Метилен хөх ба нейротрансмиттерүүд: серотонин, допамин, GABA болон ацетилхолин

Метилен хөхийн тухай түгээмэл нэг өгүүлбэрт энэ бодис серотониныг нэмэгдүүлж, допаминыг нэмэгдүүлж, GABA-г тайвшруулж, ацетилхолины үйл ажиллагааг хурцалдаг — бүгдийг нь нэгэн зэрэг хийдэг гэж хэлдэг. Ингэснээр лабораторийн дөрвөн тусдаа үр дүнг хүний биед илрэх нэг нөлөө мэтээр авч үзэж байна. Үүний цаадах өгүүллүүд өөр өөр байг, өөр өөр туршилтын бэлдцэд, ойролцоогоор мянга дахин зөрүүтэй концентрацид хэмжсэн байдаг. Эдгээр байг тусад нь авч үзэхэд тэр ганц өгүүлбэрээс илүү сонирхолтой, бас илүү болгоомжтой дүгнэх шаардлагатай дүр зураг гарч ирнэ.

Энд баримтлах үндсэн санаа энгийн. Хуруу шилэнд ферменттэй холбогдсон молекул нэг л зүйл хийсэн: хуруу шилэнд ферменттэй холбогдсон. Энэ нь амьд тархин дахь нейротрансмиттерийн түвшнийг өөрчлөх эсэх нь эдэд хүрсэн концентраци, хүрэх үедээ молекул ямар химийн хэлбэрт байсан, мөн тэр концентрацид өөр ямар үйлдэл үзүүлж байгаагаас хамаарна. Доорх хэсэг бүрд эдгээр гурван асуултыг холбогдох үр дүнгээс нь салгалгүй авч үзнэ.

Серотонин: хоёр бай, хоёр концентраци

Эдгээр дөрвөн тогтолцооноос серотонины тухай нотолгоо хамгийн хүчтэй бөгөөд үүнийг нэгтгэж болохгүй хоёр ялгаатай молекулын байгаас олж авсан.

Эхний бай нь серотониныг задалдаг митохондрийн фермент болох А төрлийн моноамин оксидаз юм. Метилен хөх нь цэвэршүүлсэн хүний MAO-A-г нягт холбогддог дарангуйлагч байдлаар дарангуйлдаг бөгөөд Ki нь ойролцоогоор 27 наномоляр байдаг. Харин MAO-B-д нөлөөлөхийн тулд хавьгүй өндөр концентраци шаардлагатайг энэ будагч бодисыг серотонины хордлоготой холбосон кинетикийн судалгаа харуулсан. Үүнтэй зэрэгцээ хийгдсэн өөр судалгаанд хархны эпифизийн эдэд ижил сонгомол нөлөө ажиглагдсан: MAO-A-г хориглосноор серотониноос үүссэн индолууд нэмэгдэж, серотонины метаболит 5-HIAA буурсан бөгөөд мэлхийн серотонинтой холбоотой зөв байрлалд эргэн орох рефлекс өөрчлөгдсөн гэж исэлдэн ангижрах будагч бодисууд ба эпифизийн индолуудын судалгаанд мэдээлсэн. Хоёр өөр бэлдцэд үр дүн нэг чиглэлтэй байв: задрал багасаж, фермент серотониныг зайлуулах байсан газарт илүү их серотонин үлдсэн.

Хоёр дахь бай нь серотонины тээвэрлэгч өөрөө юм. Хүний тээвэрлэгчийг илэрхийлдэг эсүүдэд метилен хөх флюоресцент субстрат болон тэмдэглэгээтэй серотонины аль алиных нь эсэд орохыг бууруулсан бөгөөд IC50 нь ойролцоогоор 1.4 микромоляр байв. Мөн patch-clamp бичлэгт серотониноор өдөөгдсөн гүйдлийг дарангуйлсныг метилен хөхийн SERT-д үзүүлэх нөлөөг шууд тодорхойлсон судалгаанд тэмдэглэсэн. Зохиогчид өөр байж болох илэрхий тайлбаруудыг шалгаж, энэ нөлөө нь cGMP дохиолол, кальцийн өөрчлөлт болон эсийн гадаргуу дахь тээвэрлэгчийн илэрхийллээс хамаарахгүйг тогтоосон.

