Алкоголизм определяется как зависимость от алкоголя, которая приводит к потере трудоспособности. Превратится или не превратится пьющий человек в алкоголика, во многом зависит от окружающей среды. Если в обществе отсутствуют напитки, содержащие алкоголь, никто не сможет стать алкоголиком. Люди, которые становятся алкоголиками, часто страдают личностными расстройствами, не имеющими ни психологических, ни социальных объяснений. В склонности к алкоголизму существуют индивидуальные различия, которые могут быть детерминированы генетически.
Действие алкоголя на человека исследуется очень давно, но до сих пор не изучено до конца, несмотря на огромное количество работ в этой области. Ранее было распространено мнение, что алкоголь действует «на все понемногу», что нет центральной «кнопки», запускающей симптомы опьянения. В последнее время данная гипотеза находит все меньше и меньше подтверждений.
Развитие алкогольной болезни — это результат взаимодействия многих социальных, психологических и физиологических факторов. И наименее изучена именно биохимическая, физиологическая сторона алкоголизма. По сей день остается открытым вопрос о том, где проходит граница между бытовым пьянством и болезненным злоупотреблением спиртными напитками — хроническим алкоголизмом, который поддается лечению с большим трудом, да и то не всегда. Еще предстоит разработать точные биохимические критерии, которые позволят определить, переступил ли уже человек эту тонкую, едва различимую черту. Однако в последние годы уже накоплены некоторые данные о генетике и биохимии тех внутренних механизмов, которые приводят к развитию алкоголизма.
1. Генетика алкоголизма
1.1 Наблюдения и исследования
Еще в античности было замечено, что алкоголизм передается от одного поколения к другому. В настоящее время многочисленными исследованиями доказана важность генетических факторов в механизмах предрасположенности к алкоголизму. Очевидно, что алкоголизм является генетически гетерогенным заболеванием, т.е. подвержен влиянию многих генов, которые взаимодействуют друг с другом и с факторами окружающей среды. Важность генетических факторов в формировании алкоголизма подтверждается семейными, близнецовыми и адаптивными исследованиями.
Так, например, установлено, что близнецы, имеющие одинаковый набор генов (однояйцевые близнецы) с большой вероятностью будут иметь алкогольные проблемы, чем двуяйцевые близнецы. Дети алкоголиков, адаптированные в нормальных семьях в четыре раза больше подвержены риску столкнуться с алкогольными проблемами по сравнению с детьми нормальных родителей. Недавние исследования также показали, что родственники алкоголиков первой линии родства в 3-4 раза имеют более высокий риск стать алкоголиками, чем родственники не алкоголиков.
ВКР влияние социальных факторов на психологическое здоровье учащегося
... рассматривать как реакцию на психотравмирующие ситуации. [9] К социально-психическим факторам, влияющим на психологическое здоровье учащихся изначально, ... о возможностях психологической и психотерапевтической помощи. Подобная личностная дисгармония родителей находит свое отражение в развитии детей и оказывает негативное влияние на их психику. На эмоциональную атмосферу в семье и на психологическое ...
Согласно другим данным 20-25% сыновей и братьев, а также 5% дочерей и сестер алкоголиков становятся алкоголиками. Анализ конкордантности по алкоголизму среди близнецов предполагает, что около 2/3 риска стать алкоголиком генетически обусловлено как у мужчин, так и у женщин. Эти наблюдения поднимают вопрос относительно роли генетических факторов и факторов окружения в развитии алкоголизма, т.е., речь идет о дилемме «природа-воспитание». Высокий риск алкогольных проблем у родственников алкоголиков вследствие общего окружения либо общих генов. Большинство исследователей полагает, что генетические и средовые факторы комбинируясь, определяют риск алкоголизма. В одном и том же окружении индивидуум с семьи алкоголиков может не стать алкоголиком, а у индивидуума с нормальной семьи могут появиться алкогольные проблемы. Поэтому важным является понимание того, как происходит взаимодействие между генами и окружением. Предполагается, что около половины вероятности стать алкоголиком обусловлено факторами окружающей среды, в то время как другая половина обусловлена генетическими факторами. При этом экспрессия генов может быть запущена внешними факторами.
