Нейромедиаторы - биогенные амины: серотонин

Обновлено: 25.02.2024

У опытных животных, которым производили трансплантацию костного мозга, были изучены гранулярные и тучные клетки в костном мозге, которые являются местными регуляторами процессов, происходящих в костном мозге при пересадке. Производили трансплантацию костного мозга. Затем срезы и мазки окрашивались люминесцентно-гистохимическими методами. Было выявлено, что у экспериментальных мышей снижается число клеток-регуляторов, а в них содержание биогенных аминов. Резко увеличивается активность моноаминооксидазы, которая осуществляет окислительное дезаминирование, является ферментом с выраженной биологической универсальностью. Также изменяется коэффициент корреляции в КМ на противоположный в гранулярных люминесцирующих клетках и в тучных клетках, что указывает на активацию процессов утилизации излишков нейроаминов и возможно гибнущих клеток. Таким образом, аллотрансплантация костного мозга приводит к распаду клеток-регуляторов, с нарушением синтеза нейроаминов, что приводит к нарушению межклеточной регуляции органов.


3. Любовцева Е В., Любовцева, Л.А. Биоаминсодержащие структуры костного мозга при системных заболеваниях крови// Ж. Морфология. - 2012. - №3. - С. 95-96.

4. Мелкова К. Н., Горбунова Н. В., Чернявская Т. З. Смешанный химеризм после аллогенной трансплантации костного мозга: собственные клиническая наблюдения// Клиническая онкогематология. Фундаментальные исследования и клиническая практика.- 2013.- Т.6.- №1.- С.40-44.

5. Шур В. Ю. Самотруева М. А., Мажитова М. В. Серотонин: биологические свойства и перспективы клинического применения. Фундаментальные исследования. - 2014.- № 7-3. - С. 621-629.

6. Metcalfe D.D., Baram D., Mekori Y. Mast cells Text. // Physiol. Rev. 1997, Vol. 77, pp. 1033 - 1079.

7. Parekkadan B, Daan van Poll, Kazuhiro Suganuma et al. Mesenchymal Stem Cell-Derived Molecules Reverse Fulminant Hepatic Failure. // Biochem Biophys Res Commun in press. 2007, no. 9, pp. 941-947.

Согласно данным литературы, биогенные амины способны воздействовать на функциональное состояние органов иммунной, кроветворной, нервной и других систем организма [5]. Изучение нейромедиаторного состава костного мозга необходимо, т.к. большинство гематологических заболеваний связано с нарушением процесса обмена биогенных аминов в клетке, приводящие к возникновению патологических сдвигов в функции костного мозга и других лимфоидных органов [3].

Трансплантация костного мозга, при которой происходит воздействие на иммунную и связанную с ней кроветворную систему организма, используется для лечения большинства онкологических заболеваний [1,4,6]. По литературным данным [2,3] основными клетками, содержащими биогенные амины (БА), такие как гистамин, катехоламины (КА) и серотонин (СТ), считаются тучные клетки и ГЛК, тесно связанные с вегетативной нервной системой, ее адренергическим и парасимпатическим звеном [7]. Эти структуры по данным многих авторов являются местными регуляторами процессов, происходящих в кроветворных органах. Поэтому целью нашего исследования явилось выявить роль биогенных аминов в костном мозге после аллотрансплантации во временном аспекте.

Материал и методы исследования

Работа была выполнена на 30 мышах, разделенные на 2 группы.

1 группа - интактные животные.

2 группе производили аллогенную пересадку костного мозга. Животным в хвостовую вену вводили суспензию костного мозга, полученную из бедренной кости от другой мыши. Взятый из бедренной кости 1 мл костного мозга помещали в 2 мл физиологического раствора и тщательно размешивали. Другая часть объема полученной суспензии шла на подсчет числа клеток в полученной гетерогенной популяции клеток костного мозга с помощью проточного спектрофотометра «Ф-2000» с применением флуоресцеина изотиоцианата (FITC). Число клеток в 1 мл суспензии было равно 2,1* 10 8 .

