ПРОГРАММА КУРСА характеристика.

ПРОГРАММА КУРСА
Предмет и методы нейрохимии. Медиаторы и модуляторы нервной системы - общая
характеристика.
Дофаминергическая система мозга: локализация ДА нейронов в ЦНС. Дофамин (ДА) как
медиатор ЦНС, синтез дофамина, ингибиторы синтеза ДА. Строение и роль дофаминовых
транспортеров (ДАТ), понятие о вторично активном транспорте ДА в терминали, роль
ДАТ в метаболизме ДА, блокаторы и модуляторы ДАТ. Строение и работа везикулярного
транспортера ДА.
Функции Д1, Д2, Д3 и Д4-рецепторов дофамина; роль в патогенезе шизофрении,
паркинсонизма и маниакально-депрессивного поведения (МДП). Влияние уровня
дофамина на поведение; факторы вознаграждения. Роль дофамина в патологических
состояниях психики.
Серотонинергическая система мозга. Особенности строения и локализации
серотонинергических нейронов в ЦНС. Синтез серотонина, ингибиторы. Катаболизм
серотонина, роль и свойства. МАО А и МАО B; субстраты и ингибиторы МАО. Обратный
захват серотонина. Ингибиторы обратного захвата серотонина, их применение при
лечении депрессий и состояний патологической тревожности. Транспортер серотонина в
везикулу.
Рецепторы серотонина в ЦНС: основные типы рецепторов и их локализация; роль в
регуляции поведения и патологических состояний; эндогенные и экзогенные агонисты и
антагонисты рецепторов серотонина, их роль в патологических состояниях психики.
Влияние дефицита серотонина на психоэмоциональное состояние. Мелатонин и его роль в
психических процессах. ЛСД и наркотические производные серотонина.
Катехоламины. Норадреналин, пути его синтеза, деградации. Транспортеры
норадреналина в аксон и в везикулы. Везикулярная утечка норадреналина. Типы
адренорецепторов, агонисты и антагонисты адренорецепторов. Вторичные мессенджеры
при активации адренорецепторов. Физиологические эффекты норадреналина в ЦНС участие в депрессивных состояниях, реакциях пробуждения и сна.
Гистамин и гистаминергическая передача в нервной системе. Особенности
гистаминергических путей в мозге. Синтез и деградация гистамина в нейронах и тучных
клетках мозга. Рецепторы гистамина Н1 и Н2-типа.
Рецепторы гистамина - периферические и центральные. Антагонисты и агонисты
рецепторов гистамина, их значение для нервной ткани.
Ацетилхолин как медиатор ЦНС. Локализация холинергических ядер в ЦНС.
Холинергические пути в ЦНС. Синтез и деградация АХ в мозгу. Натрий-зависимый
обратный захват холина: особенности строения и кругооборота в терминалях. АХЭ, ее
структура, локализация, активность. Ингибиторы АХЭ и их роль в нервной системе.
Классификация холинорецепторов, нАХР нейронального типа, их разновидности,
особенности строения и активности. Строение и активность нАХР альфа7-типа.
Специфическая роль альфа7 нАХР в холинергических эффектах в ЦНС. Никотин и его
центральное действие, никотиновая зависимость.
Патологии холинергической системы и их роль в болезни Альцгеймера и других
изменениях психики и поведения.
Глутаматергичесая система мозга. Глутамат - медиатор ЦНС. Глутаматергиче- ские пути
мозга. Локализация глутаматергических нейронов. Синтез глутамата, роль глутамина.
Пути удаления глутамата из синаптической щели: молекулы-транспортеры обратного
захвата глутамата в глию и нервные окончания. Механизм закачки глутамата в везикулу.
Рецепторы глутамата - AMPA-, NMDA- и каинатного типа. Эндогенные и экзогенные
агонисты и антагонисты глутаматных рецепторов. Длительная постте- таническая
потенциация (ДПП) и депрессия (ДПД): роль глутаматных рецепторов, роль кальция, Сaкальмодулинкиназы II и внутриклеточных каскадов при генерации ДТП. Роль NO-синтазы
в ДТД.
I.
Метаботропные глутаматные рецепторы, их роль в долговременных изменениях
синаптической передачи в нейронах, запуск внутриклеточных каскадов, взаимодействие с
белками цитоскелета.
Механизмы глутаматной эксайто-токсичности. Роль глутамата в патологиях нейронов при
гипоксии.
Глутамат как индуктор синтеза NO. NO как агрессивный или защитный фактор. Его роль в
вазодилятации, апоптозе и фагоцитозе.