Один из успешных методов поиска генов, ответственных за развитие алкоголизма, основывался на анализе эндофенотипа, т.е. совокупности внешне не проявляющихся, но поддающихся количественной оценке физических признаков. Предполагалось, что эндофенотип способствует выявлению биологической подоплеки заболевания в большей степени, чем поведенческие признаки, поскольку он находится ближе к детерминирующим его генам. Такой подход был предложен в 1970-х гг. психиатрами, занимающимися исследованием шизофрении, но его ценность проявилась во всей полноте при изучении биологических процессов и анализе генетических данных.
Генетические особенности человека лишь на 50% предопределяют вероятную склонность к алкоголизму
Алкоголизм — непростое в генетическом плане заболевание. Для того чтобы добраться до его истоков, нужно не только выявить все причастные к нему гены, но и исследовать взаимодействие между ними, а также влияние внешних факторов. Организм человека — тоже очень сложная система. Тяга к алкоголю проявляется у всех по-разному, особенно на начальных этапах. Правда, на поздних стадиях все клинические симптомы сходны. В психиатрии используется стандартный критерий для диагностирования алкогольной зависимости — необходимо наличие по крайней мере трех из перечисленных симптомов: толерантность к большим дозам, абстинентный алкогольный синдром, утрата контроля над дозой потребляемого алкоголя, в анамнезе — неоднократные безуспешные попытки бросить пить, длительные периоды восстановления после приема алкоголя, полное или частичное прекращение профессиональной деятельности, продолжающееся употребление спиртного несмотря на неблагоприятные соматические и психологические последствия.
Индивидуально-психологические особенности людей страдающих алкоголизмом
... особенности больных алкоголизмом. Задачи: рассмотреть теоретические основы динамики и причины алкоголизма; рассмотреть психологические факторы алкоголизма и особенности больных алкоголизмом; провести эмпирическое исследование индивидуально — психологических особенностей больных алкоголизмом. проанализировать работы отечественных и зарубежных психологов по вопросу ...
Один из успешных методов поиска генов, ответственных за развитие алкоголизма, основывался на анализе эндофенотипа, т.е. совокупности внешне не проявляющихся, но поддающихся количественной оценке физических признаков. Предполагалось, что эндофенотип способствует выявлению биологической подоплеки заболевания в большей степени, чем поведенческие признаки, поскольку он находится ближе к детерминирующим его генам. Такой подход был предложен в 1970-х гг. психиатрами, занимающимися исследованием шизофрении, но его ценность проявилась во всей полноте при изучении биологических процессов и анализе генетических данных.
Проведенные обследования показали, что алкоголизм в значительной степени является наследственным заболеванием: более 50% суммарного риска приходится на долю генетических факторов. Обследование родственников представляет собой лучший способ отслеживания специфических признаков и выявления их связи с генами (алгоритм проведения обследования см. на рис. 1).
В поисках признаков склонности к алкоголизму исследователями уже опрошено 1,2 тыс. человек (а вместе с родными их 11 тыс.).
Среди них 262 семьи отнесены к категории крайне неблагополучных, т.е. помимо самого обследуемого два или более ближайших его родственника (скажем, родители, братья и сестры) тоже страдают этим недугом. Получены картины биофизиологической активности мозга как здоровых, так и больных членов семей. Те из них, у кого обнаружены отклонения от нормы, направлены на дальнейшее обследование для выявления других признаков, связанных с повышенным риском развития алкоголизма и, возможно, имеющих генетическую подоплеку. Среди них появление толерантности (увеличение количества спиртного, вызывающего опьянение); наблюдавшиеся ранее случаи депрессии; высокий максимум количества алкоголя, выпитого в один из дней за все время злоупотребления спиртным.