Энэ хоёр тооны зөрүүг анхаарна уу. MAO-A-ийн дарангуйлал наномоляр түвшинд явагдана. Тээвэрлэгчийг дарангуйлахад ойролцоогоор тавь дахин их будагч бодис хэрэгтэй. Ферментэд бүрэн нөлөөлөх бага хэмжээний өртөлт тээвэрлэгчид бараг нөлөөлөхгүй байж болно. Эдгээрийг нэгтгэн серотонины тухай нэг дүгнэлт гаргаж буй хүн хоёр өөр тунгийн хүрээг нэг болгон дундажлаж байна.

Серотонинд нөлөөлдөг бусад эм хэрэглэж буй хүний хувьд эдгээр байн аль нэг нь ач холбогдолтой эсэх нь эмийн хэрэглээтэй холбоотой асуудал бөгөөд эмийн харилцан үйлчлэлийн гарын авлагад хамаарна. Энэ нийтлэл байнуудыг зураглан харуулна; харин тэр хуудас эмнэлзүйн зөвлөгөөг агуулна.

Допамин: шууд нотолгоо хамгийн сул

Допамины тухайд үнэн зөв тайлбарлахын тулд хамгийн их болгоомжтой байх шаардлагатай. Метилен хөх допамины тээвэрлэгчийг хориглодог эсвэл допамины рецептортой шууд холбогддогийг харуулсан, баттай тогтоогдсон судалгаа байхгүй. Тээвэрлэгчийн IC50-ийг 1.4 микромоляр гэж олонтаа эшилдэг нь DAT бус, серотонины тээвэрлэгчийн үзүүлэлт бөгөөд үүнийг өөрөөр нэрлэж болохгүй.

Харин байгаа нотолгоо нь шууд бус юм. MAO ферментүүд допаминыг мөн метаболизмд оруулдаг тул MAO-г дарангуйлснаар серотонин, норадреналины хамт допамин ч хадгалагдан үлддэг. Митохондрийн бэлдцэд метилен хөх нь мэдрэлийн хорт бодис MPTP-г допаминерг тогтолцоонд хортой бодис болгон хувиргах MAO-B-ээр дамждаг урвалыг Паркинсоны өвчний эм депренилтэй дүйцэх хүчээр хориглосон тухай MPTP-ийн биоидэвхжлийн судалгаа болон холбогдох MAO-B-ийн ажлуудад тайлбарласан. Амьтанд хийсэн судалгаанууд зарим нэмэлт хэсгийг өгдөг: 10 микромоляр концентрацид хархны стриатумын эдийн зүсмэлээс допамин ялгарах суурь хэмжээ ойролцоогоор гурав дахин нэмэгдсэн ч үүнийг тээвэрлэгчийн хориг гэж бус, азотын ислийн дохиоллын хүрээнд судалсан. Мөн системийн үйлчлэлтэйгээр тун өгсний дараа тархины хэсгүүдэд холимог үр дүн гарсан бөгөөд зарим судалгаанд серотонин, норадреналин нэмэгдсэн ч допамин бараг өөрчлөгдөөгүй.

Тиймээс допаминтай холбоотой үр дүн бодит боловч шууд бус юм. Энэ нь допаминд тусгайлан үйлчилдэг байгаар бус, хэд хэдэн моноаминыг нэгэн зэрэг боловсруулдаг ферментээр дамжина. Метилен хөх хүний допаминыг нэмэгдүүлдэг гэсэн аливаа мэдэгдэл үүнийг бодитоор харуулсан байх ёстой алхмыг алгасаж байна.

GABA: холбогдох халаасанд нь тоормосыг хориглох нь

GABA-тай холбоотой үр дүн тодорхой бөгөөд энэ будагч бодисын талаарх түгээмэл төсөөлөлтэй зөрчилддөг. Хүний GABA-A рецепторыг илэрхийлдэг эсүүдэд метилен хөх ойролцоогоор 3 микромоляраас эхлэн GABA-аар өдөөгдсөн гүйдлийг дарангуйлсан. Түгээмэл alpha1-beta2-gamma2 бүрдлийн хувьд IC50 нь ойролцоогоор 31 микромоляр байсныг үйлчлэх байрлалыг тодорхойлсон электрофизиологийн судалгаанд мэдээлсэн.

Үйлчлэх байрлалыг тодорхойлсон нь энэ ажлын үнэ цэнтэй хэсэг юм. Пикротоксины холбогдох байрлал дахь мутациуд дарангуйллыг өөрчлөөгүй бөгөөд дэд нэгжүүдийг харьцуулснаар бензодиазепин, цайрын холбогдох байрлалуудыг үгүйсгэсэн. Харин GABA-ийн холбогдох халаасыг бүрдүүлдэг нь мэдэгдсэн хоёр амин хүчлийн үлдэгдэлд мутаци үүсгэхэд хориглох нөлөө эрс буурсан. Энэ нь өөр байрлалд явагдах аллостерик модуляци бус, агонистын холбогдох байрлал дахь өрсөлдөөнт антагонизм болохыг заана. Нөлөө нь синапсын болон синапсын гаднах дэд нэгжийн хослолуудад хадгалагдаж, бодисыг угааж зайлуулахад хурдан арилсан.