ГАМК - медиатор ЦНС. Синтез гамма-аминомасляной кислоты (ГАМК), цикл ГАМК,
ГОМК, ГАМК-шунт ЦТК. Роль глутамат-декарбоксилазы в синтезе ГАМК. Роль
локализации и плотности системных транспортеров аминокислот (SAT) для транспорта
глутамина в ГАМК-терминали и синтеза ГАМК. Функциональное назначение ГАМК в
раннем онтогенезе и в зрелой ЦНС.
Рецепторы ГАМК-А-типа, их молекулярное строение, роль ГАМК-А-рецепторов в
активности нейронов (сайты связывания бенздиазепинов, барбитуратов, этанола,
нейростероидов и других лигандов). Аллостерическая регуляция канала ГАМК-А
рецептора бенздиазепинами и фенобарбиталами. ГАМК-В-рецепторы: структура,
внутриклеточные каскады, ингибиторы и активаторы.
Роль ГАМК в психопатологии (эпилепсия) и механизмах сна. Пресинаптическое
торможение в ЦНС с участием ГАМК-рецепторов А- и В-типа. Физиологические эффекты
этанола, реализуемые через ГАМК-рецепторы.
Глицин как медиатор ЦНС. Синтез глицина. Строение рецепторно-канального комплекса
рецептора глицина. Роль кальция в регуляции глициновых рецепторов. Функциональная
роль глицинергической системы мозга. Роль глицина как метаболита в обмене веществ
нейронов.
Газообразные медиаторы. Свойства газообразных медиаторов по сравнению с
классическими. Особенности метаболизма и функции газообразных медиаторов.
Синтез NO из L-аргинина с участием NO-синтазы. Ингибитор синтеза NО. Процессы и
клетки, чувствительные к действию NO. Ретроградная сигнализация в центральных и
периферических синапсах с участием NO. Патологии в ЦНС, связанные с действием NO.
Синтез карбоксида CO: гем и другие источники карбоксида. Гемоксигеназы 1-го и 2-го
типа, их роль в превращениях карбоксида. Мишени действия карбоксида. Карбоксид как
ретроградный мессенджер в синапсах. Участие СО в долговременной потенциации.
Характеристика газа сероводорода. Синтез H2S. Мишени и пути действия в клетках.
Воздействие Н^ на кровеносные сосуды. Особенности каскадов, запускаемых
сероводородом в клетках по сравнению с NO и CO.
Пуринергическая передача в ЦНС. Аденозин как медиатор ЦНС. Метаболизм пуринов:
промежуточные продукты (ксантины), конечные продукты. Аденозин - особенности
метаболизма. Разновидности аденозиновых рецепторов А1 и А2-типа, их роль в
активности нейронов.
АТФ как медиатор. Синтез и деградация АТФ. Пути высвобождения из клетки. Р2-тип
пуриновых рецепторов, их свойства. Физиологические эффекты Р2х- рецепторов.
Свойства и роль Р2х7 канального комплекса. Р2у-рецепторы - характеристика и
физиологическая роль. Роль нейроглии в пуринергической передаче.
Обмен этанола в организме. Неспецифическое и специфическое действие этанола на
нервную систему. Механизмы действия этанола на мембранные рецепторы. Изменения
медиаторных систем при алкоголизме. Участие АДГ в метаболизме дофамина и
серотонина.
Нейропептиды - общая характеристика и специфика активности как медиаторов и
комедиаторов. Особенности синтеза и деградации нейропептидов в ЦНС по сравнению с
классическими медиаторами. Роль нейропептидов в процессах обучения и памяти.
Опиоидные пептиды - медиаторы ЦНС. Экзогенные и эндогенные опиоиды.
Разновидности опиоидных рецепторов, агонисты и антагонисты мю-, дельта-, и каппа-
рецепторов. Молекулярные свойства специфического лиганда опиоидного рецептора.
Физиологические эффекты опиатов, влияние на различные медиаторные системы. Зоны и
механизмы анальгетичесого действия опиоидов. Механизм привыкания к опиоидным
наркотикам.
Эндогенные опиоиды, энкефалиназы. Блокаторы энкефалиназ как лекарственные
препараты. Р-казоморфин, его свойства.
Биогенез, транспорт и созревание синаптических везикул.
Типы синаптических везикул. Механизмы транспорта везикул в терминали аксона.
Основные белки экзоцитоза и их роль в высвобождении медиатора. Превращения везикул
в пресинаптической зоне. Механизмы закачки медиатора в везикулу.
Механизмы экзоцитоза везикул. Прайминг и докинг везикул. Белки-сцепки. Синаптотагмин, его характеристика и роль в экзоцитозе. Роль бактериальных токсинов
(ботуло-токсин, тетанус-токсин) в нарушении экзоцитоза.
