ПРОГРАММА КУРСА
Предмет и методы нейрохимии. Медиаторы и модуляторы нервной системы - общая характеристика.
Дофаминергическая система мозга: локализация ДА нейронов в ЦНС. Дофамин (ДА) как медиатор ЦНС, синтез дофамина, ингибиторы синтеза ДА. Строение и роль дофаминовых транспортеров (ДАТ), понятие о вторично активном транспорте ДА в терминали, роль ДАТ в метаболизме ДА, блокаторы и модуляторы ДАТ. Строение и работа везикулярного транспортера ДА.
Функции Д1, Д2, Д3 и Д4-рецепторов дофамина; роль в патогенезе шизофрении, паркинсонизма и маниакально-депрессивного поведения (МДП). Влияние уровня дофамина на поведение; факторы вознаграждения. Роль дофамина в патологических состояниях психики.
Серотонинергическая система мозга. Особенности строения и локализации серотонинергических нейронов в ЦНС. Синтез серотонина, ингибиторы. Катаболизм серотонина, роль и свойства. МАО А и МАО B; субстраты и ингибиторы МАО. Обратный захват серотонина. Ингибиторы обратного захвата серотонина, их применение при лечении депрессий и состояний патологической тревожности. Транспортер серотонина в везикулу.
Рецепторы серотонина в ЦНС: основные типы рецепторов и их локализация; роль в регуляции поведения и патологических состояний; эндогенные и экзогенные агонисты и антагонисты рецепторов серотонина, их роль в патологических состояниях психики.
Влияние дефицита серотонина на психоэмоциональное состояние. Мелатонин и его роль в психических процессах. ЛСД и наркотические производные серотонина.
Катехоламины. Норадреналин, пути его синтеза, деградации. Транспортеры норадреналина в аксон и в везикулы. Везикулярная утечка норадреналина. Типы адренорецепторов, агонисты и антагонисты адренорецепторов. Вторичные мессенджеры при активации адренорецепторов. Физиологические эффекты норадреналина в ЦНС - участие в депрессивных состояниях, реакциях пробуждения и сна.
Гистамин и гистаминергическая передача в нервной системе. Особенности гистаминергических путей в мозге. Синтез и деградация гистамина в нейронах и тучных клетках мозга. Рецепторы гистамина Н1 и Н2-типа.
Рецепторы гистамина - периферические и центральные. Антагонисты и агонисты рецепторов гистамина, их значение для нервной ткани.
Ацетилхолин как медиатор ЦНС. Локализация холинергических ядер в ЦНС. Холинергические пути в ЦНС. Синтез и деградация АХ в мозгу. Натрий-зависимый обратный захват холина: особенности строения и кругооборота в терминалях. АХЭ, ее структура, локализация, активность. Ингибиторы АХЭ и их роль в нервной системе.
Классификация холинорецепторов, нАХР нейронального типа, их разновидности, особенности строения и активности. Строение и активность нАХР альфа7-типа.
Специфическая роль альфа7 нАХР в холинергических эффектах в ЦНС. Никотин и его центральное действие, никотиновая зависимость.
Патологии холинергической системы и их роль в болезни Альцгеймера и других изменениях психики и поведения.
Глутаматергичесая система мозга. Глутамат - медиатор ЦНС. Глутаматергиче- ские пути мозга. Локализация глутаматергических нейронов. Синтез глутамата, роль глутамина. Пути удаления глутамата из синаптической щели: молекулы-транспортеры обратного захвата глутамата в глию и нервные окончания. Механизм закачки глутамата в везикулу. Рецепторы глутамата - AMPA-, NMDA- и каинатного типа. Эндогенные и экзогенные агонисты и антагонисты глутаматных рецепторов. Длительная постте- таническая потенциация (ДПП) и депрессия (ДПД): роль глутаматных рецепторов, роль кальция, Сa-кальмодулинкиназы II и внутриклеточных каскадов при генерации ДТП. Роль NO-синтазы в ДТД.
Метаботропные глутаматные рецепторы, их роль в долговременных изменениях синаптической передачи в нейронах, запуск внутриклеточных каскадов, взаимодействие с белками цитоскелета.
Механизмы глутаматной эксайто-токсичности. Роль глутамата в патологиях нейронов при гипоксии.
Глутамат как индуктор синтеза NO. NO как агрессивный или защитный фактор. Его роль в вазодилятации, апоптозе и фагоцитозе.
ГАМК - медиатор ЦНС. Синтез гамма-аминомасляной кислоты (ГАМК), цикл ГАМК, ГОМК, ГАМК-шунт ЦТК. Роль глутамат-декарбоксилазы в синтезе ГАМК. Роль локализации и плотности системных транспортеров аминокислот (SAT) для транспорта глутамина в ГАМК-терминали и синтеза ГАМК. Функциональное назначение ГАМК в раннем онтогенезе и в зрелой ЦНС.
Рецепторы ГАМК-А-типа, их молекулярное строение, роль ГАМК-А-рецепторов в активности нейронов (сайты связывания бенздиазепинов, барбитуратов, этанола, нейростероидов и других лигандов). Аллостерическая регуляция канала ГАМК-А рецептора бенздиазепинами и фенобарбиталами. ГАМК-В-рецепторы: структура, внутриклеточные каскады, ингибиторы и активаторы.
Роль ГАМК в психопатологии (эпилепсия) и механизмах сна. Пресинаптическое торможение в ЦНС с участием ГАМК-рецепторов А- и В-типа. Физиологические эффекты этанола, реализуемые через ГАМК-рецепторы.
Глицин как медиатор ЦНС. Синтез глицина. Строение рецепторно-канального комплекса рецептора глицина. Роль кальция в регуляции глициновых рецепторов. Функциональная роль глицинергической системы мозга. Роль глицина как метаболита в обмене веществ нейронов.
Газообразные медиаторы. Свойства газообразных медиаторов по сравнению с классическими. Особенности метаболизма и функции газообразных медиаторов.
Синтез NO из L-аргинина с участием NO-синтазы. Ингибитор синтеза NО. Процессы и клетки, чувствительные к действию NO. Ретроградная сигнализация в центральных и периферических синапсах с участием NO. Патологии в ЦНС, связанные с действием NO. Синтез карбоксида CO: гем и другие источники карбоксида. Гемоксигеназы 1-го и 2-го типа, их роль в превращениях карбоксида. Мишени действия карбоксида. Карбоксид как ретроградный мессенджер в синапсах. Участие СО в долговременной потенциации.
Характеристика газа сероводорода. Синтез H2S. Мишени и пути действия в клетках. Воздействие Н^ на кровеносные сосуды. Особенности каскадов, запускаемых сероводородом в клетках по сравнению с NO и CO.
Пуринергическая передача в ЦНС. Аденозин как медиатор ЦНС. Метаболизм пуринов: промежуточные продукты (ксантины), конечные продукты. Аденозин - особенности метаболизма. Разновидности аденозиновых рецепторов А1 и А2-типа, их роль в активности нейронов.
АТФ как медиатор. Синтез и деградация АТФ. Пути высвобождения из клетки. Р2-тип пуриновых рецепторов, их свойства. Физиологические эффекты Р2х- рецепторов. Свойства и роль Р2х7 канального комплекса. Р2у-рецепторы - характеристика и физиологическая роль. Роль нейроглии в пуринергической передаче.
Обмен этанола в организме. Неспецифическое и специфическое действие этанола на нервную систему. Механизмы действия этанола на мембранные рецепторы. Изменения медиаторных систем при алкоголизме. Участие АДГ в метаболизме дофамина и серотонина.
Нейропептиды - общая характеристика и специфика активности как медиаторов и комедиаторов. Особенности синтеза и деградации нейропептидов в ЦНС по сравнению с классическими медиаторами. Роль нейропептидов в процессах обучения и памяти.
Опиоидные пептиды - медиаторы ЦНС. Экзогенные и эндогенные опиоиды. Разновидности опиоидных рецепторов, агонисты и антагонисты мю-, дельта-, и каппа-рецепторов. Молекулярные свойства специфического лиганда опиоидного рецептора. Физиологические эффекты опиатов, влияние на различные медиаторные системы. Зоны и механизмы анальгетичесого действия опиоидов. Механизм привыкания к опиоидным наркотикам.
Эндогенные опиоиды, энкефалиназы. Блокаторы энкефалиназ как лекарственные препараты. Р-казоморфин, его свойства.
Биогенез, транспорт и созревание синаптических везикул.
Типы синаптических везикул. Механизмы транспорта везикул в терминали аксона. Основные белки экзоцитоза и их роль в высвобождении медиатора. Превращения везикул в пресинаптической зоне. Механизмы закачки медиатора в везикулу.
Механизмы экзоцитоза везикул. Прайминг и докинг везикул. Белки-сцепки. Си- наптотагмин, его характеристика и роль в экзоцитозе. Роль бактериальных токсинов (ботуло-токсин, тетанус-токсин) в нарушении экзоцитоза.
