Theoretische Konformationsanalyse von Leucin-Enkephalin, N-terminalem Tridecapeptid Dynorphin und ihren Analoga Damirov Aslan Gasan ogly. Opioid-Peptide

Praktische Arbeit an der Sektion
"Reproduktion genetischer Informationen"

Es ist bekannt, dass der moderne Lehrgang Allgemeine Biologie für Schulen unzureichende Materialien für den praktischen Unterricht enthält. Darüber hinaus führen die unzureichende oder fehlende materielle Basis, der Mangel an Geräten und Materialien in schulischen chemischen und biologischen Laboratorien zu einer schwierigen Situation mit Labor- und Praktikumsunterricht im Studiengang Allgemeine Biologie. Ein Studienabschnitt wie „Vervielfältigung genetischer Informationen“ bietet jedoch genügend Möglichkeiten für eine praktische Ausbildung, um Fähigkeiten in der Verarbeitung und Nutzung genetischer Informationen zu entwickeln.

Diese Arbeit ist eine Weiterentwicklung einer praktischen Unterrichtsstunde, mit der unter Einbeziehung von Materialien zur Zellchemie eine eigenständige und kontrollierte Bearbeitung dieses Themas durchgeführt werden kann.

Während des Kurses können folgende Ziele erreicht werden.

1. Vertiefung des Wissens über Struktur und Eigenschaften des genetischen Codes.

2. Festigung des Wissens über den Vorgang der Reduplikation - Kopieren der DNA-Matrix und das Prinzip der Komplementarität.

3. Festigung des Wissens über die Transkription und Übersetzung genetischer Informationen - den Übertragungsprozess.

4. Formulierung des Grundprinzips der Biologie über die Übertragung genetischer Information in der Zelle:
DNA ---> mRNA ---> Protein.

5. Erläuterung der Möglichkeit der Informationsübertragung durch RNA-haltige Viren nach dem Schema:
virale RNA ---> cDNA ---> mRNA ---> virales Protein.

7. Bekanntschaft mit den Methoden der modernen Biotechnologie.

Die Ziele der vorgeschlagenen Aufgabenstellung sind damit natürlich noch lange nicht erschöpft, decken aber die wichtigsten Teilbereiche des Themas „Vervielfältigung genetischer Informationen“ ab.

Für die Durchführung einer Unterrichtsstunde sind gute Kenntnisse des Materials über die Eigenschaften und Struktur des genetischen Codes, die Prozesse der Reproduktion genetischer Informationen (Replikation, Transkription und Translation), das Prinzip der Komplementarität, die Chargaff-Regel, was vor der Arbeit wiederholt werden sollte.

Die Übertragung genetischer Informationen erfolgt immer auf eine bestimmte Weise, die sich im sogenannten "zentralen Dogma der Biologie" widerspiegelt, nämlich nur in Richtung von DNA zu mRNA und weiter zu Protein.

Die erste Stufe bei der Vervielfältigung genetischer Informationen, genannt Transkription, erfolgt mit Hilfe der RNA-Polymerase, die eine komplementäre Kopie des Gens in Form von mRNA aufbaut.

In der zweiten Stufe, die aufgerufen wird Übertragung werden Informationen aus der Sprache der Nukleotide (RNA) in die Sprache der Aminosäuren (Protein) übersetzt. Somit erfolgt eine Realisierung der genetischen Information zum Aufbau funktioneller Einheiten – Eiweißmoleküle mit spezifischen Funktionen, die ebenfalls genetisch fixiert sind.

Wenn RNA-haltige Viren in die Zelle eindringen, können Informationen entlang der Kette übertragen werden: virale RNA ---> cDNA ---> DNA ---> mRNA ---> Virusprotein. Dieser Prozess wird mithilfe der reversen Transkriptase durchgeführt, die im ersten Schritt der Vervielfältigung der genetischen Information des Virus entsprechend der viralen RNA-Vorlage kodierende DNA (cDNA) aufbaut. Diese cDNA wird dann in die DNA der Wirtszelle eingefügt. Dies geschieht jedoch nur, wenn die Ressourcen der Zelle, in die das Virus eingedrungen ist, genutzt werden.

Ein solches Schema zur Übertragung genetischer Informationen wird als Atavismus angesehen. Dies liegt daran, dass die RNA offenbar im Laufe der chemischen Evolution früher als die DNA die Rolle eines Informationsmoleküls zu spielen begann. Das Hauptargument für diese Aussage ist die von Thomas Cech entdeckte enzymatische Aktivität in RNA-Molekülen und die Fähigkeit von RNA-Molekülen, sich selbst zu reproduzieren. Der Autor dieser Entdeckung wurde mit dem Nobelpreis ausgezeichnet.

Die Ribozymaktivität der RNA ist jedoch zehntausendmal geringer als die der RNA-Polymerase, und nur kurze RNA-Fragmente, Oligonukleotide mit einer Länge von bis zu 50–100 Basen, haben sie. Andererseits gibt es die Meinung, dass die Ribozymaktivität sekundär ist und nichts mit der chemischen Evolution zu tun hat.

Ein einziger genetischer Code wird verwendet, um genetische Informationen aufzuzeichnen. Wenn die Aminosäuresequenz eines Proteins in einem Labor bekannt wird, können die entsprechenden DNA- (oder RNA-) Nukleotidsequenzen in einem anderen Labor geschrieben werden und umgekehrt.

Für die Klassenarbeit können mehrere Formen von Arbeiten angeboten werden, die auf dem Ausfüllen von Nukleotidkarten und Aminosäurekarten der entsprechenden Polypeptide (Anlagen 1-4) basieren. Dies kann Einzel- oder Gruppenarbeit sein. Gruppenarbeit kann man sich als Arbeit getrennter biotechnologischer Labors vorstellen, deren Mitglieder jeweils eine bestimmte Operation durchführen. Einzelne Schüler oder Gruppen tauschen Karten aus und füllen sie nach und nach. Eine Gruppe von Experten oder ein Experte (es kann ein Lehrer sein) überprüft am Ende der Arbeit die Karten und deckt Mutationsfehler auf.

Die Komplexität der Arbeit hängt von der Fähigkeit ab, Lehrmaterial zu verwenden: Tabellen des genetischen Codes, Reduplikation, Transkriptions- und Übersetzungsschemata, Komplementaritätstabellen, Eigenschaften des genetischen Codes usw. Der Unterricht kann den Charakter eines Labors erhalten, praktisch , selbstständige oder Kontrollarbeit.

Um Aufgaben zu spezifizieren, ist es besser, Karten von kleinen Polypeptiden zu verwenden, beispielsweise einige Peptidhormone. Zu diesem Zweck ist es zweckmäßig, Oligopeptide der Hormone Vasopressin und Oxytocin sowie Methionin- und Leucin-Enkephaline zu verwenden - natürliche Endorphine, die im Körper von Tieren und Menschen produziert werden (Anlagen 1-4). Vasopressin und Oxytocin haben ein breites Wirkungsspektrum, und körpereigene morphinähnliche Substanzen finden im Zusammenhang mit der Problematik der Drogenabhängigkeit und der Erklärung der narkotischen Wirkung Beachtung.

Die Karten können Material aus dem Bereich "Zellchemie" enthalten, nämlich die Formeln und Eigenschaften von Aminosäuren. Vasopressin- und Oxytocin-Oligopeptide enthalten SH-haltige Aminosäuren (Cystein), die Disulfidbrücken in der Sekundärstruktur des Peptids bilden, was sich im Grad der Aufgabenkomplexität widerspiegeln kann.

Die Karten enthalten Terminatorcodons, die in die entsprechenden Tripletts in DNA- oder RNA-Ketten geschrieben werden müssen. Ebenfalls enthalten ist das Initiatorcodon für die Aminosäure Methionin, die in diesem Fall am Anfang der Kette steht.

Nukleotide der führenden Sequenz nach dem Initiatorcodon (und die entsprechenden Aminosäuren) werden nicht in den Inhalt der Karten aufgenommen, da sie für die Verarbeitung der genetischen Information nicht von grundlegender Bedeutung sind und während der Verarbeitung aus der Aminosäuresequenz entfernt werden ( Proteolyse).

Die vorgeschlagene Arbeit der Schüler mit Karten und Ausfüllen von Tabellen für die Übersetzung genetischer Informationen (Reduktion, Transkription, Übersetzung), das Schreiben von Formeln und Symbolen von Aminosäuren kann je nach Komplexität und Art der Aufgabe für 1-2 Lektionen berechnet werden .

Am Ende der Unterrichtsstunde werden die Schüler benotet und die folgenden Schlussfolgerungen formuliert.

Genetische Informationen sind universell. Es wurden keine Lebensformen mit anderen genetischen Codes gefunden; der genetische Code ist für alle Organismen gleich, und es gibt keinen anderen genetischen Code. Dieser Code hat genügend Möglichkeiten, die ganze Vielfalt der Proteinmoleküle zu beschreiben.