Все процедуры по уходу осуществлялись по нормам и правилам обращения с лабораторными животными. Приготовленные срезы окрашивали люминесцентно-гистохимическим методом Кросса, Евена, Роста (Сross S.A., Even S.W., Rost F.W., 1971) для выявления гистамина. Люминесцентно-гистохимический метод Фалька-Хилларпа (1969) для изучения содержания катехоламинов и серотонина. Количественно уровень КА, СТ и гистамина в структурах оценивались с помощью цитоспектрофлуориметрии. Для качественной и количественной характеристики тучных клеток после их изучения по Кроссу, Евена, Роста (1971) и цитоспектрофлуориметрии, обрабатывали полихромным толлуидиновым синим по А. Унна. Окраска по А. Унна применялась для определения состояния тучных клеток. С помощью гистохимической окраски по Гленнеру, выявляли моноаминоксидазу (МАО) - фермент, расщепляющий нейроамины. Статистическую достоверность определяли критерием Стьюдента (т). Полученные цифровые данные обрабатывались статистически по специально разработанной программе «Statistica 7».

Результаты исследования и их обсуждение

У опытных животных через 15 мин. гистаминсодержащие ТК и ГЛК не содержали гистамина. Люминесцировали клетки эритроидного ряда, лимфоциты и ядра плазмоцитов. Выявлялись группы ярко люминесцирующих митотически делящихся клеток.

Содержание КА и СТ было снижено в два раза как в ГЛК, так и в ТК. Однако выявлялись мегакариоциты, у которых содержание всех исследованных веществ было несколько повышено.

Через 40 минут при исследовании на КА и серотонин свечение было резко сниженным, наблюдалась диффузия препарата. Число ТК и ГЛК было также снижено до 1 - 2 на несколько полей зрения при иммерсионном увеличении, с уменьшением в них в два раза количества КА и СТ (табл. 1). В большом числе выявлялись округлые клетки со светящимися мелкими зернами и несветящимся бобовидным ядром (макрофаги). У мегакариоцитов не люминесцировали ядра, однако светилась цитоплазма. Нервные волокна не выявлялись.

Содержание нейроаминов в биоаминсодержащих клетках через 40 мин после аллотрансплантации костного мозга

Нейромедиаторы - биогенные амины: серотонин

Адреналин, норадреналин, дофамин, серотонин – это биогенные амины, являющиеся гормонами и нейромедиаторами. Их содержание значительно увеличивается в биологических жидкостях при некоторых нейроэндокринных новообразованиях. * В исследовании определяется количество каждого показателя в отдельности.

Синонимы русские

Свободные катехоламины в крови.

Синонимы английские

Catecholamines - adrenaline, norepinephrine, dopamine + serotonin.

Метод исследования

Высокоэффективная жидкостная хроматография.

Единицы измерения

Пг/мл (пикограмм на миллилитр), нг/мл (нанограмм на миллилитр).

Какой биоматериал можно использовать для исследования?

Как правильно подготовиться к исследованию?

  • Детям в возрасте до 1 года не принимать пищу в течение 30-40 минут до исследования.
  • Детям в возрасте от 1 до 5 лет не принимать пищу в течение 2-3 часов до исследования.
  • Исключить из рациона авокадо, бананы, баклажаны, ананасы, сливы, помидоры, грецкие орехи в течение 72 часов до исследования.
  • Не принимать пищу в течение 12 часов до исследования, можно пить чистую негазированную воду.
  • Отменить (по согласованию с врачом) симпатомиметики за 14 дней до исследования.
  • Полностью исключить (по согласованию с врачом) прием лекарственных препаратов в течение 24 часов перед исследованием.
  • Исключить физическое и эмоциональное перенапряжение в течение 24 часов до исследования.
  • Не курить в течение 2 часов до исследования.

