адреналин гормон за что отвечает
Что такое адреналин?
Если Вы слышите слово «адреналин», то, скорее всего, воображение рисует какую-нибудь опасную ситуацию, например, прыжок с парашютом или спуск на горных лыжах. Часто мы говорим: «Хочется адреналина», имея в виду потребность в острых ощущениях. Но зачем они нужны? Неужели нам не хочется пожить спокойно? Оказывается, нет. Давайте разберемся!
Физиология
С точки зрения физиологии адреналин – это биологически активное вещество, которое «выбрасывается» в кровь в состоянии стресса. Этот гормон вырабатывается в коре надпочечников, однако, адреналиновые рецепторы расположены практически во всех тканях организма.
Стресс присутствует в нашей жизни в той или иной степени практически всё время, ведь это нейрогормональная реакция организма на воздействие каких-либо экстремальных факторов, причем как физических (боль, холод), так и психологических (радость или опасность). Ребенок получил двойку в школе, и учитель отругал его у доски, – в этой ситуации Ваш малыш также получил определенную дозу адреналина. Получается, что адреналин как физиологическая реакция на стресс присутствует в нашем организме постоянно, однако, его количество в зависимости от степени Ваших переживаний различается.
Почему адреналин?
Откуда же появилось название этого гормона? Всё очень просто! Как уже было сказано, адреналин – это гормон надпочечников, а по-английски слово «надпочечник» звучит как «adrenal», что и дало название этому гормону.
Как и все процессы в нашем организме, адреналин играет определенную роль, его главная функция – мобилизационная. В стрессовых ситуациях адреналин мобилизует все силы организма на самозащиту. Особенно необходимо подобное явление при травмах, когда, находясь в шоковом состоянии, человек не чувствует боли в полную силу, в то время как сильный болевой шок способен привести к летальному исходу. Гормоны блокируют боль, притупляя её в течение некоторого времени после получения травмы.
«У страха глаза велики»
Вряд ли Вы когда-нибудь всерьез задумывались над происхождением этой пословицы, а ведь она также связана с адреналином. В состоянии страха наши зрачки расширяются именно благодаря воздействию этого гормона, также в стрессовых ситуациях учащается сердцебиение, сужаются кровеносные сосуды, органы пищеварения замедляют свою работу. Выработка адреналина способствует увеличению количества сахара в крови, также под его воздействием органам и системам необходимо большее количество кислорода. Однако, эффект адреналина непродолжителен, спустя 5 минут его действие заканчивается, это объясняется тем, что в ответ на выделение адреналина в организме включаются системы его инактивации.
Адреналин и настроение
«Кажется, я встал сегодня не с той ноги», «На улице плохая погода – вот и депрессия», – так мы часто стараемся объяснить свое плохое настроение. Но ведь в жизни всё не случайно, и корень хорошего или плохого настроения кроется, прежде всего, в нашем организме, а точнее в гормонах. Одним из регуляторов наших эмоций выступает именно адреналин.
У каждого человека существует своя определенная шкала эмоций, то есть, каждый чувствует, когда и сколько адреналина ему нужно, в зависимости от этого он и ведет себя определенным образом.
Имейте в виду, что длительное отсутствие выброса адреналина может спровоцировать развитие депрессии. Поэтому, если Вы чувствуете, что который день подряд Вам ничего не хочется делать, срочно возьмите себя в руки и отправляйтесь… куда? – каждый должен решить сам. Лучшее лекарство – это, пожалуй, спорт. Кому-то хватит часовой тренировки в бассейне, чтобы поднять себе настроение, а кому-то потребуется поехать за 1000 километров от города и прыгнуть с парашютом, да еще и не один раз! В любом случае Вы сразу почувствуете, как улучшилось настроение, и появился прилив жизненных сил и энергии; возможно, Вы устанете физически, но точно не эмоционально.
Существует особый сорт людей, которых называют «эмоциональные наркоманы», так как им необходим адреналин в больших количествах, поэтому, они постоянно ищут приключения на свою голову. Гнать автомобиль на бешеной скорости, совершать восхождения на вершины, риск и еще раз риск – это как раз в их стиле!
Адреналиновая диета
Существует такой тип адренорецепторов, «включение» которых способствует распаду жировой ткани. Именно поэтому слишком эмоциональные люди, как правило, худощавые, а вот если подобных структур не хватает, в таком случае жировая ткань начинает накапливаться. В настоящее время ученые ведут разработку лекарственных препаратов, в основе которых лежит именно этот принцип взаимодействия с адренорецепторами.
