Нейромедиаторы — важнейшие компоненты нервной системы

Cмотрите по теме:

Поддержание оптимального когнитивного здоровья.
Стратегия длиною в жизнь

Спикер

Легенько Марина Сергеевна

к.м.н., врач профилактической
медицины
Anti-Age Expert

Смотреть вебинар

Что представляют собой нейромедиаторы?

Нейромедиаторы — это биологически активные соединения, обеспечивающие коммуникацию между нейронами (клетками нервной системы), а также передачу импульсов от нейронов к мышечным или секреторным клеткам. Они являются основными регуляторами деятельности нервной системы, влияя на широкий спектр процессов: от эмоционального состояния и когнитивных функций до двигательной активности, сна и запоминания информации.

Основная роль нейромедиаторов:

1. Передача нервных импульсов – обеспечивают связь между нейронами в синапсах.

2. Регуляция физиологических процессов – влияют на сердцебиение, дыхание, пищеварение.

3. Контроль поведения и эмоций – воздействуют на настроение, мотивацию, страх, удовольствие.

Сбой в работе нейромедиаторов способен провоцировать развитие когнитивных нарушений.

С помощью нейромедиаторов нервные клетки обмениваются информацией. Их баланс критически важен для психического и физического здоровья. Изучение нейромедиаторов помогает в лечении неврологических и психических заболеваний.

Cмотрите по теме:

Бесплатные вебинары по антивозрастной медицине

Узнайте об особенностях Международной школы Anti-Age Expert, а также о возможностях для совершенствования врачебной практики изо дня в день. Также в программе вебинаров - увлекательные обзоры инноваций в антивозрастной медицине и разборы сложнейших клинических случаев с рекомендациями, которые действительно работают.

Узнать подробнее

Классификация нейромедиаторов

Нейромедиаторы можно классифицировать по химической структуре, функциям и механизму действия. Рассмотрим основные группы.

По химической структуре

1. Аминокислоты
   Производные аминокислот являются наиболее распространенными медиаторами: глутамат, аспартат, ГАМК, глицин.

2. Моноамины (биогенные амины)
   Производные аминокислот (тирозина, триптофана): дофамин,норадреналин, адреналин, серотонин, гистамин.

3. Пептидные нейромедиаторы (нейропептиды)
   Это цепочки аминокислот, действующие как медленные нейромодуляторы: эндорфины, энкефалины, динорфины, окситоцин, вазопрессин, нейропептид Y.

4. Другие нейромедиаторы: ацетилхолин, аденозин, АТФ, оксид азота (NO), окись углерода (CO).

По функциям

• Возбуждающие (глутамат, ацетилхолин) — стимулируют выработку нервного импульса.

• Тормозные (ГАМК, глицин) — снижают активность нейронов.

• Модуляторные (дофамин, серотонин) — вызывают долгосрочные изменения синаптической передачи.

По механизму действия

• Ионотропные – оказывают быстрое действие через ионные каналы (глутамат, ГАМК, никотиновые АХ-рецепторы).

• Метаботропные – медленное действие через G-белки (дофамин, серотонин, ГАМК, мускариновые АХ-рецепторы).

Классификация нейромедиаторов помогает понять их роль в организме и механизмы заболеваний. Разные группы веществ отвечают за быструю передачу сигналов (аминокислоты, ацетилхолин) или долгосрочную регуляцию (моноамины, пептиды). Дисбаланс в любой из систем может приводить к неврологическим и психическим расстройствам.

Cмотрите по теме:

Обучение Anti-Age медицине

Изучайте тонкости антивозрастной медицины из любой точки мира. Для удобства врачей мы создали обучающую онлайн-платформу Anti-Age Expert: Здесь последовательно выкладываются лекции образовательных программ, доступ к которым 24/7. Врачи могут изучать материалы необходимое количество раз, задавать вопросы и обсуждать интересные клинические случаи с коллегами в специальных чатах.

Узнать подробнее

Основные нейромедиаторы и их функции

Нейромедиаторы регулируют практически все функции организма: от движения и эмоций до памяти и сна.

Глутамат

Главный возбуждающий нейромедиатор ЦНС.