Общая информация об исследовании

Катехоламины – это группа сходных гормонов, вырабатываемых мозговым веществом надпочечников. Основные катехоламины: дофамин, адреналин (эпинефрин) и норадреналин. Они выбрасываются в кровь в ответ на физический или эмоциональный стресс и участвуют в передаче нервных импульсов в мозг, способствуют высвобождению глюкозы и жирных кислот в качестве источников энергии, расширению бронхиол и зрачков. Норадреналин сужает кровеносные сосуды, повышая кровяное давление, а адреналин учащает сердцебиение и стимулирует обмен веществ. После завершения своего действия эти гормоны расщепляются на физиологически неактивные вещества (гомованилиновую кислоту, норметанефрин и т. д.).

В норме катехоламины и продукты их распада присутствуют в организме в небольших количествах. Их содержание значительно возрастает на короткое время только при стрессах. Однако хромаффинные и другие нейроэндокринные опухоли могут вызывать образование больших количеств катехоламинов, что приводит к значительному повышению уровней этих гормонов и продуктов их распада в крови и моче. Это грозит длительными или кратковременными повышениями кровяного давления и, соответственно, сильными головными болями. Другие симптомы повышенного содержания катехоламинов включают в себя дрожь, повышенное потоотделение, тошноту, беспокойство и покалывание в конечностях. Кроме катехоламинов, феохромоцитомы могут синтезировать серотонин, адренокортикотропный гормон, вазоактивный интестинальный пептид, соматостатин и другие гормоны. Соответствий между размерами опухоли, уровнем катехоламинов в крови и клинической картиной не существует.

Серотонин не является катехоламином, но также относится к группе биогенных аминов с гормональной и нейромедиаторной активностью. Он синтезируется из аминокислоты триптофана и хранится в энтерохромаффинных клетках желудочно-кишечного тракта (80-95 % от общего количества), различных структурах головного мозга, тучных клетках кожи, тромбоцитах и некоторых других эндокринных органах. Серотонин понижает порог болевой чувствительности, регулирует функцию гипофиза, влияет на сосудистый тонус, свертываемость крови, моторику и секреторную активность желудочно-кишечного тракта.

Примерно 90 % хромаффинных опухолей находятся в надпочечниках. Большинство из них являются доброкачественными и не распространяются за пределы надпочечников, хотя могут продолжать расти. Без дальнейшего лечения по мере роста опухоли со временем проявления болезни иногда становятся все более тяжелыми. Повышенное кровяное давление, вызванное хромаффинной опухолью, чревато повреждением почек и сердца и даже кровоизлиянием или сердечным приступом.

В большинстве случаев эти опухоли удаляются хирургическим путем, после чего содержание катехоламинов значительно уменьшается, а связанные с опухолью симптомы и осложнения смягчаются или вовсе исчезают.

Исследование крови выявляет количество гормона на момент взятия анализа, тогда как исследование мочи – за предыдущие 24 часа.

Нейромедиаторы и биогенные амины

Кампания Аналит предлагает современное оборудование для определения нейромедиаторов и биогенных аминов.

Решаемые задачи

  • Определение биогенных аминов и их метаболитов (адреналин, норадреналин, дофамин, серотонин; гомованилиновая кислота (ГВК), ванилин-миндальная кислота (ВМК), 5-окси-индолуксусная кислота (5-ОИУК)) в моче и крови
  • Определение метанефринов: определение метанефрина и норметанефрина в моче
  • Определение гистамина в крови

Рекомендуемые приборы

Системы для высокоэффективной жидкостной хроматографии поколения LC-20 Prominence (Shimadzu, Япония)


Системы для высокоэффективной жидкостной хроматографии поколения LC-20 представляют собой гибкие модульные системы, которые могут быть сконфигурированы под различные типы пользовательских задач. Линей. Подробнее.

Серия Nexera-i Plus


Технические характеристики Модель LC-2040С MT Plus LC-2040C 3D MT Plus НАСОС Тип насоса двойной параллельный микроплунжерный механизм Диапазон скорос. Подробнее.

Жидкостный хроматомасс-спектрометр с тройным квадруполем LCMS-8040 (Shimadzu, Япония)


Модель тройного квадрупольного масс-детектора LCMS-8040 является развитием модели LCMS 8030. Усовершенствованная ионная оптическая система UF-LensTM и уникальная соударительная ячейка UF-SweeperTM II. Подробнее.

