Природа алкогольной зависимости Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

В. Л. Осаковский

ш

: Щ ■ 4 19 ь и*

Г щ 1

я з 1

Осаковский,

кандидат биологических наук, заведующий лабораторией генома человека Института здоровья АН РС(Я).

Нервная система человека обладает важным свойством, позволяющим легко формировать и закреплять привычки независимо от того, полезны они или вредны для здоровья. Привычка - это действие, выполнение которого становится потребностью организма. С физиологической точки зрения, приобретение привычки связано с образованием в мозговых структурах устойчивых нервных связей, обусловливающих повышенную готовность к действию. Они либо вызывают положительное эмоциональное состояние, делая наши движения уверенными, либо рождают отрицательные переживания.

Очень мощной силой, парализующей зачастую волю человека и приводящей к деструктивному для организма поведению, являются вредные привычки [1]. В основе их образования лежит менталитет конкретного общества (этноса), то есть особенности как индивидуального, так и общественного сознания людей, их жизненные позиции, модели поведения, обусловленные социальной средой, национальными традициями и т.п. Именно менталитет определяет допустимость, полезность или вредность привычек. Если потребление алкоголя, например, считается в

обществе допустимым и даже полезным, то формирование аддиктов1 к алкоголю неизбежно (рис. 1). Борьба с этим злом была и продолжает оставаться большой и сложной социально-психологической проблемой.

Сложившаяся форма аддикции к алкоголю определяет два ее типа: поведенческий (психический) и физический (клеточный). Если поведенческая зависимость может в какой-то степени контролироваться волей человека, то физическая делает его неспособным осознавать свои действия. В этом случае индивиду требуется соответствующая медицинская помощь.

Основную роль в развитии алкоголизма играет приобретение физической зависимости. Чтобы понять пути и причины ее формирования, мы ознакомимся в общих чертах с современными представлениями неврологии о механизме передачи нервной информации, который лежит в основе деятельности организма.

Хорошо известно, что ткани мозга человека обладают электрической активностью, регистрируемой электроэнцефалографом. Головной мозг постоянно генерирует переменное напряжение с амплитудой в несколько десятков милливольт (мВ). Показателем, характеризующим активность

1 Аддикт - лицо, попавшее в зависимость от вредной привычки (потенциальный алкоголик, наркоман, игроман и др.); аддикция - зависимость от вредной привычки. На фото вверху - схема синаптического отдела нейронной сети. [http://www.narkotiki.ru].

чивается особым контактом между передающими нейронами и клетками-мишенями, получающими информацию. Область такого контакта называется «синапс» (см. рис. 2, 4). Локальный участок мембраны передающего нейрона в области синапса - это пресинаптическая мембрана, а клетки-мишени - постсинаптическая (см. рис. 4). Эти понятия необходимы для уяснения механизма работы синапса - важнейшего узла информационной сети нервной системы.

Связь между изолированными нейронами осуществляется посредством нейромедиаторов - возбуждающих химических веществ (см. рис. 4). После поступления электрического импульса от нейрона на синапс в область пресинаптической мембраны, происходит кратковременное (доли миллисекунды) локальное нарушение и восстановление ее проницаемости для ионов с мгновенным выбросом биологически активного нейро-медиат ора и фермент а, инактивирующего (подавляющего) его. За это короткое время медиатор связывается с рецептором постсинаптической мембраны клетки-мишени (см. рис. 4, б) и, изменяя ее проницаемость, вызывает деполяризацию. При этом индуцируется электрический импульс (сигнал), получивший название «потенциал действия». Он распространяется вдоль нейрона как серия электрических волн (ритмов) - происходит его возбуждение. Передаваемая информация кодируется частотой генерируемых импульсов, то есть частотой изменения проницаемости мембраны.

Рис. 1. Типичные представит ели алкогольной аддикции. Э. Дега. Абсент (1875-1876).

мозга, является бета-ритм. Его полное отсутствие является электрическим признаком мозговой смерти. Функциональное состояние мозга определяется альфа-ритмом. При патологических состояниях характер ритмов меняется. Поэтому энцефалография находит применение в дифференциальной диагностике заболеваний головного мозга и может быть использована, например, при исследовании аддиктивного состояния.

Отмеченные ритмы являются общим проявлением электрической активности отдельных нервных клеток -нейронов (рис. 2). Она связана с существованием электрического потенциала (порядка 100 мВ) мембраны клеток (рис. 3, 4). Этот потенциал обусловлен различием концентрации ионов по обе стороны мембраны. Поляризация электрического потенциала клеток организма практически не меняется, за исключением нервных и мышечных, в которых происходит деполяризация. Именно это свойство делает их способными передавать и принимать сигналы, то есть возбуждаться.