Auf den Karten werden gängige Abkürzungen verwendet: mRNA – informational RNA; cDNA, codierender DNA-Strang; Komp. DNA ist ein komplementärer DNA-Strang. Das Aminosäurecodon wird willkürlich als eines der möglichen ausgewählt, das in der Arbeit der Studenten erlaubt ist.

Für den Unterricht werden Kartenvarianten verwendet, die keine einzige Zeile haben, d.h. Es gibt 5 Optionen für jede Karte. Dementsprechend kann die Arbeit auf eine bestimmte Anzahl von Studierenden und Gruppen verteilt werden. Sie können die Arbeit an anderen Karten für andere Peptide anbieten, deren Anzahl praktisch unbegrenzt ist.

Anhang 1

Methionin-Enkephalin - ein Hormon der Kerne der Großhirnrinde, ein endogenes Opioidpeptid, besteht aus 5 Aminosäuren

Aminosäure

Komp. DNS

Anhang 2

Leucin-Enkephalin - ein Hormon der Kerne der Großhirnrinde, ein endogenes Opioid-Peptid, besteht aus 5 Aminosäuren

Chemische Formel des Aminosäurerestes

Aminosäure

Komp. DNS

Anhang 3

Vasopressin - ein antidiuretisches Hormon - produziert von der Hypophyse, verursacht eine Kontraktion der glatten Muskulatur, reduziert die Wasserausscheidung, besteht aus 9 Aminosäuren mit einer Disulfidbindung

Chemische Formel des Aminosäurerestes

Acetylcholin wird von den Endigungen somatischer Motoneuronen (neuromuskuläre Synapsen), präganglionären Fasern, postganglionären cholinergen (parasympathischen) Fasern des autonomen Nervensystems und axonalen Ästen vieler ZNS-Neuronen (Basalganglien, motorischer Kortex) abgesondert. Synthetisiert aus Cholin und Acetyl-CoA durch Cholinacetyltransferase, interagiert mit mehreren Arten von cholinergen Rezeptoren. Die kurzfristige Wechselwirkung des Liganden mit dem Rezeptor wird durch die Acetylcholinesterase gestoppt, die Acetylcholin zu Cholin und Acetat hydrolysiert.

Botulinumtoxin Clostridium Botulinus hemmt die Sekretion von Acetylcholin.

Organophosphorverbindungen(FOS) hemmen die Acetylcholinesterase, was zu einer Erhöhung der Menge an Acetylcholin im synaptischen Spalt führt. Im Falle einer FOS-Vergiftung fördert Pralidoxim die Trennung von FOS vom Enzym, Atropin schützt cholinerge Rezeptoren vor der Wechselwirkung mit einer überschüssigen Menge des Neurotransmitters.

Blasse Fliegenpilz-Toxine Amanita Phalloiden hemmen nicht nur die Aktivität von Acetylcholinesterase, sondern blockieren auch cholinerge Rezeptoren.

Dopamin

Dopamin- ein Neurotransmitter in den Enden einiger Axone peripherer Nerven und vieler ZNS-Neuronen (Substanz nigra, Mittelhirn, Hypothalamus). Nach Sekretion und Interaktion mit Rezeptoren wird Dopamin aktiv vom präsynaptischen Terminal eingefangen, wo es von Monoaminoxidase gespalten wird. Dopamin metabolisiert unter Bildung einer Reihe von Substanzen, inkl. Homovanillinsäure.

Schizophrenie. Bei dieser Erkrankung steigt die Zahl der D 2 -Dopaminrezeptoren an. Antipsychotika reduzieren die Aktivität des dopaminergen Systems auf normale Werte.

Chorea erblich- beeinträchtigte Funktion der Neuronen des Cortex und Striatum - wird auch von einer erhöhten Reaktivität des dopaminergen Systems begleitet.

Parkinson-Krankheit- eine pathologische Abnahme der Anzahl von Neuronen in der Substantia nigra und anderen Bereichen des Gehirns mit einer Abnahme des Dopamin- und Methionin-Enkephalin-Spiegels, dem Überwiegen der Wirkungen des cholinergen Systems. Anwendung L-DOPA erhöht den Dopaminspiegel, Amantadin stimuliert die Dopaminsekretion, Bromocriptin aktiviert die Dopaminrezeptoren. Anticholinergika reduzieren die Aktivität des cholinergen Systems im Gehirn.

Noradrenalin

Noradrenalin wird von den meisten postganglionären sympathischen Fasern ausgeschieden und ist ein Neurotransmitter zwischen vielen ZNS-Neuronen (z. B. Hypothalamus, Locus ceruleus). Es entsteht aus Dopamin durch Hydrolyse mit Hilfe von Dopamin- &bgr;-Hydroxylase. Norepinephrin wird in synaptischen Vesikeln gespeichert, nach der Freisetzung interagiert es mit Adrenorezeptoren, die Reaktion stoppt als Folge der Aufnahme von Norepinephrin durch den präsynaptischen Teil. Der Norepinephrinspiegel wird durch die Aktivität von Tyrosinhydroxylase und Monoaminoxidase bestimmt. Monoaminooxidase und Catechol- Ö-Methyltransferase wandelt Norepinephrin in inaktive Metaboliten um (Normetanephrin, 3-Methoxy-4-hydroxy-phenylethylenglykol, 3-Methoxy-4-hydroxymandelsäure).

Noradrenalin- ein starker Vasokonstriktor, der Effekt tritt auf, wenn der Neurotransmitter mit dem SMC der Wand von Blutgefäßen interagiert.

Serotonin

Serotonin(5-Hydroxytryptamin) ist ein Neurotransmitter vieler zentraler Neuronen (z. B. Raphe Nucleus, Neuronen des aufsteigenden retikulären Aktivierungssystems). Der Vorläufer ist Tryptophan, das durch Tryptophanhydroxylase zu 5-Hydroxytryptophan hydroxyliert wird, gefolgt von einer Decarboxylierung durch Decarboxylase. L-Aminosäuren. Es wird durch Monoaminoxidase gespalten, um 5-Hydroxyindoessigsäure zu bilden.

Depression gekennzeichnet durch eine Abnahme der Menge zweier Neurotransmitter (Noradrenalin und Serotonin) und eine Zunahme der Expression ihrer Rezeptoren. Antidepressiva verringern die Anzahl dieser Rezeptoren.

Manisches Syndrom. In diesem Zustand steigt der Noradrenalinspiegel vor dem Hintergrund einer Abnahme der Menge an Serotonin und Adrenorezeptoren. Lithium reduziert die Ausschüttung von Noradrenalin, die Bildung von Second Messenger und erhöht die Expression von Adrenorezeptoren.

Gamma-Aminobuttersäure

Gamma-aMinobuttersäure(?-Aminobuttersäure) ist ein hemmender Neurotransmitter im Zentralnervensystem (Basalganglien, Kleinhirn). Es wird unter Einwirkung der Glutaminsäuredecarboxylase aus Glutaminsäure gebildet, vom präsynaptischen Teil aus dem Interzellularraum eingefangen und unter dem Einfluss der GABA-Transaminase abgebaut.

Epilepsie- plötzliche synchrone Aktivitätsausbrüche von Neuronengruppen in verschiedenen Bereichen des Gehirns, verbunden mit einer Abnahme der Hemmwirkung &bgr;-Aminobuttersäure. Phenytoin stabilisiert die Plasmamembran von Neuronen und reduziert die übermäßige Sekretion des Neurotransmitters, Phenobarbital erhöht die Bindung von GABA an Rezeptoren, Valproinsäure erhöht den Gehalt des Neurotransmitters.

Alarmzustand- psychotische Reaktion, die mit einer Abnahme der hemmenden Wirkung von GABA einhergeht. Benzodiazepine stimulieren die Wechselwirkung des Neurotransmitters mit dem Rezeptor und erhalten die hemmende Wirkung aufrecht g-Aminobuttersäure.

Beta-Endorphine

Beta-Endorphine(?-Endorphin) - ein Neurotransmitter der Polypeptidnatur vieler ZNS-Neuronen (Hypothalamus, Kleinhirnmandel, Thalamus, bläulicher Ort). Proopiomelanocortin wird entlang von Axonen transportiert und durch Peptidasen in Fragmente gespalten, von denen eines ist ?-Endorphin. Der Neurotransmitter wird an der Synapse sezerniert, interagiert mit Rezeptoren auf der postsynaptischen Membran und wird dann von Peptidasen hydrolysiert.

Substanz P

Substanz P- ein Peptid-Neurotransmitter in Neuronen des zentralen und peripheren Nervensystems (Basalganglien, Hypothalamus, Spinalknoten). Die Weiterleitung von Schmerzreizen wird mit Hilfe von Substanz P und Opioid-Peptiden realisiert.