Проанализирована также ДНК испытуемых, что позволило на молекулярном уровне установить индивидуальные особенности, которые могут служить маркерами потенциально значимых для данного исследования областей хромосом. Маркеры, чаще других встречающиеся у членов семей с характерным для больных алкоголизмом фенотипом, указывают на те участки хромосом, которые определяют данные признаки. Таким образом, были идентифицированы особые участки хромосом 1, 2, 4 и 7, в которых по данным хромосомного картирования располагаются такие специфические гены, как АDН4 и GABRA2 (хромосома 4), а также СНRМ2 (хромосома 7).
Было установлено, что существует два типа алкоголизма:- тип развивается под влиянием как средового, так и генетического фактора (средовой фактор реализует генетически детерминированную предрасположенность).- тип не зависит от средовых влияний и полностью формируется путем генетической передачи.
Есть и другие различия между I и II типами: I тип начинается в молодом, часто даже в подростковом, возрасте, наблюдается только у мужчин, протекает тяжело, сопровождается криминальными наклонностями, которые проявляются не только у больных, но и у их отцов (агрессия в состоянии опьянения).
Впрочем, как выяснилось позднее, у больных алкоголизмом II типа асоциальные наклонности могут отсутствовать, хотя все другие признаки II типа обнаруживаются даже в большей степени. На этом основании было предложено также выделять алкоголизм III типа, более «чистый» в генетическом отношении, поскольку он свободен от влияния особого гена, контролирующего наследование криминальности.
Ранний алкоголизм как социально-педагогическая проблема
... склонных к употреблению алкоголя. Методы исследования 1. Ранний алкоголизм как социально-педагогическая проблема Детский алкоголизм сегодня - одна из самых серьезных социальных и педагогических проблем. Эта проблема имеет глубокие культурные, политические и социально-экономические корни, и ...
Таким образом, для людей, генетически предрасположенных к алкоголизму, важно правильно оценить риск появления у себя этой предрасположенности.
Рис. 1. Алгоритм генетического обследования родственников для выявления генов, ответственных за предрасположенность к алкоголизму
1.2 Гены, влияющие на предрасположенность к алкоголизму
В последнее десятилетие возрастает количество исследований, посвященных генетике алкоголизма. По мнению И.П. Анохиной, существуют биологические показатели (маркеры), отражающие индивидуальную предрасположенность к алкоголизму. К ним относятся гуанилатциклазная активность в лимфоцитах и тромбоцитах, активность фермента дофамин-β-гидроксилазы, превращающего дофамин в норадреналин. У больных с высоким биологическим риском развития алкоголизма отмечается очень низкая активность этого фермента.
Многие ученые сходятся во мнении, что гены, влияющие на предрасположенность к алкоголизму, можно разделить на 2 основные группы. Во-первых, это гены, контролирующие метаболизм алкоголя в организме. А во-вторых, гены, контролирующие нейропсихические функции.
1.2.1 Гены, отвечающие за метаболизм алкоголя
Рассмотрим первую группу генов. Этанол окисляется в два этапа, и на этих двух этапах работают два ключевых фермента. Сначала под действием фермента алкогольдегидрогеназы этанол превращается в ацетальдегид, а тот под действием фермента ацетальдегиддегидрогеназы превращается в ацетат (то есть в конечном итоге, спирт превращается в уксус, но с образованием промежуточного токсичного вещества — ацетальдегида).
Скорость работы этих ферментов генетически детерминирована и на нее влияют разные варианты того и другого генов.
В 70-х годах у населения юго-восточной Азии — китайцев, корейцев и японцев, обнаружили так называемый «флаш-синдром» (от английского flush — прилив крови; румянец) — после небольшого количества выпитого алкоголя им становилось плохо: учащалось сердцебиение, поднималось давление, и больше пить они не могли. Оказалось, что у них неактивна митохондриальная ацетальдегиддегидрогеназа, а алкогольдегидрогеназа, наоборот, очень активна. В результате у них этанол быстро превращается в ацетальдегид, а тот, в свою очередь, расщепляется очень медленно. А именно ацетальдегид вызывает неприятные симптомы и плохое самочувствие у человека после принятого алкоголя.