Нейроны, выполняющие важнейшие функции в организме (получение, проведение и передача информации другим клеткам в виде импульсов), имеют особое строение (см. рис. 2). Нервная система состоит из электрически изолированных нейронов, но действует она как единый проводящий путь. Такая ее способность обеспе-

Рис. 2. Строение нервной клетки - нейрона: 1 - ядро; 2 - т ело; 3 - дендриты; 4 - аксон (длина от долей миллиметра до метра и более); 5 - синапс.

Нейрофизиология формирования привычки (процесса обучения) определяется образованием синапти-ческой связи с повышенной готовностью синтеза медиатора и чувствительного к нему рецептора. Таким образом, в основе передачи нервного импульса через синапс

Абсент - спиртной напиток ■ запрещена законом.

настойка на полыни, которая усиливает наркотическое действие алкоголя. Впоследствии была

2

i ¡f Tyi

\ СГ T

Рис. 3. Схема строения биологической мембраны 1 - бислойное т ело; 2 - белковое образование; 3 - рецепт ор.

лежит единство двух противоположных химических процессов - активация нейромедиат ора и подавление его фермент ом. Так обеспечивается высокая динамичность прохождения сигнала и готовность получения нового в информационной сети нервной системы.

В работе нервной системы участвует целый спектр разнообразных по химической природе эндогенных ней-ромедиаторов и рецепторов, отличающихся по характеру действия. Существуют семейства тормозящих (задерживающих сигнал) и возбуждающих (передающих) медиаторов. Функционируют медиаторы, например, тормозящие, следующим образом: связываясь со своими специфическими рецепторами, они затрудняют деполяризацию мембраны, то есть ее возбуждение. Работа нейромедиаторов может контролироваться сознанием и волевыми действиями индивида.

В организме человека вырабатываются медиаторы нескольких классов. Опиаты, например, имеют белковую природу. В этом классе существуют возбуждающие (энкефалины) и тормозящие (эндорфины) медиаторы. Другой класс составляют медиаторы катехоламиновой природы - семейство дофаминов (дофамин, адреналин, норадреналин), контролирующие сознательные движения. Нарушение дофаминовой передачи вызывает непроизвольные движения - заболевание, называемое «паркинсонизм». Хорошо известен также медиатор ацетилхолин, одним из свойств которого является поддержание мышечного тонуса. Функциональные различия отмеченных медиаторов позволяют лучше понять работу синапса.

Скорость передачи информации зависит от особенностей функционирования белковых рецепторов, специфичных к определенным нейромедиаторам. Существуют два основных типа таких рецепторов: непосредственно связанные с ионными каналами (см. рис. 4) и не связанные с ними (рис. 5). Рецепторы, специфичные, например, к ацетилхолину, глютамину, серотонину (возбуждающие медиаторы), а также глицину и гамма-аминобутиловой кислоте (тормозящие), действуют непосредственно на ионные каналы мембраны, меняя уровень электрического потенциала (см. рис. 4, б). Рецепторы, специфичные к медиаторам группы опиатов, действуют на ионные каналы через каскад внутриклеточных реакций и, следовательно, более сложно и медленно (см. рис. 5). Именно характер среды внутри-

клеточных посредников, в которой происходят эти биохимические реакции, является основой формирования физической зависимости к алкоголю как результата метаболической перестройки нейрона.

Экзогенные психоактивные вещества разобщают описанный выше единый процесс передачи информации, происходящий в синапсе. Они воздействуют на химическое звено передачи нервного импульса, блокируя одну из сторон действия (синтез или ингиби-рование) нейромедиаторов или рецепторов. Примером является экзогенный медиатор морфин. Он имитирует тормозящее действие эндогенного эндорфина с эффектом обезболивания и формирует установку положительного эмоционального возбуждения, но отличается от эндорфина своей устойчивостью и может накапливаться в клетке. Действие морфина организм нейтрализует продолжительным синтезом внутриклеточного посредника - универсального меди-

«Л

Рис. 4. Схема строения синапса (обозначен зеленой пунктирной линией) (а) и его действие (б): 1 - конец аксона; 2 - пресинаптическая мембрана; 3 -внутриклет очные пузырьки с нейромедиато-рами (красные кружочки); 4 - т ело нейрона контактной клетки; 5 - пост синаптическая мембрана; 6- белковое образование, формирующее ионный канал (7); 8 - рецепт ор; 9 - синаптическая щель, заполненная межклет очной жидкостью.