Жидкостный хроматомасс-спектрометр с тройным квадруполем LCMS-8045 (Shimadzu, Япония)


Компания Shimadzu представляет новую модель в линейке жидкостных хроматомасс-спектрометров. LCMS-8045 разработан на базе запатентованных технологий, реализованных в моделях LCMS-8050 и 8060, за. Подробнее.

Жидкостный хроматомасс-спектрометр с тройным квадруполем LCMS-8050 (Shimadzu, Япония)


Компания Shimadzu представляет модель в линейке жидкостных хроматомасс-спектрометров. LCMS-8050 – идеальная LC/MS/MS платформа для одновременного количественного и качественного анализа. В ней . Подробнее.

Жидкостный хроматомасс-спектрометр с тройным квадруполем LCMS-8060 (Shimadzu, Япония)


Компания Shimadzu представляет еще одну модель в линейке приборов для сверхбыстрой масс-спектрометрии UFMS — жидкостный хроматомасс-спектрометр LCMS-8060. Если предыдущие модели линейки UFMS, т. Подробнее.

Нейромедиаторы - биогенные амины: серотонин

Нейромедиаторы - биогенные амины: серотонин

Серотонин чаще других медиаторов обсуждают в медицинской литературе. Нарушения метаболизма серотонина приводят к изменениям поведения, к которым относят тревожные состояния, обсессивно-компульсивные расстройства и булимию. Кроме того, установлена взаимосвязь снижения уровня серотонина с развитием депрессий.

Тела серотонинергических нейронов располагаются в средней области шва ствола мозга, а обширные ответвления аксонов направляются ко всем участками серого вещества головного и спинного мозга.

Серотонин, известный также как 5-гидрокситриптамин (5-НТ), синтезируется из получаемой с пищей аминокислоты триптофана. Триптофан проходит через гематоэнцефалический барьер путем активного транспорта в межклеточную жидкость и поступает в серотонинергические нейроны. Синтез серотонина осуществляется в два этапа: триптофан под действием фермента триптофангидроксилазы превращается в 5-гидрокси-триптофан, который, в свою очередь, декарбоксилируется под действием 5-гидрокситриптофандекарбоксилазы до серотонина.

Схема синтеза серотонина из триптофана

Схема синтеза серотонина из триптофана.

а) Рецепторы. Выделяют семь видов серотониновых рецепторов. В настоящее время проводят исследования по идентификации конкретных рецепторов, чрезмерная или недостаточная активность которых лежит в основе развития определенных заболеваний, в большинстве своем психиатрических. Характерные особенности некоторых серотониновых рецепторов приведены в таблице ниже. В таблице указано, что рецепторы присутствуют и на самом нейроне — источнике возбуждения. К этим рецепторам подходят возвратные коллатерали аксона.

Серотониновые рецепторы

б) Обратный захват. Обратный захват серотонина происходит по тем же принципам, что и захват катехоламинов: последний этап синтеза медиатора осуществляется в булавовидном утолщении нейрона, а после высвобождения молекулы нейромедиатора активируют пресинаптические ауторецепторы исходного нейрона или отдельные гетерорецепторы прилежащих нейронов. В синаптической щели или вблизи нее отсутствует фермент, разрушающий медиатор (как, например, КОМТ в катехоламиновых синапсах), однако в булавовидном утолщении нейрона функционирует фермент МАО.

в) Роль моноаминов в нарушении поведения и эмоционального состояния. Многие расстройства поведения и эмоционального состояния (депрессия, бессонница, тревожные расстройства, панические атаки, фобии) связаны с нарушением функционирования моноаминов. Участки мозга, задействованные в развитии этих состояний, описаны в отдельных статьях на сайте.