Үүнийг ил тод хэлэхэд зохих бодит зөрчил бий. Ой санамжийг дэмжих чиглэлээр судалж буй молекул лабораторийн өсгөвөрт хурдан дарангуйлах дамжуулалтыг мөн бууруулж байна. Энэ дарангуйлал амьд тархинд явагдах эсэх нь тухайн хэсгийн концентрациас хамаарна. 31 микромоляр нь системийн ихэнх өртөлттэй харьцуулахад өндөр бөгөөд үүнийг сүүлийн хэсэгт авч үзнэ. Энэ зөрчил өөрөө судалгааны үр дүн юм; үүнийг тайлж шийдэхийн тулд одоогоор хэн ч хийгээгүй туршилтууд шаардлагатай.

Ацетилхолин: эсрэг чиглэлтэй хоёр бай

Ацетилхолинтай холбоотой хоёр үр дүн эсрэг чиглэлд үйлчилдэг. Чухам иймээс тэдгээрийг тусад нь мэдээлэх ёстой.

Нэг талаас метилен хөх ацетилхолиныг зайлуулдаг ферментүүдийг дарангуйлдаг. Үхрийн улаан эсийн ацетилхолинэстераза ойролцоогоор 0.57 микромоляр, үхрийн фермент ойролцоогоор 0.42 микромоляр, хүний сийвэнгийн эстеразын идэвх ойролцоогоор 1.1 микромоляр концентрацид өрсөлдөөнт байдлаар дарангуйлагдсан. Бутирилхолинэстераза нь амьтны төрөл болон бэлдцээс хамааран ойролцоогоор 0.4-өөс 5.3 микромолярын хүрээнд дарангуйлагдсан тухай метилен хөхийн мэдрэлийн тогтолцоонд үзүүлэх үйлдлийн тоймд нэгтгэн өгүүлсэн. Зайлуулалтыг удаашруулахад синапст илүү их нейротрансмиттер үлддэг бөгөөд энэ нь Альцхаймерын өвчинд хэрэглэхээр зөвшөөрөгдсөн хэд хэдэн эмийн үйлчлэх зарчимтай ижил.

Гэхдээ химийн энэ үйлдэл нэг нөхцөлтэй. Исэлдсэн хөх хэлбэр нь ферментийг дарангуйлдаг; ангижирсан өнгөгүй хэлбэр нь дарангуйлдаггүй. Будагч бодис ангижрах боломжтой урт хугацааны инкубацийн туршилтууд зөвхөн энэ шалтгаанаар ч сул дарангуйлал мэдээлдэг. Холинэстеразын аливаа шинжилгээний тоон үзүүлэлтэд нэг үл харагдах хувьсагч дагалдана: хэмжих үед будагч бодисын хэдий хэмжээ нь хөх хэвээр байсан бэ?

Нөгөө талаас метилен хөх ацетилхолины үйлчилдэг хүлээн авагчдын нэг болох альфа7 никотины рецепторыг хориглодог. Мэлхийн ооцитод илэрхийлсэн хүний альфа7 рецепторууд ойролцоогоор 3.4 микромоляр IC50-тайгаар, агонистын үйлчлэх хүчийг өөрчлөхгүй, хүчдэлээс үл хамаарах өрсөлдөөнт бус антагонизмаар дарангуйлагдсан. Мөн 3 микромоляр концентрацид хархны гиппокампын эдийн зүсмэл дэх холиноор өдөөгдсөн синапсын хариу урвал бүрэн арилсан гэж альфа7 рецепторын судалгаанд мэдээлсэн. Иймээс хоорондоо ойролцоо, бага микромоляр концентрацид энэ будагч бодис нейротрансмиттерийг хадгалж үлдээхийн зэрэгцээ түүний нэг рецепторын хариу үйлдлийг сулруулдаг. Холинерг дохиололд үзүүлэх нийлбэр нөлөөг энэ хоёр үр дүнгийн аль нэгээс дангаар нь тодорхойлох боломжгүй. Энэ тодорхойгүй байдал нь Альцхаймерын өвчний талаарх өргөн хүрээний судалгааны бүтээлүүд болон танин мэдэхүй, өвчний судалгааны холбогдох хэлэлцүүлэгтэй уялдах боловч энд шийдэгдээгүй хэвээр үлдэнэ.