атора возбуждения цАМФ3, восстанавливая таким путем уровень электрического импульса. Поскольку морфин накапливается в клетке, необходимая для его нейтрализации концентрация цАМФ обеспечивается продолжительным синтезом последнего. Это приводит к выработке избыточного количества цАМФ вследствие того, что он участвует в инерционной системе биохимических реакций. Поэтому производство его продолжается какое-то время и после прекращения употребления морфина. При этом высокая концентрации цАМФ в организме приводит к нервному перевозбуждению аддикта (тревожное состояние, дрожь, потливость, галлюцинации) [2].

Рис. 5. Внутриклет очная передача сигнала: рецепт ор (1), не связанный с ионным каналом (2), открывает его после активирования нейроме-диат ором (3) через внутриклет очного посредника (4). Красной стрелкой показано направление импульса.

Нарушение химической синаптической связи происходит и при болезни Альцгеймера. В этом случае гибнут нейроны, вырабатывающие медиатор ацетилхолин, из-за недостатка которого больной не осознает своего места в окружающей среде. Лечение этой болезни направлено в основном на сохранение имеющегося медиатора и по-давление разрушающего его фермента.

Алкоголь является слабым наркотиком, однако сочетание его психоэмоционального воздействия с соматической токсичностью имеет для организма долговременные негативные последствия. Несмотря на многолетние исследования, истинная природа физической зависимости к алкоголю остается нераскрытой. Представление о связи ее формирования с утилизацией этанола при метаболизме в клетках доминирует и в настоящее время. Общепринятые представления о механизме данного процесса таковы. Систематическое употребление алко-

голя приводит к возрастанию уровня клеточного НАДН5, который восстанавливает пируват6, снижая концентрацию этого ключевого вещества, поддерживающего процесс метаболизма в клетке в норме. При этом она функционирует нормально как единый механизм. Превращение же пирувата в молочную кислоту (лактат) при поступлении этанола приводит к накоплению ацетил-КоА7, активирующего альтернативный метаболический путь, то есть синтез кетоновых соединений - ацетоацетона и его производных, например, ацетона, который обнаруживается при выдохе аддикта. Последующее нарушение баланса утилизирующих этанол ферментов (АДГ8, АльДГ9) приводит к накоплению токсического ацетальде-гида10. Именно эти процессы вызывают токсикоз тканей.

В последние годы появились новые данные, позволившие уточнить представления о характере влияния алкоголя на организм человека на основе более четкого представления о функционировании синапса. Выделение синаптосом11 дало возможность проводить изучение прямого действия этанола на работу этого важного участка нервной системы. Результаты исследований показали, что этанол подавляет активность фермента (амино-пептидазы), освобождаемого одновременно с нейроме-диаторами белковой природы из пресинаптической мембраны. Поэтому продлевается психоэмоциональное состояние возбуждения, вызываемое соответствующими медиаторами. Действие этанола неспецифично, так как он, оказавшись в синапсе, инактивирует ферменты, разрушающие нейромедиаторы широкого спектра, а также гормоны [3]. В результате попадания алкоголя в организм человека в тканях мозга происходит быстрое истощение медиаторов и специфичных к ним рецепторов. Кратковременное психоэмоциональное возбуждение сменяется торможением. Появляется усталость, сонливость, ощущение токсикоза. Поэтому по характеру доминирующего действия алкоголь относят к депрессантам - веществам, подавляющим активность нервной системы (рис. 6).

Депрессивный эффект алкоголя компенсируется усиленным синтезом медиаторов и рецепторов за счет активации генов. Именно необходимость такой компенсации и активации формирует алкогольный режим работы нейрона. Происходит глубокая перестройка метаболизма клеток с высокой готовностью к возбудимости. Прекращение приема алкоголя на фоне сформировавшегося режима их функционирования усиливает ощущение дискомфорта и болевую чувствительность. Таким путем вырабатывается клеточная (физическая) зависимость к алкоголю. В ее основе - формирование и закрепление нового уровня метаболизма клетки из-за обогащения алкоголем рациона питания.

Таким образом, влияние алкоголя на организм человека имеет трехсторонний аспект: искажается передача

II

3 цАМФ - циклический аденозинмонофосфат, являющийся посредником в реализации процесса передачи сигнала.

4 Сома - ткани организма.

5 НАДН - никотинамиддинуклеотид.

