Доктор медицинских наук В. ПРОЗОРОВСКИЙ (г.Санкт-Петербург).

Человеческий мозг - сложнейшая живая система, котораяпорой начинает давать сбои из-за переутомления, болезней, возрастных процессов.Поиск веществ, способных помочь мозгу в экстренных ситуациях, ведется фармакологамидавно. Одной из важнейших удач было открытие гамма-аминомасляной кислоты,"главнокомандующего" тормозными процессами мозга. О лекарствах, созданныхна основе этого вещества, - ноотропиле, аминалоне и других - рассказываетзаслуженный деятель науки, лауреат Государственной премии, профессор ВалентинБорисович Прозоровский.

Универсальный регуляторВпервые гамма-аминомасляную кислоту обнаружили вмозге Е. Робертс и С. Френкель в 1950 году. Но ее главное свойство открылв 1963 году английский ученый К. Крневич. Он изучал электрические потенциалы,которые возникают в соответствующих участках коры головного мозга при раздражениикожи, а также и любых других органов чувств. Исследователь подвел к нейрону,воспроизводящему такие электрические потенциалы, две микропипетки. Однуиз них ввел в тело нейрона и через нее регистрировал возникновение электрическогопотенциала - возбуждение, а другую оставил снаружи и заполнил растворомГАМК в ничтожной концентрации 10-14М. Когда аминокислота поступалаиз пипетки к нейрону, она полностью подавляла импульсы в чувствительныхклетках коры головного мозга.Чуть позднее японские исследователи подтвердили этирезультаты. Опыты были воспроизведены и автором статьи. Стало ясно, чтоГАМК может тормозить любые электрические потенциалы как в коре, так и вдругих участках мозга. Это вещество вырабатывается и выделяется именнов тех областях мозга, которые ответственны за торможение нервной активности.Считается, что ГАМК обеспечивает передачу тормозящих импульсов приблизительнов 30-50% синапсов клеток мозга.Аминокислота вырабатывается в цитоплазме нервнойклетки, а с приходом импульса выделяется в синаптическую щель. Там специальныебелки-рецепторы взаимодействуют с ГАМК таким образом, что в мембране клетки-исполнителяоткрываются поры. Через них внутрь клетки поступают ионы хлора, которыенаходятся в избытке в межклеточной жидкости. Проникновение хлора в клеткуи вызывает в ней состояние торможения.Рецепторы ГАМК расположены также и в сосудах, особенномного их в сосудах мозга. Ученые составили карты, на которых указано, вкаких частях мозга ГАМК играет роль главного тормозного вещества. Хотяконцентрация этой кислоты в разных отделах мозга различна, найти ее можнопрактически везде. Когда же подсчитали общее число ее молекул, то оказалось,что мозг содержит ГАМК в значительно больших количествах, чем это требуетсядля торможения его активности. Зачем? Ведь природа не терпит излишеств.Исследователи предположили, что ГАМК выполняет в мозге и какие-то иныефункции. Действительно, вскоре было установлено, что она является обязательнымучастником многих процессов: влияет на транспорт и переработ ку глюкозы,на дыхание клеток, на образование в них запасов энергии, повышает устойчивостьклеток (и мозга в целом) к кислородному голоданию, активизирует синтезбелков. Эти функции нарушаются при некоторых психических и неврологическихрасстройствах, когда мозг испытывает нехватку аминокислоты.Начался поиск лекарств, способных воздействоватьна передачу нервных импульсов. При этом ученые столкнулись с удивительнымфактом: некоторые растения уже миллионы лет тому назад научились синтезироватьвещества, которые успешно воспроизводили или столь же успешно блокировалидействие передатчиков нервных импульсов медиаторов. Так, никотин и мускарин,содержащиеся в табаке и мухоморах, действуют так же, как ацетилхолин, аатропин, вырабатываемый красавкой (белладонной), устраняет его действие.Эфедрин из растения эфедра воспроизводит, а эрготоксин из маточных рожковспорыньи устраняет действие норадреналина.Стали искать такие растительные вещества, которыемогли бы влиять и на работу ГАМК в нервных клетках. Выяснилось, что некоторыеалкалоиды "выключают" ГАМК. Эти вещества пытались использовать в качествесредств, активизирующих работу мозга, однако они слишком опасны, посколькудаже в очень малых дозах могут вызывать сильнейшие судороги. Не случайнов былые времена из этих растений готовили яды для стрел. Алкалоиды пикротоксини бикукулин нашли другое применение: с их помощью исследователи установили,что система торможения, регулируемая ГАМК, противодействует столь же тотальнойсистеме активации мозга, которая управляется другим медиатором - глютаминовойкислотой. Если тормозная система ГАМК блокирована или нарушена, то активациямозга становится слишком сильной, и возникают судороги. Небольшое же снижениеработы тормозной системы при недостатке ГАМК в организме ведет к бессоннице,беспокойству, тревоге. Восстановление содержания этого вещества, напротив,обеспечивает нормализацию сна, успокоение.