Система транспорта веществ по аксону. Аксоток, его свойства и скорость. Структура филаментов и микротрубочек аксона. Кинезин и динеин - специфические белки аксотока нейронов.
Нейрон-специфические белки - характеристика основных групп - гликопротеины, олигопептиды и др.). Нейротрофины NGF, BDNF, NT3, NT4. Рецепторы нейротрофинов и запускаемые ими внутриклеточные каскады.
Липиды мозга. Особенности жирных кислот мозга. Ганглиозиды и цереброзиды. Липиды нейронов и глии.
Нуклеиновые кислоты мозга. Содержание ДНК в клетках и субклеточных структурах мозга. РНК и соотношение РНК/ДНК в разных типах нейронов. Принципы пренатальной диагностики генетических нарушений ЦНС.
Особенности энергетического обмена в нервной ткани. Глюкоза: критические уровни в тканях мозга и притекающей крови. Транспорт глюкозы в нейроны и астроциты. Превращения глюкозы в нейронах и астроцитах. Компартментализация обмена гликогена. Особенности ЦТК в нейронах и астроглии. Энергоемкие процессы нервной ткани.
ПЛАН ЛЕКЦИЙ
Лекция 1.
й час. Введение в нейрохимию. Основные методы нейрохимии. Медиаторы, белки, липиды, углеводы, нуклеиновые кислоты и другие соединения нервной системы как объекты исследования нейрохимии. Классические медиаторы, анализ их химической природы, происхождения и превращения - основа для понимания работы мозга.
Дофаминергическая система мозга. Химическая природа дофамина, пути его синтеза (превращение фенилаланина в ДОФА и дофамин) и деградации. Специфические синтез-лимитирующие ферменты.
й час. Транспортеры дофамина в терминали и в везикулы. Рецепторы дофамина. Патологии дофаминергической системы и пути химической коррекции.
Ответы на вопросы студентов (5-10 мин).
Лекция 2.
й час. Серотонин и серотонинергические нейроны (локализация, особенности серотонинергических путей и мест высвобождения медиатора). Пути синтеза и деградации серотонина, синтез-лимитирующие ферменты. Транспорт серотонина в аксоплазму и в везикулы.
й час. Рецепторы серотонина. Роль серотонинергической системы в депрессивных и тревожных состояниях. Пути фармакологической коррекции дефицита серотонина в ЦНС: трициклические антидепрессанты, ингибиторы МАО, ингибиторы транспорта серотонина в аксон и везикулы. Серотонин и мелатонин. Взаимодействия дофаминергической и серотонинергической систем.
Ответы на вопросы студентов (5-10 мин).
Лекция 3.
й час. Норадренергическая система мозга. Локализация НА-нейронов в ЦНС. Транспорт НА в варикозы аксонов, специфика транспорта НА в везикулы. Типы адренорецепторов, агонисты и антагонисты адренорецепторов. Вторичные мессенджеры при активации адренорецепторов. Физиологические эффекты норадреналина в ЦНС - участие в депрессивных состояниях, реакциях пробуждения и сна.
2-й час. Гистаминергическая система мозга. Источники гистамина в мозгу - пути превращений медиатора. Рецепторы к гистамину в мозгу и на периферии. Агонисты и антагонисты 5НТ-рецепоров. Участие в коррекции восприятия боли, тревожных состояний. Заключительная характеристика химических превращений биогенных аминов - общность ферментов синтеза и распада, возможность взаимопревращений. Взаимодействие (перекрытие и специфичность) физиологических эффектов биогенных аминов.
Ответы на вопросы студентов (5-10 мин).
Лекция 4.
й час. Холинергическая система. Ацетилхолин - строение, пути синтеза в аксоплазме, ферменты синтеза. Деградация АХ в синаптической щели с помощью ацетилхолинэстеразы. Строение и типы АХЭ, механизм действия, ингибиторы АХЭ. Транспорт холина через мембрану терминали: свойства молекулы высокоафинного холинового транспортера (ХТ). Кругооборот и встраивание ХТ в мембрану терми- нали и везикулы. Везикулярный транспорт АХ, блокатор транспорта - везамикол.
й час. Типы и строение нейрональных н-холинорецепторов, специфика альфа7 нХР. Никотин, механизмы действия на ЦНС, никотиновая зависимость. Роль холин- ергической системы в миастениях, болезни Альцгеймера.
Ответы на вопросы студентов (5-10 мин.).
Лекция 5.