Система транспорта веществ по аксону. Аксоток, его свойства и скорость. Структура
филаментов и микротрубочек аксона. Кинезин и динеин - специфические белки аксотока
нейронов.
Нейрон-специфические белки - характеристика основных групп - гликопротеины,
олигопептиды и др.). Нейротрофины NGF, BDNF, NT3, NT4. Рецепторы нейротрофинов и
запускаемые ими внутриклеточные каскады.
Липиды мозга. Особенности жирных кислот мозга. Ганглиозиды и цереброзиды. Липиды
нейронов и глии.
Нуклеиновые кислоты мозга. Содержание ДНК в клетках и субклеточных структурах
мозга. РНК и соотношение РНК/ДНК в разных типах нейронов. Принципы пренатальной
диагностики генетических нарушений ЦНС.
Особенности энергетического обмена в нервной ткани. Глюкоза: критические уровни в
тканях мозга и притекающей крови. Транспорт глюкозы в нейроны и астроциты.
Превращения глюкозы в нейронах и астроцитах. Компартментализация обмена гликогена.
Особенности ЦТК в нейронах и астроглии. Энергоемкие процессы нервной ткани.
II.
ПЛАН ЛЕКЦИЙ
Лекция 1.
1й час. Введение в нейрохимию. Основные методы нейрохимии. Медиаторы, белки,
липиды, углеводы, нуклеиновые кислоты и другие соединения нервной системы как
объекты исследования нейрохимии. Классические медиаторы, анализ их химической
природы, происхождения и превращения - основа для понимания работы мозга.
Дофаминергическая система мозга. Химическая природа дофамина, пути его синтеза
(превращение фенилаланина в ДОФА и дофамин) и деградации. Специфические синтезлимитирующие ферменты.
2й час. Транспортеры дофамина в терминали и в везикулы. Рецепторы дофамина.
Патологии дофаминергической системы и пути химической коррекции.
Ответы на вопросы студентов (5-10 мин).
Лекция 2.
1й час. Серотонин и серотонинергические нейроны (локализация, особенности
серотонинергических путей и мест высвобождения медиатора). Пути синтеза и
деградации серотонина, синтез-лимитирующие ферменты. Транспорт серотонина в
аксоплазму и в везикулы.
2й час. Рецепторы серотонина. Роль серотонинергической системы в депрессивных
и тревожных состояниях. Пути фармакологической коррекции дефицита серотонина в
ЦНС: трициклические антидепрессанты, ингибиторы МАО, ингибиторы транспорта
серотонина в аксон и везикулы. Серотонин и мелатонин. Взаимодействия
дофаминергической и серотонинергической систем.
Ответы на вопросы студентов (5-10 мин).
Лекция 3.
й час. Норадренергическая система мозга. Локализация НА-нейронов в ЦНС.
Транспорт НА в варикозы аксонов, специфика транспорта НА в везикулы. Типы
адренорецепторов, агонисты и антагонисты адренорецепторов. Вторичные мессенджеры
при активации адренорецепторов. Физиологические эффекты норадреналина в ЦНС участие в депрессивных состояниях, реакциях пробуждения и сна.
2-й час. Гистаминергическая система мозга. Источники гистамина в мозгу - пути
превращений медиатора. Рецепторы к гистамину в мозгу и на периферии. Агонисты и
антагонисты 5НТ-рецепоров. Участие в коррекции восприятия боли, тревожных
состояний. Заключительная характеристика химических превращений биогенных аминов общность ферментов синтеза и распада, возможность взаимопревращений.
Взаимодействие (перекрытие и специфичность) физиологических эффектов биогенных
аминов.
Ответы на вопросы студентов (5-10 мин).
Лекция 4.
1й час. Холинергическая система. Ацетилхолин - строение, пути синтеза в
аксоплазме, ферменты синтеза. Деградация АХ в синаптической щели с помощью
ацетилхолинэстеразы. Строение и типы АХЭ, механизм действия, ингибиторы АХЭ.
Транспорт холина через мембрану терминали: свойства молекулы высокоафинного
холинового транспортера (ХТ). Кругооборот и встраивание ХТ в мембрану терми- нали и
везикулы. Везикулярный транспорт АХ, блокатор транспорта - везамикол.
2й час. Типы и строение нейрональных н-холинорецепторов, специфика альфа7 нХР.
Никотин, механизмы действия на ЦНС, никотиновая зависимость. Роль холин- ергической
системы в миастениях, болезни Альцгеймера.
Ответы на вопросы студентов (5-10 мин.).
Лекция 5.
1й час. Глутамат и глутаматергическая система ЦНС. Строение глутамата, синтез в
нейронах: участие глутамина и боковых ветвей ЦТК. Обратный транспорт глутамата в
глию, транспорт глютамина из глии в межклеточное пространство и перенос в аксоплазму
нейрона. Роль глиальных и нейрональных системных транспортеров аминокислот в
кругообороте глутамата в синапсах.
2й час. Рецепторы глутамата: роль ЦЫОА- AMPA- и КА-типов рецепторов в
кратковременной и долговременной потенциации. Синтез и превращения NMDAрецепторов Метаботропные глутаматные рецепторы, их роль в долговременных
изменениях синаптической передачи, запуск внутриклеточных каскадов, взаимодействие с
белками PSD и цитоскелета. Механизмы глутаматной эксайтотоксичности.
Ответы на вопросы студентов 5-10 мин.).
Лекция 6.
1й час. ГАМК-ергическая система мозга. Синтез гамма-аминомасляной кислоты
(ГАМК), цикл ГАМК, ГОМК. ГАМК-шунт ЦТК. Роль глутаматдекарбоксилазы в синтезе
ГАМК. Взаимосвязь и влияние ГАМК и глутаматных превращений в мозгу ГАМКрецепторы А- и В-типа. Сайты связывания бенздиазепинов, этанола, барбитуратов,
нейростероидов. Роль ГАМК в патологиях ЦНС.
2й час. Глицинергическая система. Синтез глицина. Строение рецепторноканального комплекса рецептора глицина. Роль кальция в регуляции глициновых
рецепторов. Функциональная роль глицинергической системы мозга.
Ответы на вопросы студентов (5-10 мин.).
Лекция 7.
1й час. Пуринергическая система. Аденозин как самостоятельный медиатор.
Аденозиновые рецепторы мозга (А1- и А2-типы). Специфика синтеза аденозина, преи
постсинаптические эффекты аденозина. Роль в регуляции сна. АТФ как медиатор.
Специфика запасания в везикулах и высвобождения из окончаний. Пуринорецепторы Р2типа для АТФ: специфика Р2х- и Р2y-рецепторов. Роль АТФ для глии.
1-
й час. Газообразные медиаторы. Особенности метаболизма и функции газообразных медиаторов NO, CO, H2S.
Ответы на вопросы студентов (5-10 мин.).
Лекция 8.
1й час. Пептиды - новый класс медиаторов и котрансмиттеров (сравнение с
классическими). Опиоидные пептиды, их синтез в теле клетки и расщепление энкефалиназами. Блокаторы энкефалиназ как лекарственные препараты. Р-казоморфин, его
свойства.
2й час. Три типа опиоидных рецепторов нервной ткани, их агонисты и антагонисты.
Взаимодействие опиоидных рецепторов с другими медиаторными системами.
Ответы на вопросы студентов (5-10 мин.).
Лекция 9.
1й час. Нейронспецифические белки (гликопротеины и олигопротеины). Белки
миелина, N-кадгерины, нейротрофины, белки - транспортеры медиаторов и др.).
2й час. Нуклеиновые кислоты мозга: содержание РНК и ДНК, обмен нуклеотидов.
Липиды мозга - общий обзор, синтез липидов мозга из глюкозы.
Ответы на вопросы студентов (5-10 мин.).
Лекция 10.
1й час. Этанол, пути синтеза и деградации, роль ГАМК- и дофаминергической
систем в действии этанола на ЦНС. Образование ацетальдегида (основного метаболита
этанола) и его последствия.
2й час. Дозозависимые стадии эффектов этилового спирта на нервную ткань.
Механизмы алкогольной зависимости.
Ответы на вопросы студентов (5-10 мин.).
Лекция 11.
1й час. Аксоплазматический ток, его типы, скорости, содержимое. Роль динеина и
кинезина. Понятие конститутивных везикул.
2й час. Транспорт, превращения и экзоцитоз везикул. Белки транспортировки и
экзоцитоза везикул-актин, кальбайндин, синаптотагмин, синаптобревин, SNAP25.
Механизмы докинга и прайминга везикул.
Ответы на вопросы студентов (5-10 мин.).
Лекция 12.
1й час. Энергетика мозга. Транспорт глюкозы в нейроны и астроциты. Превращения
глюкозы в нейронах и астроцитах. Особенности энергопродукции и энергозатрат в
нервной ткани.
2й час. АТФазы нейронов. Энергозависимые процессы в мозге.
Общее заключение по спецкурсу «НЕЙРОХИМИЯ».
Ответы на вопросы студентов (5-10 мин.).
2-