Substanz P(aus dem englischen Schmerz, Schmerz) - ein Neuropeptid aus der Tachykinin-Familie, das sowohl von Neuronen als auch von Nicht-Nervenzellen produziert wird und als Neurotransmitter fungiert (Basalganglien, Hypothalamus, Rückenmark, wo Substanz P die Erregung vom zentralen Prozess eines empfindlichen überträgt Neuron zu einem Neuron des Tractus spinothalamicus; über Opioidrezeptoren hemmt Enkephalin aus dem interkalaren Neuron die Sekretion von Substanz P aus dem sensitiven Neuron und die Weiterleitung von Schmerzsignalen). Substanz P erhöht auch die Permeabilität der Gefäßwand der Haut, vasodilatiert oder vasokonstriktiert die SMCs von Gehirnarteriolen, stimuliert die Sekretion der Speicheldrüsen und reduziert die SMCs der Atemwege und des Gastrointestinaltrakts. Substanz P fungiert auch als Entzündungsmediator.

Methionin-Enkephalin und Leucin-Enkephalin

Methionin-Enkephalin und Leucin-Enkephalin- kleine Peptide (5 Aminosäurereste), die in vielen ZNS-Neuronen (Pallidus, Thalamus, Nucleus caudatus, zentrale graue Substanz) vorhanden sind. Wie Endorphine werden sie aus Pro-Opiomelanocortin gebildet. Nach der Sekretion interagieren sie mit peptidergen (Opioid-)Rezeptoren.

Dynorphine

Diese Gruppe von Neurotransmittern besteht aus 7 Peptiden mit ähnlicher Aminosäuresequenz, die in Neuronen der gleichen anatomischen Regionen wie enkephalinerge Neuronen vorhanden sind. Aus Prodynorphin gebildet, durch Hydrolyse inaktiviert.

Glycin, Glutaminsäure und Asparaginsäure

Diese Aminosäuren sind Neurotransmitter in einigen Synapsen (Glycin in den Interneuronen des Rückenmarks, Glutaminsäure in den Neuronen des Kleinhirns und des Rückenmarks, Asparaginsäure in den Neuronen des Kortex). Glutaminsäure und Asparaginsäure verursachen exzitatorische Reaktionen und Glycin - hemmend.

Orlov R.S., Nozdrachev A.D. normale Physiologie. - M.: GEOTAR-Media, 2009. 688 S. Kapitel6. Synapsen. - Neurotransmitter. S. 87-88 +CD-ROM.

Parkinson James (Parkinson James), englischer Chirurg (1755-1824); 1817 veröffentlichte er ein Buch über die Schüttellähmung.

DOPA(Dihydroxyphenylalanin). Diese Aminosäure wird aus isoliert Vicia fabelhaft L, ist aktiv und wird als Antiparkinson-Mittel verwendet L-Form - Levodopa ( L-DOPA, Levodopa, 3-Hydroxy- L-Tyrosin, L-Dihydroxyphenylalanin). DOPA&bgr;-Decarboxylase (Gen DDC, 107930, 7p11, EC 4.1.1.28) katalysiert die Decarboxylierung L?DOPA; Das Enzym ist an der Synthese von Dopamin sowie Serotonin (aus 5-Hydroxytryptophan) beteiligt.

Seit Jahrhunderten werden Opiate, insbesondere Morphin, als Schmerzmittel eingesetzt. 1680 schrieb Thomas Sydenham: „Unter all den Medikamenten, die der Allmächtige dem Menschen gegeben hat, um sein Leiden zu lindern, gibt es keines, das universeller und wirksamer ist als Opium.“ Aber warum enthalten Wirbeltiergehirne Rezeptoren für Alkaloide aus Mohnsamen? Neuropharmakologen haben vorgeschlagen, dass Opiatrezeptoren nicht dazu bestimmt sind, mit pflanzlichen Alkaloiden zu interagieren, sondern um endogene Regulatoren der Schmerzempfindung wahrzunehmen. Morphin hat nach dieser Auffassung nur deshalb eine pharmakologische Wirkung, weil es Substanzen nachahmt, die im tierischen Körper vorkommen. Dieses Problem wurde schließlich 1975 gelöst, als John Hughes zwei Opiat-ähnliche Peptide aus Schweinehirn isolierte. Diese ähnlichen Pentapeptide, Methionin-Enkephalin und Leucin-Enkephalin genannt, sind in einigen Nervenenden in großen Mengen vorhanden. Sie scheinen an der Integration sensorischer Informationen im Zusammenhang mit Schmerz beteiligt zu sein.

Ein Jahr später isolierte Roger Guillemin längere Peptide, Endorphine, aus dem Zwischenlappen der Hypophyse. Endorphine haben fast die gleiche Fähigkeit, das Schmerzempfinden zu lindern wie Morphin (bei gleicher Konzentration). Die Einführung von Endorphinen in die Ventrikel des Gehirns von Labortieren hat

Reis. 35.16. Aminosäuresequenzen von Methionin-Enkephalin (A), Leucin-Enkephalin (B) und P - Endorphin (C). Die blaue Farbe zeigt ihre gemeinsame Tetrapeptidsequenz.

bemerkenswerte Aktion. P-Endorphin induziert also mehrere Stunden lang eine tiefe Analgesie des gesamten Körpers, und während dieser Zeit sinkt die Körpertemperatur. Außerdem entwickeln die Tiere einen Stupor und liegen ausgestreckt da. Nach einigen Stunden verschwindet die Wirkung der Endorphine und die Tiere verhalten sich wieder normal. Als überraschend stellte sich auch heraus, dass die Wirkung von Endorphinen wenige Sekunden nach der Gabe von Naloxon (Abb. 35.17), einem bekannten Antagonisten von Morphin, nachlässt. Nach den durch Endorphine induzierten Verhaltensreaktionen zu urteilen, sind diese Peptide unter normalen Bedingungen an der Regulierung emotionaler Reaktionen beteiligt. Viele der Methoden, die zum Testen dieser Hypothese benötigt werden, wurden bereits entwickelt. Daher wird zur Bestimmung extrem kleiner Mengen von Peptiden, wie Endorphinen, ein Radioimmunoassay verwendet, der die Sensitivität von Radioisotopenverfahren mit der Spezifität der Immunantwort kombiniert. Hier stehen wir vor der Geburt eines neuen und vielversprechenden Gebiets der Neurowissenschaften und Neuropsychiatrie.

Endorphine werden aus Lipotropinen im Hirngewebe und im Zwischenlappen der Hypophyse gebildet. Ein üblicher Strukturtyp für diese Verbindungen ist eine Tetrapeptidsequenz am N-Terminus. Beta-Endorphin wird durch Proteolyse aus Beta-Lipotropin gebildet. Beta-Lipotropin wird aus der Prohormon-Vorstufe Proopicortin (Molekulargewicht 29 kDa, 134 Aminosäurereste) gebildet.

Im Hypophysenvorderlappen wird das Vorläufermolekül in ACTH und β-Lipotropin gespalten, die ins Plasma sezerniert werden. Ein kleiner Teil (ca. 15 %) des b-Lipotropins wird zu b-Endorphin gespalten. Die Biosynthese von Proopicortin im Hypophysenvorderlappen wird durch Corticoliberin des Hypothalamus reguliert. Drei verschiedene Opioidpeptid-Vorläuferproteine sind bekannt: Proenkephalin, Proopiomelanocortin und Prodynorphin.

Natürliche Opioidpeptide wurden erstmals 1976 aus dem Gehirn von Säugetieren isoliert. Dies waren die sogenannten Enkephaline - Leucin-Enkephalin und Methionin-Enkephalin, die sich nur im endständigen C-Rest unterschieden.

In den frühen 1970er Jahren entdeckten verschiedene Labors auf der ganzen Welt, dass Gehirnzellen Rezeptoren haben, die Morphin binden, und nur in dieser gebundenen Form wird es aktiv. Es gab keinen Grund anzunehmen, dass das Gehirn solche Rezeptoren speziell für einen so seltenen Inhaltsstoff wie Morphin herstellte. Es bestand der Verdacht, dass die Funktion dieser Rezeptoren nicht darin bestand, Morphin zu binden, sondern eine ihm nahestehende Substanz, die vom Körper selbst produziert wird. 1976 extrahierte Dr. Hughes in Schottland diese mysteriöse Substanz aus dem Gehirn eines Meerschweinchens, das sofort eine starke Abnahme der Schmerzempfindlichkeit erfuhr. Hughes nannte die Substanz Enkephalin, was auf Griechisch „aus dem Gehirn“ bedeutet. Und Professor Cho Hao Lee in San Francisco extrahierte aus dem Gehirn eines Kamels, genauer gesagt aus der Hypophyse des Kamels, ein weiteres internes Medikament, das sich als 50-mal stärker als das bekannte Morphin herausstellte. Cho nannte es Endorphin – „inneres Morphin“. Im selben Jahr 1976 wurden aus dem Blut von Tieren zwei weitere interne Drogen isoliert, die in ihrer Zusammensetzung Morphin ähnelten, aber im Gegensatz zu Pflanzenmorphin die Atmung nicht unterdrückten und nicht zu Drogenabhängigkeit führten. Und schließlich hat Dr. Pless in der Schweiz Endorphin synthetisiert, das heißt, er hat es in einem Labor in einem Reagenzglas hergestellt, wobei er die chemische Zusammensetzung und Struktur dieser mysteriösen Substanz genau kannte. Andere Opioidpeptide, Endorphine, wurden ebenfalls aus Hypophysen- und Hypothalamus-Gewebeextrakten von Säugetieren isoliert. Alle enthalten normalerweise einen Enkephalin-Rest in der N-terminalen Region. Alle endogenen Opioidpeptide werden im Körper als große Vorläuferproteine durch Proteolyse synthetisiert. Die räumliche Struktur von Enkephalinen ähnelt der von Morphin. Enkephaline und Endorphine haben eine analgetische Wirkung, reduzieren die motorische Aktivität des Magen-Darm-Trakts und beeinflussen den emotionalen Zustand.

