Регуляция биологических процессов у животных на примере энкефалинов рыб

Группа нейропептидов,
являющихся естественными лигандами
к опиоидным рецепторам.
Опиоидные пептиды ИЛИ нейропептиды (н/п)
Опиоиды - химические посредники между иммунной и нервной системами, регулируют иммунитет.
Система опиоидных пептидов головного мозга играет важную роль в формировании мотиваций, эмоций, поведенческой привязанности,
реакции на стресс и боль,
в контроле приёма пищи.
Регулируют эндокринные функции, биосинтез и выделение гормонов, термо- и осморегуляцию, активность ряда ферментов,
пищеварительных функций, влияют на стрессорные реакции, артериальное давление, память, выработку условных рефлексов, на процессы регенерации.

Опиоидные нейропептиды открыты в 1973 г.
Эндогенные опиаты:
участвуют в регуляции процессов жизнедеятельности
с самых ранних стадий развития рыб наряду с нейротрансмиттерами.
Синтетические аналоги рилизинг-факторов
гонадотропных гормонов применяются в аквакультуре
в качестве индукторов нереста разных видов рыб
образуются в нейросекреторной системе животных
при деградации крупных пептидных молекул
состоят из небольшого количества аминокислотных остатков
обладают специфической биологической активностью.

Где и как образуются нейропептиды или опиоидные пептиды?
- В нейросекреторной системе при деградации крупных пептидов.
ЭНКЕФАЛИНЫ -
ЛЕЙЦИН-ЭНКЕФАЛИН
H2N—Туr—Gly—Gly—Phe—Leu—COOH
МЕТИОНИН-ЭНКЕФАЛИН
H2N—Туr— Gly—Gly—Phe—Met—COOH
—синтезируемые в организме физиологически активные пептиды, состоящие из пяти аминокислот и взаимодействующие с опиатными рецепторами ц. н. с.
Природные опиоидные пептиды
(эндогенные лиганды(эндогенные лиганды опиатных рецепторов)
выделены впервые в 1975 из мозга млекопитающих.
Играют исключительную роль в
регуляции метаболизма и гомеостаза
образуются из белков-предшественников:
b-липотропина, b-эндорфина, динорфина
Синтетические аналоги
лей-энкефалинов модулируют пролиферативный ответ
лимфоцитов.
Синтетические аналоги –
даларгин

Ощущения удовольствия, радости, счастья обеспечивают
три класса веществ:
Энкефалины и эндорфины
Производные арахидоновой кислоты
Включают системы „внутреннего вознаграждения“ —
при достижении успеха, во время сексуального удовлетворения или еды
Расслабление, отдых, избавление от неприятных воспоминаний, вызывают аппетит и усиливают удовольствие от еды
Серотонин, дофамин, норадреналин --моноамины
Живость, позитивный эмоциональный настрой и общительность

Рис. 2. Моноамины.
Рис. 1. Производные арахидоновой кислоты (эндогенные каннабиноиды)

Энкефалины (и эндорфины) —
наиболее древняя система регуляции.
Эта система сформировалась одновременно с гормональной.
Найдены у плоского червя планарии, пиявки, дождевого червя, некоторых моллюсков (улитки), ракообразных (крабы) и насекомых (тараканы).
Включают системы „внутреннего вознаграждения“ —
приятных ощущений (счастье?)

На уровне условных рефлексов достоверно установлено, что длительное воздействие какого-либо фактора приводит к угасанию ответной реакции.
Угасание происходит путём
торможения - (активного, самостоятельного
подавления возбуждения),
утомления (при истощении ресурсов органа)
привыкания (теряется интерес к раздражителям, оказавшимся несущественными).
Эти механизмы спасают организм
от вредных результатов длительного воздействия фактора, например от нервного срыва.
Устранение или обход таких полезных приспособлений опасен
Существует ли хотя бы принципиальная возможность „вечного счастья“?