Источники адреналина
Очень сильные ощущения, которым сопутствует выработка больших доз адреналина, всегда сохраняются в нашей памяти. Выработке этого гормона, прежде всего, способствует спорт, особенно опасные виды спорта, а также путешествия, азартные игры (карты, рулетка и т.п.). Бизнесмены также очень часто испытывают подобное эмоциональное состояние, так как их профессиональная деятельность сопряжена с постоянным риском. В данном случае это финансовые риски, они не несут угрозы здоровью и жизни, но подобные стрессовые ситуации способствуют выбросу больших доз адреналина. Ряд профессий также можно назвать «адреналиновыми»: пожарные, хирурги, журналисты и т.п. Эмоциональные наркоманы, о которых уже шла речь, часто выбирают для себя именно эти профессии, так как постоянное присутствие адреналина им жизненно необходимо.
Адреналин – очень важный и очень нужный гормон. Это своеобразный допинг и источник энергии. Без него наша жизнь была бы скучной и неинтересной!
Гормоны в организме человека. За что они отвечают
Гормоны – биологически активные вещества, вырабатывающиеся клетками эндокринных желез (желез внутренней секреции). Оттуда они поступают в кровь и с кровотоком попадают в клетки и ткани-мишени.
Там они связываются со специфическими рецепторами и таким образом регулируют обмен веществ и множество физиологических функций. Так, они отвечают:
Как работает эндокринная система
Разные внешние или внутренние раздражители действуют на чувствительные рецепторы. В результате формируются импульсы, которые действуют на гипоталамус (отдел головного мозга). В ответ на них в гипоталамусе вырабатываются биоактивные вещества, поступающие по локальным сосудам в другой отдел головного мозга – гипофиз.
В ответ на их поступление в гипофизе вырабатываются гормоны гипофиза. Они попадают в кровь и, достигнув с кровотоком конкретной эндокринной железы, стимулируют в ней синтез того или иного гормона. А затем уже этот гормон поступает с кровью к гормональным рецепторам органов-мишеней, как описано выше.
По химическому строению гормоны делят на 4 вида
Стероиды – производные холестерина. Вырабатываются в коре надпочечников (кортикоиды) и половых железах (андрогены, эстрогены). В эту же группу входит кальцитриол.
Производные жирных кислот– эйкозаноиды. К ним относятся простагландины – повышают чувствительность рецепторов к боли и воспалительным процессам, тромбоксаны – участвуют в процессах свертывания крови, лейкотриены – участвуют в патогенезе бронхоспазма.
Производные аминокислот, преимущественно тирозина – гормон стресса адреналин, предшественник адреналина норадреналин и гормоны щитовидной железы.
Белково-пептидные соединения – гормоны поджелудочной железы инсулин и глюкагон, а также гормон роста соматотропин и кортикотропин – стимулятор синтеза гормонов коры надпочечников. В эту же группу входит антидиуретический гормон вазопрессин, «гормон материнства» окситоцин и ТТГ и АКТГ.
По месту образования выделяют гормоны:
По механизму действия различают гормоны:
По биологическим функциям различают гормоны, регулирующие:
Функции основных гормонов в организме
Список по названиям
Тестостерон — вырабатывается и у мужчин, и у женщин. Отвечает:
Эстрогены – женские половые гормоны. Отвечают за формирование первичных половых признаков у женщин. Обеспечивают репродуктивные функции и эмоциональное состояние. У мужчин вырабатываются в жировой ткани живота из тестостерона. Стимулируют синтез коллагена и обеспечивают эластичность кожи. Принимают участие в работе кровеносной системы.
Прогестерон – сохраняет беременность и обеспечивает менструальный цикл у женщин. Кроме этого, и у женщин, и у мужчин он:
Дигидроэпиандростерон – вырабатывается в головном мозге и надпочечниках.
Д-гормон (так называемый витамин Д):
ТТГ — тиреотропный гормон гипофиза. Регулирует выработку гормонов щитовидной железы трийодтиронина Т3 и тироксина Т4. При дисбалансе гормонов щитовидной желез развиваются гипер- и гипотиреоз.
Инсулин – отвечает за усвоение глюкозы клетками. Стимулирует мышечный рост и аппетит. При нехватке инсулина развивается сахарный диабет. Избыток инсулина приводит к инсулинорезистентности (снижение чувствительности инсулинозависимых клеток к действию инсулина с последующим нарушением метаболизма глюкозы и поступления ее в клетки), что ведет к ожирению и развитию сахарного диабета 2 типа.
Дигидротестостерон – влияет на рост волос, образование акне, увеличение простаты у мужчин.
Кортизол – образуется из прогестерона. Адаптирует организм к влиянию стресса, защищает от воспалений, аллергических реакций, поддерживает в норме артериальное давление.
Альдостерон – гормон коры надпочечников; образуется из прогестерона. Отвечает за обмен солей и воды в организме.
СТП (соматотропный гормон) – гормон роста, избыток которого ведет к развитию акромегалии.