· MSH - Melanozyten-stimulierendes Hormon;

· LPG - lipotropes Hormon;

· KPPP – Corticotropin-ähnliches intermediäres Peptid;

· ACTH - adrenocorticotropes Hormon.

Sekretionsregulierung

Alle POMC-Spaltprodukte werden in äquimolaren Mengen produziert und gleichzeitig ins Blut sezerniert. Daher ist es unmöglich, die Sekretion von adrenocorticotropem Hormon ohne gleichzeitige Erhöhung der Sekretion von beta-lipotropem Hormon zu erhöhen.Die Produktion von POMC wird durch Faktoren reguliert, die im Hypothalamus und im paraventrikulären Kern des Gehirns gebildet werden: Corticoliberin, Arginin Vasopressin - aktiviert die Synthese von ACTH, Cortisol - der Hauptinhibitor der Synthese von Corticoliberin und der Bildung von POMC, daher beeinflussen Corticoliberin, Arginin-Vasopressin, Cortisol die Synthese und Sekretion von β-Endorphin.

Die Synthese von β-Endorphin nimmt bei endokrinen, infektiösen und viralen Erkrankungen, chronischem Müdigkeitssyndrom ab und die Synthese kann mit Hilfe körperlicher Aktivität gesteigert werden.

Transport und peripherer Stoffwechsel

Endorphine werden „für die Zukunft“ synthetisiert und durch die Entleerung sekretorischer Vesikel portionsweise ins Blut abgegeben. Ihr Blutspiegel steigt mit zunehmender Häufigkeit der Hormonfreisetzung aus Drüsenzellen. Einmal im Blut binden Hormone an Plasmaproteine. Normalerweise befinden sich nur 5-10 % der Hormonmoleküle in freiem Zustand im Blut, und nur sie können mit Rezeptoren interagieren.

Der Abbau von Peptidhormonen beginnt oft schon im Blut oder an den Wänden von Blutgefäßen, besonders intensiv ist dieser Prozess in den Nieren. Protein-Peptid-Hormone werden durch Proteinasen, nämlich Exo- (an den Enden der Kette) und Endopeptidasen, hydrolysiert. Proteolyse führt zur Bildung vieler Fragmente, von denen einige biologisch aktiv sein können. Viele Protein-Peptid-Hormone werden durch Bindung an Membranrezeptoren und anschließende Endocytose des Hormon-Rezeptor-Komplexes aus dem Kreislauf entfernt. Der Abbau solcher Komplexe erfolgt in Lysosomen, das Endprodukt des Abbaus sind Aminosäuren, die wiederum als Substrate in anabolen und katabolen Prozessen verwendet werden.

biologische Bedeutung

Das Hauptziel von Endorphinen ist das sogenannte Opioidsystem (dessen Hauptzweck der Schutz vor Stressschäden, Schmerzlinderung und Koordination der Arbeit von Organ- und Gewebesystemen auf der Ebene des gesamten Körpers ist) des Körpers und Opioid Rezeptoren im Besonderen. Endorphin ist verantwortlich für die Regulierung der Aktivität aller inneren Drüsen, für die Funktion des Immunsystems, für das Druckniveau und Endorphin wirkt auch auf das Nervensystem. Im Gehirn wurden spezifische Morphinrezeptoren gefunden. Diese Rezeptoren sind auf synaptischen Membranen konzentriert. Das limbische System ist das reichste an ihnen, von dem die emotionale Reaktion abhängt. Anschließend wurden endogene Peptide aus dem Hirngewebe isoliert, die verschiedene Wirkungen von Morphin bei der Injektion imitierten. Diese Peptide, die spezifisch an Opiatrezeptoren binden können, werden Endorphine und Enkephaline genannt.

weil Da sich Opiathormonrezeptoren auf der äußeren Oberfläche der Plasmamembran befinden, dringt das Hormon nicht in die Zelle ein. Hormone (die ersten Boten des Signals) übertragen ein Signal durch den zweiten Boten, dessen Rolle von cAMP, cGMP, Inosotoltriphosphat, Ca-Ionen übernommen wird. Nach der Bindung des Hormons an den Rezeptor folgt eine Kette von Ereignissen, die den Stoffwechsel der Zelle verändert.

Physiologisch gesehen haben Endorphine und Enkephaline die stärkste analgetische, Anti-Schock- und Anti-Stress-Wirkung, sie reduzieren den Appetit und verringern die Empfindlichkeit bestimmter Teile des zentralen Nervensystems. Endorphine normalisieren den Blutdruck, die Atemfrequenz, beschleunigen die Heilung von geschädigtem Gewebe und die Bildung von Kallus bei Frakturen.

Endorphine treten oft in Verbindung mit der Freisetzung von Adrenalin auf. Bei langen Trainingseinheiten wird Adrenalin im Körper freigesetzt, Muskelschmerzen nehmen zu und Endorphine werden produziert, die Schmerzen lindern, die Reaktion und Anpassungsgeschwindigkeit des Körpers an Stress erhöhen.

Was beeinflussen die Endorphinsysteme?

- analgetische Wirkungen

- Verlangsamung der Atmung, Herzklopfen - Anti-Stress-Wirkung

- Stärkung der Immunität

- Regulierung der Nierendurchblutung

- Regulierung der Darmtätigkeit

- Teilnahme an den Erregungs- und Hemmungsprozessen im Nervensystem

- Teilnahme an den Entwicklungsprozessen assoziativ-dissoziativer Verbindungen im Nervensystem - Regulierung der Stoffwechselintensität

- Gefühl der Euphorie

- beschleunigen die Heilung von geschädigtem Gewebe

-Bildung von Knochenkallus bei Frakturen

Darüber hinaus werden Endorphine mit Thermoregulation, Gedächtnis, Lipolyse, Fortpflanzung, Genuss, Fettabbau im Körper, Antidiurese, Unterdrückung der Hyperventilation als Reaktion auf einen Anstieg des Kohlendioxids und Hemmung der Thyrotropin- und Gonadotropinsynthese in Verbindung gebracht.

Pathologie

Ein Mangel an Endorphin wird bei Depressionen festgestellt, in einer Situation ständigen emotionalen Stresses verschlimmert er chronische Krankheiten und kann ein chronisches Müdigkeitssyndrom verursachen. Daher die damit einhergehende Stimmungsdepression und erhöhte Anfälligkeit für Infektionskrankheiten.

Die Endorphinproduktion ist bei einigen Pathologien reduziert. Durch den Mangel an Endorphinen im Körper steigt das Risiko für chronische Erkrankungen, die sogenannten „Lifestyle Diseases“, die in letzter Zeit die Haupttodesursache sind. Zivilisationskrankheiten sind Diabetes, Herz-Kreislauf-Erkrankungen, chronische Atemwegserkrankungen, Krebs und Fettleibigkeit.

Der Mangel an Endorphinen äußert sich in Apathie, sehr schlechter Laune und führt letztendlich zu Depressionen. Jeder möchte wissen, wie man das Leben genießt. Das Gefühl der Freude bei einer Person tritt mit einem Anstieg der Endorphine auf, die vom Gehirn produziert werden, und diese chemische Verbindung ähnelt dem Medikament Morphin. Daher erhielt Endorphin einen solchen Namen - endogenes Morphin, das vom Körper selbst produziert wird.

Die schwerste Manifestation ist Anhedonie, eine Krankheit, bei der eine Person kein Vergnügen empfinden kann.

Neurohormone

Neurohormone sind Substanzen mit hoher physiologischer Aktivität, die in den neurosekretorischen Zellen des Nervensystems (Neuronen) produziert werden.

Entsprechend dem Wirkungsmechanismus haben sie viel mit Neurotransmittern gemeinsam, aber Neurohormone gelangen im Gegensatz zu ihnen in das Blut und andere biologische Flüssigkeiten des Körpers (Lymphe, Liquor und Gewebeflüssigkeit) und haben eine langfristige fernregulierende Wirkung.