Харьцуулалтыг нэг дор

Хамгийн мэдрэмтгий бай болон хамгийн бага мэдрэмтгий байн хооронд аравтын гурван эрэмбийн зөрүү бий. Энэ зөрүүг харуулсан хүснэгт нь нийтлэлийн гол санааг нэг дор багтааж байна.

Эдгээр концентраци тархинд хүрдэг үү?

Хуруу шилэнд хэмжсэн тооны хажууд өртөлтийн тоон үзүүлэлт байхгүй бол тэр нь дангаараа утгагүй. Судсаар нэг кг тутамд ойролцоогоор 1.4 мг-ыг болюс хэлбэрээр өгсний дараа хүний сийвэнгийн дундаж түвшин ойролцоогоор 5 микромоляр байсан гэж мэдээлсэн. Харин ижил чиглэлийн судалгааны бүтээлүүдэд 100 мг-ыг амаар хэрэглэсний дараах бүхэл цусны түвшин ойролцоогоор 0.08 микромоляр байжээ. Харханд хийсэн тархалтын судалгаанд тархины түвшин цусанд эргэлдэж буй түвшнээс ойролцоогоор арав–хорь дахин өндөр байдаг. Гэхдээ энэ нь синапс дахь чөлөөт исэлдсэн будагч бодис бус, нэгэн төрлийн болгож боловсруулсан эд дэх нийт будагч бодисын хэмжээ юм. Мөн сийвэнгийн уурагтай холбогдох хувь ойролцоогоор 94 хувь байдаг бөгөөд цусны эсүүдэд хуваарилагдах нь чөлөөт хэсгийг улам бууруулна.

Хүснэгттэй харьцуулан үзвэл дүр зураг нь «тийм эсвэл үгүй» гэсэн хоёр туйлтай бус, шаталсан байна. MAO-A-г дарангуйлах концентраци нь судсаар өгөхөд үүсдэг ердийн өртөлтөөс хавьгүй доогуур тул будагч бодисыг ийм замаар өгөх үед энэ үйлдэл фармакологийн хувьд боломжтой. Холинэстераза болон альфа7-д үзүүлэх нөлөө нь бага микромолярын хүрээнд байна. Судсаар өгсний дараах оргил түвшин энэ хүрээтэй давхцдаг ч амаар хэрэглэдэг ердийн тун түүнд хүрэхгүй байж болно. GABA-A-ийн 31 микромоляр IC50 нь бодитой гэж үзэж болох системийн ихэнх өртөлтөөс өндөр тул энэ хоригийг бүхэл хүний биед явагдана гэж үзэхэд хамгийн хэцүү. Энэ харьцуулалтын мөр бүрд ижил анхааруулга хамаарна: чухал концентраци нь байн орчим дахь эсийн гаднах, чөлөөт, исэлдсэн будагч бодисын хэмжээ бөгөөд үүнийг ямар ч цусны сорьцоор шууд хэмждэггүй.

Ямар дүгнэлт хийж болохгүй вэ?

Хүснэгтийн аль ч мөр метилен хөх хүний аль нэг нейротрансмиттерийг урьдчилан таамаглахуйц байдлаар нэмэгдүүлдэг эсвэл бууруулдагийг тогтоогоогүй. Цэвэршүүлсэн бэлдцэд фермент дарангуйлах, эсийн шугамд тээвэрлэгч хориглох, эдийн зүсмэлд рецепторын антагонизм үзүүлэх нь тус бүр синапсын бодит үйл явцаас туршилтын хяналттай нэг алхмын зайд байна. Холинерг үйл ажиллагааны хэсэгт хоёр үнэн үр дүн нийлээд тодорхойгүй байдалд хүргэж байгааг харуулсан. Энэ хуудсыг хариуцлагатай ашиглах арга нь молекулын холбогддог нь тогтоогдсон байнуудыг холбогдох хүчнийх нь хамт харуулсан зураглал гэж үзэх явдал юм. Ингэснээр механизмын тухай хэлэлцүүлэг бодитоор хэмжсэн зүйлдээ тулгуурласан хэвээр байна. Эдгээр байгаар дамжих үйлдэл жороор олгодог эмтэй хэрхэн харилцан үйлчлэх тухайг харилцан үйлчлэлийн гарын авлага хариуцан тайлбарлах бөгөөд фармакологийн үндэс болон дагалдах механизмын тайлбараас нэмэлт нөхцөл, мэдээлэл авч болно.