• Обеспечивает обучение и память (через долговременное возбуждение в ЦНС).

• Участвует в нейропластичности.

ГАМК (γ-аминомасляная кислота)

Главный тормозной нейромедиатор мозга.

• Снижает возбудимость нейронов, предотвращает перегрузку.

• Контролирует тревожность, стресс, судороги.

• Алкоголь и бензодиазепины усиливают ГАМК-ергическую передачу.

Дофамин

Является регулятором мотивации, удовольствия и движений. При его дефиците развивается болезнь Паркинсона или депрессия. Избыток провоцирует нарушение когнитивных функций (психозы и шизофрения). 

Серотонин (5-HT)

Отвечает за настроение, сон, аппетит, восприятие боли. 90% серотонина синтезируется в кишечнике. Попадая в мозг, он модулирует эмоции, тревожность, агрессию.

При дефиците возникает депрессия, тревога, обсессивно-компульсивные расстройства. Его избыток провоцирует опасное состояние — серотониновый синдром.

Норадреналин (норэпинефрин)

Медиатор стресса, бодрствования, внимания. Вырабатывается в голубом пятне задней части мозга. Участвует в адаптивной реакции «бей или беги». Повышает фокус, память и бдительность. Его избыток вызывает тревожность и панические атаки. При дефиците норадреналина развивается депрессия или СДВГ.

Ацетилхолин (АХ)

Контролирует движения, память, обучение. В нервно-мышечных синапсах данный медиатор запускает сокращение мышц. В мозге – участвует в обучении и памяти (гиппокамп). Дефицит приводит к развитию болезни Альцгеймера. 

Эндорфины

Отвечает за обезболивание и эйфорию. Естественные опиаты, выделяются при стрессе, физической нагрузке. Они уменьшают боль, вызывают чувство удовольствия Дефицит эндорфинов провоцирует хронические боли, состояние депрессии.

Окситоцин

Гормон «любви и доверия». Укрепляет социальные связи (мать-ребенок, партнеры), снижает тревожность. Также стимулирует роды и лактацию.

Его дефицит способствует развитию аутизма, социальной тревожности.

Гистамин

Поддерживает бодрствование (антагонисты вызывают сонливость). Вызывает аллергические реакции (зуд, отек). Его избыток стимулирует развитие аллергии и бессонницы. Дефицит приводит к сонливости.

Влияние нейромедиаторов на эмоции и поведение

Медиаторы играют ключевую роль в регуляции эмоций, поведения, мышления и физиологических процессов. Их баланс напрямую влияет на настроение, мотивацию, стрессоустойчивость и социальное взаимодействие. 

Серотонин

Серотонин часто называют «гормоном счастья», хотя он регулирует не только настроение, но и аппетит, сон, память и социальное поведение.

Достаточный уровень серотонина способствует чувству благополучия, спокойствию и эмоциональной устойчивости. Он также подавляет агрессию и помогает контролировать импульсы.

Низкий уровень серотонина связывают с депрессией, тревожностью, раздражительностью и импульсивностью.

Дефицит серотонина может приводить к расстройствам пищевого поведения (булимия, анорексия), обсессивно-компульсивному расстройству (ОКР) и мигреням.

Дофамин

Дофамин — это нейромедиатор мотивации, удовольствия и обучения.Вызывает чувство удовлетворения, предвкушения награды и эйфории. 

Мотивирует к достижению целей, усиливает любознательность и креативность. Однако избыток дофамина (например, при употреблении наркотиков) приводит к зависимости и рискованному поведению.

Его недостаток ведёт к ангедонии (неспособности испытывать радость), апатии и депрессии. 

Норадреналин (норэпинефрин)

Норадреналин действует как нейромедиатор и гормон, участвуя в адаптивной реакции «бей или беги». Повышает бдительность, усиливает реакцию на стресс. Помогает концентрироваться в критических ситуациях, улучшает память и скорость реакции.

Его избыток вызывает тревогу и панику, а недостаток — вялость и депрессию.

Хронически высокий уровень норадреналина связан с тревожными расстройствами, а низкий — с синдромом хронической усталости.

ГАМК (гамма-аминомасляная кислота)

ГАМК — главный тормозной нейромедиатор, который снижает возбудимость нервной системы. Обеспечивает расслабление, уменьшает страх и тревогу. Помогает успокоиться, улучшает качество сна и контролирует импульсивные действия.

Недостаток ГАМК приводит к бессоннице, паническим атакам и эпилепсии.

Глутамат

Глутамат — основной возбуждающий нейромедиатор, отвечающий за обучение и память. В норме поддерживает ясность мышления, но при избытке вызывает перевозбуждение и тревогу. Участвует в формировании нейронных связей, важных для обучения.

Эндорфины

Эндорфины — природные опиаты, уменьшающие боль и вызывающие эйфорию. Создают чувство радости, удовлетворения и снижают стресс. Вырабатываются при физической нагрузке, смехе, сексе — формируют «естественное» удовольствие.

Дефицит эндорфинов повышает болевую чувствительность и способствует развитию депрессии.

Баланс нейромедиаторов критически важен для психического здоровья. Их дисбаланс может быть вызван генетикой, стрессом, питанием или болезнями. Современная психофармакология направлена на коррекцию уровней этих веществ, но естественные методы (спорт, медитация, здоровый сон) также эффективно поддерживают нейрохимический баланс.

Нейромедиаторы и психические расстройства

Дисбаланс нейромедиаторов напрямую связан с развитием психических расстройств, влияя на эмоции, мышление и поведение.

Депрессия: серотонин, норадреналин и дофамин

Депрессия — одно из самых распространенных расстройств, связанное с нарушением работы моноаминовых систем.

• Серотонин

Низкий уровень серотонина приводит к подавленному настроению, тревожности, навязчивым мыслям и нарушениям сна. Снижение синтеза или ускоренный распад серотонина нарушает передачу сигналов в лимбической системе (отвечает за эмоции).

• Норадреналин

Дефицит связан с апатией, усталостью и снижением мотивации. Механизм действия связан с нарушением работы голубого пятна — основного источника норадреналина — ухудшает реакцию на стресс.

• Дофамин

Недостаток дофамина вызывает ангедонию (потерю удовольствия) и отсутствие энергии, путем снижения активности мезолимбического пути (система вознаграждения).

Тревожные расстройства: ГАМК, серотонин и глутамат

Тревожные расстройства (генерализованное тревожное, паническое, ОКР) связаны с гипервозбудимостью нервной системы.

• ГАМК (тормозной нейромедиатор)

Дефицит ГАМК приводит к чрезмерной активности миндалевидного тела (амигдалы), что вызывает панику и фобии. Механизм действия связан с недостаточным торможением нейронов, вызывая перевозбуждение.

• Серотонин

Низкий уровень серотонина усиливает тревогу и навязчивые мысли.

• Глутамат (возбуждающий медиатор)

Избыток глутамата перегружает нейроны, приводя к тревоге и даже нейродегенерации.

Шизофрения: дофамин и глутамат

Шизофрения — тяжелое расстройство с галлюцинациями, бредом и когнитивными нарушениями.

• Дофаминовая гипотеза

Гиперактивность дофамина в мезолимбическом пути вызывает позитивные симптомы (бред, галлюцинации). Гипофункция дофамина в префронтальной коре формирует негативные симптомы (апатию, когнитивный дефицит).

• Глутаматная гипотеза

Снижение активности NMDA-рецепторов приводит к дисбалансу между возбуждением и торможением.

Биполярное расстройство: дофамин, серотонин и норадреналин

Биполярное расстройство характеризуется чередованием мании и депрессии.

• Мания

Избыток дофамина и норадреналина вызывает гиперактивность, эйфорию, рискованное поведение.

• Депрессивная фаза

Дефицит серотонина и норадреналина стимулирует подавленность, упадок сил.

СДВГ (синдром дефицита внимания и гиперактивности): дофамин и норадреналин

Дефицит дофамина в префронтальной коре приводит к нарушению концентрации и импульсивности. Низкий уровень норадреналина вызывает проблемы с усидчивостью.

Психические расстройства возникают из-за сложных нарушений в нейротрансмиттерных системах. Современная терапия направлена на коррекцию этих дисбалансов, но каждый случай требует индивидуального подхода. Дальнейшие исследования в нейробиологии помогут разработать более точные и безопасные методы лечения.

Cмотрите по теме:

Эмоциональные расстройства при когнитивных нарушениях, подходы к коррекции

Спикер

Зеленцова Валерия Викторовна

заведующая отделением неврологии
МНОЦ МГУ им. М.В. Ломоносова

Смотреть вебинар

Методы исследования нейромедиаторов

Изучение нейромедиаторов — сложная задача, требующая сочетания биохимических, молекулярно-биологических, визуализационных и фармакологических подходов. Современные методы позволяют анализировать их концентрацию, динамику высвобождения, рецепторную активность и влияние на поведение.

Биохимические методы

• Хроматография

Основана на принципе разделения и количественного определения нейромедиаторов в биологических образцах (кровь, спинномозговая жидкость, ткань мозга).

• Высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ) с детектированием. Используется для определения катехоламинов (дофамин, норадреналин), серотонина, ГАМК.

• Газовая хроматография с масс-спектрометрией (ГХ-МС). Применяется для летучих соединений и их метаболитов.

Данный метод применяется для диагностики нейродегенеративных заболеваний (болезнь Паркинсона), а также исследования эффектов лекарств.

• Иммуноферментный анализ

Использование антител для выявления специфических нейромедиаторов или их метаболитов. Данный метод обладает высокой чувствительностью и возможностью работы с небольшими образцами.

Применяется для определения серотонина в плазме крови, а также для анализ кортизола (маркера стресса).

• Анализ мочи на метаболиты (эстриол, 2-гидроксиэстрон, 16-альфа-гидроксиэстрон, 4-гидроксиэстрон).

Для исследования используют утреннюю порцию или суточную мочу. В последнем случае сбор начинают со второй утренней порции, фиксируя всю мочу в течение 24 часов в специальный контейнер (первое мочеиспускание пропускают). Собранную мочу перемешивают и отливают 100 мл для анализа. До момента сдачи в лабораторию биоматериал хранят в холодильнике.

Перед сбором материала необходимо тщательно провести гигиену половых органов, чтобы исключить попадание бактерий или выделений, которые могут исказить результаты.

Молекулярно-биологические методы

• ПЦР и секвенирование

Основан на изучении экспрессии генов, кодирующих ферменты синтеза или распада нейромедиаторов (тирозингидроксилаза – для дофамина, триптофангидроксилаза – для серотонина). Применяется для исследования генетической предрасположенности к депрессии, шизофрении.

• Иммуногистохимия

Визуализирует нейромедиаторы и их рецепторов в срезах мозга с помощью меченых антител. Применяется для обнаружения дофаминовых D2-рецепторов при болезни Паркинсона.

Визуализация в реальном времени

• Микродиализ

Тонкий катетер вводится в мозговые оболочки для забора внеклеточной жидкости и анализа нейромедиаторов. данный способ позволяет отслеживать динамику выброса дофамина, глутамата и других медиаторов в ответ на стимулы (например, при обучении или стрессе).

• Оптогенетика

Метод активации или подавления нейронов светом после введения светочувствительных белков (канальных родопсинов). Позволяет устанавливать причинно-следственные связей между активностью конкретных нейронов и поведением.

• Позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ)

Вводятся радиоактивные метки (например, ¹⁸F-ДОПА для дофамина), затем визуализируется их распределения в мозге. Данный метод используется для оценки плотности дофаминовых транспортеров при болезни Паркинсона или для изучения серотониновых рецепторов при депрессии.

• Функциональная МРТ (фМРТ)

Измеряется изменение кровотока, связанного с нейронной активностью (косвенный метод). Позволяет картировать зоны мозга, активируемых при эмоциональных реакциях.

Электрофизиологические методы

• Патч-клямп

Фиксируется электрическая активность отдельного нейрона для изучения ионных токов через рецепторы (например, ГАМК-А рецепторы).