Neurohormone sind der chemischen Struktur nach Peptide (enthalten Aminosäuren) oder Catecholamine (biogene Amine), ihr obligatorisches Fragment ist 3,4-Dihydroxyphenylalanin (Catechol).

Neurohormone halten die Wasser-Salz-Homöostase aufrecht, regulieren den Tonus der glatten Muskulatur und Stoffwechselprozesse und sind auch an der Regulierung der endokrinen Drüsen beteiligt. Im Allgemeinen besteht die Funktion dieser Substanzen darin, die Schutz- und Anpassungsfunktionen des Körpers aufrechtzuerhalten.

Die Synthese von Neurohormonen erfolgt in den neurosekretorischen Zellen des Hypothalamus (Dopamin, Vasopressin, Oxytocin, Noradrenalin, Serotonin und Releasing-Faktoren), Rückenmark, Zirbeldrüse, Nebennieren (chromaffines Markgewebe) Sie werden auch in den Ganglien synthetisiert , Paraganglien und Nervenstämme des autonomen Nervensystems (Synthese von Adrenalin und Noradrenalin).

Der Prozess der Biosynthese von Peptidneurohormonen findet im Körper des Neurons in einer Struktur statt, die als endoplasmatisches Retikulum bezeichnet wird; dann werden sie im Golgi-Komplex zu Granulat verpackt und von dort entlang des Axons zu den Nervenenden transportiert.

Neurophysiologie des Schlafes

Neurophysiologische Mechanismen des Schlafs und seine altersbedingten Merkmale

Schlaf ist ein physiologischer Zustand, der durch den Verlust aktiver mentaler Verbindungen des Subjekts mit der ihn umgebenden Welt gekennzeichnet ist. Schlaf ist für höhere Tiere und Menschen lebenswichtig. Lange Zeit wurde angenommen, dass Schlaf eine notwendige Ruhepause ist, um die Energie der Gehirnzellen nach aktivem Wachzustand wiederherzustellen. Es stellte sich jedoch heraus, dass die Gehirnaktivität im Schlaf oft höher ist als im Wachzustand. Es wurde festgestellt, dass die Aktivität von Neuronen in einer Reihe von Gehirnstrukturen während des Schlafs signifikant zunimmt; Schlaf ist ein aktiver physiologischer Prozess.

Schlafstadien

Reflexreaktionen im Schlaf werden reduziert. Ein schlafender Mensch reagiert auf viele äußere Einflüsse nicht, es sei denn, sie sind übermäßig stark.

Schlaftheorien:

Humorale Theorie, hält Substanzen, die bei längerem Wachzustand im Blut auftreten, für die Ursache des Schlafs. Der Beweis für diese Theorie ist ein Experiment, bei dem einem wachen Hund das Blut eines Tieres transfundiert wurde, dem tagsüber der Schlaf entzogen wurde. Das Empfängertier schlief sofort ein. Aber humorale Faktoren können nicht als absolute Ursache des Schlafes angesehen werden. Dies wird durch Beobachtungen des Verhaltens von zwei untrennbaren Zwillingspaaren belegt. Bei ihnen trat die Teilung des Nervensystems vollständig auf, und die Kreislaufsysteme hatten viele Anastomosen. Diese Zwillinge konnten zu unterschiedlichen Zeiten schlafen: Ein Mädchen konnte zum Beispiel schlafen, während das andere wach war.

Subkortikale und kortikale Schlaftheorien. Bei verschiedenen Tumoren oder infektiösen Läsionen subkortikaler, insbesondere Stamm-, Gehirnformationen haben Patienten verschiedene Schlafstörungen - von Schlaflosigkeit bis hin zu verlängertem lethargischem Schlaf, was auf das Vorhandensein subkortikaler Schlafzentren hinweist. Wenn die hinteren Strukturen des Subthalamus und des Hypothalamus stimuliert wurden, schliefen die Tiere ein, und nachdem die Stimulation aufhörte, wachten sie auf, was auf das Vorhandensein von Schlafzentren in diesen Strukturen hinweist.

Chemische Theorie. Nach dieser Theorie sammeln sich leicht oxidierbare Produkte während des Wachzustands in den Körperzellen an, wodurch ein Sauerstoffmangel auftritt und eine Person einschläft. Wir schlafen nicht ein, weil wir vergiftet oder müde sind, sondern um nicht vergiftet und nicht müde zu sein.

Schlaffunktionen

o bietet Ruhe für den Körper.

o spielt eine wichtige Rolle bei Stoffwechselprozessen. Während des Non-REM-Schlafs wird Wachstumshormon freigesetzt. REM-Schlaf: Wiederherstellung der Plastizität von Neuronen und deren Anreicherung mit Sauerstoff; Biosynthese von Proteinen und RNA von Neuronen.

o trägt zur Verarbeitung und Speicherung von Informationen bei. Schlaf (insbesondere langsamer Schlaf) erleichtert die Konsolidierung des untersuchten Materials, REM-Schlaf implementiert unterbewusste Modelle erwarteter Ereignisse. Letzterer Umstand kann als einer der Gründe für das Deja-vu-Phänomen dienen.

o Dies ist eine Anpassung des Körpers an eine veränderte Beleuchtung (Tag-Nacht).

o stellt die Immunität wieder her, indem T-Lymphozyten aktiviert werden, die Erkältungen und Viruserkrankungen bekämpfen.

Varianten des Schlafens

Bei weiteren detaillierten Untersuchungen stellte sich heraus, dass der Schlaf in Bezug auf seine physiologischen Erscheinungsformen heterogen ist und zwei Varianten hat: langsam (ruhig oder orthodox) und schnell (aktiv oder paradox).

Bei langsamem Schlaf kommt es zu einer Abnahme der Atemfrequenz und der Herzfrequenz, Muskelentspannung und Verlangsamung der Augenbewegungen. Wenn sich der NREM-Schlaf vertieft, wird die Gesamtzahl der Bewegungen des Schläfers minimal. Zu diesem Zeitpunkt ist es schwierig, ihn aufzuwecken. Der Non-REM-Schlaf dauert normalerweise 75 - 80 %.

Beim REM-Schlaf werden dagegen physiologische Funktionen aktiviert: Atmung und Herzfrequenz werden häufiger, die motorische Aktivität des Schläfers nimmt zu, die Bewegungen der Augäpfel werden schnell (in Verbindung damit wurde diese Art von Schlaf "schnell" genannt "). Schnelle Augenbewegungen zeigen an, dass der Schläfer in diesem Moment träumt. Und wenn Sie ihn 10 - 15 Minuten nach dem Ende schneller Augenbewegungen aufwecken, wird er darüber sprechen, was er in einem Traum gesehen hat. Beim Erwachen während des Nicht-REM-Schlafs erinnert sich eine Person in der Regel nicht an Träume. Trotz der relativ stärkeren Aktivierung physiologischer Funktionen im REM-Schlaf sind die Muskeln des Körpers während dieser Zeit entspannt, und es ist viel schwieriger, den Schläfer zu wecken. Der REM-Schlaf ist lebensnotwendig für den Körper. Wird einem Menschen der REM-Schlaf (Aufwachen bei schnellen Augenbewegungen) künstlich entzogen, entwickelt er trotz der durchaus ausreichenden Gesamtschlafdauer nach fünf bis sieben Tagen psychische Störungen.

Der Wechsel von schnellem und langsamem Schlaf ist typisch für gesunde Menschen, während sich der Mensch ausgeruht und wach fühlt.

Es gibt eine andere Einteilung der Schlafstadien:

1. Ausgleichsphase: gekennzeichnet durch eine Wirkung auf starke und schwache Reize.

2. Paradoxe Phase: Starke Reize lösen schwächere Reaktionen aus als schwache Reize.

3. Ultradoxalphase: Ein positiver Reiz hemmt, und ein negativer Reiz verursacht einen konditionierten Reflex.

4. Narkotische Phase: eine allgemeine Abnahme der konditionierten Reflexaktivität mit einer viel stärkeren Abnahme der Reflexe auf schwache Reize als auf starke.

5. Hemmphase: Vollständige Hemmung konditionierter Reflexe

Altersmerkmale:

Kinderschlaf ist oberflächlich und sensibel. Sie schlafen mehrmals am Tag.

Bei Neugeborenen nimmt der Schlaf den größten Teil des Tages ein, und der aktivierte Schlaf oder Zuckungsschlaf (analog zum REM-Schlaf bei Erwachsenen) macht den größten Teil des Schlafes aus. In den ersten Monaten nach der Geburt nimmt die Wachzeit rapide zu, der Anteil des REM-Schlafs nimmt ab und der Slow-Wave-Schlaf nimmt zu.