6 Пируват (пировиноградная кислота) - ключевое вещество, связующее два важнейших метаболических процесса в клетке организма (гликолиз и цикл трикарбоновых кислот).

7 Ацетил-КоА - ацетил-коэнзим А.

8 АДГ - альдегиддегидрогеназа. Превращает этанол в ацетальдегид.

9 АльДГ - ацетальдегиддегирогеназа. Превращает ацетальдегид в ацетат (уксусная кислота).

10 Ацетальдегид - продукт распада (превращения) этанола.

11 Синаптосома - структура синапса, изолированная от сети нервных проводящих путей.

Рис. 6. Удручающая картина депрессивного действия алкоголя [6, стр. 230].

информации на уровне синапса, в результате чего изменяется состояние сознания; нарушается действие гормонов белковой природы; происходит токсикоз тканей -соматический эффект. Все это проявляется в развитии деструктивных процессов в организме - диабет, перерождение печени, дисбаланс водного обмена почек, повышение кровяного давления.

Проблема алкоголизма всегда была и остается острой. Принятие в 1985 г. правительством СССР антиалкогольного постановления нашло отклик и в Якутии. Инициативная группа из Института биологии ЯФ СО АН СССР во главе с заведующим лабораторией к.б.н. В.Г. Алексеевым и к.х.н. Б.М. Кершенгольцем добилась получения госзаказа на выполнение научно-исследовательской работы по изучению биохимии экзогенного этанола в организме человека. В те же годы этими учеными было организовано общество трезвости, вскоре, однако, распавшееся.

Основной задачей предложенной В.Г Алексеевым и Б.М. Кершенгольцем программы было изучение состояния ферментов (АДГ и АльДГ), утилизирующих этанол, а также путей его превращения в организме. Результат проведенных исследований - обнаружение дисбаланса активности этих ферментов, что проявляется чрезмерным накоплением ацетальдегида. Поэтому был сделан вывод - ацетальдегид является соматонейротоксичным фактором [5]. Такой взгляд на природу зависимости к алкоголю отражал уровень знаний тех лет.

Многолетняя клиническая практика показала, что методики лечения, направленные на устранение одной только физической зависимости, неэффективны. Избавленные, казалось бы, от физической алкогольной зависимости пациенты вновь начинали пить или с легкостью переходили на другую форму аддикции (токсикомания, наркомания, игромания и др.). Это свидетельствует о схожести во всех этих случаях механизма мотивации поведения, выражающегося в стремлении получить психоэмоциональное возбуждение, извращенное в нашем обыденном представлении. При поведенческой (психической) зависимости к алкоголю человеку трудно противостоять стрессовым ситуациям и контролировать свою реакцию на возникающую в окружающем его обществе обстановку. Например, он может проявлять уступчивость в ущерб собственным желаниям. Немаловажное значение имеет и неудовлетворенная потребность к самовыражению, также находящая выход в привычной тяге к алкогольной эйфории. Поэтому профилактика психической зависимости является основной задачей в борьбе с алкоголизмом.

В 1998 году в Институте здоровья АН РС(Я) намечалось внедрить электроэнцефалографический метод для диагностики аддиктивного состояния, в том числе алкогольного. Предполагалось, что по электрической активности мозга можно выявить группы риска среди молодежи учебных заведений Якутии. Руководить этой работой должен был академик М.Б. Штарк из Института медицинской и биологической кибернетики СО РАМН (г. Новосибирск). К сожалению, данный проект не нашел поддержки.

Ухудшение состояния здоровья населения Якутии, а также рост количества людей с аддиктивным поведением, вызывает понятное беспокойство у руководства республики и побуждает к действиям, направленным на разрешение этой проблемы. Так, в 2000 г. президентом РС(Я) М.Е. Николаевым была выдвинута доктрина «За здоровый образ жизни» [6]. В основе этой доктрины лежит необходимость осознания каждым человеком своей ответственности за сохранение собственного здоровья и социального благополучия, а также отход от иждивенческого представления о том, что заботится обо всем этом должно государство. Однако реализация подобной программы зависит от общественного уклада и стереотипа поведения людей в конкретном государстве.

В России традиции основаны на служении власти, рел игии, идее, нации. А это предполагает жертвенность, не стимулирующую личностный рост, передоверие государству заботы о своем здоровье, благополучии. Народные традиции - застолья с обильными возлияниями -основаны на склонности к получению алкогольной эйфории, укоренившейся в образе жизни многих людей нашей страны. Поэтому необходима перестройка социального и психологического настроя всего общества в целом.

