [33]. Генетическую предрасположенность к синдрому дефицита внимания и гиперактивности связывают с изоформами генов транспортера дофамина, рецептора D 2 и D 4. На основании этого предполагают участие D 4 в организации исследовательского поведения. Высказывают предположение, что определенные генетически предопределенные варианты рецепторов дофаминергической системы могут лежать в основе «синдрома дефицита подкрепления». Синдром проявляется при сочетании ряда наследуемых черт с неблагоприятными воздействиями среды (ранние стрессы, родительский алкоголизм и т.д.). Главной особенностью является пониженная активность дофаминергической системы. Синдром приводит к повышенному риску возникновения импульсивных и компульсивных расстройств: алкогольной, никотиновой, кокаиновой, героиновой и иных зависимостей, аутизму, насильственному и асоциальному поведению [30, 31].
Также, дофамин играет ключевую роль в системе «приближающего поведения». Это система положительной обратной связи, которая активируется стимулом, связанным с поощрением или прекращением (пропуском) наказания. Такая система повышает пространственно-временную близость к стимулу, что позволяет ей направлять поведение организма к целям, обеспечивающим выживание особи.
Сейчас не подлежит сомнению важность роли дофаминергической передачи в контроле мотивационных, исследовательских и познавательных процессов, а также адаптации к стрессовым ситуациям [5, 23]. В опытах на крысах было показано, что электрическое раздражение области вентрального тегментума/чёрной субстанции, где расположены дофаминовые нейроны, может служить источником самостимуляции. Предполагают, что дофаминовые нейроны могут играть важную роль в мозговой системе вознаграждения [1]. Дофаминергическую систему рассматривают как детектор благоприятности среды: она активируется событиями, которые лучше, чем ожидалось; не реагирует - при совпадении с ожиданием и тормозится - если события хуже, чем ожидалось [6]. Так, у крыс обнаружено снижение уровня исследовательской активности в результате разрушения мезокортикальных дофаминергических нейронов, тогда как при инъекции апоморфина, агониста дофаминергических рецепторов, происходило восстановление исследовательского поведения [9].
В связи с тем, что у больных шизофренией (в развитии которой важную роль играют нарушения дофаминергической системы) искажено восприятие времени, предполагают, что дофаминергическая система участвует в контроле «внутренних часов» мозга [3, 4]. Предполагается также роль дофаминергической системы в появлении зрительных галлюцинаций. Так, считают, что за галлюцинации может быть ответственно увеличение дофаминергического влияния в префронтальной коре, повышение активности нейронов этой области коры и прилежащего ядра [11].
Имеются многочисленные свидетельства участия дофаминергической системы в процессах памяти. Электрическое раздражение чёрной субстанции ухудшает формирование реакции пассивного избегания [32]. Хирургическая или нейрохимическая инактивация чёрной субстанции приводит к нарушениям простых и сложных форм в познавательной сфере. Причем с усложнением когнитивных задач увеличиваются трудности в их решении, возрастают и сроки компенсации. Для условных рефлексов они составляют одну-две недели, функция обобщения и абстрагирования не восстанавливаются в течение двух месяцев [21]. Дофаминергическая система обеспечивает поздние, произвольные стадии внимания и его устойчивость [30].
Дофаминергическая система играет важную роль в организации агрессивного поведения. Так, показано, что системное применение агонистов дофамина и их микроинъекции в амигдалу, латеральный и медиальный гипоталамус, центральное серое вещество облегчают запуск агрессивных реакций [8]. Аутоагрессия у человека может быть связана с дисфункцией дофаминергической системы. Об этом свидетельствуют исследования депрессивных пациентов, которые в дальнейшем предпринимали попытки суицида [15].
Многочисленные данные свидетельствуют об участии дофамина в регуляции парадоксального сна [1, 5, 13]. Предполагают, что за сновидения при парадоксальном сне может быть ответственно увеличение дофаминергического влияния в префронтальной коре, последующая активация корковых нейронов и увеличение активности клеток прилежащего ядра [9].
Считают, что дофаминергическая система играет важную роль в формировании условных рефлексов. Так, при обучении в ответ на условный стимул появляется пачечный разряд дофаминергических нейронов чёрной субстанции [12]. Активность дофаминергических нейронов зависит от биологически значимых стимулов [8]. В ответ на новый или подкрепляющий стимул дофаминергические нейроны генерируют пачечный разряд [7]. При сочетании условного и подкрепляющего стимулов дофаминергические нейроны начинают реагировать только на условный стимул и перестают отвечать на подкрепляющий [1, 21].
