ГИСТАМИН

 

Вас когда-нибудь били? Когда-нибудь вы обжигались об крапиву? Вас кусали насекомые? Поздравляю! Вы один из семи миллиардов несчастных, испытавших на себе эффекты гистамина!

Гистамин (он же β-имидазолилэтиламин) – биогенный амин, нейромедиатор и вообще интересное соединение. Помимо участия в аллергических реакциях, его функции в организме также включают в себя регуляцию суточного ритма, тонуса сосудов и активности секреторных клеток слизистой оболочки. Даже половое влечение отчасти зависит от гистаминэргических систем.

История

Изначально гистамин был «молекулой-сиротой»: ученые, проводившие первые исследования, даже не думали, что он может присутствовать в теле человека. Но обо всём по порядку.
Эрготизм, или же Антониев огонь, был описан ещё средневековыми медиками. Это заболевание с довольно интересной симптоматикой: диарея, галлюцинации, судороги, при тяжёлых формах возможно возникновение гангрены. Однако лишь к середине XIX века у врачей появилось относительно реалистичное представление о главной причине эрготизма – паразитическом грибке Claviceps purpurea, он же спорынья. Внимательный читатель спросит: «А причём здесь, собственно, спорынья, если мы говорим о гистамине?» В 1904 году кембриджский аспирант-физиолог Генри Дейл и его научный руководитель Джон Лэнгли были приглашены на работу в лабораторию Генри Уэллкома в Южном Лондоне. Уэллком поставил исследователям задачу выяснить механизмы действия экстракта спорыньи и найти ему новые терапевтические приложения. К их работе подключился Джордж Баргер, который к тому времени уже имел опыт выделения и очистки отдельных соединений из спорыньи, и вместе с Дейлом они начали систематизацию и описание фармакологических свойств выделенных веществ. В 1910 году они выделили из стандартизированного экстракта спорыньи бета-аминоэтилимидазол, имевший структурное сходство с аминокислотой гистидином, но лишённый карбоксильной группы. Впоследствии он получил название «гистамин». Однако позднее выяснилось, что за три года до выделения гистамина из спорыньи это вещество уже было описано в 1907 году Виндхаусом и Вогтом в качестве синтетического аналога гистидина. Это не могло не порадовать Дейла: синтез гистамина оказался намного легче его выделения. Таким образом, Дейл получил источник больших количеств гистамина для последующих исследований его фармакодинамики и фармакокинетики. [1]Первые исследования по изучению действия гистамина проводились на млекопитающих; в процессе выяснилось, что соединение способно вызывать сокращение гладкой мускулатуры матки, бронхов и кровеносных сосудов, также гистамин вызывал усиление секреторной функции слизистых оболочек и увеличение кислотности желудочного сока. Также Дейл в сотрудничестве с Линдлоу отметил существенное сходство между анафилактической реакцией и эффектами, вызываемыми введением больших количеств гистамина подопытным морским свинкам. В 1927 году Дейл доказал существование эндогенного гистамина, обнаружив его в экстрактах печени и лёгких сенситизированных животных.
Спустя десятилетие медики признали связь между гистамином и аллергическими реакциями, и в 1937 году Бове и Штауб из Института Пастера, используя соединения, синтезированные Эрнестом Форно, показали возможность частичного блокирования действия гистамина. Первым антигистаминным препаратом, показавшим нужную активность, был пипероксан.

Эрнест Форно

Однако первым антигистаминным средством, вошедшим в клиническую практику, стал антегран (RP 2339):

Впоследствии на рынок была выпущена его модификация – пириламин:

Стоит также отметить, что из-за недостатка фактического материала первые исследования антигистаминных препаратов проводились достаточно грубо: единственным свойством, определявшим допуск вещества к клиническим испытаниям, являлась способность купировать бронхоспазм у экспериментальных животных. На побочные эффекты вроде сонливости и частичного холинолитического действия никто не обращал внимания.
Со временем выяснилось, что не все эффекты гистамина блокируются введением антигистаминных препаратов. Это натолкнуло учёных на мысль о существовании нескольких типов рецепторов гистамина.
Доказательства этой гипотезы появились уже в 1940-х годах: первые модели действия гистамина были опубликованы Уэллсом в 1945 и Фолкоу в 1948 годах. В качестве доказательства существования нескольких типов гистаминовых рецепторов приводился опытах на кошках, где димедрол лишь частично блокировал вазодилатацию, вызванную введением гистамина.
В 1960 году Тренделенбург в процессе уточнения pA2* для пириламина обнаружил, что для разных органов (сердце и подвздошная кишка) значение pA2 довольно сильно отличается. Впоследствии было установлено, что пириламин в малых дозах блокирует эффекты гистамина в отношении бронхов и мускулатуры подвзошной кишки, однако не оказывает никакого воздействия на тонус матки и правого предсердия.
*pA2 применяется для относительного измерения фармакологической активности соединений; это отрицательный логарифм молярной концентрации антагониста, при которой для получения стандартного эффекта агониста его концентрацию надо увеличить вдвое.

Тип гистаминовых рецепторов, находящихся в бронхах и подвздошной кишке, получил обозначение Н1. Исследователям стало очевидно, что для характеризации и изучения функций Н2-рецепторов (в предыдущих исследованиях они были обнаружены в матке и правом предсердии) нужны новые селективные лиганды.

Нужные соединения были созданы в 1965 году. Джеймс Блек, работавший ранее над разработкой лигандов бета-адренорецепторов, решил пойти по пути модификации исходных гормонов. Следуя логике, которой он руководствовался при создании изопреналина и дихлоризопреналина, Блек решил синтезировать различные модификации гистамина и провести анализ их фармакологической активности. Итогом стали два соединения – 5-метилгистамин и N-альфагуанилгистамин, избирательно возбуждавшие Н2-рецепторы.

5-метилгистамин

N-альфагуанилгистамин

Окончательным итогом его работы стали Н2-блокаторы буримамид и метиамид. Буримамид интересен тем, что он первым полностью блокировал эффекты гистамина в отношении тонуса сосудов. Метиамид же стал отправной точкой для разработки циметидина – Н2-блокатора, использующегося для понижения кислотности желудочного сока и лечения язвенной болезни.
Однако и это ещё не все. В последующих исследованиях выяснилось, что совместное введение Н1- и Н2-блокаторов купировало не все эффекты гистамина, и особенно ярко это проявилось во время опытов на изолированных срезах мозга. В 1983 году Аррандж проводил исследование с меченным изотопной меткой гистамином и выяснил, что буримамид (раннее классифицированный как Н2-блокатор) и импромидин (Н2-блокатор) имели слишком большую разницу в активности: относительно гистаминовых рецепторов, находившихся в срезах коры головного мозга мышей, буримамид оказался в 300 раз более активным. Это дало основание для выделения нового типа гистаминовых рецепторов – Н3. Позже, в 1987 году, Тжечаковский обнаружил похожую разницу в фармакологических активностях буримамида и импромидина относительно активности нервов ауэрбахового сплетения. Его исследования привели к разработке модельных лигандов Н3-рецепторов – агониста альфа-метилгистамина и антагониста тиоперамида. В настоящее время некоторые лиганды Н3-рецепторов рассматриваются как потенциальные лекарства против болезни Альцгеймера, СДВГ и нарколепсии.

Наконец, в 1990х был выделен четвёртый тип гистаминовых рецепторов. В 1996 году Рейбль обнаружил, что увеличение внутриклеточной концентрации кальция в эозинофилах в ответ на введение гистамина можно успешно блокировать тиоперамидом, но не пириламином или циметидином. Это стало доказательством того, что в данном случае эффект являлся следствием возбуждения Н3-рецепторов. Однако в последующих экспериментах с альфа-метилгистамином (избирательным Н3-агонистом) увеличения концентрации кальция в эозинофилах не происходило. Подобным образом были протестированы и другие известные на тот момент Н3-агонисты, однако они не оказывали на эозинофилы такого же эффекта, как чистый гистамин. Это дало исследователям основания утверждать о выделении нового типа гистаминовых рецепторов – Н4. В дальнейшем выяснилось, что Н4-рецепторы находятся главным образом в клетках иммунной системы, и с нарушением их функционирования связали несколько аутоиммунных заболеваний, однако их селективные лиганды до сих пор не нашли клинического применения. У мышей, лишённых Н4-рецепторов, нарушен процесс хемотаксиса иммунных клеток. Также Н4-рецепторы являются единственными, чья структура остаётся не ясной до конца.
Недавно (2012, «Histamine-gated ion channels in mammals?» Fleck M., Biochemical Pharmacology) появились сообщения об ионных каналах каналах хлора, для которых гистамин является специфическим лигандом, однако на сегодняшний день они недостаточно хорошо описаны.

Рецепторы гистамина

Итак, все изученные и охарактеризованные на сегодняшний день рецепторы гистамина являются метаботропными и осуществляют своё действие через цепь вторичных внутриклеточных мессенджеров.

Рецептор	Тип	Функция	Местонахождение	Агонисты	Антагонисты
Н1	Gq – вызывает повышение уровня IP3 и ДАГ.	ЦНС: регуляция цикла «сон-бодрствование»  (осуществляет переход в состояние бодрствования), регуляция температуры тела, ноцицепции, нейроэндокринного гомеостаза, процессов запоминания и  аппетита. ПНС: ключевое звено механизма бронхоконстрикции, регулирует процессы вазодилатации, висцеральной ноцицепции, участвует в развитии крапивницы и зуда.	ЦНС: туберомаммилярные ядра гипоталамуса, которые имеют проекции к дорсальным ядрам шва и синему пятну.  ПНС: гладкая мускулатура, эндотелий, чувствительные нейроны.	Гистамин, HTFMT, UR-AK49, бетагистин, 2-пиридилэтиламин	Дифенгидрамин, лоратадин, цетиризин, фексофенадин, клемастин
Н2	Gs – увеличивает уровень цАМФ.	Частично участвует в процессе вазодилатации, регулирует секрецию желудочного сока и функции ЖКТ.	Париетальные клетки желудка, гладкая мускулатура сосудов.	Гистамин, амтамин, бетазол, димаприт, HTFMT, импромидин, UR-AK49	Ранитидин, циметидин, фамотидин, низатидин
Н3	Gi – снижает уровень цАМФ.	Пресинаптический ауторецептор, ингибирует выброс гистамина, серотонина, норадреналина и ацетилхолина. Регулирует аппетит и частично секрецию желудочного сока.	Главным образом находятся в ЦНС.	Гистамин, альфа-метилгистамин, ципралисант, иметит, иммепип, имметридин, метимипип, проксифан	ABT-239, ципроксифан, клобенпропит, тиоперамид
Н4	Gi – снижает уровень цАМФ.	Участвует в осуществлении хемотаксиса, развитии зуда и воспаления, выбросе цитокинов. Также играет роль в возникновении болевых ощущений.	Базофилы, CD4+ лимфоциты, костный мозг, тимус, тонкая кишка, селезёнка, толстая кишка.	Гистамин, 4-метилгистамин, альфа-метилгистамин, OUP-16, VUF-8430	Тиоперамид, JNJ-7777120

Также стоит перечислить меченные изотопными метками специфические лиганды, которые используются для исследования рецепторов: Н1 – [3H]-пириламин, Н2 – [125I]-аминопотентидин, Н3 – [125I]-йодопроксифан, Н4 –[3H]- JNJ7777120

Механизм действия гистамина

Схема действия гистамина на уровне тканей и клеток на примере аллергической реакции. [2]Источник: журнал Nature

Как следует из схемы, одним из ключевых моментов в запуске аллергической реакции является высвобождение гистамина вместе с протеазами и цитокинами из тучных клеток (mast cells); также этот процесс называют дегрануляцией. Рассмотрим этот момент поподробнее:

Источник: журнал Nature [2]

Гистамин синтезируется в цитозоле из аминокислоты гистидина. Затем он с помощью белка VMAT2 (везикулярный транспортёр моноаминов) закачивается в «молодые» везикулы, отделившиеся от комплекса Гольджи. Кроме того, в процессе созревания и движения по микротрубочкам к мембране в везикулы упаковываются различные протеазы и цитокины.На поверхности тучной клетки расположены высокоспецифичные рецепторы FCER1. Данные рецепторы прочно связываются с высокоспецифичными IgE, выработанными плазматическими клетками в ответ на аллерген. Связывание с рецептором происходит таким образом, что Fab-регион, ответственный за связывание с антигеном, остаётся вне клетки. Соответственно, таким образом тучная клетка уже «знает», на какой из антигенов нужно среагировать.
FCER1 состоят из нескольких субъединиц: альфа-субъединица ответственна за связь с IgE и антигеном, бета-субъединица содержит активационный тирозинсодержащий мотив иммунорецепторов (ITAM), гамма-субъединица также содержит два ITAМ-фрагмента, соединённых дисульфидной связью.

Когда специфический антиген связывается с FCER1, запускается LYN-зависимое фосфорилирование ITAM-фрагментов и активация протеинкиназ FYN и SYK. Эти активные протеинкиназы, в свою очередь, фосфорилируют LAT (LYN и SYK) и GAB2 (FYN). Фосфорилирование LAT ведёт к активации фосфолипазы С γ (PLCγ), а фосфорилирование GAB2 – к активации фосфоинозитид-3-киназы (PI3K). Их активация ведёт к запуску сигнальных путей, активируемых вторичными мессенджерами – инозитолтрифосфатом (InsP3), диацилглицеролом (DAG) и фосфатидилинозитол-3-фосфатом (PtdIns(3,4,5)P3). Это ведёт к активации протеинкиназы С и выходу Ca2+ из эндоплазматического ретикулума в цитозоль. Выход Ca2+ из ЭПР ведёт к активации белка STIM1, который открывает ионные каналы ORAI1 и TRPC1. Они также повышают концентрацию внутриклеточного Ca2+, впуская кальций из межклеточного пространства внутрь. И, наконец, активированная протеинкиназа С и повышенный уровень Ca2+ являются триггерами для запуска процесса дегрануляции. Созревшие везикулы подтягиваются по микротрубочкам ещё ближе к мембране благодаря коронинам 1А и 1В, происходят множественные слияния везикул одна с другой благодаря связям между t-SNARE и v-SNARE, а после везикулы сливаются с мембраной и их содержимое выбрасывается во внеклеточное пространство.
Ну а дальше вы знаете: покраснение кожных покровов, отёк, повышение секреции слизи, иногда бронхоконстрикция и всё такое.
Стоит также отметить, что в париетальных клетках желудка дела обстоят намного легче: там гистамин просто активирует Н2-рецептор, активация которого ведёт к увеличению количества цАМФ и запуску работы H/K-АТФазы через активацию протеинкиназы А. Н/К-АТФаза (она же протонная помпа) транспортирует ионы водорода против градиента концентрации, что ведёт к синтезу HCl и повышению кислотности желудочного сока.

Краткая схема работы трёх типов гистаминовых рецепторов (Н4-рецепторы не показаны, т.к. их механизм действия схож с Н3-рецепторами)

Источник: журнал Nature

Обозначения

АА – арахидоновая кислота

АС – аденилатциклаза

CREB – фактор транскрипции, связывающийся с цАМФ-реактивным элементом

DAG – диацилглицерол

GC – гуанилатциклаза

HVACC – потенциал-зависимый кальциевый ток

IAHP – кальций-зависимый калиевый ток

Ih — активируемый гиперполяризацией катионный ток

Ik, leak – калиевый ток утечки

Ins(1,4,5)P3 – инозитол-1,4,5-трифосфат

MAPK – митоген-активируемая протеинкиназа

NCX – натрий-кальциевый обменник

NMDA – N-метил-D-аспартат и его рецептор

NO – оксид азота II

PKA – протеинкиназа А

PLA – фосфолипаза А

PLC – фосфолипаза С

Метаболизм гистамина

Гистамин является продуктом декарбоксилирования аминокислоты гистидина. Эта реакция опосредована ферментом гистаминдекарбоксилазой.
Распад же гистамина может происходить по двум путям: с помощью ДАО (диаминоксидазы) до N-имидазолацетальдегида или с помощью гистамин-N-метилтрансферазы (которая использует S-аденозилметионин в качестве донора метильной группы) до N-метилгистамина, который в дальнейшем при участии ДАО или МАО метаболизируется до N-метилимидазолацетальдегида.

Все три основных фермента, участвующих в метаболизме гистамина, могут быть заблокированы различными веществами в исследовательских или клинических целях.
Интересны ингибиторы гистидиндекарбоксилазы, которые имеют потенциал в качестве атипичных антигистаминных препаратов. Стоит отметить, что некоторые ингибиторы этого фермента имеют широкий спектр действия и действуют сразу на несколько белков-мишеней в организме. Например, катехин, нарингенин и мециаданол. В настоящее время клиническое применение нашёл только тритоквалин, ограниченно используемый для лечения крапивницы и аллергического ринита.
Из ингибиторов диаминооксидазы применяется пимагедин, он же аминогуанидин. К сожалению, его испытания были в конечном счёте свёрнуты. Однако соединение показало себя достаточно эффективным против диабетической нефропатии, также обнаружилось ингибирующее действие относительно NO-синтетазы. Но все же производные аминогуанидина наиболее ярко проявили себя не на поприще фармакологии, а в производстве взрывчатых веществ.
Что касается блокаторов гистамин-N-метилтрансферазы, то их достаточно много, и большая часть из них (как и в случае с гистидиндекарбоксилазой) имеет несколько белков-мишеней в организме. Например, амодиахин (противомалярийное), дифенгидрамин (являющийся по совместительству Н1-блокатором), гармалин (вещество натурального происхождения, имеющее комплексное психостимулирующее действие, в т.ч. и благодаря способности ингибировать МАО-А), мепакрин (противомалярийное), такрин (ингибитор ацетилхолинэстеразы). Чистым же блокатором гистамин-N-метилтрансферазы можно назвать вещество SKF-91488 и метоприн.

Гистамин и мутации

В настоящее время обнаружилось несколько мутаций гистаминовых рецепторов и ферментов, отвечающих за его метаболизм. Они могут никак не влиять на жизнь человека и никак себя не проявлять. Однако в определённых условиях (например, при  приёме НПВС) такие мутации могут привести к достаточно тяжёлым последствиям. [3]

Белок	Мутации и нарушения экспрессии
Н1-рецептор	Выявлена связь между повышенной плотностью Н1-рецепторов в миндалевидном теле и возникновением нервной анорексии. Также мутация Leu-449-Ser (лейцин в 449 позиции заменяется на серин) связана с риском развития болезни Паркинсона.
Н2-рецептор	Мутации Н2-рецептора влияют на риск перехода различных предраковых состояний ЖКТ (напр. атрофического гастрита) в полноценный рак. Также мутации Cys-17-Tyr и Ala-271-Asp влияют на различную восприимчивость к антигистаминным препаратам.
Н3-рецептор	Выявлена мутация Ala-280-Val, которая значительно увеличивает чувствительность рецептора. Также данная мутация является фактором риска развития мигрени.
Н4-рецептор	Установлена связь между большой вариацией копий числа генов Н4-рецептора и риском развития атопического дерматита. Различные варианты SNP-мутаций гена Н4-рецептора связаны с риском развития приобретённой астмы. Снижение экспрессии гена иногда наблюдается при раке желудка.
Гистидиндекарбоксилаза	Мутация, связанная с заменой треонина на метионин в 31 позиции, повышает риск возникновения хронической сердечной недостаточности. Вариант с мутацией Ser-354-Gly затрагивает активный центр фермента и ведёт к снижению активности. Также в 2013 году у больных с синдромом Туррета была найдена мутация Trp-317-Ter, которая ведёт к обрыву синтеза белка на 317 аминокислоте.
Диаминооксидаза	Существуют несколько вариантов ДАО, причём разные мутантные варианты могут как повышать риск развития шизофрении, так и снижать его. Также обнаружена SNP Thr-16-Met, значительно повышающая риск развития аллергических реакций на НПВС. [4]
Гистамин-N-метилтрансфераза	Выявлена SNP, повышающая восприимчивость к астме – Thr-105-Ile. Данная мутация значительно снижает активность HNMT и таким образом повышает время жизни гистамина в тканях организма. Этот же полиморфизм связан с риском развития болезни Паркинсона. Также обнаружена мутация Ala-939-Gly, повышающая риск развития миастении; эта же мутация связана с риском непереносимости аспирина. Существует также третья распространённая мутация – Cys-314-Thr, которая проявляется в сниженной чувствительности к метилпреднизолону.

Клиническое применение лигандов гистаминовых рецепторов

Как уже стало понятно из предыдущих частей статьи, существует несколько основных направлений применения антигистаминных препаратов в клинической практике: лечение аллергий и анафилактических реакций, применение в гастроэнтерологической практике и неврологии.

Применение антигистаминных препаратов для профилактики и купирования анафилактических реакций (согласно «Федеральным клиническим рекомендациям по анафилактическому шоку», 2013г) [5]

При отягощенном аллергологическом анамнезе перед оперативным вмешательством, рентгеноконтрастным исследованием, стоматологической процедурой с использованием местных анестетиков необходимо провести премедикацию: за 30 минут — 1 час до вмешательства вводят дексаметазон 4-8 мг или преднизолон 30-60 мг в/м или в/в капельно на 0,9%-растворе натрия хлорида; клемастин 0,1%-2 мл или хлоропирамина гидрохлорид 0,2%-1-2 мл в/м или в/в на 0,9% растворе натрия хлорида или 5% растворе глюкозы. В случае наступления анафилактического шока(АШ), необходимо уточнить его тяжесть:

1. Острое злокачественное течение характеризуется острым началом с быстрым падением АД (диастолическое— до 0 мм рт. ст.), нарушением сознания и нарастанием симптомов дыхательной недостаточности с явлениями бронхоспазма. Данная форма является достаточно резистентной к интенсивной терапии и прогрессирует с развитием тяжелого отека легких, стойкого падения АД и глубокого коматозного состояния. Чем быстрее развивается АШ, тем более вероятно развитие тяжелого АШ с возможным летальным исходом. Поэтому для данного течения АШ характерен неблагоприятный исход.
2. Острое доброкачественное течение характерно для типичной формы АШ. Расстройство сознания носит характер оглушенности или сопорозности, сопровождается умеренными функциональными изменениями сосудистого тонуса и признаками дыхательной недостаточности. Для острого доброкачественного течения АШ характерны наличие хорошего эффекта от своевременной и адекватной терапии и благоприятный исход.
3. Затяжной характер течения выявляется после проведения активной противошоковой терапии, которая дает временный или частичный эффект. В последующий период симптоматика не такая острая, как при первых двух разновидностях АШ, но отличается резистентностью к терапевтическим мерам, что нередко приводит к формированию таких осложнений, как пневмония, гепатит, энцефалит. Данное течение характерно для АШ развившегося вследствие введения препаратов пролонгированного действия.
4. Рецидивирующее течение характеризуется возникновением повторного шокового состояния после первоначального купирования его симптомов. Часто развивается после применения ЛС пролонгированного действия. Рецидивы по клинической картине могут отличаться от первоначальной симптоматики, в ряде случае имеют более тяжелое и острое течение, более резистентны к терапии.
5. Абортивное течение является наиболее благоприятным. Часто протекает в виде асфиксического варианта типичной формы АШ. Купируется достаточно быстро. Гемодинамические нарушения при этой форме АШ выражены минимально.

Первое, что необходимо сделать при АШ, – ввести внутримышечно 0,3-0,5 мл 0,1% раствора адреналина (эпинефрина). Взрослым из расчета 0,01мл/кг (максимально – 0,5мл раствора), детям – до 0,3мл раствора. В случае отсутствия достаточной реакции можно провести повторное введение адреналина через 5-15 минут. В дальнейшем необходимо уложить пациента и при необходимости заинтубировать, обеспечив доступ кислорода 6-8л/мин. При невозможности интубации необходимо провести коникотомию. Переход на ИВЛ показан при отёке гортани и трахеи, нарушении сознания, стойкой гипотонии, отёке лёгких, бронхоспазме и коагулопатическом кровотечении.
При неэффективности проводимой терапии эпинефрин может вводиться в/в струйно (1 мл раствора адреналина гидрохлорида 0,1% разводят в 10 мл 0,9% раствора хлорида натрия), вводится дробно, в течение 5-10 минут, и/или возможно в/в капельное введение эпинефрина (0,1% — 1 мл в 100 мл 0,9% раствора хлорида натрия) с начальной скоростью введения 30-100 мл/час (5-15 мкг/мин); доза титруется в зависимости от клинического ответа или побочных эффектов эпинефрина.

В тяжёлых случаях можно перейти на вазопрессорные средства второй линии:
Норэпинефрин (норадреналин) в/в капельно 2-4 мг (1-2 мл 0,2% раствора), разведенный в 500 мл 5% раствора глюкозы или 0,9% раствора хлорида натрия, со скоростью инфузии 4-8 мкг/мин до стабилизации АД.
Допамин 400 мг растворяют в 500 мл 0,9% раствора натрия хлорида или 5% раствора глюкозы; начальная скорость введения 2-20 мкг/кг/мин, доза титруется таким образом, чтобы систолическое давление было более 90 мм.рт.ст. При тяжелом течении анафилаксии доза может быть увеличена до 50 мкг/кг/мин и более. Суточная доза 400-800 мг (максимальная — 1500 мг).
При стабилизации гемодинамических показателей рекомендовано постепенное снижение дозы. Длительность введения прессорных аминов определяется гемодинамическими показателями. Подбор препарата и скорости его введения осуществляется в каждой конкретной ситуации индивидуально. Отмена адреномиметиков производится после стойкой стабилизации АД.
В зарубежной литературе также имеются данные об использовании глюкагона у пациентов с резистентностью к адреномиметикам. Это часто отмечается у больных, получавших β-блокаторы до развития АШ. Глюкагон вводится в дозе 1-5 мг (у детей 20-30 мг/кг, максимально 1 мг) внутривенно в течение 5 минут, затем в титруемой дозе 5-15 мкг/мин в зависимости от ответа на проводимую терапию. Необходимо помнить, что глюкагон может вызывать рвоту и, как следствие, аспирацию, поэтому рекомендуется положить пациента на бок.

Для ликвидации гиповолемии показана инфузионная терапия (коллоидные и кристаллоидные растворы): декстран (средняя молекулярная масса 35000-45000 Дальтон) 0,9% раствор натрия хлорида или другие официальные изотонические растворы.

Возможно назначение дополнительной терапии препаратами второго ряда:

Применение блокаторов Н1-гистаминовых рецепторов (клемастин, хлоропирамина гидрохлорид, дифенгидрамин и другие) возможно только на фоне полной стабилизации гемодинамики и при наличии показаний. Рекомендуемые дозировки: клемастин (тавегил) 0,1% — 2 мл (2 мг) взрослым для внутривенного или внутримышечного введения; детям — внутримышечно по 25 мкг/кг/сут, разделяя на 2 инъекции; хлоропирамина гидрохлорид (супрастин) 0,2% — 1 мл (20 мг) для внутривенного или внутримышечного введения 1-2 мл взрослым, детям начинают лечение с дозы 5 мг (0,25 мл); дифенгидрамин (димедрол) для взрослого 25-50 мг, для ребенка весом менее 35-40 кг 1 мг/кг, максимально 50 мг.

Применение антигистаминных препаратов для лечение пептических язв и гастроэзофагальной рефлюксной болезни.

Как уже упоминалось ранее, гистамин участвует в регуляции кислотности желудочного сока. На поверхности париетальных клеток, обращённой к кровеносным сосудам, присутствуют Н2-рецепторы. Также в желудке присутствуют энтерохромаффинные клетки, являющиеся аналогом тучных клеток. У них присутствуют М3-холинорецепторы и рецепторы соматостатина, активация которых приводит к выбросу гистамина. Гистамин, активируя Н2-рецептор, увеличивает количество цАМФ внутри клетки, что ведёт к активации протеинкиназы А, которая запускает Н/К-АТФазу. Этот мембранный белок, являющийся ионной помпой, «обменивает» ион калия из внеклеточной жидкости на ион водорода (протон) из цитоплазмы. Таким образом, работа этого белка увеличивает рН желудочного сока.

Синтез HCl в париетальных клетках.
Источник: http://www.zuniv.net/

Естественно, повышенная кислотность — это не всегда хорошо, а в случае язв — совсем нехорошо. Во время первых исследований физиологического действия гистамина была отмечена его способность усиливать желудочную секрецию и кислотность. Позже были созданы избирательные Н2-блокаторы, которые успешно применяются для лечения следующих кислотозависимых заболеваний: пептидная язва, гастроэзофагальный рефлюкс, диспепсия. Также применение Н2-блокаторов значительно снижает риск желудочно-кишечных кровотечений у пациентов с подобными заболеваниями. Комбинированные препараты (ранитидин с цитратом висмута) используются для эрадикации Helicobacter pylori.
Несмотря на то что при терапии современными Н2-блокаторами не наблюдается серьёзных побочных эффектов, существует множество публикаций, доказывающих большую эффективность иного, близкого класса препаратов – ингибиторов Н/К-АТФазы, или же ингибиторов протонной помпы. Сторонники использования ингибиторов протонной помпы ссылаются на наблюдаемое in vivo увеличение продукции эндогенного гистамина. Такой эффект, при котором со временем необходимо увеличение терапевтической дозировки, называется тахифилаксией. У ингибиторов протонной помпы такого эффекта не наблюдается, соответственно, терапию ими можно проводить дольше. [6]

Суточное изменение кислотности желудка при применении Н2-блокаторов и ингибиторов протонной помпы. Чёрная линия – контроль, светло-синяя – ранитидин, тёмно-синяя – омепразол. За основу взято изображение из этой статьи: http://con-med.ru/magazines/physician/physician-12-2013/ratsionalnaya_antisekretornaya_terapiya_gastroezofagealnoy_reflyuksnoy_bolezni/

Также во время массовых клинических испытаний Н2-блокаторов обнаружился интересный эффект: у некоторых добровольцев мужского пола возникала временная эректильная дисфункция.[7] Бразильские ученые под руководством А.М. Кара провели собственные исследования. Первые опыты они провели на изолированных тканях пещеристых тел, перфузируемых раствором Кребса. Сначала в перфузат был добавлен норадреналин, чтобы вызвать сокращение тканей, затем гистамин, который вызывает расслабление. Потом опыт повторили в двух вариантах: в первом перед введением гистамина в перфузат вводили циметидин (Н2-блокатор), во втором – мепирамин (Н1-блокатор). Потом добавляли гистамин, и в первом случае расслабления тканей не произошло, а во втором – произошло.
Далее опыты повторили на здоровых добровольцах, но уже без норадреналина. 30 мкг гистамина, введённые интракавернально, вызывали полноценную эрекцию у 13% добровольцев, а у 87% отметились набухание полового члена или частичная эрекция. Во второй серии опытов (с 60мкг гистамина интракавернально) полноценная эрекция возникла у 26%, а частичная – у 74%. Затем было предложено провести опыты на пациентах, страдающих подтверждённой психогенной импотенцией; к тому же, этот гистаминовый тест был предложен бразильскими учёными в качестве диагностического.

Гистамин в диагностике феохромоцитомы

Феохромоцитома – гормонально-активная опухоль, состоящая из хромаффинных клеток мозгового вещества надпочечников. В норме хромаффинные клетки участвуют в синтезе адреналина, норадреналина, дофамина и частично энкефалина. Феохромоцитома проявляет себя в частых симпатоадреналовых кризах: наступают паника, беспокойство, бледнеют кожные покровы, значительно повышаются АД и ЧСС, появляются тремор, рвота, при анализе крови – лейкоцитоз, гипергликемия, эозинофилия. Для диагностики используют УЗИ, томографию, анализ мочи на катехоламины и их метаболиты, также существует и т.н. провокационная проба с использованием гистамина. Проба с гистамином проводится при нормальном исходном артериальном давлении. Больному, находящемуся в горизонтальном положении, измеряют артериальное давление, затем вводят внутривенно 0,05 мг гистамина в 0,5 мл физраствора и измеряют артериальное давление каждую минуту в течение 15 минут. В первые 30 секунд после введения гистамина АД может снизиться, но в дальнейшем наблюдается его увеличение. Повышение цифр на 60/40 мм рт. ст. против исходных в течение первых четырех минут после введения гистамина указывает на наличие гормонально активной феохромоцитомы.

Гистамин и рассеянный склероз[8]

Рассеянный склероз – аутоиммунное заболевание, при котором Т-клетки (в данном случае они получили название «аутореактивные лимфоциты») атакуют нейроны, воспринимая миелин в качестве антигена. Учёные, исследуя роль гистамина в воспалении, не могли обойти стороной это заболевание. Группа исследователей из Ирана, используя животных с аутоиммунным энцефаломиелитом (в качестве модели рассеянного склероза), показала: гистаминовые рецепторы Н1 и Н4 значительно ухудшали течение заболевания, так как увеличивали проницаемость ГЭБ для аутореактивных лимфоцитов. В то же время Н2 и Н3 рецепторы при активации уменьшали проницаемость ГЭБ. Более того, в процессе исследования выяснилось, что Н2-агонисты значительно уменьшают активность аутореактивных лимфоцитов и проницаемость ГЭБ. Также было установлено, что циметидин (Н2-блокатор) ухудшает состояние и неврологический статус мышей с аутоиммунным энцефаломиелитом. Кроме того, той же исследовательской группой были проведены исследования Н1-блокатора гидроксизина, который тормозил развитие симптомов заболевания у опытной группы мышей на 50% по сравнению с контрольной. Однако типичный Н1-антагонист дифенгидрамин (димедрол) вообще не показал никакого эффекта. По итогам исследования учёными было выдвинуто предложение об использовании Н2-агонистов и Н1-антагонистов для лечения рассеянного склероза.

И помните: гистамин это не только «Вася, Вася! Беги сюда! Тут Олега оса укусила, он распух и задыхается!», но и действительно достойное внимания сигнальное вещество, участвующее в нескольких интересных физиологических и патологических процессах.
Любите гистамин. Аминь.

Тучная клетка. Источник: http://medcell.med.yale.edu/

Источники

1. Robin. L. Thurmond. Histamine in inflammation// Landes Bioscience. – 2010. 
2. Wernersson S, Pejler G. Mast cell secretory granules: armed for battle// Nature Reviews Immunology. — 2014. Т.14 – №17. – С. 478-494
3. Elena García-Martín, Pedro Ayuso, Carmen Martínez et al. Histamine pharmacogenomics// Pharmacogenomics. – 2009. –Т.9. – №5. – С. 867-883
4. Agúndez J.A., Ayuso P., Cornejo-García J.A. et al. The diamine oxidase gene is associated with hypersensitivity response to non-steroidal anti-inflammatory drugs// PLoS One. – 2012. — Т.7. — №.11.
5. Российская ассоциация аллергологов и клинических иммунологов. Федеральные клинические рекомендации по анафилактическому шоку //М. – 2013.
6. Alhazzani W. et al. Proton pump inhibitors versus histamine 2 receptor antagonists for stress ulcer prophylaxis in critically ill patients: a systematic review and meta-analysis //Critical care medicine. – 2013. – Т. 41. – №. 3. – С. 693-705.
7. Cara A. M. et al. The role of histamine in human penile erection //British journal of urology. – 1995. – Т. 75. – №. 2. – С. 220-224.
8. 8. Jadidi-Niaragh F., Mirshafiey A. Histamine and histamine receptors in pathogenesis and treatment of multiple sclerosis //Neuropharmacology. – 2010. – Т. 59. – №. 3. – С. 180-189./li>

ГАМК: СПИ, МОЯ РАДОСТЬ, УСНИ

 

by EDITORДЕКАБРЬ 19, 2015

6

История открытия некоторых нейромедиаторов порой поражала своей закрученностью: сначала адреналин открыли путём введения подопытным экстракта надпочечников, потом оказалось, что при нанесении вытяжки из блуждающего нерва напрямую на сердце подопытного животного сердце замедляет свой ритм из-за ацетилхолина. Подобных историй можно найти много, однако история открытия ГАМК (гамма-аминомасляной кислоты) выбивается из общего ряда. Я бы даже сказал, что в данном случае история открытия прямо коррелирует с физиологическими эффектами этого нейромедиатора:

1883 год – Первые сообщения о синтезе ГАМК, вне контекста фармакологии и физиологии
1950 год – Во время изучения химического состава мозга позвоночных с помощью бумажной хроматографии было выделено в больших количествах соединение, реагировавшее с нингидрином. Причём данное соединение находилось именно в нервной ткани – ганглии, мозг –  и только следовые количества его могли быть обнаружены в крови, моче и иных биологических жидкостях. В дальнейшем это соединение было идентифицировано Робертсом и Франкелем как ГАМК.

То есть в истории открытия ГАМК отсутствует какой бы то ни было экстрим, азарт, эйфория и безудержное веселье, наблюдавшееся в опытах с, например, блокаторами холинорецепторов.

Так что же представляет собой ГАМК? Вот же она:

Простенькая аминокислота, которая выполняет уйму функций, не ограничиваясь нейромедиаторными.

В организме ГАМК синтезируется из глутаминовой кислоты (он же – глутамат) с помощью фермента глутаматдекарбоксилазы (GAD) и в присутствии витамина В6 в качестве кофактора. Сама же глутаминовая кислота образуется следующими путями:

Исходные соединения	Продукты	Фермент
Глутамин + H2O	Глутамат + аммиак	GLS (глиальная глутаминаза) и GLS2 (печёночная глутаминаза)
N-ацетилглутаминовая кислота + H2O	Глутамат + уксусная кислота	N-ацетилглутаматсинтетаза
Альфа-кетоглутарат + NADPH + NH4+	Глутамат + NADP+ + H2O	GLUD1, GLUD2 (глутаматдегидрогеназа 1 и 2)
Альфа-кетоглутарат + любая альфа-аминокислота	Глутамат + альфа-кетокислота	Специфические трансаминазы
Дельта-1-пирролин-3-гидрокси-5-карбоксилат + NAD+ + H2O	Глутамат  + NADH	ALDH4A1 (специфическая альдегиддегидрогеназа)
N-ацетиласпартилглутамат	Глутамат  + N-ацетиласпартат	Глутаматкарбоксипептидаза 2

Интересно также, что глутамат, будучи биохимическим предшественником ГАМК, является возбуждающим нейромедиатором, и ГАМК при определённых условиях способна превращаться обратно в глутамат по биохимическому пути называемому «ГАМК-шунт»: ГАМК-трансаминаза, которая тоже использует витамин В6 как кофактор, превращает ГАМК в янтарный полуальдегид, который превращается дегидрогеназой янтарного полуальдегида в янтарную кислоту, которая в свою очередь участвует в цикле Кребса. В цикле Кребса вырабатывается альфа-кетоглутарат, из которого синтезируется глутамат.

Биосинтез ГАМК и ГАМК-шунт

Окончательный катаболизм ГАМК возможен на стадии янтарного полуальдегида, когда он реагирует не со специфической дегидрогеназой, а с альдокеторедуктазой, в результате чего получается ГОМК – гамма-оксимасляная кислота. Её натриевую или магниевую соль, например, принято в определённых кругах и называть бутиратом, ну или пляс-водой. Это соединение тоже имеет определённое фармакологическое действие на ЦНС человека, однако оно быстро распадается в конечном итоге до углекислого газа и воды.

Функции ГАМК

ГАМК как нейромедиатор

В качестве нейромедиатора ГАМК выполняет в первую очередь тормозящие функции. Активируя ГАМК-рецептор на поверхности клеточной мембраны, она открывает ионный канал, который пропускает ионы [Cl— ] внутрь клетки или выпускает [K+ ] из неё в межклеточное пространство. Оба этих действия ведут к гиперполяризации мембраны нейрона. Во время периода гиперполяризации, который длится всего несколько миллисекунд, невозможна генерация разности потенциалов между внешней и внутренней стороной мембраны нейрона, что ведёт к задержке в передаче нервного импульса. На уровне же организма это ведёт к задержке при реакции на внешние раздражители или стимулы. Похожий механизм наблюдается в схеме действия агонистов мю-опиоидных рецепторов, которые через цепь посредников так же, как и ГАМК, открывают ионный канал, который выпускает ионы калия из клетки, не давая ей возможности создать разность потенциалов.

Также интересно, что если в полностью сформировавшемся мозге ГАМК выполняет тормозящие функции, то в развивающемся мозге этот же нейромедиатор может работать в качестве возбуждающего. В опытах на нейронах новорождённых крыс было обнаружено повышение внутриклеточной концентрации Ca2+ при добавлении в перфузат ГАМК, и это кардинально отличается от того, что происходит во взрослом мозге, где при активации ГАМК-рецепторов концентрация Са2+, наоборот, снижается. В том же эксперименте было показано, что повышение концентрации ионов кальция в нейронах новорождённых крыс может быть заблокировано путём перфузии антагонистом ГАМК-А рецепторов бикукуллином, либо блокатором кальциевых каналов L-типа нимодипином. Механизм, по которому происходит переключение роли ГАМК с возбуждающего нейромедиатора на тормозящий, в настоящее время изучен недостаточно.

Существует три типа ГАМК-рецепторов: ГАМК-А, ГАМК-Б и ГАМК-С (иногда указывается как ГАМК-ро). ГАМК-А и ГАМК-С являются ионотропными (бикукуллин и пикротоксин –чувствительные), ГАМК-Б – метаботропным (баклофен-чувствительный) рецептором. Стоит отметить, что ГАМК-А и ГАМК-С (иногда – ро/rho) рецепторы иногда объединяются в одну группу.

Ионотропные ГАМК рецепторы состоят из пяти субъединиц и служат каналами для хлорид-ионов. По своему составу и функциям белковые субъединицы также могут различаться, образуя различные комбинации с различными функциями.

Пример: (α1)2(β2)2(γ2)-ГАМК-рецептор (следует читать как – две альфа1-субъединицы, две бета2-субъединицы и одна гамма2-субъединица). На границах альфа-1 и бета-2 субъединиц расположен сайт связывания ГАМК, чьё присоединение напрямую открывает ионный канал. На границе гамма-2 и альфа-1 субъединиц расположен сайт связывания бензодиазепинов – при его активации специфическим лигандом (любым лекарственным веществом класса бензодиазепинов) ионный канал не открывается, однако увеличивается чувствительность рецепторного комплекса к ГАМК и иным лигандам этого сайта связывания.

Субъединицы ГАМК-А рецептора (включая присутствующие в ГАМК-ро рецепторе)
Субъединица	Кодирующий ген	Функции и связанные патологии
Альфа-1 (α1)	GABRA1	Белок GABRA1, для того что бы стать активным, должен быть фосфорилирован. Интересно, что фосфорилирование в этом случае является гликолиз-зависимым, так как помимо киназ в этом процессе задействована глицеральдегид-3-фосфатдегидрогеназа (GAPDH). Соответственно уровень фосфорилирования альфа-1 субъединиц коррелирует с уровнем потребления глюкозы клеткой. Нарушения процесса фосфорилирования альфа-1 субъединицы связаны с такими заболеваниями как ювенильная миоклоническая эпилепсия – в образцах коры головного мозга людей, страдавших этим заболеванием, этот белок являлся менее фосфорилированным, чем у здоровых.
Альфа-2 (α2)	GABRA2	Мутации в гене GABRA2 имеют положительную корреляцию с вероятностью развития алкоголизма. Также альфа-2 субъединица интересна тем, что лиганды ГАМК-А рецептора, осуществляющие своё связывание преимущественно через эту субъединицу (пример- L-838,417), показали способность купировать нейропатическую боль, либо боль вследствие воспаления, не оказывая побочных эффектов в виде седации, что присуще лигандам, связывающимся через альфа-1 субъединицу.
Альфа-3 (α3)	GABRA3	Мутации гена GABRA3 связаны с развитием рака лёгких и гепатоцеллюлярной карциномы. Также альфа-3 субъединица является мишенью для ГАМК-эргических анальгетиков (таких как L-838,417, связывающийся также и с альфа-2 субъединицей).
Альфа-4 (α4)	GABRA4	Рецепторы, содержащие альфа-4 субъединицу, являются нечувствительными к 1,4-бензодиазепинам.
Альфа-5 (α5)	GABRA5	У некоторых людей обнаруживается полная или частичная дупликация гена GABRA5. Он расположен на длинном плече 15 хромосомы, в регионе, который обычно подвергается делеции при синдромах Ангельмана и Прадера-Вилли. Антагонисты ГАМК-рецепторов, содержащих альфа-5 субъединицу, в настоящее время проходят испытание для коррекции когнитивных нарушений при синдроме Дауна. (напр. RO5186582, он же Басмисанил)
Альфа-6 (α6)	GABRA6	Как и альфа-4, эта субъединица не связывает классические 1,4-бензодиазепины. Рецепторы, содержащие альфа-6 субъединицу, находятся главным образом в мозжечке, где участвуют в процессах координации движений. Также интересно, что уровни экспрессии генов GABRA6 и GABRD (дельта субъединица) каким-то образом взаимосвязаны: при снижении экспрессии GABRA6 наблюдается и снижение экспрессии GABRAD.
Бета-1 (β1)	GABRB1	При шизофрении, биполярном расстройстве и большом депрессивном расстройстве наблюдается изменение экспрессии гена GABRB1 в боковых участках мозжечка. Также мутации этого гена связаны с большей вероятностью развития алкоголизма.
Бета-2 (β2)	GABRB2	Мутации этого гена связаны с риском развития шизофрении и когнитивными нарушениями, при ней возникающими. Также в некоторых исследованиях установлена связь между мутациями  GABRB2 и риском развития диссоциального расстройства личности.
Бета-3 (β3)	GABRB3	Как и GABRA5, ген GABRB3 расположен на длинном плече 15 хромосомы и утрачивается при синдромах Ангельмана и Прадера-Вилли. Сниженная экспрессия гена GABRB3 наблюдается при аутизме.
Гамма-1 (γ1)	GABRG1	Оба гена GABRG1 и GABRG2 кодируют гамма-субъединицы ГАМК-рецептора, которые ответственны (наряду с определёнными вариантами альфа-субъединиц) за связывание с бензодиазепинами.
Гамма-2 (γ2)	GABRG2	Полиморфизмы в гене GABRG2 связаны со сниженным порогом судорожной готовности и сниженной чувствительностью к аллостерической регуляции ГАМК-рецептора ионами цинка. Также гамма-2 субъединица взаимодействует с белком GABARAP (белок, связывающийся с ГАМК-рецептором), который в свою очередь также регулирует процессы аутофагии.
Гамма-3 (γ3)	GABRG3	Участвует в аллостерической регуляции активности ГАМК-рецептора ионами цинка. Также мутации в нём могут быть ещё одним маркером предрасположенности к алкоголизму.
Дельта (δ)	GABRD	Мутации в этом гене играют роль в вероятности развития эпилепсии. Также GABRD  связаны с ранним дебютированием психических заболеваний. Путём альтернативного сплайсинга и посттрансляционной модификации получаются три типа дельта-субъединицы – 1A, 1B и 1C.
Эпсилон (ε)	GABRE	Во время беременности в регионах продолговатого мозга, ответственных за дыхание, наблюдается увеличение ГАМК-рецепторов с эпсилон-субъединицей. Также гиперметилирование гена GABRE наблюдается при раке простаты, и в настоящее время выдвинуто предложение по использованию этого генетического маркера для диагностики и прогноза при лечении этого типа рака.
Пи (π)	GABRP	Наибольшая экспрессия гена GABRP наблюдается в матке. ГАМК-рецепторы, содержащие пи-субъединицу, являются чувствительными к стероидным гормонам: нейростероидам (в случае ЦНС) и эстрогенам с андрогенами (ткани вне ЦНС).
Тета (θ)	GABRQ	Предположительно, мутации в GABRQ связаны с ранним паркинсонизмом. Также повышенная экспрессия GABRQ обнаруживается в клетках гепатоцеллюлярной карциномы – для опухолевых клеток, в которых присутствует данная мутация, ГАМК является стимулятором опухолевого роста. Иногда мутации GABRQ обнаруживаются при аутизме.

ГАМК-ро рецепторы (они же ГАМК-С) также относятся к ионотропным и также, как и ГАМК-А рецепторы, участвуют в транспорте хлорид-ионов. Также как и ГАМК-А рецепторы, ГАМК-ро рецепторы являются пентамерными, но в отличие от ГАМК-А они могут состоять из одинаковых субъединиц (т.е. быть гомопентамерными — (ρ15, ρ25, ρ35)). В ГАМК-ро рецепторе могут присутствовать только ро-субъединицы, хотя есть и исключение: ρ1 может входить в состав ГАМК-А рецепторов, содержащих как минимум одну гамма-2 субъединицу. Отличительной их особенностью является большее время, на которое открывается ионный канал при активации рецептора: ГАМК-А рецепторы активируются и инактивируются очень быстро – ионный канал открывается на время до 5 миллисекунд, в то время как ГАМК-ро рецепторы могут провести в открытом состоянии до 15-20 миллисекунд. Несмотря на то, что эти рецепторы являются ионтропными, они не проявляют чувствительности к бикукуллину и не блокируются пикротоксином (как ГАМК-А рецепторы), также они нечувствительны к баклофену (как ГАМК-Б рецепторы). У них также отсутствует чувствительность к бензодиазепинам, барбитуратам и нейростероидам. Избирательными агонистами являются (+)-CAMP и цис-4-аминокротоновая кислота, а антагонистами —  TPMPA и оксид азота (I). Следует заметить, что оксид азота (I) в отношении ρ1-гомопентамерного ГАМК-ро рецептора является положительным аллостерическим модулятором.

Субъединица	Кодирующий ген	Функции и связанные патологии
Ро (ρ1)	GABRR1	Мутации в гене субъединицы связаны с риском развития пигментного ретинита.
Ро (ρ2)	GABRR2	Так же, как и в GABRR1, мутации GABRR2 способны повышать риск развития пигментного ретинита. Имеются статистические данные, доказывающие связь между мутацией этого гена и вероятностью развития алкогольной зависимости.
Ро (ρ3)	GABRR3	У некоторых людей присутствует SNP мутация, делающая данную субъединицу неактивной – тимин в 732 позиции гена GABRR3 заменяется на аденин, в результате чего кодон ТА(Т) превращается в ТА(А). В результате чего при трансляции вместо присоединения тирозина происходит обрыв синтеза белка, т.к. ТАА является стоп-кодоном. Ген GABRR3, в отличие от GABRR1 и 2, которые расположены на длинном плече 6 хромосомы, располагается на длинном плече 3 хромосомы (3q11-q13).

ГАМК-Б рецепторы являются метаботропными. В отличие от ГАМК-А и ро рецепторов, которые непосредственно осуществляют транспорт ионов хлора, ГАМК-Б рецепторы влияют на внутриклеточную концентрацию ионов калия путём открытия калиевых ионных каналов через цепь вторичных посредников. Этот тип рецепторов связан с Gi-белком, который осуществляет внутриклеточную сигнализацию путём ингибирования аденилатциклазы и последующего снижения конверсии АТФ в цАМФ. При этом повышается активность ионного канала для калия GIRK (главным образом GIRK3). Пресинаптические ГАМК-Б рецепторы при своей активации также снижают проницаемость мембраны для ионов кальция, что задерживает выброс нейромедиаторов в межсинаптическое пространство. ГАМК-Б рецептор является гетеродимерным и состоит из двух субъединиц: ГАМК-Б1 и ГАМК-Б2.

Субъединица	Кодирующий ген	Функции и связанные патологии
ГАМК-Б1	GABBR1	Путём альтернативного сплайсинга гена GABBR1 образуется несколько версий этой субъединицы; in vivo такие изменения обнаруживаются при различных зависимостях, в т.ч. и при алкоголизме. Мутации регуляторной области гена GABBR1 повышают вероятность шизофреноподобных расстройств.
ГАМК-Б2	GABBR2	Эта субъединица непосредственно участвует в передаче сигнала в клетку и в запуске цепи вторичных мессенджеров. Мутации в GABBR2 повышают вероятность развития никотиновой зависимости, мигрени. Сниженный уровень экспрессии этого гена наблюдался в некоторых случаях шизофрении и расстройств личности.

Отличительной особенностью ГАМК-рецепторов является то, что они расположены буквально везде – постсинаптически, пресинаптически и даже экстрасинаптически, вне региона синаптического контакта. Большая часть рецепторов к ГАМК находится на следующих типах клеток:

Тип клеток	Отличительные особенности рецепторов
Dendrite targeting interneuron	В основном присутствуют ГАМК-А рецепторы, содержащие альфа-5 субъединицу в своём составе
Нейроглиаформные клетки	Присутствуют ГАМК-А рецепторы с альфа-1 субъединицей и значительное количество ГАМК-Б рецепторов
Парвальбумин-положительные корзинчатые клетки	В основном присутствуют ГАМК-А рецепторы с альфа-1 субъединицей
Холецистокинин-положительные интернейроны	В основном ГАМК-А рецепторы с альфа-2 или альфа-3 субъединицами
Канделябровидные клетки	Обнаруживается много ГАМК-А рецепторов с альфа-2 субъединицами

Схема ГАМК-эргического синапса.

Одним из самых изученных подтипов ГАМК-эргических нейронов являются канделябровидные клетки. Они расположены в коре, формируют контакты исключительно с пирамидальными нейронами и участвуют в «фильтрации» импульсов с пирамидальных нейронов к другим клеткам. Канделябровидные клетки богаты ферментами глутаматдекарбоксилазой и GAT-1; первый участвует в синтезе ГАМК, а второй – в обратном захвате этого нейромедиатора. Несмотря на тормозящее действие, они способны к быстрой генерации импульсов, и, согласно современным данным, могут быть двух видов – парвальбумин-положительные (PV-positive) и парвальбумин-негативные (PV-negative). Также интересно, что при ИГХ-окрашивании срезов мозга людей, страдавших шизофренией, антителами к глутаматдекарбоксилазе, в канделябровидных клетках обнаружено значительное снижение количества этого фермента, что в свою очередь вызывало снижение тормозящей функции этих клеток.

Вставить – Канделябровидная клетка. Тело нейрона и дендриты указаны синим цветом, аксон – красным.

Фармакология ГАМК-рецепторов

Как и должно быть по канонам истории, лиганды этого рецептора были известны человеку задолго до изобретения слова «лиганд» и задолго до, собственно, выделения каких-либо действующих веществ из натурального сырья. В данном случае под натуральным сырьём стоит понимать обычную валериану лекарственную, которая известна человечеству ещё с античности и использовалась в лечении различных форм «одержимости», так как раньше считалось, что большая часть психических заболеваний вызывалась именно злыми потусторонними силами. Стоит отметить, что за две с половиной тысячи лет, показания к применению экстрактов валерианы лекарственной не претерпели существенных изменений: бессонница, беспокойство, нервные тики, и, самая писечка, женская истерия. Очевидно, что в данном случае имеется ввиду лечение недостатка витамина Е в организме и психозы на фоне ПМС. Касательно ПМС и ГАМК – среди фармакологов ходит легенда, что бедного будапештского химика жена так терроризировала во время ПМС, что он изобрёл тофизопам, более известный отечественному читателю как грандаксин.

И на счёт валерианы стоит добавить, что из нескольких активных веществ, в ней содержащихся, большая часть так или иначе является агонистами, либо положительными аллостерическими модуляторами, ГАМК-рецепторов. Сюда входят: валериановая кислота, изовалериановая кислота (прямые агонисты) и валереновая кислота с изовалерамидом (аллостерические модуляторы).

Всё бы было хорошо, но человеку свойственно иногда иметь желание подрыгать конечностями. На этот случай присутствуют антагонисты ГАМК-рецепторов. В исторической ретроспективе самым распространённым и известным ГАМК-блокатором является туйон, компонент абсента, который настоян на полыни горькой. Учёные долгое время считали это вещество, основывая свои выводы на его нетипичной структуре, лигандом каннабиноидных рецепторов, однако исследования показали, что он избирательно блокирует ГАМК-А рецепторы. К эффектам туйона относят ксантопсию (изменение цветового восприятия в сторону жёлтого цвета) и галлюцинации. Хотя автор пил абсент в больших количествах, единственный эффект которым могу похвастаться, была лишь лёгкая ксантопсия.

Туйон

Та самая «Зеленая фея»

Первыми синтетическими лигандами ГАМК-рецепторов были хлоральгидрат, синтезированный Юстусом Либихом в 1832 году, и барбитал, синтезированный в 1902 году Фишером и Мерингом. Позже, в 1955 году, Лео Штернбах открыл способность хлордиазепоксида подавлять тревогу, таким образом открыв для фармакологии эру бензодиазепинов. Примерно в это же время в США патентуют метаквалон, тоже продвигая его в качестве безопасного заменителя барбитуратов. В 1962 году был изобретён баклофен, избирательно активировавший ГАМК-Б рецепторы и благодаря которому этот подкласс ГАМК-рецепторов был выделен отдельно от ГАМК-А рецепторов.

К тому времени уже было известно, что ГАМК как таковая неспособна при пероральном приёме или внутривенном введении пересечь гематоэнцефалический барьер. Эта возмутительная фича в фармакодинамике ГАМК подвигла советских учёных изобрести в 1969 году пикамилон – пролекарство, являющееся ГАМК, «сшитой» с никотиновой кислотой. Такое соединение хорошо преодолевает ГЭБ, и уже за ГЭБом гидролизуется на собственно никотиновую кислоту и ГАМК.

Пикамилон. Пролекарство, являющееся предшественником ГАМК.

Из новинок линейки стоит отметить прегабалин – вещество, открытое в середине нулевых, но уже завоевавшее популярность и одобрение пациентов. Несмотряна его структурное сходство  с ГАМК, оно не является ни аллостерическим модулятором, ни прямым агонистом. Оно взаимодействует с α2δ-субъединицей кальциевого ионного канала. Ионные каналы, содержащие эту субъединицу, располагаются в основном на ГАМК-эргических нейронах; соответственно, их активация вызывает последующую активацию ГАМК-рецепторного комплекса. Данное вещество продаётся под торговым названием «Лирика». Стоит заметить, что старый агонист ГАМК-Б рецепторов, фенибут, наряду с прямым действием на эти рецепторы, так же как и прегабалин, имеет аффинитет к кальциевым ионным каналам, содержащим α2δ-субъединицу.

Прегабалин, он же «Лирика», он же СЕЙЧАС ЗАТУСИМ ПОСОНЫ.

К большому сожалению, человек – существо ленивое. Ему хочется просто лежать на диване под транками и ничего не делать. В результате чего получилась ситуация, когда в медицинской практике применяются десятки агонистов ГАМК-рецепторов и лишь один антидот при отравлении ими – флумазенил. Его дозы составляют несколько сотен микрограмм: при острой фазе отравления ГАМК-агонистами его вводят по 200 мкг в минуту; эффект интоксикации проходит через 5 минут. Рекомендуется использовать не более 3мг (3000мкг) в час.

Флумазенил – ваш билет из сонного царства обратно в объективную реальность.

Хотя, конечно, не всегда желание заблокировать ГАМК-рецепторы связано с необходимостью проснуться от долгого и качественного сна, вызванного транквилизаторами. Иногда это делается с целью убить кого-либо. Существует целая группа соединений, называемая «судорожными ядами». Они делятся на три группы:

• Блокаторы путей синтеза ГАМК
• Блокаторы ГАМК-рецепторов
• Блокаторы высвобождения ГАМК

К первой группе относятся некоторые гидразиновые соединения, в том числе и ранние неселективные и необратимые ИМАО (например, фенелзин в больших количествах). Они действуют по двум путям: либо блокируют ГАМК-трансаминазу, либо в случае соединений с малым молекулярным весом (гидразин, несимметричный диметилгидразин) вступают в реакцию с витамином В6, образуя пиридоксальгидразон, который уже не может выступать кофактором в процессах синтеза ГАМК.

Стоит отметить, что в случае отравления блокаторами синтеза ГАМК наблюдается относительно продолжительный скрытый период в отравлении: это связано с тем, что в глиальных клетках, окружающих ГАМК-эргический нейрон, имеются некоторые запасы ГАМК, которые могут использоваться в случае чего. Терапия – витамин В6 в больших количествах, для снятия судорог можно использовать диазепам.

Механизм действия гидразина и образование пиридоксальгидразона.

Ко второй группе можно отнести в основном блокаторы ГАМК-А рецепторов – бикукуллин, пикротоксин (являющийся эквимолярной смесью пикротинина и пикротина), упоминавшийся выше туйон и довольно интересное соединение – вещество Мидлтона (иногда обозначают как норборнан). Крайне реакционноспособное каркасное соединение, сайт связывания которого находится в области, наиболее близкой к ионному каналу. Это вещество связывается с рецептором необратимо, терапии нет, смерть неизбежна, Россия – наше отечество. К счастью, оно применяется лишь в исследованиях.

Интересным соединением также является ДСТА, которое имеет схожий механизм действия и, по некоторым данным, использовалось как яд от вредителей.

ДСТА

Также существуют соединения класса бициклофосфатов, которые, в отличие от иной ядовитой фосфорорганики, действуют через ГАМК-рецепторы. К счастью, из-за их физико-химических свойств они не являются подходящими кандидатами для принятия на вооружение, так что они также используются лишь в нейрофизиологических исследованиях.

К ингибиторам высвобождения ГАМК можно отнести бактериальный токсин тетанотоксин, вырабатываемый Clostridium tetani (столбнячная палочка). Его строение и функции во многом похожи на ботулотоксин, правда, в отличие от ботулотоксина, который нарушает высвобождение возбуждающего нейромедиатора ацетилхолина, тетанотоксин блокирует высвобождение везикул с ГАМК, являющимся тормозящим нейромедиатором. В данном случае лечение имеется как и этиотропное (введение противостолбнячной сыворотки), так и симптоматическое (миорелаксанты и транквилизаторы).

Так что будьте спокойны: для этого у современной науки есть все средства.

Источники:

http://themedicalbiochemistrypage.org/nerves.php        Michael W King, PhD

«Военная токсикология, радиобиология и медицинская защита», С. А. Куценко

«Regulation of adult neurogenesis by GABAergic transmission: signaling beyond GABAA-receptors», Marta Pallotto, Francine Deprez

«Effects of GABA Receptor Antagonists on Retinal Glycine Receptors and on Homomeric Glycine Receptor Alpha Subunits», Peiyuan Wang, Malcolm M. Slaughter

«Use of concatamers to study GABAA receptor architecture and function: application to δ-subunit-containing receptors and possible pitfalls» Erwin Sigel, Kuldeep H. Kaur, Benjamin P. Lüscher, Roland Bau

«Inhibition in the Nervous System and Gamma-aminobutyric Acid», Roberts, E., Baxter, C.F., Van Harreveld, A., Wiersma, C.A.G., Adey. W.R., and Killam, K.F.

«The Biochemical Basis of Neuropharmacology», Jack R. Cooper,Floyd E. Bloom,Robert H. Roth