Телеграммы от нервных клетокВ школе нас учат, что мозг и нервы работают исключительнос помощью электричества. В самом деле, нервные клетки отправляют свои "приказы"в виде электрических импульсов. Но волокна, по которым бегут эти импульсы,напрямую не соприкасаются с клетками, выполняющими "приказы". Между нервнымокончанием и клеткой-исполнительницей лежит пространство, которое называетсясинаптическая щель. Место же контакта нервного волокна с клеткой получилонаименование синапс.Передача нервного импульса похожа на посылку телеграммы:сначала действует ток, бегущий по нервному волокну, потом готовится "письменноесообщение", которое передается через синаптическую щель с помощью химическихвеществ, и только потом клетка-исполнитель получает "приказ". Нас интересуетсреднее звено этого процесса - события в синапсе. В нервных окончанияхвырабатываются и выделяются особые химические вещества - передатчики нервныхимпульсов, или медиаторы. Они поступают в синаптическую щель. Их молекулыи являются носителями информации, передающими "приказ". На поверхностиклетки, принимающей "приказ", расположены особые белки, которые захватываютплавающие в синаптической щели передатчики-медиаторы и затем запускаютсложные физико-химические процессы в клетке. Результатом этого может бытьмножество самых разных реакций в организме. Но в основе всех функций, втом числе и сложной функции центральной нервной системы, лежит тонкое взаимодействиеосновных процессов нервной деятельности - возбуждения и торможения. Возбуждение- это состояние активности нервных клеток, когда они вырабатывают и отправляютпо своим отросткам нервные импульсы, а торможение - состояние невосприимчивостик внешним раздражителям.Первые, наиболее хорошо изученные передатчики нервногоимпульса - это ацетилхолин и адреналин (см. "самый интересный журнал Наука и жизнь " № 5, 1991 г.).Они работают, передавая "приказы" от мозга к мышцам, к железам, сердцу,сосудам. Оба медиатора могут обеспечивать как торможение, так и возбуждение.Например, ацетилхолин вызывает усиление сокращений мышц кишечника, но замедляетработу сердца. Адреналин вызывает спазмы сосудов, но расслабляет бронхи.В мозге одни нейроны или даже целые отделы мозга возбуждаются ацетилхолиноми адреналином, другие - тормозятся.Но эти медиаторы работают только в 10% нейронов мозга.А каким же образом обеспечивается снижение общей активности мозга, напримерсон? Это долго оставалось неясным. Однако ученые предполагали, что в мозгедолжны быть вещества, которые обеспечивали бы уменьшение активности нервнойсистемы в целом. И такое универсальное вещество, вызывающее торможение,через некоторое время было обнаружено. Им оказалась гамма-аминомаслянаякислота, которую в дальнейшем мы будем называть сокращенно - ГАМК.