У большинства европейцев всё происходит наоборот: первый этап окисления идет медленно, а второй — быстро. «Европейский» и «азиатский» варианты генов ферментов отличаются всего по одному нуклеотиду. Если у человека оба полученных от мамы и папы гена ацетальдегиддегидрогеназы представлены «азиатской» версий, он просто не может выпить такое количество алкоголя, чтобы приобрести зависимость. То есть такое сочетание является протективным (защитным) генотипом в отношении алкоголизма.
«Азиатский» вариант гена алкогольдегидрогеназы (также как «азиатский» вариант генаацетальдегиддегидрогеназы) обладает протективным эффектом в отношении алкоголизма, но более слабо выраженным. В Юго-Восточной Азии его имеют более 70% населения, на Ближнем Востоке — около половины, в Европе — до 5-8%. Интересно, что у чукчей частота встречаемости его такая же, как у европейцев. Вопреки распространенному мнению, они не отличаются от, например, русских, по этим ферментам.
Алкоголизм. Стадии алкоголизма. Помощь при отравлении
... крепкого алкогольного напитка, то теперь надо в 3-4 раза больше. На этом этапе развития болезни формируется психическая зависимость от алкоголя, которая ... и стадии алкоголизма, перейдем к анализу его последствий. 2. Последствия алкоголизма Одним из последствий алкоголизма является возникновение алкогольной зависимости. Как формируется алкогольная зависимость Обычно алкоголизм формируется незаметно ...
В Африке с алкоголизмом связаны варианты другого участка гена алкогольдегидрогеназы. В этом участке также найдена точечная мутация — замена одного нуклеотида. Исследовали матерей-афроамериканок, непьющих и пьющих, и оценивали состояние их детей в возрасте одного года. Оказалось, что у непьющих матерей генотип не оказывал влияния на уровень развития ребенка. А у пьющих носители мутантного гена оказались защищенными от действия алкоголя — их дети по развитию не отставали от детей непьющих матерей. В то же время дети пьющих матерей с обычным геном были менее развиты интеллектуально и физически.
2.2 Гены, контролирующие нейропсихические функции
Теперь рассмотрим влияние второй группы генов. В формирование алкогольной зависимости вовлечены многие гены, контролирующие передачу нервного импульса с одного нейрона на другой через межклеточный контакт — синапс. Это гены синтеза и деградации таких нейромедиаторов как дофамин, серотонин, γ-аминомасляная кислота, гены их рецепторов и переносчиков. Генов много, все они вносят свой вклад, хотя роль каждого отдельного гена при этом не так уж велика.
Например, было показано, что определенный вариант (аллель TaqA 1 ) гена рецептора дофамина DRD2 чаще встречается у алкоголиков. При этом варианте гена уменьшается плотность рецепторов.
Еще есть ген ингибрующий моноаминооксидазу (МАО) — это фермент, который разрушает дофамин, непрореагировавший в синоптической щели. Мутация в гене — замена одного нуклеотида на другой, приводит к низкой активности МАО, что делает поведение более неустойчивым, проявляясь порой как асоциальное поведение. Но в полной мере все эти черты проявляются в неблагополучных семьях. Там же, где с воспитанием все в порядке, влияние гена корректируется, и носители мутантного гена (с низкой активностью МАО) проявляют асоциальное поведение не чаще, чем носители гена с нормальной активностью.
У потомства алкоголиков моноаминооксидаза обнаруживается не только в митохондриях, но и в плазме клетки. Очень большая активность данного фермента может проявляться в частоте алкоголизма, расстройств личности, аффективных расстройств, особенно депрессий, у потомства отцов алкоголиков. У взрослых сыновей, родившихся от отцов-алкоголиков, риск заболевания алкоголизмом достигает 67%.