й час. Глутамат и глутаматергическая система ЦНС. Строение глутамата, синтез в нейронах: участие глутамина и боковых ветвей ЦТК. Обратный транспорт глутамата в глию, транспорт глютамина из глии в межклеточное пространство и перенос в аксоплазму нейрона. Роль глиальных и нейрональных системных транспортеров аминокислот в кругообороте глутамата в синапсах.
й час. Рецепторы глутамата: роль ЦЫОА- AMPA- и КА-типов рецепторов в кратковременной и долговременной потенциации. Синтез и превращения NMDA- рецепторов Метаботропные глутаматные рецепторы, их роль в долговременных изменениях синаптической передачи, запуск внутриклеточных каскадов, взаимодействие с белками PSD и цитоскелета. Механизмы глутаматной эксайтотоксичности.
Ответы на вопросы студентов 5-10 мин.).
Лекция 6.
й час. ГАМК-ергическая система мозга. Синтез гамма-аминомасляной кислоты (ГАМК), цикл ГАМК, ГОМК. ГАМК-шунт ЦТК. Роль глутаматдекарбоксилазы в синтезе ГАМК. Взаимосвязь и влияние ГАМК и глутаматных превращений в мозгу ГАМК-рецепторы А- и В-типа. Сайты связывания бенздиазепинов, этанола, барбитуратов, нейростероидов. Роль ГАМК в патологиях ЦНС.
й час. Глицинергическая система. Синтез глицина. Строение рецепторноканального комплекса рецептора глицина. Роль кальция в регуляции глициновых рецепторов. Функциональная роль глицинергической системы мозга.
Ответы на вопросы студентов (5-10 мин.).
Лекция 7.
й час. Пуринергическая система. Аденозин как самостоятельный медиатор. Аденозиновые рецепторы мозга (А1- и А2-типы). Специфика синтеза аденозина, преи постсинаптические эффекты аденозина. Роль в регуляции сна. АТФ как медиатор. Специфика запасания в везикулах и высвобождения из окончаний. Пуринорецепторы Р2-типа для АТФ: специфика Р2х- и Р2y-рецепторов. Роль АТФ для глии.
й час. Газообразные медиаторы. Особенности метаболизма и функции газообразных медиаторов NO, CO, H2S.
Ответы на вопросы студентов (5-10 мин.).
Лекция 8.
й час. Пептиды - новый класс медиаторов и котрансмиттеров (сравнение с классическими). Опиоидные пептиды, их синтез в теле клетки и расщепление энке- фалиназами. Блокаторы энкефалиназ как лекарственные препараты. Р-казоморфин, его свойства.
й час. Три типа опиоидных рецепторов нервной ткани, их агонисты и антагонисты. Взаимодействие опиоидных рецепторов с другими медиаторными системами.
Ответы на вопросы студентов (5-10 мин.).
Лекция 9.
й час. Нейронспецифические белки (гликопротеины и олигопротеины). Белки миелина, N-кадгерины, нейротрофины, белки - транспортеры медиаторов и др.).
й час. Нуклеиновые кислоты мозга: содержание РНК и ДНК, обмен нуклеотидов. Липиды мозга - общий обзор, синтез липидов мозга из глюкозы.
Ответы на вопросы студентов (5-10 мин.).
Лекция 10.
й час. Этанол, пути синтеза и деградации, роль ГАМК- и дофаминергической систем в действии этанола на ЦНС. Образование ацетальдегида (основного метаболита этанола) и его последствия.
й час. Дозозависимые стадии эффектов этилового спирта на нервную ткань. Механизмы алкогольной зависимости.
Ответы на вопросы студентов (5-10 мин.).
Лекция 11.
й час. Аксоплазматический ток, его типы, скорости, содержимое. Роль динеина и кинезина. Понятие конститутивных везикул.
й час. Транспорт, превращения и экзоцитоз везикул. Белки транспортировки и экзоцитоза везикул-актин, кальбайндин, синаптотагмин, синаптобревин, SNAP25. Механизмы докинга и прайминга везикул.
Ответы на вопросы студентов (5-10 мин.).
Лекция 12.
й час. Энергетика мозга. Транспорт глюкозы в нейроны и астроциты. Превращения глюкозы в нейронах и астроцитах. Особенности энергопродукции и энергозатрат в нервной ткани.
й час. АТФазы нейронов. Энергозависимые процессы в мозге.
Общее заключение по спецкурсу «НЕЙРОХИМИЯ».
Ответы на вопросы студентов (5-10 мин.). |