Традиционно дофаминергическую систему связывают с организацией двигательных актов [2, 7]. Известно, что гибель дофаминовых нейронов вентрального тегментума/чёрной субстанции является причиной развития болезни Паркинсона, сопровождающейся разнообразными двигательными расстройствами [22, 34]. Исследования инструментальных условных рефлексов на обезьянах показали, что при разрушении дофаминовых клеток введением нейротоксинов в большей степени страдает фаза инициации движения и меньше его реализация [31]. В связи с этим предполагают, что дофаминергические нейроны принимают участие не только в контроле движений, но и в запуске двигательного акта [7]. Однако необходимым условием для этого должна быть самоинициируемость движения и направленность его на определенный результат (достижение положительного подкрепления). Структурной основой для этого могут быть дофаминовые пути, которые контролируют активность нейронов базальных ганглиев и субталамических ядер в цепи неокортекс-стриатум-таламус-неокортекс.
Заключение
Все вышеизложенное позволяет заключить, что дофаминергическая система
является важным объединением, которое регулирует функции головного мозга, запускает и переключает различные поведенческие состояния, принимая участие в основных актах двигательной активности. Дофаминзависимые физиологические механизмы лежат в основе реализации биологической активности различных фармпрепаратов — дофаминомиметиков и нейролептиков, а нарушения данной медиаторной системы могут приводить к различным патологиям в организме: шизофрении, тревожно-депрессивным и паническим расстройствам.
This review examines data regarding structural and functional arrangement of dopaminergic system and its role in activities of the brain and body as a whole. General features of basic types of central dopaminergic receptors are given. Effects of agonists and antagonists of these receptors are shown. Possible reasons for complexity and diversity of effects, that are caused by dopamine on different areas of CNS are analyzed.
Key words: dopamine, dopaminergic system, dopaminergic receptors, agonist, antagonist.
Список литературы
1. Оленев, С.Н. Конструкция мозга / С.Н. Оленев. - Л.: Медицина, 1987. - 208 с.
2. Отеллин, В.А. Нигрострионигральная система / В.А. Отеллин, Э.Б. Арушанян. -М.: Медицина, 1989. - 217 с.
3. Раевский, К.С. Дофаминергические системы мозга: рецепторная гетерогенность, функциональная роль, фармакологическая регуляция / Раевский К.С. , Сотникова Т.Д., Гайнетдинов Р.Р. // Успехи физиол. наук. 1996. Т. 27, № 4. С. 3-29.
4. Раевский, К.С. Функциональная роль и фармакологическая регуляция дофаминергической системы мозга / К.С. Раевский // Вестник РАМН. 1998. Т. 8. С. 19-24.
5. Сторожук, В.М. Дофаминергическая модуляция нейронной активности в коре головного мозга бодрствующего животного / В.М. Сторожук. К.: Изд-во «Наукова думка», 2008. 112 с.
6. Хухо, Ф. Нейрохимия. Основы и принципы / Ф. Хухо. М.: Мир, 1990. 384 с.
7. Шаповалова, К.Б. Возможные нейрофизиологические и нейрохимические механизмы участия стриатума в инициации и регуляции произвольного движения / К.Б. Шаповалова // Физиол. журн. СССР. 1985. Т. 71, № 5. С. 537-553.
8. Шуваев, В.Т. Базальные ганглии и поведение / В.Т. Шуваев, Н.Ф. Суворов. СПб.: Изд-во «Наука», 2001. 278 с.
9. Arbuthoutt, G.W. Brain microdialysis studies on control of dopamine release and metabolism in vivo / Arbuthoutt G.W., Fairbrother I.S., Butcher S.P. // Journal of neurosci. methods. 1990. V 34. P. 73-81.
10. Aston-Jones, G. Conditioned responses of monkey locus coeruleus neurons anticipate acquisition of discriminative behavior in vigilance task / Aston-Jones G., Rajkowski J., Kubiak P. // Neuroscience. 1997. V. 80, № 3. P. 697-715.
11. Belekhova, M.G. Neurophysiology of the brain / M.G. Belekhova // Biology of the reptilia. 1979. V. 10. P. 287-359.
12. Carlsson, A. Presynaptic dopaminergic autoreceptors as targets for drugs / A. Carlsson // Presynaptic receptors and neuronal transporters. 1991. P. 43-48.
13. Civelli, O. Molecular diversity of the dopamine receptors / O. Civelli, R.J. Bunzow, D.K. Grandy //Annu. Rev. Pharmacol. Toxicol. 1993. V. 32. Р. 281-307.
14. Cloninger, C.R. A new conceptual paradigm from genetics and psychobiology for the science of mental health / Cloninger, C.R. // Australian and New Zealand J. Psychiatry. 1999. V. 33, № 2. P. 174-186.
15. Cui, R.Q. High resolution DC-EEG analysis of the Bereitschaftspotential and post movement onset potentials accompanying uni- or bilateral voluntary finger movements / R.Q. Cui, L. Deecke // Brain Topogr.1999. V. 11, № 3. P. 233-249.
16. Czachura, J.F. Effects of acute and chronic administration of fluoxetine on the activity of serotonergic neurons in the dorsal raphe nucleus of the rat / J.F. Czachura, K. Rasmussen //
Naunyn Schmiedebergs Arch. Pharmacol. 2000. V. 362, № 3. P. 266-275.