В каких случаях нужно сдавать анализы на гормоны
Если баланс эндокринной системы нарушается, в организме развиваются изменения. Нередко достаточно предельно малых отклонений от нормы, чтобы запустить патологический процесс.
Достаточно долго такие патпроцессы могут протекать бессимптомно. Когда же появляется симптоматика, то нередко патогенез уже необратим. Чтобы выявлять бессимптомные гормональные нарушения на ранних стадиях современная доказательная медицина настоятельно рекомендует пакетные проверки. Один раз в 6-12 месяцев достаточно сдать кровь на анализ, чтобы оценить состояние эндокринной системы и не допустить развития гормональных заболеваний.
Кроме этого, о необходимости сдать анализ на гормоны может свидетельствовать ряд признаков:
Также обязательно контролировать уровень гормонов при беременности, чтобы не допустить аномалий развития плода.
При планировании беременности необходимо пройти обследование щитовидной железы: сделать УЗИ щитовидной железы, пройти исследования гормонов ТТГ, Т4 свободный (свободный тироксин) и АТ к ТПО (антитела к тиреопероксидазе)
Во время беременности, если есть нарушение функций щитовидной железы, необходимо 1 раз в триместр проводить скрининг гормона ТТГ и консультироваться у эндокринолога.
Гормоны стресса: кортизол и адреналин
Стресс — это биологическая реакция на сложные ситуации. Это заставляет организм выделять гормоны, такие как кортизол и адреналин. Гормоны стресса помогают подготовить организм к действию, учащая сердцебиение и частоту дыхания, создавая повышенное состояние бдительности или возбуждения. Этот ответ на определенные ситуации призван защитить вас от угроз со стороны хищников, будь то физических или психологических.
Но как снизить уровень кортизола, если у вас хронический стресс? Очевидно, уменьшить количество стрессовых ситуаций, а для более быстрого и эффективного восстановления обратиться к нам в МЦ Алтимед.
Что такое кортизол?
Кортизол — это основной гормон стресса, который выделяется корой надпочечников всякий раз, когда вы испытываете стресс. Если вы хронически находитесь в состоянии стресса, ваш организм постоянно выделяет гормон. Постоянно высокий кортизол очень вреден для вашего когнитивного и физического здоровья, а также для вашего благополучия. Однако, в краткосрочной перспективе выброс кортизола очень полезен и служит формой защиты вашего тела.
Хронически повышенный уровень кортизола особенно опасен для вашего мозга. В таких случаях гормон повреждает области в гиппокампе, части мозга, отвечающей за процессы обучения и памяти.
Доказано, что повышенный уровень кортизола также несет с собой проблемы со сном и заметно ухудшенное качество сна. Это связано с тем, что слишком много кортизола не дает вам заснуть вечером, а ночью приводит к ситуации, когда вы находитесь в постоянном состоянии бдительности.
Влияние кортизола на организм
Переоценить функции кортизола невозможно, он принимает активное действие в обменных процессах в организме. Гормон усиливает воздействие адреналина и норадреналина, что позволяет человеку самостоятельно справляться со стрессовой ситуацией без медикаментозного воздействия.
Кортизол оказывал противовоспалительное действие, регулирует выработку аминокислот и их поглощение скелетно-мышечной тканью. Гормон стресс отвечает за процесс:
Помимо указанных свойств, влияние кортизола на организм наблюдается и в других процессах. Так, его нормальный уровень, это:
Кортизол снижает сопротивляемость организма. Он очень важен для организма и при выраженном дефиците требуется незамедлительная ликвидация дисбаланса.
Что такое адреналин?
Адреналин – это вещество, которое вырабатывается в мозговом веществе надпочечников, а также в некоторых нейронах центральной нервной системы. В течение нескольких минут во время стрессовой ситуации адреналин быстро выделяется в кровь, посылая в органы импульсы для создания определенной реакции.
Адреналин обычно выделяется, когда мы находимся в стрессовой ситуации; говорят, что он регулирует наши условия «бей или беги». Когда мы сталкиваемся с ситуацией, которая вызывает у нас стресс, этот гормон устремляется к некоторым частям нашего тела, вызывая у нас реакцию, это называется выбросом адреналина. Например, сухость в горле во время публичных выступлений или быстрое сердцебиение в пугающей ситуации — все это из-за выброса гормона адреналина. Когда стресс постепенно спадает, его действие нейтрализуется норадреналином, гормоном организма.
Что такое адреналиновый стресс
Выброс адреналина происходит в момент максимального напряжения. Примечательно, что спровоцировать этот процесс может как обычный просмотр фильма ужасов, так и серьезные стрессовые ситуации. Переизбыток гормона стресса негативно отражается на общем состоянии организма и может привести к развитию хронического стресса.
