Средства, стимулирующие холинергические синапсы

Из средств, стимулирующих холинергические синапсы, в медицинской практике применяют вещества, которые стимулируют холинорецепторы – холиномиметики, а также антихолинэстеразные средства (блокируют ацетилхолинэстеразу).

Холиномиметики

Холинорецепторы разных синапсов проявляют неодинаковую чувствительность к фармакологическим веществам. Холинорецепторы клеток органов и тканей в нейроэффекторных парасимпатических синапсах проявляют повышенную чувствительность к возбуждающему действию мускарина (алкалоид грибов мухоморов). Эти холинорецепторы обозначают как М-холинорецепторы (мускариночувствительные холинорецепторы).

Остальные холинорецепторы эфферентной иннервации проявляют высокую чувствительность к стимулирующему действию никотина (Nicotine – алкалоид табака), поэтому их называют Ν-холинорецепторами (никотиночувствительные холинорецепторы). Различают два типа N-xoлинорецепторов: N_N-холиноцепторы (Ν-холинорецепторы нервных клеток; neural – нервный) и Ν_Μ-холинорецепторы (Ν-холинорецепторы волокон скелетных мышц; muscular – мышечный).

К Ν_Ν-холинорецепторам относят ганглионарные Ν-холинорецепторы, Ν-холинорецепторы нейронов симпатических и парасимпатических ганглиев, а также Ν-холинорецепторы хромаффинных клеток мозгового вещества надпочечников, которые выделяют адреналин и норадреналин. Такие же рецепторы находятся в каротидных клубочках (расположены в местах деления общих сонных артерий); при их стимуляции рефлекторно возбуждаются дыхательный и сосудодвигательный центры продолговатого мозга.

К Ν_Μ-холинорецепторам относят Ν-холинорецепторы скелетных мышц.

Локализация различных холинорецепторов показана на рис. 19.

Рис. 19. Локализация холинорецепторов. Адр – адреналин; НА – норадреналин; М – М-холинорецепторы; Ν_N – Ν-холинорецепторы нейронального типа; Ν_Μ – Ν-холинорецепторы скелетных мышц.

Как М-холинорецепторы, так и Ν-холинорецепторы имеются также в ЦНС.

В соответствии с делением холинорецепторов на М- и Ν-холинорецепторы холиномиметики делятся на:

– М-холиномиметики;

– Ν-холиномиметики;

– М-, Ν-холиномиметики (стимулируют М- и Ν-холинорецепторы).

М-холиномиметики

Различают подтипы М-холинорецепторов – М₁-, М₂- и М₃-холинорецепторы.

М-холинорецепторы локализованы в ЦНС, в энтерохромаффинных клетках желудка; М₂-холинорецепторы – в сердце; М₃-холинорецепторы – в гладких мышцах внутренних органов, железах и в эндотелии сосудов (табл. 3).

При возбуждении М₁- и М₃-холинорецепторов через G_q-белки активируется фосфолипаза С, образуется инозитол-1,4,5-трифосфат (IР₃), который способствует высвобождению Са²⁺ из саркоплазматического (эндоплазматического) ретикулума. Повышается уровень внутриклеточного Са²⁺, развиваются возбудительные эффекты.

При стимуляции М₂-холинорецепторов кардиомиоцитов через G_i-белки угнетается аденилатциклаза, снижается уровень цАМФ и, соответственно, активность протеинкиназы А и уровень внутриклеточного Са²⁺. Кроме того, при возбуждении М₂-холинорецепторов через G-белки активируются K⁺-каналы, развивается гиперполяризация клеточной мембраны. Все это ведёт к развитию тормозных эффектов.

М₂-холинорецепторы имеются также на окончаниях постганглионарных парасимпатических (холинергических) волокон; при возбуждении пресинаптических М₂-холинорецепторов снижается высвобождение медиатора ацетилхолина.