Прибор для стимуляции „точек удовольствия“. Нажимая на педаль до 5 тысяч раз в час, крыса стимулирует свой мозг короткими слабыми ударами тока, отказываясь
от еды и питья.

Четыре типа рецепторов, специфически связывающих опиоидные пептиды:
мю, каппа, сигма и дельта.
МЕТИОНИН-ЭНКЕФАЛИН
ЛЕЙЦИН-ЭНКЕФАЛИН
дельта
каппа и дельта
даларгин
дельта + мю
Энкефалины
относятся к группе веществ,
на которые распространяется теория действия сверхмалых доз биологически активных стимуляторов.

Международная организация „World Values Survey“ (см. http://en.wikipedia.org/ wiki/World_Values_Survey и http:// www.worldvaluessurvey.org) каждые четыре года исследует удовлетворённость жизнью граждан более чем пятидесяти стран мира. В 2003 году она опубликовала в журнале „New Scientist“ данные последнего опроса, согласно которым самые счастливые люди живут в Нигерии, за ней следуют Мексика, Венесуэла, Сальвадор и Пуэрто-Рико. Соединённые Штаты стоят в этом списке на 16-м месте, Австралия — на 20-м, Великобритания — на 24-м. Жители России, а также Армении и Румынии замыкают список. В целом граждане Латинской Америки, Западной Европы и Северной Америки чувствуют себя гораздо счастливее тех, кто живёт в Восточной Европе и на территории бывшего СССР. Эти данные особенно потрясают, когда выясняется, что в Нигерии 33% безработных и процветает взяточничество. Поистине, счастье в характере!

В животном царстве существует система эндогенных опиоидных пептидов-регуляторов
и опиатэргические механизмы регуляции функционирования разнообразных органов и систем через специфические рецепторы
Воздействие сверхмалых доз
на недифференцированный организм,
когда его органы и ткани,
а также системы регуляции их деятельности
ещё не существуют,
свидетельствуют об их действии
не на уровне нейро-эндокринной регуляции,
а об ином механизме реализации биологического эффекта.
Но…

Эндокринная регуляция субстратом по механизму обратной связи.
Нейро-эндокринная регуляция

В железах внутренней секреции иннервированы, как правило, только сосуды.
Эндокринные клетки изменяют
биосинтетическую и секреторную активность лишь под действием
метаболитов,
кофакторов,
гормонов
Большинство нервных и гуморальных путей регуляции
осуществляется на уровне гипоталамуса, и
в организме образуется
единая нейро-эндокринная регуляторная система.
Регуляция постоянства внутренней среды организма по принципу отрицательной обратной связи эффективна для поддержания гомеостаза, однако не может выполнять все задачи адаптации организма.

Основные связи между нервной и эндокринной системами регуляции осуществляются посредством взаимодействия
гипоталамуса и гипофиза
Нервные импульсы, приходящие в гипоталамус, активируют секрецию рилизинг-факторов - либеринов и статинов.
- взаимодействуют с определенной популяцией клеток гипофиза, вызывая в них синтез тропинов
либерины
статины
- подавляют секрецию тропинов
Тропины поступают в общий кровоток и,
активируют в соответствующих железах,
секреторные процессы.
К клеткам гипоталамуса подходят аксоны нейронов, секретирующие нейромедиаторы

Регуляция активности эндокринных желез
Нервная система, эволюционно более поздняя, имеет как управляющие,
так и подчиненные связи с эндокринной системой

Прямые и обратные связи в нейроэндокринной системе регуляции
Обратные связи участвуют в дифференцировке гипоталамуса в онтогенезе

Различия между нервной и эндокринной регуляцией
Нервная и эндокринная системы могут действовать порознь,
но могут и совместно регулировать многие виды жизнедеятельности организма
Нейрогуморальная регуляция стоит во главе систем, согласующих все процессы жизнедеятельности в многоклеточном организме.

Пирамидный нейрон коры головного мозга мыши, экспрессирующий зеленый флуоресцентный белок

Схема строения нейрона

Конус роста