Под адреналиновым стрессом понимает состояние, в котором происходит максимальный выброс гормона под действием какой-либо ситуации. В этот момент силы человека удваиваются, и он способен решить вопрос любой сложности. Но если адреналин при стрессе – это норма, то его переизбыток в спокойном состоянии – это реальная опасность для организма. У человека могут развиться следующие патологии:
В классическом виде гормон стресса адреналин усиливает защитные функции организма. А вот аномальный переизбыток способен вызвать заболевания сердечно-сосудистой системы. Повышенный уровень адреналина – это накопление жира и сахаров в крови, что влечет за собой чрезмерный набор веса.
В некоторых случаях у человека развивается адреналиновая зависимость, при ее развитии происходит:
Регулярно испытывать адреналиновый стресс опасно для здоровья!
В целом, кортизол и адреналин выполняют множество важных задач в организме. Например, в стрессовых ситуациях они готовят вас к тому, чтобы быть на вершине своей игры. Гормоны также помогают мозгу использовать глюкозу в качестве источника энергии. Короче говоря, кортизол улучшает вашу работоспособность. Если вам нужно хорошо проявить себя в сложной ситуации, сначала быстро высвобождаются гормоны стресса норадреналин и адреналин. Затем следует выброс кортизола. Комбинация этих гормонов повышает частоту сердечных сокращений, артериальное давление и имеет множество других эффектов. По сути, кортизол активирует вас в сложных ситуациях. Как понизить кортизол читайте далее.
Когда нужно обратиться в МЦ Алтимед?
Обращаться за квалифицированной помощью необходимо при появлении характерных симптомов. Главные признаки повышенного кортизола:
У вас также может наблюдаться усиление роста волос на теле или проблемы со сном (поскольку кортизол влияет на цикл сна и бодрствования в организме). Повышенный гормон стресса у женщин может включать снижение полового влечения и нарушения менструального цикла.
Если у вас повышенный кортизол симптомы, которого описаны выше, обращайтесь к нам в медицинский центр Алтимед.
Диагностика и лечение гормонов стресса в МЦ Алтимед
Чтобы узнать, что стало причиной повышения гормонов, необходимо пройти полную диагностику организма. Это можно сделать быстро и безболезненно у нас в МЦ Алтимед. Мы используем оборудование собственного производства для полной диагностики организма.
Функциональный скрининг помогает измерить уровень кортизола при стрессе, а также определить уровень витаминов и минералов. С его помощью можно составить полноценную картину о функционировании всего организма.
ATM Vega Testпоказывает скрытые заболевания, помогает определить их тяжесть и понять, что стало причиной. На основании полученных результатов, наши специалисты могут составить эффективный план лечения, результаты которого вы заметите уже в первые дни.
Как проходит лечение гормонов стресса в МЦ Алтимед?
Процесс снижения кортизола требует времени и комплексного подхода. Наши специалисты составляют вам курс, после которого вы сможете восстановить норму кортизола в организме и тем самым избавиться от многих дискомфортов (лишний вес, проблемы со сном и другие).
Чтобы уменьшить стресс, мы рекомендуем пройти курс лечения на приборе нашего производства АТМ ТР для транскраниальной магнитной стимуляции. Частотно-волновые процессы воздействуют на организм, налаживают синхронизацию всех органов, чтобы они работали в своем ритме. Аппарат для электромагнитной (PEMF) терапии в домашних условияхATM Helper MLпомогает восстановить уровень гормонов стресса в организме человека. Главное, что вы можете использовать его в дальнейшем, в случае попадания в стрессовые ситуации. Также, у него широкий спектр действий и он не менее эффективен в излечении многих других заболеваний. Об этом более детально вам расскажут на консультации.
Почему стоит выбрать МЦ Алтимед для лечения гормонов стресса?
Наш медицинский центр Алтимед – это современные подходы к регулированию гормонов в организме человека без медикаментов, которые не гарантируют результат, и могут вызывать побочные эффекты.
Приборы собственного производства по лучшим ценам.
«Скандальные» молекулы с двумя названиями, которые командуют: «Бей или беги!»
«Скандальные» молекулы с двумя названиями, которые командуют: «Бей или беги!»
Волк и зайчик испытывают разные эмоции при встрече. Один боится и хочет убежать, а другой готов к нападению. В обеих этих реакциях принимают участие две очень важные молекулы — адреналин и норадреналин.
Автор
Редакторы
Статья на конкурс «Био/Мол/Текст»: Две молекулы — адреналин и норадреналин — вовлечены в управление реакциями человека в минуту опасности или сильного эмоционального напряжения. В статье рассказывается о том, какие физиологические процессы происходят в организме при их участии и обеспечивают возможность быстрого реагирования наших мышц на экстремальные ситуации.