М₂-холинорецепторы имеются и на окончаниях норадренергических волокон; при возбуждении пресинаптических М₂-холинорецепторов норадренергических нервных окончаний снижается высвобождение медиатора норадреналина.

Мускарин (Muscarine) – алкалоид мухоморов, четвертичное аммониевое соединение (полярное соединение).

Через гематоэнцефалический барьер мускарин не проникает, и поэтому на ЦНС существенного влияния не оказывает.

Мускарин стимулирует все подтипы М-холинорецепторов.

В связи со стимуляцией М₁-холинорецепторов энтерохромаффинных клеток желудка мускарин увеличивает выделение гистамина, который стимулирует секрецию хлористоводородной кислоты (рис. 67).

В связи со стимуляцией М₂-холинорецепторов мускарин урежает сокращения сердца (вызывает брадикардию) и затрудняет атриовентрикулярную проводимость.

В связи со стимуляцией М₃-холинорецепторов мускарин:

1) суживает зрачки глаз (вызывает сокращение круговой мышцы радужки);

2) вызывает спазм аккомодации (сокращение цилиарной, или ресничной, мышцы ведёт к расслаблению цинновой связки; хрусталик становится более выпуклым, глаз устанавливается на ближнюю точку видения); .

3) повышает тонус гладких мышц внутренних органов (бронхи, желудочно-кишечный тракт и мочевой пузырь, за исключением сфинктеров);

4) увеличивает секрецию бронхиальных, пищеварительных и потовых желез;

5) снижает тонус кровеносных сосудов (большинство сосудов не получают парасимпатической иннервации, но содержат неиннервируемые М₃-холинорецепторы; стимуляция М₃-холинорецепторов эндотелия сосудов ведёт к высвобождению NO, который вызывает расслабление гладких мышц сосудов).

В медицинской практике мускарин не применяют. Фармакологическое действие мускарина может проявляться при отравлении мухоморами. Отмечаются сужение зрачков глаз, сильное слюнотечение и потоотделение, чувство удушья (усиленная секреция бронхиальных желез и повышение тонуса бронхов), брадикардия, снижение артериального давления, спастические боли в животе, рвота, диарея.

В разных видах мухоморов содержание мускарина различно. В связи с действием других алкалоидов мухоморов (мусцимол и др.) возможно возбуждение центральной нервной системы – беспокойство, бред, галлюцинации, судороги.

При лечении отравлений мухоморами проводят промывание желудка, дают солевое слабительное. Для ослабления действия мускарина вводят М-холиноблокатор атропин. Если преобладают симптомы возбуждения ЦНС, атропин не используют. Для уменьшения явлений возбуждения ЦНС применяют препараты бензодиазепинов (диазепам и др.).

Из М-холиномиметиков в практической медицине используют пилокарпин, ацеклидин и бетанехол.

Пилокарпин (Pilocarpine) – алкалоид кустарника Pilocarpus Jaborandi, произрастающего в Южной Америке. Препарат применяют в основном местно в глазной практике (схема глаза показана на рис. 20). Пилокарпин суживает зрачки глаз и вызывает спазм аккомодации (увеличивает кривизну хрусталика).

Рис. 20. Схема глаза.

Сужение зрачков глаз (миоз) наступает в связи с тем, что пилокарпин вызывает сокращение круговой мышцы радужки (иннервируется парасимпатическими волокнами). Пилокарпин стимулирует М₃-холинорецепторы круговой мышцы радужки; круговая мышца сокращается – зрачок суживается. После закапывания раствора пилокарпина (глазные капли) в конъюнктивальный мешок сужение зрачка начинается через 10 мин, максимальный эффект достигается через 30 мин. Величина зрачка восстанавливается до исходной через 6 ч.

Пилокарпин увеличивает кривизну хрусталика. Это связано с тем, что пилокарпин стимулирует М₃-холинорецепторы ресничной (цилиарной) мышцы и вызывает её сокращение. Ресничная мышца образует кольцо, внутри которого находится хрусталик. Циннова связка (ресничный поясок) соединяет капсулу хрусталика по всему его периметру с ресничной мышцей.