Ноотропил и другиеВ начале 60-х годов бельгийские фармакологи получилисоединение, которое представляло собой гамма-аминомасляную кислоту, свернутуюв кольцо и снабженную некоторыми дополнительными радикалами. ПрофессорК. Джурджеа и его сотрудники установили, что это соединение значительноулучшает память и облегчает процесс обучения, то есть влияет на высшиеинтеллектуальные функции мозга. Поскольку по-латыни "мышление и разум"- "noos", а "средство" - "tropos", новое лекарство получило название ноотропил.Все последующие лекарства с подобным действием стали называться ноотропными.Вещества этой группы улучшают интегративные процессы в мозге, память, атакже повышают устойчивость мозга к стрессовым воздействиям.Ноотропил выпускается в разных странах мира под болеечем 30 наименованиями, что свидетельствует о его необычайной популярности(в России он известен как пирацетам).Кроме того, выделяют группу ноотропных средств сосходным действием, которая довольно неопределенна. Кроме упомянутых аминолона,натрия оксибутирата, фенибута и пикамилона к ней относят также ацефен,пиритинол, винпоцетин, кавинтон, ницерголин, оротовую кислоту, ксантинолникотинат, женьшень, лимонник и другие. Последние препараты присоединенык ноотропным средствам условно, поскольку не только не относятся к ГАМК-подобнымвеществам, но даже не влияют на ее обмен. Они объединены по одному общемусвойству: улучшение памяти и облегчение обучения.Если рассматривать ноотропное действие таких препаратовв целом, то можно выделить четыре основных их свойства (у разных препаратовони выражены в разной степени, что придает им определенное своеобразие).Во-первых, они способны восстанавливать баланс между возбудительными итормозными процессами в мозге. Во-вторых, эти вещества активизируют обмени энергетические процессы в нервных клетках. В-третьих, повышают выносливостьнейронов к кислородному голоданию и, наконец, расширяют сосуды мозга иустраняют их спазмы. Все это позволяет улучшить работу мозга, дает емувозможность противостоять старению и перегрузкам.Фармакологи уверены, что в ближайшие годы должныпоявиться ноотропные средства следующего поколения, которые преобразятжизнь человечества, избавят его от болезней мозга, обеспечат активную старость,а также позволят лечить врожденное слабоумие. Пока, несмотря на получениеусовершенствованных аналогов пирацетама, это еще вопрос будущего.

Поиски лекарствПервое лекарство, которое активировало рецепторы- молекулы, воспринимающие ГАМК, и тем самым заставляло активно работатьтормозную систему, была сама эта кислота в чистом виде. Препарат был полученв Японии и назван гаммалон. Позднее появился точно такой же отечественныйпрепарат, который назвали аминалон. Хотя оба лекарства используются давно,их лечебные эффекты не до конца выяснены. Дело в том, что из-за низкойрастворимости в жирах ГАМК почти не поступает из крови в ткань мозга. Темне менее она оказывает на мозг действие, которое не вызывает сомнения.ГАМК была испытана для лечения эпилепсии. Оказалось,что у 50% больных при этом состояние улучшилось, а у некоторых судорожныеприступы вовсе прекратились. Известно, что ГАМК расширяет сосуды. Но этотэффект вряд ли можно объяснить влиянием на сосуды.Фармакологи продолжали изучать тормозящее действиеГАМК. Для повышения скорости прохождения этого вещества в мозг (через такназываемый гематоэнцефалический барьер) они ввели в молекулу ГАМК хорошорастворимый в жирах радикал. Так был получен препарат фенибут, которыйлегко проникает через барьер в мозг. В настоящее время фенибут применяетсякак успокаивающее средство.