Schlafhygiene:

Der Schlaf sollte dem Alter entsprechend lang und tief genug sein. Länger schlafen sollen Kinder mit schlechter Gesundheit, Genesung von akuten Infektionskrankheiten, erhöhter Erregbarkeit des Nervensystems und schnell ermüdenden Kindern. Vor dem Schlafengehen sollten spannende Spiele, gesteigerte geistige Arbeit ausgeschlossen werden. Das Abendessen sollte leicht sein, spätestens 2-1,5 Stunden vor dem Schlafengehen. Günstig für den Schlaf:

frische, kühle Raumluft (15-16)

Das Bett sollte weder weich noch hart sein.

saubere, weiche, knitterfreie Bettwäsche

Es ist besser, auf der rechten Seite oder dem Rücken zu liegen, was eine freiere Atmung ermöglicht und die Arbeit des Herzens nicht erschwert.

Kinder sollten lernen, gleichzeitig aufzustehen und zu Bett zu gehen. Das Kind bildet ganz leicht bedingte Reflexe auf die Schlafsituation. Der konditionierte Reiz ist in diesem Fall die Zeit des Zubettgehens.

Neurophysiologie des ANS

Das Konzept des autonomen Nervensystems wurde erstmals 1801 von dem französischen Arzt A. Besha eingeführt. Diese Abteilung des Zentralnervensystems stellt die vegetativen Funktionen des Körpers bereit und umfasst drei Komponenten:

1) sympathisch;

2) Parasympathikus;

3) metasympathisch.

Zu den vegetativen Funktionen zählen jene Funktionen, die den Stoffwechsel in unserem Körper besorgen (Verdauung, Blutzirkulation, Atmung, Ausscheidung etc.). Dazu gehören auch die Gewährleistung des Wachstums und der Entwicklung des Körpers, die Fortpflanzung und die Vorbereitung des Körpers auf nachteilige Auswirkungen. Das vegetative System reguliert die Aktivität von inneren Organen, Blutgefäßen, Schweißdrüsen und anderen ähnlichen Funktionen. Es reguliert den Stoffwechsel, die Erregbarkeit und die Autonomie der inneren Organe sowie den physiologischen Zustand der Gewebe und einzelner Organe (einschließlich Gehirn und Rückenmark) und passt ihre Aktivität an die Umweltbedingungen an.

Die sympathische Abteilung des Nervensystems sorgt für die Mobilisierung der dem Körper zur Verfügung stehenden Ressourcen (Energie und Intellekt), um dringende Arbeit zu leisten.Es ist klar, dass dies zu Ungleichgewichten im Körper führen kann.Wiederherstellung des Gleichgewichts und der Beständigkeit des inneren Milieus des Körper ist die Aufgabe des nervösen Parasympathikus. Die durch den Einfluss der sympathischen Abteilung verursachten Verschiebungen stellen die Homöostase wieder her und erhalten sie aufrecht. In diesem Sinne äußert sich die Aktivität dieser Abteilungen des vegetativen Nervensystems in einer Reihe von Reaktionen als antagonistisch.

Unter Homöostase versteht man in der Physiologie die Aufrechterhaltung der Konstanz der Parameter des inneren Milieus im Körper. Dazu gehören die Aufrechterhaltung einer konstanten Blutzusammensetzung, Körpertemperatur usw.

Die Zentren des vegetativen Nervensystems befinden sich im Hirnstamm und im Rückenmark. Die Zentren des parasympathischen Nervensystems liegen im Hirnstamm und im sakralen Rückenmark, im Mittelhirn gibt es Zentren, die die Pupillenerweiterung und die Akkommodation des Auges regulieren. In der Medulla oblongata befinden sich Zentren des parasympathischen Nervensystems, von denen Fasern als Teil der Vagus-, Gesichts- und Glossopharynxnerven ausgehen. Diese Zentren sind an der Umsetzung einer Reihe von Funktionen beteiligt, einschließlich der Regulierung der Aktivität einer Reihe innerer Organe (Herz, Magen, Darm, Leber usw.), "triggern" die Freisetzung von Speichel, Tränenflüssigkeit usw Alle diese Funktionen erfolgen nach dem Reflexprinzip (je nach Art der Reaktion auf einen Reiz). Einige dieser Reflexe werden im Folgenden beschrieben.

In den sakralen Segmenten des Rückenmarks befinden sich auch Zentren des nervösen parasympathischen autonomen Systems. Die Fasern von ihnen gehen als Teil der Beckennerven, die die Beckenorgane (Dickdarm, Blase, Genitalien usw.) innervieren.

Die Zentren des sympathischen Nervensystems befinden sich in den thorakalen und lumbalen Segmenten des Rückenmarks. Vegetative Fasern von diesen Zentren gehen zusammen mit den motorischen Nerven als Teil der vorderen Wurzeln des Rückenmarks aus.

Alle oben aufgeführten Zentren des sympathischen und nervösen parasympathischen Systems sind dem höheren autonomen Zentrum - dem Hypothalamus - untergeordnet. Der Hypothalamus wiederum wird von einer Reihe anderer Gehirnzentren beeinflusst. Alle diese Zentren stellen das limbische System dar. Eine vollständige Beschreibung des Systems wird im entsprechenden Thema gegeben, und jetzt werden wir die "Arbeit" der peripheren Teile des nervösen autonomen Systems betrachten.

Auf beiden Seiten der Wirbelsäule von der ventralen Seite befinden sich zwei Stämme des sympathischen Nervensystems. Sie werden auch Sympathikusketten genannt. Die Kette besteht aus einzelnen Ganglien, die durch zahlreiche Nervenfasern miteinander und mit dem Rückenmark verbunden sind. Jede Faser, die zum Ganglion kommt, innerviert bis zu mehreren Dutzend Neuronen im Ganglion (Divergenz). Dank eines solchen Geräts haben sympathische Einflüsse normalerweise einen verschütteten, verallgemeinerten Charakter. Von diesen Ganglien gehen wiederum Nerven aus, die zu den Wänden von Blutgefäßen, Schweißdrüsen und inneren Organen gerichtet sind. Neben den Ganglien des Grenzstammes befinden sich in einiger Entfernung von ihnen die sogenannten prävertebralen Ganglien, von denen die größten der Solarplexus und die Mesenterialknoten sind.

Die Nebennieren spielen eine wichtige Rolle in der Aktivität des sympathischen Nervensystems und werden beim Menschen während der vorgeburtlichen Zeit durch die Wanderung von Neuroblasten (noch nicht ausdifferenzierte Neuronen) aus dem Neuralrohr in die Nierenregion gebildet. Dort bilden diese Zellen auf den Spitzen beider Nieren ein besonderes Organ – die Nebennieren. Die Nebennieren werden von sympathischen Nerven innerviert. Darüber hinaus können sie durch adrenocorticotropes Hormon aktiviert werden, das als Reaktion auf Stress von der Hypophyse freigesetzt wird und zusammen mit dem Blut die Nebennieren erreicht. Unter der Wirkung dieses Hormons wird eine Mischung aus Adrenalin und Adrenalin aus den Nebennieren ins Blut freigesetzt, die durch den Blutkreislauf transportiert werden und eine Reihe von sympathischen Reaktionen hervorrufen (erhöhter Rhythmus von Herzkontraktionen, Schwitzen, erhöhte Blutzufuhr zum Muskulatur, Hautrötungen und vieles mehr).

Axone sympathischer Neuronen in peripheren Synapsen sezernieren den Mediator Adrenalin, Moleküle von Adrenalin und Noradrenalin interagieren mit den entsprechenden Rezeptoren. Zwei Arten solcher Rezeptoren sind bekannt: Alpha- und Beta-Adrenorezeptoren. Einige innere Organe haben nur einen dieser Rezeptoren, während andere beide haben. In den Wänden der Blutgefäße gibt es also sowohl alpha- als auch beta-adrenerge Rezeptoren. Die Verbindung des sympathischen Mediators mit dem alpha-adrenergen Rezeptor verursacht eine Verengung der Arteriolen, und die Verbindung mit dem beta-adrenergen Rezeptor verursacht eine Erweiterung der Arteriolen. Im Darm, wo beide Arten von adrenergen Rezeptoren vorhanden sind, hemmt der Mediator seine Aktivität. Im Herzmuskel und den Wänden der Bronchien gibt es nur beta-adrenerge Rezeptoren - ein sympathischer Mediator bewirkt die Erweiterung der Bronchien und eine Erhöhung der Herzfrequenz.

Die Ganglien der parasympathischen Teilung des autonomen Nervensystems befinden sich im Gegensatz zu den sympathischen in den Wänden der inneren Organe oder in deren Nähe. Die Nervenfaser (Axon eines Neurons) vom entsprechenden parasympathischen Zentrum im Hirnstamm oder sakralen Rückenmark erreicht ohne Unterbrechung das innervierte Organ und endet an den Neuronen des parasympathischen Ganglions. Das nächste parasympathische Neuron befindet sich entweder innerhalb des Organs oder in unmittelbarer Nähe dazu. Intraorganische Fasern und Ganglien bilden neuronenreiche Geflechte in den Wänden vieler innerer Organe des Herzens, der Lunge, der Speiseröhre, des Magens usw. sowie in den Drüsen der äußeren und inneren Sekretion. Das anatomische Design des parasympathischen Teils des vegetativen Nervensystems deutet darauf hin, dass der Einfluss auf die Organe von seiner Seite lokaler ist als von der Seite des nervösen sympathischen Systems.

Der Mediator in den peripheren Synapsen des parasympathischen Nervensystems ist Acetylcholin, für das es zwei Arten von Rezeptoren gibt: M- und H-cholinerge Rezeptoren. Diese Unterteilung basiert auf der Tatsache, dass M-cholinerge Rezeptoren unter dem Einfluss von Atropin (isoliert aus dem Pilz der Gattung Muscaris), H-cholinerge Rezeptoren ihre Empfindlichkeit gegenüber Acetylcholin unter dem Einfluss von Nikotin verlieren.

Einfluss des sympathischen und parasympathischen vegetativen Systems auf Körperfunktionen. In den meisten Organen erzeugt die Erregung des sympathischen und nervösen parasympathischen autonomen Systems gegensätzliche Wirkungen. Es muss jedoch beachtet werden, dass diese Wechselwirkungen nicht einfach sind. Beispielsweise bewirken parasympathische Nerven eine Entspannung der Schließmuskeln der Blase und gleichzeitig eine Kontraktion ihrer Muskeln. Sympathische Nerven ziehen den Schließmuskel zusammen und entspannen gleichzeitig die Muskeln. Ein weiteres Beispiel: Die Stimulation des Sympathikus erhöht den Rhythmus und die Stärke der Herzkontraktionen, und die Reizung des Vagusnervs (Parasympathikus) verringert den Rhythmus und die Stärke der Herzkontraktionen. Darüber hinaus haben Studien gezeigt, dass zwischen diesen Teilen des autonomen Nervensystems nicht nur Antagonismus (multidirektional), sondern auch Synergismus (unidirektional) besteht. Eine Erhöhung des Tonus eines Abschnitts des vegetativen Nervensystems führt in der Regel zu einer Erhöhung des Tonus eines anderen Abschnitts. Darüber hinaus stellte sich heraus, dass es Organe und Gewebe mit nur einer Art von Innervation gibt. Beispielsweise haben die Gefäße der Haut, das Nebennierenmark, der Uterus, die Skelettmuskulatur und einige andere nur eine sympathische Innervation, während die Speicheldrüsen nur von parasympathischen Fasern innerviert werden.

Vegetative Reflexe. Diese Reflexe sind zahlreich. Sie sind an vielen Regulationen des menschlichen Körpers beteiligt. Bei der Umsetzung vegetativer Reflexe werden vom zentralen Nervensystem Einflüsse entlang der entsprechenden Nerven (Sympathikus oder Parasympathikus) weitergeleitet. In der medizinischen Praxis wird den viszero-viszeralen (von einem inneren Organ zum anderen), viszero-dermalen (von den inneren Organen zur Haut) und dermo-viszeralen (von der Haut zu den inneren Organen) Reflexen größte Bedeutung beigemessen.

Zu den viszero-viszeralen gehören reflektorische Veränderungen der Herzaktivität, des Gefäßtonus, der Blutfüllung der Milz mit einem Anstieg oder Abfall des Drucks in der Aorta, dem Sinus carotis oder den Lungengefäßen. Beispielsweise tritt aufgrund der Einbeziehung eines solchen Reflexes ein Herzstillstand auf, wenn die Bauchorgane gereizt sind. Viscero-dermale Reflexe treten bei Reizung innerer Organe auf und äußern sich in einer Veränderung der Empfindlichkeit der entsprechenden Hautareale (je nachdem, welches Organ gereizt ist), Schwitzen und Gefäßreaktionen. Dermo-viszerale Reflexe äußern sich darin, dass sich bei Reizung bestimmter Hautpartien die Funktion der entsprechenden inneren Organe verändert. Auf dem Mechanismus dieser Reflexe beruht eigentlich die therapeutische Anwendung der Erwärmung oder Abkühlung bestimmter Hautpartien, beispielsweise bei Schmerzen in den inneren Organen.

Vegetative Reflexe werden von Ärzten häufig verwendet, um den Funktionszustand des nervösen autonomen Systems zu beurteilen. Beispielsweise werden in der Klinik häufig Reflexveränderungen in Blutgefäßen bei mechanischer Hautreizung untersucht (z. B. wenn ein stumpfer Gegenstand über die Haut geführt wird). Bei einem gesunden Menschen führt dies zu einer kurzzeitigen Aufhellung der gereizten Hautpartie (weißer Dermographismus, Derma-Skin). Bei hoher Erregbarkeit des autonomen Nervensystems erscheint an der Stelle der Hautreizung ein roter Streifen, der von blassen Streifen verengter Gefäße (roter Dermographismus) begrenzt wird, und bei noch höherer Empfindlichkeit Hautödeme an dieser Stelle. In der Klinik werden häufig funktionelle autonome Tests verwendet, um den Zustand des nervösen autonomen Systems zu beurteilen. Zum Beispiel orthostatische Reaktion: Beim Übergang von einer liegenden Position in eine stehende Position kommt es zu einem Anstieg des Blutdrucks und einer Erhöhung der Herzfrequenz. Die Art der Veränderung des Blutdrucks und der Herztätigkeit während dieses Tests kann als diagnostisches Zeichen für eine Erkrankung des Blutdruckkontrollsystems dienen. Ein weiteres Beispiel ist die Augen-Herz-Reaktion (Ashner-Reflex): Beim Druck auf die Augäpfel kommt es zu einem kurzzeitigen Absinken der Herzfrequenz.

Vegetative Zentren. In der Medulla oblongata befinden sich Nervenzentren, die die Aktivität des Herzens hemmen (Kern des Vagusnervs). In der Formatio reticularis der Medulla oblongata befindet sich ein vasomotorisches Zentrum, das aus zwei Zonen besteht: Pressor und Depressor. Die Erregung der Pressorzone führt zu einer Vasokonstriktion und die Erregung der Depressorzone zu ihrer Expansion. Das vasomotorische Zentrum und die Kerne des Vagusnervs senden ständig Impulse, wodurch ein konstanter Ton aufrechterhalten wird: Die Arterien und Arteriolen sind ständig etwas verengt und die Herztätigkeit wird verlangsamt.

In der Medulla oblongata befindet sich das Atmungszentrum, das wiederum aus den Ein- und Ausatmungszentren besteht. Auf der Ebene der Brücke befindet sich ein Atmungszentrum (Pneumotaxiezentrum) höherer Ebene, das die Atmung an Veränderungen der körperlichen Aktivität anpasst. Auch das Einatmen einer Person kann von der Seite der Großhirnrinde willkürlich gesteuert werden, beispielsweise beim Sprechen.

In der Medulla oblongata befinden sich Zentren, die die Sekretion der Speichel-, Tränen- und Magendrüsen, die Sekretion der Gallenblase und die Sekretion der Bauchspeicheldrüse stimulieren. Im Mittelhirn, unter den vorderen Tuberkel der Quadrigemina, befinden sich parasympathische Zentren der Akkommodation des Auges und des Pupillenreflexes. Alle oben aufgeführten Zentren des sympathischen und parasympathischen Systems sind dem höheren autonomen Zentrum - dem Hypothalamus - untergeordnet.

Die Rolle des Hypothalamus bei der Regulation autonomer Funktionen. Die Beeinflussung der sympathischen und parasympathischen Regulation ermöglicht es dem Hypothalamus, die autonomen Funktionen des Körpers über humorale und nervöse Bahnen zu beeinflussen. Zuvor war bereits bekannt, dass die Reizung der Kerne der vorderen Gruppe von parasympathischen Effekten begleitet wird. Die Reizung der Kerne der hinteren Gruppe verursacht sympathische Wirkungen auf die Funktion der Organe. Die Stimulation der Kerne der mittleren Gruppe führt zu einer Verringerung des Einflusses der sympathischen Teilung des autonomen Nervensystems. Die angegebene Funktionsverteilung des Hypothalamus ist nicht absolut. Alle Strukturen des Hypothalamus sind in unterschiedlichem Maße in der Lage, sympathische und parasympathische Wirkungen auszulösen. Folglich bestehen funktional komplementäre, sich gegenseitig kompensierende Beziehungen zwischen den Strukturen des Hypothalamus.

Im Allgemeinen erfüllt der Hypothalamus aufgrund der großen Anzahl von Verbindungen und der Polyfunktionalität von Strukturen eine integrierende Funktion der autonomen, somatischen und endokrinen Regulation, die sich auch in der Organisation einer Reihe spezifischer Funktionen durch seine Kerne manifestiert. Im Hypothalamus gibt es also Zentren für Homöostase, Thermoregulation, Hunger und Sättigung, Durst und seine Befriedigung, Sexualverhalten, Angst, Wut, Regulierung des Wach-Schlaf-Zyklus. Alle diese Zentren realisieren ihre Funktionen durch Aktivierung oder Hemmung des autonomen Teils des Nervensystems, des endokrinen Systems, der Strukturen des Hirnstamms und des Vorderhirns.

Der Hypothalamus wiederum wird von einer Reihe höherer Zentren des Gehirns beeinflusst, einschließlich der Großhirnrinde.

Auf diese Weise, Das autonome Nervensystem hat eine Reihe anatomischer und physiologischer Merkmale, die die Mechanismen seiner Arbeit bestimmen:

Anatomische Eigenschaften

1. Drei-Komponenten-Anordnung von Nervenzentren. Die unterste Ebene des sympathischen Abschnitts wird durch die seitlichen Hörner von den VII-Hals- bis III-IV-Lendenwirbeln und den Parasympathikus - durch die Sakralsegmente und den Hirnstamm - dargestellt. Die höheren subkortikalen Zentren befinden sich an der Grenze der Kerne des Hypothalamus (der sympathische Teil ist die hintere Gruppe und der parasympathische Teil ist die vordere Gruppe). Die kortikale Ebene liegt im Bereich des 6.-8. Brodmann-Feldes (motosensorische Zone), in welchem Punkt die Lokalisation eingehender Nervenimpulse erreicht wird. Aufgrund des Vorhandenseins einer solchen Struktur des autonomen Nervensystems erreicht die Arbeit der inneren Organe nicht die Schwelle unseres Bewusstseins.

2. Das Vorhandensein autonomer Ganglien. In der sympathischen Abteilung befinden sie sich entweder auf beiden Seiten entlang der Wirbelsäule (sympathische Nervenkette) oder sind Teil des Plexus. Somit hat der Bogen einen kurzen präganglionären und einen langen postganglionären Weg. Die Neuronen der parasympathischen Teilung befinden sich im Ganglion, in der Nähe des Arbeitsorgans oder in seiner Wand, sodass der Bogen einen langen präganglionären und einen kurzen postganglionären Weg hat.

Physiologische Eigenschaften

1. Merkmale der Funktion der autonomen Ganglien. Das Vorhandensein des Phänomens der Multiplikation (gleichzeitiges Auftreten zweier entgegengesetzter Prozesse - Divergenz und Konvergenz). Divergenz ist die Divergenz von Nervenimpulsen vom Körper eines Neurons zu mehreren postganglionären Fasern eines anderen. Konvergenz - Konvergenz auf dem Körper jedes postganglionären Neurons von Impulsen von mehreren präganglionären. Dies gewährleistet die Zuverlässigkeit der Informationsübertragung vom Zentralnervensystem zum Arbeitskörper. Eine Erhöhung der Dauer des postsynaptischen Potentials, das Vorhandensein von Spuren von Hyperpolarisation und synaptischer Verzögerung tragen zur Übertragung der Erregung mit einer Geschwindigkeit von 1,5–3,0 m/s bei. Allerdings werden die Impulse in den vegetativen Ganglien teilweise ausgelöscht oder ganz blockiert. Somit regulieren sie den Informationsfluss aus dem ZNS. Aufgrund dieser Eigenschaft werden sie als an der Peripherie platzierte Nervenzentren bezeichnet, und das autonome Nervensystem wird als autonom bezeichnet.

2. Merkmale von Nervenfasern. Präganglionäre Nervenfasern gehören zur Gruppe B und leiten die Erregung mit einer Geschwindigkeit von 3–18 m/s, postganglionäre Nervenfasern gehören zur Gruppe C. Sie leiten die Erregung mit einer Geschwindigkeit von 0,5–3,0 m/s. Da die efferente Bahn des Sympathikus durch präganglionäre Fasern repräsentiert wird und die parasympathische Bahn durch postganglionäre Fasern repräsentiert wird, ist die Geschwindigkeit der Impulsübertragung im parasympathischen Nervensystem höher.

Im Allgemeinen erfüllt das sympathische Nervensystem eine adaptiv-trophische Funktion, die bei körperlicher Anstrengung, emotionalen Reaktionen, Stress, Schmerzen und Blutverlust in die Arbeit einbezogen wird. Es sorgt für die Anpassung des Organismus an die sich ändernden Bedingungen der Existenzumgebung.

Das parasympathische Nervensystem ist ein Antagonist des Sympathikus und erfüllt homöostatische und schützende Funktionen, reguliert die Entleerung von Hohlorganen. Die homöostatische Rolle ist wiederherstellend und wirkt im Ruhezustand. Dies äußert sich in Form einer Abnahme der Häufigkeit und Stärke von Herzkontraktionen, einer Stimulierung der Aktivität des Magen-Darm-Trakts mit einer Abnahme des Blutzuckerspiegels usw.

Gesundheitsministerium der Republik Belarus

EE "Gomel State Medical University"

Institut für Biologische Chemie

Endorphine

Erstellt von einem Schüler der Gruppe l-206 Kurmaz V.A.

Geprüft Myshkovets N.S.

Homel 2013

Allgemeine Informationen-3

Biologische Bedeutung-6

Pathologie-7

Literatur-9

Allgemeine Information

Endorphine(körpereigene Morphine (im Namen des altgriechischen Gottes Morpheus – „einer, der Träume bildet“) – eine Gruppe chemischer Polypeptidverbindungen mit ähnlicher Struktur wie Opiate (morphinähnliche Verbindungen), die auf natürliche Weise in den Neuronen des Gehirns produziert werden haben die Fähigkeit, Schmerzen ähnlich wie Opiate zu reduzieren und den emotionalen Zustand zu beeinflussen. Endorphine werden aus Lipotropinen im Gehirngewebe und in der intermediären Hypophyse gebildet. Der gemeinsame Strukturtyp für diese Verbindungen ist eine Tetrapeptidsequenz am N-Terminus .Beta-Endorphin wird aus Beta-Lipotropin durch Proteolyse gebildet.Beta-Lipotropin wird aus einer Vorstufe gebildet – dem Prohormon Proopicortin (Molekulargewicht 29 kDa, 134 Aminosäurereste).In der vorderen Hypophyse wird das Vorläufermolekül in ACTH gespalten und b-Lipotropin, die ins Plasma sezerniert werden Ein kleiner Teil (ca. 15 %) des b-Lipotropins wird zu b-Endorphin gespalten Die Biosynthese von Proopicortin im Hypophysenvorderlappen wird durch das Cortico reguliert Liberin des Hypothalamus. Drei verschiedene Opioidpeptid-Vorläuferproteine sind bekannt: Proenkephalin, Proopiomelanocortin und Prodynorphin.

N-Tyr-Gli-Gli-Fen- Met-OH Methionin-Enkephalin

N-Tyr-Gli-Gli-Fen- Leu-OH-Leucin-Enkephalin

N-Tyr-Gli-Gli-Fen- Met-Tre-Ser-Glu-Liz-Ser-Gln-Tre-Pro-Lay-Val-Tre-Ley-Fen-Liz-Asn-Ala-Ile-Val-Liz-Asn-Ala-Gis-Liz-Liz- Gly-Gln-OH-beta-Endorphin

MSH - Melanozyten-stimulierendes Hormon;

LPG - lipotropes Hormon;

KPPP – Corticotropin-ähnliches intermediäres Peptid;

ACTH - adrenocorticotropes Hormon.

Sekretionsregulierung

Transport und peripherer Stoffwechsel

biologische Bedeutung

Was beeinflussen die Endorphinsysteme?

Anti-Schmerz-Effekte

Verlangsamung der Atmung, Herzklopfen - Anti-Stress-Effekte

Stärkung der Immunität

Regulierung der Nierendurchblutung

Regulierung der Darmtätigkeit

Teilnahme an Erregungs- und Hemmungsprozessen im Nervensystem

Teilnahme an den Entwicklungsprozessen assoziativ-dissoziativer Verbindungen im Nervensystem - Regulation der Stoffwechselintensität

Gefühl der Euphorie

Beschleunigen Sie die Heilung von geschädigtem Gewebe

Knochenbildung bei Frakturen

Pathologie

Die schwerste Manifestation ist Anhedonie, eine Krankheit, bei der eine Person kein Vergnügen empfinden kann.

Literatur

Endokrinologie und Stoffwechsel / Unter. ed. P. Feliga ua M.: Medicine, 1985.

Berezov, T.T. Biologische Chemie / T.T. Beresow, B.F. Korovkin. – M.: Medizin,

Rosen V. B. Grundlagen der Endokrinologie. Moskau: Höhere Schule, 1984.

http://dic.academic.ru/

Portal für den Studenten. Selbsttraining

Praktische Arbeit an der Sektion "Reproduktion genetischer Informationen"