При сокращении ресничной мышцы циннова связка расслабляется и хрусталик стремится принять идеальную форму шара. Кривизна хрусталика увеличивается, повышается его преломляющая способность, глаз устанавливается на ближнюю точку видения (человек хорошо видит ближние предметы и плохо – дальние). Такое явление называют спазмом аккомодации (рис. 21). При этом возникает макропсия (видение предметов в увеличенном размере).

Рис. 21. Влияние пилокарпина на аккомодацию.

В офтальмологии пилокарпин в виде глазных капель (по 1 капле 4–6 раз в сутки), глазной мази, глазных плёнок применяют при глаукоме – заболевании, которое проявляется повышением давления внутриглазной жидкости и может вести к нарушениям зрения.

Различают закрытоугольную (узкоугольную) и открытоугольную (широкоугольную) формы глаукомы.

Внутриглазная жидкость образуется в ресничном теле за счёт:

1) её секреции эпителиальными клетками ресничного тела;

2) фильтрации плазмы крови через капилляры ресничного тела.

Далее внутриглазная жидкость поступает в заднюю камеру глаза (между хрусталиком и задней поверхностью радужки) и через зрачок – в переднюю камеру глаза (между роговицей и передней поверхностью радужки).

Отток внутриглазной жидкости из передней камеры глаза происходит через угол передней камеры, в котором расположена гребешковая (гребенчатая) связка. Через промежутки (крипты) между трабекулами гребешковой связки (фонтановы пространства) происходит отток внутриглазной жидкости, которая далее поступает в шлеммов канал (венозный синус склеры). Трабекуло-каналикулярный отток составляет примерно 80 % оттока внутриглазной жидкости; около 20 % составляет увеосклеральный отток (отток внутриглазной жидкости через мягкую сосудистую оболочку внутренней поверхности склеры).

При закрытоугольной (узкоугольной) форме глаукомы угол передней камеры глаза (между роговицей и радужкой) узкий. При расширении зрачка (расслабление круговой мышцы радужки и сокращение радиальной мышцы радужки) радужка заполняет угол передней камеры и препятствует оттоку внутриглазной жидкости – внутриглазное давление повышается.

Пилокарпин вызывает сужение зрачков и таким образом облегчает доступ внутриглазной жидкости в угол передней камеры глаза, улучшает трабекуло-каналикулярный отток внутриглазной жидкости; при этом повышенное внутриглазное давление снижается. Снижение внутриглазного давления при действии пилокарпина начинается через 10–30 мин и продолжается 4–6 ч.

При открытоугольной (широкоугольной) форме глаукомы угол передней камеры глаза широк и расширение зрачка не ограничивает отток внутриглазной жидкости. Но отток внутриглазной жидкости снижается за счёт уменьшения промежутков между трабекулами гребешковой связки (фонтановы пространства).

При открытоугольной глаукоме пилокарпин может улучшать отток внутриглазной жидкости за счёт того, что при сокращении цилиарной мышцы напряжение передается на трабекулы гребешковой связки. Происходит расширение трабекулярной зоны; при этом промежутки между трабекулами (фонтановы пространства) увеличиваются, улучшается отток внутриглазной жидкости.

Иногда пилокарпин в малых дозах (5 мг) назначают внутрь для стимуляции секреции слюнных желез при ксеростомии (сухость рта), вызванной лучевой терапией опухолей головы или шеи.

Ацеклидин (Aceclidine) – синтетическое соединение, отличающееся от пилокарпина меньшей токсичностью. Ацеклидин вводят под кожу при атонии кишечника и мочевого пузыря.

Бетанехол(Bethanechol) – синтетический М-холиномиметик, который применяют внутрь и под кожу при послеоперационной атонии кишечника или мочевого пузыря.

N-холиномиметики

Ν-холиномиметиками называют вещества, возбуждающие Ν-холинорецепторы (никотиночувствительные холинорецепторы).