Спустя некоторое время удалось установить: химическиепревращения ГАМК в тканях мозга приводят к тому, что она утрачивает аминогруппу,которая замещается гидроксилом. Это новое вещество называется гамма-оксимаслянойкислотой. Если его вводят в кровь, оно легко проникает через барьер в мозги оказывает на него еще более сильное тормозящее действие. Натриевая сольэтого вещества (оксибутират натрия) используется как средство для наркозапри операциях.Фармакологи испытали и другой путь улучшения доставкиГАМК в ткани мозга: присоединение к молекуле лекарства какого-либо естественногопродукта, например витамина. Так в свое время был получен препарат никошпан,эффективное средство для расширения сосудов мозга. Это соединение никотиновойкислоты (витамина РР) с универсальным спазмолитиком (ношпа). Такое же соединениевитамина с ГАМК получило название пикамилон. Как и ожидалось, пикамилонрасширяет сосуды мозга и, кроме того, оказывает успокаивающее действиепри тревоге, страхе, повышенной раздражительности, а также повышает устойчивостьк физическим и психическим нагрузкам. (Странно, но у некоторых людей оноказывает противоположное действие: повышает раздражительность и вызываетголовокружение. Естественно, что в этих случаях препарат отменяется.)Создание препаратов на основе ГАМК и изучение ихвлияния на мозг позволило сделать вывод, что это вещество играет в организмедве важнейшие роли. С одной стороны, ГАМК участвует в регуляции сосудистоготонуса, предохранении от судорожных процессов, формировании эмоций, в обеспечениивысших функций мозга, таких, как память и мышление. Другая роль ГАМК состоитв улучшении снабжения мозга необходимой энергией, поддержании его устойчивостик кислородному голоданию и другим вредным воздействиям, восстановлениинейронов после повреждения.Новые препараты не оправдали всех возлагаемых наних надежд. Было слабое, но отчетливое влияние ГАМК на функции мозга, приводившеек улучшению интеллектуальной деятельности больных, но усиления этого эффекта,однако, не удавалось добиться. Интуитивно ученые догадывались, что онистоят на пороге открытия. Начался поиск принципиально новых решений.



Схема участия ГАМК в торможении импульсов нервныхклеток.В покое в протоплазме клеток преобладают отрицательныезаряды, а на поверхности мембраны скапливаются положительные - клетка находитсяв состоянии умеренной деполяризации и готова к возбуждению. При воздействииактивирующего медиатора происходит выравнивание зарядов по обе сторонымембраны - деполяризация, что ведет к возбуждению клетки.Тормозной импульс вызывает выработку синаптическихпузырьков, которые выходят в синаптическую щель и выбрасывают ГАМК. МолекулыГАМК соединяются с рецептора ми, каналы в мембране открываются, и ионыхлора выходят в протоплазму, увеличивая отрицательный заряд внутри клеткии разность потенциалов на мембране. В результате обычное возбуждение клеткистановится невозможным и возникает состояние торможения. Препарат пикротоксинпрепятствует этим процессам, воздействуя на каналы в мембране клетки-исполнителя.Схема опыта, демонстрирующего тормозящее действиегамма-аминомасляной кислоты на нервные клетки. В головной мозг кошки, находящейсяпод наркозом, вводят электрод, к которому прикладывают фильтровальную бумажку,смоченную раствором ГАМК. После раздражения нерва на передней лапе записываютвызванные потенциалы на экране осциллографа. Амплитуда потенциала отражаетчисло возбужденных нейронов и их способность к восприятию внешнего импульса.При воздействии физиологическим раствором потенциалы не изменяются (графиквверху), при поступлении раствора ГАМК постепенно происходит торможениенервных клеток (график внизу).Схема порочного круга изменений в организме иголовном мозге при старении, травмах и болезнях.Длительное существование порочного круга ведетк возникновению неврозов, психозов и депрессии, нарушению сна, памяти имышления. Стрелки обозначают направление влияний одного состояния на другоеи те звенья порочного круга, на которые воздействуют ноотропные средства.