Серотониновые ауторецепторы. 5-НТ1A-ауторецепторы уменьшают синтез серотонина и возбудимость нейрона.
5-НТ1D-ауторецепторы снижают высвобождение серотонина.
Схема синтеза и обратного захвата молекул медиатора серотонина в ЦНС.
(1) Серотонин помещается в синаптические пузырьки.
(2) Медиатор высвобождается в синаптическую щель путем экзоцитоза и (3) достигает серотониновых рецепторов.
(4) За счет белков-переносчиков происходит обратный захват серотонина (этот процесс клинически значим).
(5) Некоторые молекулы медиатора вновь помещаются в синаптические пузырьки.
(6) Некоторые молекулы расщепляются ферментом моноаминоксидазой (МАО). Этот процесс также клинически значим.
(7) Некоторые молекулы серотонина активируют пресинаптические рецепторы.
(8) 5-НТ1D-пресинаптические рецепторы стимулируют дальнейшее высвобождение медиатора.
(9) Некоторые молекулы серотонина попадают в межклеточное пространство и обеспечивают активацию других рецепторов за счет объемной внесинаптической передачи.

Биогенные амины образуются из аминокислот

Синтез биогенных аминов (нейромедиаторов) из аминокислот связан с вовлечением в метаболизм α-карбоксильной группы аминокислот или, проще говоря, ее удалением.

Гистамин

Реакция образования гистамина наиболее активно идет в тучных клетках легких, кожи, печени, базофилах и эозинофилах. В них гистамин синтезируется и накапливается в секреторных гранулах.

Образование биогенного амина гистамина из гистидина

Реакция синтеза гистамина

В кровь гистамин выделяется при повреждении ткани, при ударе, при электрическом раздражении. В клинической практике секреция гистамина обычно связана с аллергиями – при повторном попадании антигена в ранее сенсибилизированный организм развивается аллергическая реакция.

Физиологические эффекты
  • расширение артериол и капилляров и, как следствие, покраснение кожи, снижение артериального давления;
  • повышение проницаемости стенки капилляров и, как следствие, выход жидкости в межклеточное пространство (отечность), снижение артериального давления;
  • если предыдущие пункты имеют место в головном мозге – повышение внутричерепного давления;
  • увеличивает тонус гладких мышц бронхов, как следствие – спазм и удушье;
  • слабо повышает тонус мышц желудочно-кишечного тракта;
  • стимулирует секрецию слюны и желудочного сока.

Серотонин

Серотонин активно синтезируется в тучных клетках кожи, легких, печени, в селезенке, ЦНС.

Образование биогенного амина серотонина из триптофана с участием тетрагидробиоптерин и пиридоксальфосфат

Реакции синтеза серотонина
Физиологические эффекты
  • стимулирует сокращение гладких мышц желудочно-кишечного тракта и, как следствие, повышение перистальтики ЖКТ;
  • выражено стимулирует сокращение гладких мышц сосудов, кроме сосудов миокарда и скелетных мышц и, как следствие, повышение артериального давления;
  • слабо увеличивает тонус гладких мышц бронхов;
  • в центральной нервной системе является тормозным медиатором;
  • в периферических нервных окончаниях обусловливает возникновение боли и зуда (например, при укусе насекомых).

Гамма-аминомасляная кислота

Синтез γ-аминомасляной кислоты (ГАМК) происходит исключительно в центральной нервной системе в подкорковых образованиях головного мозга.

Реакция синтеза ГАМК
Физиологические эффекты

В центральной нервной системе ГАМК (наряду с глутаминовой кислотой) является тормозным медиатором. Наиболее высока ее роль в височной и лобной коре, гиппокампе, миндалевидных и гипоталамических ядрах, черной субстанции, ядрах мозжечка.

Дофамин

Синтез дофамина происходит в основном в нейронах промежуточного и среднего мозга.

Синтез биогенного амина дофамина из тирозина с участием тетрагидробиоптерин и пиридоксальфосфата

Реакции синтеза дофамина
Физиологические эффекты

Является медиатором дофаминовых рецепторов в подкорковых образованиях ЦНС, в больших дозах расширяет сосуды сердца, стимулирует частоту и силу сердечных сокращений, расширяет сосуды почек, увеличивая диурез.

Читайте также: