Старение головного мозга. Обмен медиаторов

Видео: Массаж Гипофиза

Обмен медиаторов

Интегративная деятельность мозга осуществляется благодаря сложным межнейронным взаимодействиям.

Молекулярный механизм этой взаимосвязи обеспечивается специфическими медиаторными системами.

В мозге существуют различные медиаторные системы: норадреналин (НА), дофамина (ДА), серотонина (СT), ацетилхолин (АХ), гамма-аминомасляной кислоты (ГАМК), других аминокислот и некоторых других соединений.

Катехоламины.

При старении существенных изменений в обмене катехоламинов в коре головного мозга и целом мозге не отмечено. Не меняются активность тирозингидроксилазы, содержание ДА, НА, активность моноаминоксидазы (МАО), метионинактивирующего фермента (McGeer et al., 1971- Finch, 1973- Robinson, 1975- Анисимов и др., 1977- Algeri et al., 1977- Ponzio et al., 1978).

Активность в целом мозге крыс линии Спрейг—Доули возрастает на 1/3 (Ponzio et al., 1978)- а в лобной коре мышей снижается: у мышей линии C57BL/6J — после 12 мес, а у мышей линии DBA/2J — после 24 мес (Eleftheriou, 1975).

Серотонин.

У старых грызунов по сравнению со взрослыми животными содержание СT в головном мозге не меняется (Finch, 1973- Анисимов и др., 1977) или снижается (Кузнецова, 1968), активность МАО не меняется (Feldman, Roche, 1978), а содержание 5-оксииндолилуксусной кислоты (5-ОИУК) уменьшается (Анисимов и др., 1977).

Ацетилхолин.

В целом мозге и некоторых участках коры головного мозга старых крыс, мышей, обезьян и человека изменений в различных компонентах системы обмена АХ не обнаружено (McGeer et al., 1971- Timiras, 1972- Samorajski, Rolsten, 1973- Meek et al., 1977).

Активность холинацетилтрансферазы и ацетилхолинэстеразы в различных областях коры головного мозга человека существенно и неравномерно снижается: в одних участках больше уменьшается активность первой, в других — второй (McGeer, McGeer, 1975).

Другие медиаторы.

Содержание ГАМК, глутаминовой, аспарагиновой кислот и гистамина в головном мозге не меняется или несколько уменьшается. Активность глутаматдекарбоксилазы, фермента, катализирующего превращение глутаминовой кислоты в гамма-аминомасляной кислоте, в различных областях коры головного мозга человека снижается (McGeer, McGeer, 1975), а в головном мозге грызунов не меняется (McGeer et al., 1971) или несколько уменьшается (Fonda et al., 1973).

Активность ГАМК-трансферазы (трансаминазы) — основного фермента инактивации гамма-аминомасляной кислоты — в глубокой старости несколько возрастает (Fonda et al., 1973). Активность глутаминсинтетазы мозга, катализирующей процесс превращения L-глутаминовой кислоты в глутамин, с возрастом не меняется (Гордиенко, 1975).



Итак, существенные структурные и общеметаболические изменения в коре головного мозга не сопровождаются грубыми изменениями в обмене медиаторов. Можно предполагать, что при старении в условиях гибели части нейронов активируются механизмы синтеза медиаторов, их обмена в других нейронах, синаптических структурах.

Рецепторы мозга

Данные о возрастных изменениях количества рецепторов разноречивы. Существуют данные о том, что число в-адренорецепторов мозга с возрастом не меняется (Maggi et al., 1979) или снижается (Makman et al., 1979). Связывание соответствующих рецепторов коры головного мозга мечеными антагонистами или аналогами в-адренергических и ГАМК-ергических веществ у старых людей и крыс не меняется (Maggi et al., 1979).

Связывание в-адренорецепторов лобной коры у старых, 5-летних кроликов антагонистом дофамина спироперидолом меньше, чем у молодых, 5-месячных животных (Makman et al., 1979). Базальный уровень цАМФ и цГМФ в коре мозга снижается в процессе созревания и не меняется при старении (Schmidt, Thornberry, 1978- Puri, Volicer, 1981).

Реакция аденилатциклазы коры мозга старых крыс и кроликов на катехоламины и гистамин уменьшается (Berg, Zimmerman, 1975- Makman et al., 1979) или не меняется (Schmidt, Thornberry, 1978). Важную роль в реакции на ацетилхолин играют сульфгидрильные группы холинорецепторного белка. При меркуриметрическом титровании сульфгидрильных групп в водорастворимой фракции белков коры головного мозга в присутствии различных доз ацетилхолина обнаружено, что у старых крыс так называемая «ацетилхолиновая волна» развивается при меньших количествах медиатора, чем у взрослых (Рогова, Хилько, 1971).

Определяя число рецепторных точек в коре мозга по связыванию атропина, Джеймс и Канунго (James, Kanungo, 1976) пришли к выводу об уменьшении числа холинорецепторов у старых крыс. Относительно других рецепторов существуют данные о том, что при старении у грызунов количество рецепторов коры головного мозга к кортикостероидам уменьшается (Roth, 1976) или не меняется (Nelson et al., 1976), а число рецепторов к эстрогенам в мозге старых крыс уменьшается (Kanungo et al., 1975).

Учитывая широкий спектр структурных изменений нейронов, следует предполагать неравномерное изменение количества рецепторов (уменьшение или увеличение) в части из них. Можно полагать также, что при старении изменяется не только количество рецепторов в мозге, но и их конформация.

Это отражается на взаимодействии между рецептором и физиологически активным веществом. В результате изменения метаболизма в мембране может нарастать число «молчащих» рецепторов, в результате чего изменяется способность нейрона реагировать на приходящую информацию.

Нисходящие влияния

При старении изменяются взаимоотношения высших и низших отделов ЦНС в осуществлении сложных рефлекторных реакций, ослабляются так называемые субординационные влияния (Фролькис, 1970- Фролькис и др., 1972а).



Показано, что хордотомия, выключающая поток нисходящих влияний на центры спинного мозга, оказывает менее продолжительное угнетающее воздействие на рефлекторную деятельность спинного мозга старых животных. При изучении облегчающих и тормозных кортикоспинальных влияний у крыс разного возраста обнаружено повышение порогов этих влияний.

Так, торможение спинномозговых реакций у взрослых крыс развивалось при раздражении моторной коры стимулами, напряжение которых находилось в пределах 0.71—1.05 В (в среднем — 0.88 В), а у старых — 1.32—2.08 В (в среднем — 1.7 В). Обнаружено существенное повышение электрических порогов влияний сенсомоторной коры на АД, внешнее дыхание у старых кроликов (Фролькис, Безруков, 1971).

Так, пороговые прессорные реакции АД (рис. 59) у старых кроликов возникали при раздражении сенсомоторной коры током 290+40 мкА, а у взрослых — 90+10 мкА, пороговое тахипноэ развивалось при силах тока 190+27 мкА у старых и 110+30 мкА у взрослых животных.


Неравномерно и разнонаправленно изменяются влияния и других структур мозга. Неодинаковые изменения возбудимости различных структур ЦНС приводят к существенным изменениям влияния их на функциональное состояние других органов и систем — кровообращение, дыхание, мышечную активность, эндокринный аппарат, к неравномерным возрастным изменениям вегетативного обеспечения самых различных эмоционально-поведенческих реакций и системных актов целостного организма (Фролькис, Безруков, 1971- Фролькис и др., 1972а).

С возрастом суживается возможный диапазон изменений рефлексов на сердечно-сосудистую систему и дыхание, при длительном действии раздражителя быстрее восстанавливается исходная величина рефлекса, при действии сверхсильного раздражителя легче возникает срыв регуляторных механизмов (Фролькис, 1970).

Внутрицентральные взаимоотношения

Неравномерные морфологические, биохимические и функциональные сдвиги в различных структурах головного мозга приводят к существенным изменениям внутрицентральных взаимоотношений.

Взаимоотношения между отдельными центрами становятся менее стойкими, менее надежными, легче нарушаются, легче возникает их срыв. Так, при повторном, через каждые 3 мин, воспроизведении судорожных припадков у старых кроликов уже через 2—3 припадка в 2 раза укорачивалась длительность тонической фазы, уменьшалось время двигательных автоматизмов, первоначально удлинялась, а затем укорачивалась клоническая фаза, общая длительность припадка уменьшалась, до быстрее наступала гибель животных (Синицкий, 1976).

Наряду с неравномерными и разнонаправленными изменениями электровозбудимости разница между наиболее и наименее возбудимыми структурами с возрастом уменьшается (Фролькис, Безруков, 1971), что создает условия для более генерализованного вовлечения структур мозга в реакции при самых различных ситуациях.

Показано, что генерализованная судорожная активность с последующими судорожными припадками развивается у старых животных при меньших дозах, чем у взрослых, целого ряда центральных стимуляторов — камфоры, кордиамина, коразола, амидопирина (рис. 60) (Фролькис и др., 1972б- Синицкий, 1976).


Благодаря внутрицентральным изменениям, сдвигам на этапе передачи информации с центров на периферию в старости нередко возникает своеобразное рассогласование — изменения в ЦНС иногда не реализуются на периферии в соответствующих функциональных эффектах.

Так, при судорожном припадке, несмотря на существенные сдвиги в нервных центрах, у старых животных не возникают столь выраженные, как у молодых, сдвиги в деятельности сердечно-сосудистой системы (Фролькис, 1970).

Изменение межцентральных взаимоотношений, взаимоотношений между центрами и периферией становится основой возрастного ослабления реципрокного торможения в системе регуляции двигательных реакций, вегетативных функций. Показано, что нарушение реципрокного торможения возникает в высших вегетативных центрах, в частности в дыхательном центре (Фролькис, 1975б).

Это приводит к более частому нарушению ритмики дыхания, соотношения вдох—выдох у старых людей. Нарушения течения тормозного процесса, играющего большую роль в координации и интеграции функций ЦНС, решающим образом сказываются на осуществлении различных простых и сложных рефлекторных реакций, высшей нервной деятельности.

В школе И. П. Павлова было показано, что в процессе старения раньше всего страдает внутреннее корковое торможение. Впоследствии установлено, что изменение течения различных видов торможения является нейродинамической основой изменения функции мозга в процессе старения (Фролькис, 1970- Фролькис и др., 1972а).

Оказалось, что в процессе старения ослабляются кортико-спинальные и ретикуло-спинальные тормозные влияния, реципрокное торможение в спинном мозге, в высших вегетативных центрах. Эти изменения тормозных процессов связаны с деструкцией тормозных синапсов, с изменением синтеза тормозных медиаторов, сдвигами в рецепторах нейронов, с изменением течения тормозного постсинаптического потенциала.

Изменения течения тормозного процесса приводят к сдвигам интегративной деятельности мозга, способствуют более легкому срыву его функций. Тормозной процесс может играть охранительную роль, а также активно стимулировать восстановительные процессы. Показано, что у старых животных торможение менее выраженно активирует процессы восстановления ослабленных спинальных рефлексов.

Ослабление торможения является одной из причин снижения работоспособности центров в старости. Для старения ЦНС характерно нарастающее снижение лабильности во всех звеньях контура саморегуляции. Об этом свидетельствуют снижение частоты б-ритма у пожилых и старых людей, падение возможных частот усвоения ритмов при слуховой и зрительной стимуляции, снижение возможного диапазона частот в афферентных и эфферентных нервах (Фролькис, 1970). Все это приводит к ограничению возможностей систем воспринимать, передавать и перекодировать поступающую информацию.