Конкурс «Био/Мол/Текст»-2020/2021
Эта работа опубликована в номинации «Своя работа» конкурса «Био/Мол/Текст»-2020/2021.
Генеральный партнер конкурса — ежегодная биотехнологическая конференция BiotechClub, организованная международной инновационной биотехнологической компанией BIOCAD.
Спонсор конкурса — компания SkyGen: передовой дистрибьютор продукции для life science на российском рынке.
Спонсор конкурса — компания «Диаэм»: крупнейший поставщик оборудования, реагентов и расходных материалов для биологических исследований и производств.
Что же это за вещество такое — адреналин?
Адреналин — катехоламин, гормон, выделяющийся из корковых структур надпочечников. В переводе с английского adrenal означает «надпочечник», что и дало название этому гормону. Открытие адреналина сопровождалось спорами о приоритетах: кто первым обнаружил, кто первым раскрыл механизм действия. Именно поэтому адреналин считается одной из самых «скандальных» молекул. В 1891–1894 гг. наши соотечественники, переехавшие в Польшу, Наполеон Цыбульский и Владислав Симонович (в некоторых источниках Ладислав Шиманович) исследовали физиологические эффекты экстрактов из надпочечников. Было выдвинуто предположение о том, что вещества, выделяемые этим органом, регулируют работу сердечно-сосудистой и нервной систем. Однако в англоязычной литературе приоритет открытия адреналина как экстракта надпочечников приписывают Джорджу Оливеру и Эдварду Шафферу. В 1895 году в экспериментах, которые Оливер проводил на собственном сыне, было установлено, что экстракт надпочечников вызывает сужение лучевой артерии в руке и повышает давление. Впоследствии авторы опубликовали работу, в которой показали увеличение сокращений мышцы после добавления к ней раствора, экстрагированного из надпочечников (рис. 1). К сожалению, Цыбульский и Симонович так и не стали оспаривать первенство.
Рисунок 1. Записи сокращений скелетной мышцы лягушки в исходных условиях (а) и после добавления экстракта надпочечников (б). Амплитуда и длительность суммарного сигнала выросла.
Экстракт надпочечников содержал смесь различных компонентов. Поэтому необходимо было определить то активное соединение, которое оказывало стимулирующий эффект. И в этой ситуации опять не обошлось без «скандала». В 1898 году Джон Абел из Балтимора выделил это вещество и назвал его эпинефрином. Но в 1901 году Йокичи Такамине — японский иммигрант, живший в США, в более чистом виде выделил компонент экстракта надпочечников, ответственный за повышение кровяного давления и назвал его «адреналин». Таким образом, есть два равнозначно существующих названия — адреналин и эпинефрин. Всемирная организация здравоохранения использует название «эпинефрин», которое происходит от греческого επι («рядом») и νεφρά («почка»). Название «адреналин» — латинское: от ad («сбоку») и renalis («почечный»).
Идею о том, что адреналин жизненно необходим для осуществления многих функций нашего организма, впервые высказал Уолтер Брэдфорд Кеннон — американский психофизиолог. В своей книге «Мудрость тела», впервые опубликованной в 1932 году, он обобщил известные к тому времени данные об адреналине. Кеннон описал важнейшую роль гормона в мобилизации всех систем организма для работы при максимальной нагрузке и назвал это реакцией «бей или беги». Описывая это явление, Кеннон говорил о том, что в минуты опасности адреналин вызывает такое состояние организма, при котором у хищника возрастает возможность нападения («бей»), а жертва реагирует на близкую опасность бегством. Однако Кеннон, называя адреналин молекулой, управляющей реакцией «бей или беги», не мог раскрыть механизм, по которому усиливалась работа скелетной мускулатуры, необходимой для нападения или бегства. Для этого необходимо понимание физиологических процессов, вызывающих повышение сократительной способности мышечных волокон. Далее в нашей статье будет рассказано о том, какие процессы лежат в основе этой реакции.
«У вас возбудимость повысилась» — феномен Орбели—Гинецинского
Еще до того, как Кеннон сформулировал представление о реакции «бей или беги», в 1923 году профессор Санкт-Петербургского медицинского университета Леон Орбели и его коллега Александр Гинецинский, пытаясь ответить на вопрос: «Как заставить мышцы сокращаться сильнее?», провели исследования, в которых выявили очень интересный эффект. В экспериментах на скелетной мышце лягушки они обнаружили, что сила мышечных сокращений, уменьшившаяся при длительной стимуляции, возрастает, если раздражать симпатический нерв [2]. Дело в том, что в организме есть специальная нервная система, которая называется симпатической. Она ответственна за работу сердечно-сосудистой системы и внутренних процессов, происходящих независимо от нашего сознания, но реагирует на изменение внешних условий. Эта система сложно устроена, а ее описание требует отдельного рассказа.
Нервные окончания симпатических нервов подходят близко к органам-мишеням и вызывают изменение их функций. Исследуя роль симпатической нервной системы в регуляции работы скелетной мускулатуры, Л. Орбели и А. Гинецинский поставили эксперимент, в котором долгое время раздражали скелетную мышцу лягушки до такой степени, что сила ее сокращений значительно уменьшалась. Такую мышцу называют «утомленной». Но когда ученые простимулировали блуждающий нерв, который в своем составе имеет и симпатические волокна, то увидели, что сила сокращений «утомленной» мышцы восстановилась (рис. 2). А сами сокращения стали возникать через более короткий период времени после стимула. Исследователи сделали вывод, что улучшение функций утомленной мышцы при стимуляции симпатического нерва вызывает повышение ее возбудимости. Этот эффект получил название феномена Орбели—Гинецинского.
Рисунок 2. Л. Орбели, А. Гинецинский и запись сокращений «утомленной» мышцы при стимуляции симпатического нерва (моменты стимуляции обозначены стрелками). При стимуляции симпатического нерва сила мышечных сокращений возрастает.
Еще одна молекула для выполнения реакции «бей или беги»
Анализируя результаты своих экспериментов с восстановлением сокращений «утомленной» мышцы, Л. Орбели выдвинул важную гипотезу о том, что стимуляция симпатического нерва может оказывать влияние не только на саму мышцу, но в первую очередь на контакт между нервным окончанием мотонейрона и мышечным волокном. Однако неясно было, по какому механизму это происходит.
Для того, чтобы понять механизм возникновения феномена Орбели—Гинецинского, нужно вспомнить, что при раздражении симпатического нерва из его окончаний выделяется другой катехоламин — норадреналин. Он является предшественником адреналина; их различия состоят в небольшой добавочной группе атомов углерода и водорода у норадреналина. Норадреналин тоже имеет второе название — норэпинефрин [2]. При возникновении стрессовой ситуации, когда надо либо нападать, либо убегать, в организме увеличивается содержание и норадреналина, и адреналина [3]. Таким образом, норадреналин является второй молекулой, которая может принимать участие в осуществлении реакции «бей или беги», но как это происходит, долгое время оставалось непонятным. Пытаясь найти объяснение обнаруженному феномену, Л. Орбели предположил, что симпатическая иннервация, повышая сократительные способности мышцы, по-видимому, действует на контакт между мышцей и подходящим к ней нервом периферической нервной системы, которую еще называют соматической. Ее главная функция — управлять нашими движениями.
Нервно-мышечный синапс — главный инструмент для реализации реакции «бей или беги»
Один из важнейших элементов соматической нервной системы — это место «встречи» нервного окончания мотонейрона и мышечного волокна. Для того, чтобы мышцы начали сокращаться, необходима слаженная работа такого контакта между нервным окончанием мотонейрона, посылающего электрический сигнал к мышечному волокну, и специализированной зоной мембраны мышечного волокна. Он называется нервно-мышечным соединением или синапсом (рис. 3). Именно здесь происходят основные события, которые заставляют наши мышцы сокращаться и позволяют нам «бить» или «убегать» в случае опасности. Процесс передачи сигнала от мотонейрона к мышечному волокну обеспечивается работой сложного многоступенчатого механизма, в основе которого лежит преобразование электрического сигнала в химический и обратно.
О работе нейромедиаторов можно прочитать в некоторых ранее опубликованных на «Биомолекуле» статьях. Например, статья «Тайны голубого пятна» посвящена норадреналину; «Молекула здравого ума» — ацетилхолину, а в комиксе «Как происходит выделение нейромедиатора» наглядно проиллюстрирован этот процесс [4], [5], [6].
Рисунок 3. Строение нервно-мышечного синапса. Показаны самые главные элементы (без упоминания многочисленных структур в нервном окончании и мышечном волокне), которые все вместе участвуют в обеспечении работы нервно-мышечного контакта и сокращении мышечного волокна.
рисунок автора статьи
Когда мотонейрон отправляет электрический сигнал по своему аксону, в его окончании вблизи мышечного волокна происходит выделение специального вещества — ацетилхолина, который называют медиатором. Молекулы ацетилхолина упакованы в особые пузырьки — синаптические везикулы. В одной везикуле может находиться до 10 000 молекул ацетилхолина; такая порция ацетилхолина называется квантом. В ответ на электрический импульс выделяется от нескольких десятков до нескольких сотен квантов медиатора. Так электрический сигнал превращается в химический. Выделившиеся молекулы ацетилхолина посредством диффузии проходят через синаптическую щель — промежуток между нервным окончанием и мембраной мышечного волокна. На этой мембране расположены специальные молекулярные комплексы — рецепторы, которые, взаимодействуя с молекулой ацетилхолина, открывают ионный канал в мембране, и через него в мышечное волокно входят ионы. Это приводит к возникновению электрического ответа теперь уже в мышечном волокне, то есть сигнал превратился из химического опять в электрический. Если величина этого сигнала достаточна для того, чтобы запустить дальнейшие внутриклеточные процессы в мышечном волокне, необходимые для начала работы сократительного аппарата — возникает сокращение мышечного волокна. Таким образом, следуя гипотезе Л. Орбели об усилении сократительной способности утомленной мышцы в результате какого-то влияния стимуляции симпатического нерва на нервно-мышечный контакт, можно связать два явления: увеличение содержания адреналина и норадреналина в крови при «встрече с хищником» и ответные реакции — повышение возбудимости скелетной мускулатуры, позволяющей нападать или убегать. Однако прямых экспериментальных подтверждений правильности этого предположения долгое время не было.
Что делает норадреналин в «утомленной» мышце
Несмотря на то, что после работ Л. Орбели и У. Кеннона было проведено множество исследований влияния адреналина и норадреналина как на скелетную мышцу, так и на процессы в нервно-мышечном соединении, ученые расходились во мнениях о молекулярных механизмах, участвующих в развитии феномена Орбели—Гинецинского.
Рисунок 4. Академик РАН Евгений Евгеньевич Никольский.
фото автора статьи
В 1992 году основатель и руководитель лаборатории биофизики синаптических процессов Казанского института биохимии и биофизики академик Евгений Никольский предложил проверить явление, описанное Л. Орбели, на изолированном нервно-мышечном препарате скелетной мышцы лягушки, анализируя процесс передачи сигнала через нервно-мышечный контакт с помощью микроэлектродной техники (рис. 4).
Так же, как и Л. Орбели с А. Гинецинским, мы вызывали утомление портняжной мышцы лягушки, длительно стимулируя аксон электрическими стимулами. В результате ответ мышечного волокна на стимул уменьшался по амплитуде и не мог вызывать сокращения. Когда в раствор, омывающий нервно-мышечный препарат, добавляли норадреналин, электрический сигнал от мышечного волокна возрастал. Но удивительным было то, что это увеличение не было связано с ростом числа порций ацетилхолина, которые освободились из нервного окончания. Не стало больше рецепторов для ацетилхолина на мембране мышечного волокна, которые с ним взаимодействуют, не изменилась чувствительность этих рецепторов к медиатору.
С помощью разработанного нами специального математического метода мы показали, что увеличение ответа мышечного волокна под влиянием норадреналина происходит из-за того, что кванты ацетилхолина в ответ на стимул выделяются более синхронно (рис. 5).
Рисунок 5. На схемах представлено синхронное и несинхронное высвобождение квантов ацетилхолина и электрические ответы мышечного волокна, возникающие в результате выделения квантов медиатора. Когда амплитуда ответа (зеленая линия) достигает критического значения, необходимого для возникновения потенциала действия мышечного волокна, генерируется мышечное сокращение. При несинхронном выделении квантов медиатора ответ не достигает необходимого уровня; потенциал действия мышечного волокна не развивается, сокращение мышцы не возникает.
рисунок автора статьи
Оказалось, что в ходе развития утомления мышцы, когда она перестает сокращаться из-за длительной стимуляции, величина электрического ответа мышечного волокна в нервно-мышечном контакте снижается из-за того, что кванты ацетилхолина начинают выделяться не одновременно в ответ на стимул (рис. 6). Это приводит к уменьшению электрического сигнала мышечного волокна и к отсутствию сокращения. Когда же мы добавляем норадреналин, в нервном окончании аксона происходит целая цепочка внутриклеточных процессов, которые вызывают одновременное срабатывание тех участков нервно-мышечного контакта, где происходит выделение квантов ацетилхолина. А выделившиеся одновременно молекулы ацетилхолина активируют рецепторы на мембране мышечного волокна, их ответы суммируются; величина результирующего электрического сигнала становится больше, что может вызвать сокращение мышцы. Влияние норадреналина на синхронность выделения квантов ацетилхолина в нервно-мышечном контакте мы впервые описали в статье в журнале Journal of Physiology в 1999 году [7].
Рисунок 6. Электрические ответы мышечного волокна на отдельные нервные стимулы (левая часть рисунка) в «утомленной» мышце, в присутствии норадреналина и при действии веществ, блокирующих влияние норадреналина. Моменты возникновения ответов после стимула (пик в левой части) сильно различаются в «утомленной» мышце и становятся практически одинаковыми при действии норадреналина. В правой части — суммарный ответ мышечного волокна в «утомленной» мышце и после действия на нее норадреналина. Под его влиянием амплитуда ответа увеличивается.
рисунок автора статьи
Так, нам удалось получить практическое объяснение феномену Орбели—Гинецинского. Норадреналин, выделяющийся из окончания симпатического нерва, увеличивает ответ мышечного волокна, вызывая более синхронное освобождение молекул медиатора ацетилхолина. Это приводит к тому, что «утомленная» мышца начинает сокращаться. При возникновении реакции «бей или беги» норадреналин, по-видимому, может действовать таким же образом. Но наши данные были получены на лягушке, которая относится к холоднокровным животным, и многие физиологические и биохимические процессы у них происходят по отличающимся от теплокровных механизмам. Поэтому следующей нашей задачей было проверить, встречается ли подобное явление у теплокровных млекопитающих.
Как влияет норадреналин на нервно-мышечный контакт у белой мышки или крысы
В 2018 году мы поставили задачу: исследовать действие адреналина и норадреналина на процессы в нервно-мышечных синапсах скелетных мышц лабораторных мыши и крысы. Эти животные — наиболее распространенные объекты в исследованиях нейрофизиологов. С помощью аналогичных методов, использованных на препаратах лягушки, мы измеряли характеристики электрических ответов и сравнивали их с теми, которые были получены после добавления в раствор, омывающий мышцу, адреналина, норадреналина или их аналогов. Наш проект был поддержан Российским научным фондом. Мы исследовали нервно-мышечные контакты двух разных типов мышц. Дыхательная мышца диафрагма служит для обеспечения процесса дыхания. В нервно-мышечных синапсах этой мышцы мы обнаружили, что добавление адреналина вызывало уменьшение числа квантов ацетилхолина в ответ на нервный стимул [8], [9]. В синапсах локомоторной мышцы, участвующей в обеспечении положения тела и движения, адреналин вызывал увеличение числа освободившихся квантов. Можно предположить, что эти эффекты в синапсах диафрагмы, вероятно, приводят к тому, что у нас перехватывает дыхание в неожиданной ситуации, а возрастание освобождения медиатора в синапсах локомоторных мышц позволяет им интенсивнее сокращаться, и мы способны быстрее бежать. Интересно, что если в синапсах лягушки в присутствии норадреналина мы наблюдали более синхронное выделение квантов, то в нервно-мышечном контакте локомоторной мышцы крысы таким эффектом обладал адреналин [10]. Мы установили, что концентрация адреналина и норадреналина в растворе, омывающем нервно-мышечный препарат, возрастает при стимуляции нерва, подходящего к мышце. Это говорит о том, что около нервно-мышечного контакта присутствуют так называемые эндогенные (образующиеся в самом организме) адреналин и норадреналин. Поэтому увеличение их содержания в минуты опасности может оказывать стимулирующее действие, вызывая либо освобождение большего количества квантов медиатора ацетилхолина, либо повышая степень синхронности их выделения. Оба этих эффекта приводят к росту величины электрического ответа в мышечном волокне, и тем самым могут вызывать его сокращение, которое обеспечивает выполнение команды «бей или беги».
От лекарства до допинга: почему важно изучать эффекты адренергических соединений
Исследования эффектов адреналина и норадреналина на состояние нервно-мышечного контакта очень важны. И не только потому, что интересно знать, как эти вещества, синтезируемые в нашем организме, влияют на работу скелетной мускулатуры и участвуют в осуществлении реакции «бей или беги». Одна из главных причин — что эти вещества и их ближайшие аналоги широко применяются при лечении сердечно-сосудистых и легочных патологий. В последние десятилетия их стали предлагать для лечения целого ряда нейродегенеративных заболеваний, среди которых — разные виды мышечной слабости, боковой амиотрофический склероз, спинальная мышечная атрофия и некоторые другие, связанные с проблемами нарушения работы скелетной мускулатуры и двигательных функций. Необходимо отметить, что такие аналоги адреналина и норадреналина, как сальбутамол и кленбутерол, способные активировать адреналиновые рецепторы, помимо влияния на процессы в нервно-мышечном контакте и усиления мышечных сокращений, могут приводить еще и к повышению мышечной массы и даже использоваться в качестве допинга (запрещенного Международной антидопинговой ассоциацией). Эти соединения также рассматриваются как потенциально эффективные лекарства для лечения саркопении — заболевания, связанного с возрастным снижением массы мышц. Говоря об адреналине и норадреналине, основное внимание мы уделили их влиянию на скелетную мускулатуру и, в частности, на работу нервно-мышечного соединения, поскольку, как мы полагаем, именно в нем развиваются главные события, участвующие в реакции «бей или беги». Однако адреналин — как гормон — и норадреналин — как медиатор — выполняют множество разных жизненно важных функций в нашем организме, чему, безусловно, можно посвятить не одну статью.
Работа поддержана грантом РНФ № 18-15-00046.