Ν-холинорецепторы непосредственно связаны с Na⁺-каналами. При возбуждении Ν-холинорецепторов Na⁺-каналы открываются, вход Na⁺ ведёт к деполяризации и возбудительным эффектам.

Ν_N-холинорецепторы находятся в нейронах симпатических и парасимпатических ганглиев, в хромаффинных клетках мозгового вещества надпочечников, в каротидных клубочках. Кроме того, Ν_N-холинорецепторы обнаружены в ЦНС, в частности в клетках Реншоу, которые оказывают тормозное влияние на мотонейроны спинного мозга.

Ν_Μ-холинорецепторы локализованы в нервно-мышечных синапсах (в концевых пластинках скелетных мышц); при их стимуляции происходит сокращение скелетных мышц.

Никотин(Nicotine) – алкалоид из листьев табака; бесцветная жидкость, которая на воздухе приобретает коричневый цвет. Но химической структуре никотин – третичный амин.

Никотин хорошо всасывается через слизистую оболочку полости рта, дыхательных путей, через кожу. Легко проникает через гематоэнцефалический барьер. Большая часть никотина (80–90 %) метаболизируется в печени. Никотин и его метаболиты выводятся в основном почками. Период полуэлиминации (t_1/2) – 1–1,5 ч. В период грудного вскармливания никотин выделяется молочными железами.

Никотин стимулирует в основном Ν_N-холинорецепторы и в меньшей степени Ν_Μ-холинорецепторы.

В действии никотина на синапсы, имеющие на постсинаптической мембране Ν-холинорецепторы, по мере увеличения дозы выделяют три фазы:

1) возбуждение;

2) деполяризационный блок (стойкая деполяризация постсинаптической мембраны);

3) недеполяризационный блок (связан с десенситизацией Ν-холинорецепторов).

При курении проявляется первая фаза действия никотина.

Никотин стимулирует нейроны симпатических и парасимпатических ганглиев, хромаффинные клетки надпочечников, каротидные клубочки.

В связи с тем что никотин одновременно стимулирует на уровне ганглиев симпатическую и парасимпатическую иннервацию, некоторые эффекты никотина непостоянны. Так, обычно никотин вызывает миоз, тахикардию, но возможны и противоположные эффекты (мидриаз, брадикардия). Никотин обычно стимулирует моторику желудочно-кишечного тракта, секрецию слюнных и бронхиальных желез.

Постоянным эффектом никотина является его сосудосуживающее действие (большинство сосудов получают только симпатическую иннервацию).

Никотин суживает сосуды, потому что:

1) стимулирует симпатические ганглии;

2) увеличивает выделение из хромаффинных клеток надпочечников адреналина и норадреналина, которые оказывают сосудосуживающее действие;

3) стимулирует N_Ν-холинорецептοры каротидных клубочков (рефлекторно активируется сосудодвигательный центр).

В связи с сужением сосудов никотин повышает артериальное давление.

При действии никотина на ЦНС регистрируют не только возбудительные, но и тормозные эффекты. В частности, стимулируя N_N-холинорецепторы клеток Реншоу, никотин может угнетать моносинаптические рефлексы спинного мозга (например, коленный рефлекс). Угнетающее действие никотина, связанное с возбуждением тормозных клеток, возможно и в высших отделах ЦНС.

Ν-холинорецепторы в синапсах ЦНС могут быть локализованы как на постсинаптических, так и на пресинаптических мембранах. Действуя на пресинаптические Ν-холинорецепторы, никотин стимулирует высвобождение медиаторов ЦНС – дофамина, норадреналина, ацетилхолина, серотонина, β-эндорфина, а также секрецию некоторых гормонов (АКТГ, антидиуретический гормон). Продукцию фолликулостимулирующего и лютеинизирующего гормонов никотин снижает.

У курильщиков никотин вызывает повышение настроения, приятное ощущение успокоения или активизации (зависит от типа высшей нервной деятельности). Повышает обучаемость. Улучшает решение простых задач, но ухудшает решение сложных задач. Повышает концентрацию внимания, бдительность, снижает стрессовые реакции, проявления депрессии, понижает аппетит и массу тела.

Эйфорию, вызываемую никотином, связывают с повышенным выделением дофамина, антидепрессивное действие и снижение аппетита – с выделением серотонина и норадреналина.

Курение. В сигарете содержится 6–11 мг никотина (смертельная доза никотина для человека 60 мг). За время курения сигареты в организм курильщика попадает 1–3 мг никотина. Токсическое действие никотина умеряется его быстрой элиминацией (t_1/2 – 1–1,5 ч). Кроме того, к никотину быстро развивается привыкание (толерантность).

Еще больший вред при курении наносят другие вещества (около 500), которые содержатся в табачном дыме и обладают токсическими (раздражающими, карциногенными) свойствами. Большинство курильщиков страдают воспалительными заболеваниями органов дыхания (ларингит, трахеит, бронхит). Рак лёгких у курильщиков бывает значительно чаще, чем у некурящих. Курение способствует развитию гастрита, язвенной болезни.

Никотин повышает в плазме крови уровни атерогенных липопротеинов – ЛПОНП и ЛПНП – и снижает уровень антиатерогенных ЛПВП. В связи с этим при курении быстрее развивается атеросклероз, повышается риск стенокардии, инфаркта миокарда.

Никотин вызывает сужение кровеносных сосудов, что способствует развитию артериальной гипертензии.

При курении повышается риск возникновения тромбозов, остеопороза (особенно у женщин старше 40 лет).

Курение во время беременности может приводить к спонтанным абортам, преждевременным родам, снижению массы плода, повышению послеродовой смертности детей, отставанию детей в физическом и психическом развитии.

К никотину развивается психическая зависимость. При прекращении курения курильщики испытывают тягостные ощущения: ухудшение настроения, нервозность, беспокойство, напряженность, раздражительность, страх, агрессивность, расстройство сна, снижение концентрации внимания, снижение познавательных способностей, депрессию, повышение аппетита и массы тела. Наиболее выражены симптомы отмены через 24–48 ч после прекращения курения и затем уменьшаются примерно в течение двух недель.

Многие курильщики, понимая вред курения, тем не менее не могут избавиться от этой вредной привычки.

Для того чтобы уменьшить неприятные ощущения при прекращении курения, рекомендуют:

- жевательную резинку, содержащую никотин (Никоретте; содержит 2 или 4 мг никотина);

- специальный пластырь, равномерно выделяющий небольшие количества никотина в течение 24 ч (наклеивается на здоровые участки кожи);

- мундштук, содержащий картридж с раствором никотина и ментолом (при вдыхании воздуха через мундштук никотин всасывается в полости рта).

Указанные препараты никотина пробуют использовать также в качестве лекарственных средств при болезни Альцгеймера, болезни Паркинсона, неспецифическом язвенном колите, синдроме Туретта (моторные и вокальные тики у детей) и некоторых других патологических состояниях.

Острое отравление никотином проявляется такими симптомами, как тошнота, рвота, диарея, боли в животе, головная боль, головокружение, потливость, нарушения зрения и слуха, дезориентация. В тяжёлых случаях развивается коматозное состояние, нарушается дыхание, падает артериальное давление. В качестве лечебных мероприятий проводят промывание желудка, назначают внутрь активированный уголь, принимают меры борьбы с сосудистым коллапсом и нарушениями дыхания.

Цитизин (Cytisine; алкалоид ракитника – Cytisus laburnum) и лобелин (Lobeline; алкалоид лобелии) сходны по строению и действию с никотином, но отличаются меньшей активностью и токсичностью.

Цитизин в составе таблеток Табекс и лобелин в составе таблеток Лобесил применяют для облегчения отвыкания от курения.