Разработка результативных подходов к решению проблемы алкоголизма возможна только при условии получения фундаментальных знаний по нейрофизиологии синапса. Исследования последних лет в этой области позволяют сделать вывод о том, что проблема аддикции может быть решена на основе раскрытия механизма связи психоэмоционального состояния организма с процессами, происходящими в синапсе. Эти исследования являются перспективной областью молекулярной биологии. Изучение механизма работы ионных каналов и уста-

новление разнообразия их структуры позволят создать новые поколения действующих селективно психоактивных веществ, способных избавить человека от алкогольной зависимости. Этот подход является, на наш взгляд, наиболее действенным и реальным. Алкоголизм - серьезная болезнь. Ее нельзя победить наскоком, лозунгами или организацией очередных кампаний по борьбе с этим социальным злом.

Лит ерат ура

1. Смагин С.Ф. Аддиктивное поведение // Нева. -2006. - № 1. - С. 153-165.

2. Molecular biology of the cell / Bruse Alberts, Dennis Bray Julian Lewis et al.; third edition. - Garland Publishing, Inc. New York - London, 1994. -1294 р.

3. Maria Dolores Mayas, Maria Jesus Ramires-Esposito, Maria Jesus Garcia et. al. /Ethanol modulates neuropeptide-

degrading aminopeptidases at synapse level in calcium-dependent conditions // Oxford journal medicine alcohol and alcoholism. -2004. - V. 39, № 5. - Р. 395-405.

4. Энциклопедия для детей. Человек / Гл. ред. В. Володин; отв. ред. т ома Т. Каширина. - Т. 18, ч. 2. -Москва: Авант, 2002. -636 с.

5. Кершенгольц Б.М. Основные биохимические механизмы влияния экзогенного эт анола на обмен в организме человека // Эт анол и его мет аболизм в высших организмах: Сб. науч. т р. ЯФ СО АН СССР. - Якут ск: Изд-во Якут ского научного центра СО АН СССР, 1990. - С. 106-125.

6. Выст упление президент а Республики Саха (Якутия). Форум народов Якутии «За здоровый образ жизни», Якутск. 15 марта 2000 г. - Издательство Министерства экологии РС(Я).

Конюхов Г.И. Земледелие Якутии / РАСХН. Сиб. отд-ние. Якут. НИИСХ. - Новосибирск, 2005. - 360 с.

В книге раскрываются возможности якутского земледелия, излагаются технологические приемы реализации этих возможностей.

Предназначена для широкого круга читателей, интересующихся проблемами сельского хозяйства, преподавателей и студентов учебных заведений, специалистов сельского хозяйства.

Создатели сортов сельскохозяйственных культур Якутии / РАСХН. Сиб. отд-ние. Якут. НИИСХ; Сост.: А.Г Емельянова, В.Л. Алексеев. - Новосибирск, 2004. - 244 с.

В книге приведены биографические материалы о селекционерах и сортоиспытателях, работавших и работающих в настоящее время над созданием сортов сельскохозяйственных культур для суровых природно-климатических условий Якутии (за период с 1927 по 2003 гг.). Прослежены пути выведения новых сортов - от поиска и создания исходного материала до регистрации и внедрения в производство.

ШМ 111 ЖШИй iri --ГСАМ.Ч»

ЬЛЬ lAlllHTmbKAEIVCITV

ОТ 11М.1!Я ПИ^илт! lEfi

1|ЧЦВТШН РО* РГКС4К11Г1ЕО)

Слепцов С.С, Власенко Н.Г., Ст епанов А.И. Как защитить капусту oт насекомых-вредителей: Практическое руководство / РАСХН. Сиб. отд-ние. ГНУ ЯНИИСХ СО РАСХН. - Якутск, 2006. - 24 с. с илл.

В практическом руководстве дано описание районированных сортов и гибридов капусты. Приводится краткая характеристика основных методов защиты данной культуры от вредных организмов, рассматриваются положительные и отрицательные стороны каждого метода. Дано описание основных вредителей капусты, показаны возможности снижения их негативного влияния как в производственных условиях, так и в личных подсобных хозяйствах.

Рекомендации предназначены для студентов высших и средних учебных учреждений сельскохозяйственных и биологических специальностей, аспирантов и агрономов, а также владельцев приусадебных участков, индивидуальных и коллективных огородов.

Работа выполнена при поддержке Гранта Президента Республики Саха (Якутия), Академии наук Республики Саха (Якутия).