17. Damen, E.J. Changes in heart rate and slow brain potentials related to motor preparation and stimulus anticipation in a time estimation task / E.J. Damen, C.H. Brunia // Pshychophysiology.1987. V. 24, № 6. P. 700-713.
18. Dopamine modulates temporal dynamics of feedforward inhibition in rat prefrontal cortex in vivo / P.L. Tierney, A.M. Thierry, J. Glowinski [et al.] // Cerebral Cortex. 2008. V. 10. P. 2251-2262.
19. Distinguishing characteristics of serotonin and non-serotonin-containing cells in the dorsal raphe nucleus: electrophysiological and immunohistochemical studies / L.G. Kirby, L. Pernar, R.J. Valentino et al. // Neuroscience. 2003. V. 116, № 3. P. 669-683.
20. Goerendt, I.K. Dopamine release during sequential finger movements in health and Parkinson's disease: a PET study / I.K.Goerendt, C. Messa, A.D. Lawrence // Brain. 2003. V. 126, № 2. P. 312-325.
21. Hansen, J.C. The temporal dynamics of human auditory selective attention / J.C. Hansen, S.A. Hillyard // Psychophysiology.1988. V. 25, № 3. P. 316-329.
22. Hansenne, M. Catecholaminergic function and temperament in major depressive disorder: a negative report / M. Hansenne, M. Ansseau / Psychoneuroendocrinology. 1998. V. 23, № 5. P. 477-483
23. Hegerl, U. Clinical application of event related potentials in psychopharmacotherapy / U. Hegerl, J. Gallinat, P. Mavrogiorgou / Biological Psychiatry. - 1997. V. 42, № 11. P. 213S.
24. Hill, S.Y. Developmental delay in P300 production in children at high risk for developing alcohol-related disorders / S.Y. Hill, S. Shen, J. Locke, S.R. Steinhauer // Biological Psychiatry. 1999. V. 46, № 7. P. 970-981.
25. Hollerman, J.R. Dopamine neurons report an error in the temporal prediction of reward during learning / J.R. Hollerman, W. Schultz // Nature neuroscience. 1998. V. 1, № 4. P. 304-309.
26. Jacobs, B.L. Norepinephrine-serotonin interaction in brain / Jacobs, B.L. // Pol. J. Pharmacol. Pharm. 1991. V.43, № 3. P. 231-239.
27. Kawahara, Y. Tonic regulation of the activity of noradrenergic neurons in the locus coeruleus of the conscious rat studied by dual-probe microdialysis / Y. Kawahara, H. Kawahara, B.H. Westerink // Brain Research. 1999. V. 823, № 1-2. P. 42-48.
28. Marek, G.J. The electrophysiology of prefrontal serotonin systems: therapeutic implications for mood and psychosis / G.J. Marek, G.K. Aghajanian // Biological Psychiatry. 1998. V 44, № 11. P. 1118-1127.
29. McCarthy, G. A metric for thought: a comparison of P300 latency and reaction time / G. McCarthy, E. Donchin // Science. 1981. V. 211, № 4477. P. 77-80.
30. Netto, S.M. Anxiogenic effect of median raphe nucleus lesion in stressed rats / S.M. Netto, R. Silveira, N.C. Coimbra // Prog. Neuropsychopharmacol. Biol. Psychiatry. 2002. V. 26, № 6. P. 1135-1141.
31. Richfield, E. Comparative distribution of dopamine D1 and D2 receptors in the cerebral cortex of the rats, cats and monkeys / E. Richfield, A. Young, J. Penney // J. Comp.Neurol. 1989. V 286, № 4. P. 409-426.
32. Schultz, W. Predictive reward signal of dopamine neurons / W. Schultz // J. Neurophysiol. 1998. V. 80, № 1. P. 1-27.
33. Sesack, S.R. Ultrastructural associations between dopamine terminals and local circuit neurons in the monkey prefrontal cortex: a study of calretinin-immunoreactive cells / S.R. Sesack, C.N. Bressler, D A. Lewis // Neurosci. Lett. 1995. V. 10, № 1. P. 9-12.
34. The bereitschaftspotential is abnormal in Parkinson's disease / J.P. Dick, J.C. Rothwell, B.L. Day et al. // Brain. 1989. V. 112, № 1. P. 233-244.
35. Tryptophan depletion effects on EEG and MEG responses suggest serotonergic modulation of auditory involuntary attention in humans / Abhveninen J., Kahkonen S., Pennanen S. et al. // Neuroimage. 2002. V. 16. P. 1052-1061.
Об авторах
Колотилова О.И. - кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Таврического национального университета им. В.И. Вернадского, [email protected].
Коренюк И.И. - доктор биологических наук, профессор Таврического национального университета им. В.И. Вернадского, [email protected].
Хусаинов Д.Р. - кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Таврического национального университета им. В.И. Вернадского, [email protected]
Черетаев И.В. - кандидат биологических наук, младший научный сотрудник Таврического национального университета им. В.И. Вернадского, [email protected]