Цититон (0,15 % раствор цитизина) и раствор лобелина иногда вводят внутривенно в качестве рефлекторных стимуляторов дыхания при асфиксии новорожденных, при травмах. Стимулирующее действие продолжается несколько минут.

Μ-, N -холиномиметики

К М-, Ν-холиномиметикам прежде всего следует отнести ацетилхолин – медиатор, с помощью которого передается возбуждение во всех холинергических синапсах. По химической структуре ацетилхолин – четвертичный амин (полярное соединение).

Ацетилхолин одновременно возбуждает М- и Ν-холинорецепторы. Преобладает действие ацетилхолина на М-холинорецепторы. Поэтому обычно проявляется мускариноподобное действие ацетилхолина. Ацетилхолин оказывает выраженное влияние на сердечно-сосудистую систему:

1) урежает сокращения сердца (отрицательное хронотропное действие);

2) ослабляет сокращения предсердий и в меньшей степени желудочков (отрицательное инотропное действие);

3) затрудняет проведение импульсов в атриовентрикулярном узле (отрицательное дромотропное действие);

4) расширяет кровеносные сосуды.

Большинство кровеносных сосудов не получают парасимпатической иннервации, но содержат в эндотелии и в гладких мышцах неиннервируемые М₃-холинорецепторы. При возбуждении ацетилхолином М₃-холинорецепторов эндотелия из эндотелиальных клеток высвобождается эндотелиальный релаксирующий фактор – NO, который вызывает расширение кровеносных сосудов (при удалении эндотелия ацетилхолин сужает сосуды). Кроме того, ацетилхолин может уменьшать сосудосуживающее влияние симпатической иннервации (стимулирует М₂-холинорецепторы на окончаниях симпатических адренергических волокон и за счёт этого уменьшает выделение норадреналина).

В связи с брадикардией и расширением артериальных сосудов ацетилхолин в эксперименте при внутривенном введении выраженно снижает артериальное давление. Но если блокировать М-холинорецепторы атропином, большие дозы ацетилхолина вызывают не снижение, а повышение артериального давления (рис. 22).

Рис. 22. Влияние холинергических средств на артериальное давление. М – мускарин; Ацх – ацетилхолин.

На фоне блокады М-холинорецепторов проявляется никотиноподобное действие ацетилхолина – возбуждение симпатических ганглиев и хромаффинных клеток надпочечников – высвобождение норадреналина и адреналина, которые суживают кровеносные сосуды.

Ацетилхолин повышает тонус бронхов, стимулирует моторику кишечника, повышает тонус детрузора мочевого пузыря, увеличивает секрецию бронхиальных, пищеварительных и потовых желез.

Ацетилхолина хлорид (Acetylcholine chloride) – лекарственный препарат ацетилхолина. В клинике препарат используют редко в значительной степени из-за кратковременности его действия. После внутримышечного введения препарат действует несколько минут, так как быстро инактивируется холинэстеразой плазмы крови и ацетилхолинэстеразой. Иногда ацетилхолин вводят под кожу или внутримышечно (внутривенно вводить нельзя из-за возможной резкой гипотензии и остановки сердца) при спазмах артерий сетчатки, эндартериите, перемежающейся хромоте, атонии кишечника или мочевого пузыря.

В офтальмологической практике при операции удаления хрусталика раствор ацетилхолина наносят на поверхность радужки для обеспечения кратковременного миоза после высвобождения хрусталика.

Ацетилхолин – излюбленный препарат для экспериментальной практики; кратковременность его действия позволяет вводить препарат в течение исследования многократно.

Путем некоторого изменения структуры ацетилхолина был получен карбахол (Carbachol; карбахолин), который не разрушается ацетилхолинэстеразой и действует более продолжительно. Растворы карбахола иногда используют в виде глазных капель при закрытоугольной глаукоме. Снижение внутриглазного давления при действии карбахола начинается через 20–30 мин и продолжается 4–8 ч.