• ЭЭГ (электроэнцефалография)

Метод заключается в записи суммарной электрической активности мозга. Позволяет выявить аномальные паттерны при эпилепсии (связанной с дисбалансом ГАМК/глутамата).

Поведенческие и фармакологические методы

Тесты на животных

• Принудительный плавательный тест – оценка антидепрессивного эффекта (серотонин/норадреналин).

• Лабиринты (например, «радиальный лабиринт») – изучение роли ацетилхолина в памяти.

Фармакологические манипуляции

Использование агонистов или антагонистов рецепторов. Например, введение NMDA-антагонистов (кетамин) для моделирования шизофрении или использование L-ДОФА (предшественника дофамина) при болезни Паркинсона.

Современные технологии

• Масс-цитометрия (CyTOF)

Мультиплексный анализ множества нейромедиаторов и их рецепторов на уровне отдельных клеток.

• Нейросенсоры (GRAB-сенсоры)

Используются генетически кодируемые флуоресцентные сенсоры для визуализации нейромедиаторов (например, дофамина) в реальном времени.

Исследование нейромедиаторов требует комплексного подхода: от молекулярного уровня до целостного поведения. Современные технологии (оптогенетика, ПЭТ, нейросенсоры) позволяют изучать их динамику с беспрецедентной точностью, что открывает новые возможности для лечения психических и неврологических заболеваний.

Cмотрите по теме:

Фармакологические методы лечения когнитивных расстройств

Спикер

Цыпуштанова Мария Михайловна

к.м.н., врач-невролог 3 неврологического отделения ФГБНУ Научного Центра Неврологии

Смотреть вебинар

Влияние внешних факторов на работу нейромедиаторов

Нейромедиаторные системы крайне чувствительны к воздействию внешней среды. Образ жизни, питание, стресс, экология и даже социальные взаимодействия могут изменять синтез, высвобождение и обратный захват ключевых нейротрансмиттеров, влияя на эмоции, когнитивные функции и поведение.

Питание

• Аминокислоты

Они являются предшественниками нейромедиаторов

• Триптофан. Недостаток триптофана в пище (яйца, сыр, орехи) снижает синтез серотонина, повышая риск депрессии и тревожности. Углеводы усиливают транспортировку триптофана в мозг, временно улучшая настроение («сахарный комфорт»).

• Тирозин. Является предшественником дофамина и норадреналина. Содержится в мясе, рыбе, бобовых. Дефицит приводит к апатии, снижению мотивации. Кофеин усиливает выброс дофамина, но хроническое употребление истощает его запасы.

• Глютамин. Необходим для производства ГАМК. Это главный тормозной нейромедиатор. Нехватка глютамина повышает тревожность. 

• Витамины и минералы

• Витамин D регулирует синтез серотонина. Дефицит связывают с сезонной депрессией.

• Магний активирует ГАМК-рецепторы. Его недостаток вызывает бессонницу и раздражительность.

• Омега-3 (рыбий жир) поддерживает пластичность нейронов и работу дофаминовых рецепторов.

Стресс и гормональные изменения

• Кортизол и его влияние

• Острый стресс провоцирует кратковременный выброс кортизола, что стимулирует синтез норадреналина, улучшая адаптивную реакцию.

• Хронический стресс истощает дофамин (потеря мотивации). Происходит снижение производства серотонина, вызывая депрессию.

• Социальные факторы

• Одиночество снижает уровень окситоцина и серотонина, повышая риск депрессии.

• Поддержка окружения активирует выброс эндорфинов и дофамина, создавая ощущение безопасности.

Физическая активность

• Аэробные нагрузки (бег, плавание) — увеличивают уровень эндорфинов (естественные обезболивающие), а также улучшают синтез дофамина и серотонина.

• Йога и медитация — повышают синтез ГАМК, снижая тревожность.

Вредные привычки

• Алкоголь

• Краткосрочно — усиливает синтез ГАМК (вызывая расслабление) и подавляет глутамат (провоцируя заторможенность).

• Долгосрочно — разрушает дофаминовые рецепторы, что приводит к зависимости и депрессии.

• Никотин

Стимулирует выброс дофамина, вызывая временное удовольствие, но снижает чувствительность рецепторов.

• Наркотики (кокаин, амфетамины)

Блокируют обратный захват дофамина, вызывая эйфорию, но приводят к истощению нейронов.

Экология и токсины

1. Загрязнение воздуха тяжёлыми металлами нарушает работу ГАМК и глутамата, повышая риск СДВГ.

2. Пестициды (органофосфаты) угнетают ацетилхолин, ухудшая память и внимание.

Сон и циркадные ритмы

1. Недосып:

• Снижает выработку серотонина и дофамина, вызывая раздражительность и тягу к углеводам.

• Увеличивает производство кортизола, вызывая хронический стресс.

• Нарушение цикла «сон-бодрствование» ведет к депрессии.

Внешние факторы – от диеты до экологии – действуют на нейромедиаторы через сложные биохимические каскады. Понимание этих механизмов позволяет корректировать образ жизни для поддержания психического здоровья:

• оптимизация питания (баланс белков, витаминов);

• управление стрессом (медитация, спорт);

• отказ от вредных привычек;

• регулярный сон и воздействие естественного света.

Эти меры помогают сохранить равновесие нейрохимических систем без медикаментозного вмешательства на ранних стадиях дисбаланса.

Выводы

Нейромедиаторы служат основой для нормального функционирования нервной системы, контролируя как простейшие рефлексы, так и высшую нервную деятельность. Эти химические посредники не только обеспечивают связь между нервными клетками, но и определяют наше эмоциональное состояние, способность к обучению, физическую координацию и даже взаимодействие с окружающими.

Когда их баланс нарушается, это может спровоцировать развитие тяжелых заболеваний — от аффективных расстройств до нейродегенеративных и психотических состояний. Благодаря современным научным достижениям, сегодня появляются новые подходы к терапии, включая таргетные лекарства, методы нейростимуляции и комплексные программы реабилитации.

Важно отметить, что на работу нейромедиаторов влияют не только внутренние биохимические процессы, но и внешние факторы: питание, стресс, физическая активность, экология и социальное окружение. Это открывает возможности для немедикаментозной профилактики и поддержания нейрохимического баланса через здоровый образ жизни.

Таким образом, изучение нейромедиаторов остается одной из ключевых задач нейробиологии и медицины. Дальнейшие исследования в этой области помогут разработать новые способы диагностики и терапии психических и неврологических заболеваний, а также улучшить качество жизни людей за счет поддержания оптимального функционирования нервной системы.

Список использованной литературы

1. Xiao L. Neurotransmitters: promising immune modulators in the tumor microenvironment. /  Li X, Fang C, Yu J, Chen T. // Front Immunol.- 2023  https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37215113/

2. Yang Z. Neurotransmitters in Prevention and Treatment of Alzheimer's Disease. / Yang Z., Zou Y, Wang L. // Int J Mol Sci.- 2023 https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36835251/

3. Yang Y. Neurotransmitters: Impressive regulators of tumor progression. / Yang Y, Sun L, Liu X, Liu W, Zhang Z, Zhou X, Zhao X, Zheng R, Zhang Y, Guo W, Wang X, Li X, Pang J, Li F, Tao Y, Shi D, Shen W, Wang L, Zang J, Li S. // Biomed Pharmacother.- 2024 https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38823279/

4. Opladen T. Neurotransmitters it is all about communication! / Opladen T, Bertoldi M. // J Inherit Metab Dis.- 2024 https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38747202/

5. Bade A. Imaging Neurotransmitters with Small-Molecule Fluorescent Probes. / Bade A, Yadav P, Zhang L, Naidu Bypaneni R, Xu M, Glass TE. // Angew Chem Int Ed Engl.- 2024 https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38831475/

6. Mhanna A. The correlation between gut microbiota and both neurotransmitters and mental disorders: A narrative review. / Mhanna A, Martini N, Hmaydoosh G, Hamwi G, Jarjanazi M, Zaifah G, Kazzazo R, Haji Mohamad A, Alshehabi Z. // Medicine (Baltimore).- 2024 https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38306525/