Похожая ситуация с геном транспортера другого нейромедиатора — серотонина. Ген переносчика серотонина -SLC6A4. Один из вариантов этого гена, при котором образуется недостаточное количество белка-транспортера, связан со склонностью к депрессии и, соответственно, к алкоголизму. Но он проявляет себя при неблагоприятных условиях воспитания, а там, где ребенок воспитывают в любви и понимании, «плохой ген» не дает о себе знать.
В предрасположенность к алкоголизму вовлечены и гены, отвечающие за контакты между клетками, за формирование ионных каналов и многие другие. И с последними достижениями генетики и медицины находят все новые и новые гены. Например, при изучении электрической активности мозга оказалось, что у людей с нерегулярным α-ритмом после приема алкоголя он становился более выраженным. Это сопровождалось релаксацией, которая у таких людей без алкоголя не наступала. Найдены и гены, отвечающие за этот эффект — ген рецептора γ-аминомасляной кислоты (ГАМК).
Алкоголь и его влияние на здоровье человека
... алкоголем может произойти после употребления около 0,5 литров водки, иногда даже меньше. Уровень летальной дозы во многом зависит от характеристик организма, степени алкогольной зависимости, ... злоупотребление алкоголем изменяет активность клеток мозга, воздействуя на нервную систему, кору головного мозга ... в результате дорожно-транспортных происшествий. По данным Всемирной организации здравоохранения, ...
ГАМК — наиболее распространенный тормозный нейромедиатор в нервной системе млекопитающих. Связываясь со специфическими рецепторами на поверхности клеточной мембраны, он изменяет активность нейронов и полностью подавляет их восприимчивость к сигналам. Один класс таких рецепторов, ГАМКА, состоит из белковых субъединиц, расположенных вокруг ионного канала, по которому ионы хлора поступают в клетку. Изменения в GABRA2-гене, который кодирует одну из субъединиц рецептора ГАМКА, существенно влияет на бета-волны ЭЭГ, соответствующие нейронному растормаживанию.
Нейроны, несущие ГАМК-рецепторы, особенно многочисленны в лобных областях коры головного мозга. Полная утрата тормозной активности в этих участках может привести к эпилептическим судорогам, при которых обычно применяют препараты, повышающие активность ГАМК и вызывающие торможение. Частичная же утрата тормозной активности, опосредуемой ГАМК, по-видимому, приводит к потере самоконтроля или к импульсивности. Названные признаки составляют часть симптомокомплекса, характерного для ряда психических заболеваний, в число которых входят маниакально-депрессивный психоз, токсикомания, асоциальная психопатия.
Как показали исследования, нарушения в гене GABRA2, не сопровождающиеся изменением архитектуры рецептора ГАМКА, связаны с алкоголизмом. Вероятно, эти нарушения приводят к образованию дефектных субъединиц, что в свою очередь уменьшает число нормально функционирующих рецепторов.
Всего на сегодняшний день найдены десятки генов, нарушение работы которых, как предполагают, повышает риск развития алкоголизма.
Знание таких генов дает нам новую информацию о природе болезни, в данном случае алкоголизма. Открываются возможности для создания новых лекарств, ведь мишени для алкоголя могут быть в той же степени мишенями и для лекарственных веществ. Наконец, можно будет предсказывать риски развития алкоголизма у людей-носителей каких-либо «неблагополучных» генов. Но наследственная предрасположенность к заболеванию проявляется в том случае, если и гены, и среда действуют в одну сторону. Пока мы не можем менять гены, но мы можем изменить условия среды, чтобы снизить риск.
генетический нейропсихический метаболизм алкоголизм
2. Биохимия алкоголизма
2.1 Действие алкоголя на мозг, .1.1 Молекулярный механизм действия алкоголя на клетки мозга
Эффект от употребления алкогольных напитков известен практически каждому, однако молекулярный механизм действия этанола на мозг долгое время был совершенно не изучен — не было понятно даже, является ли действие специфическим (то есть, основанным на механизме лиганд-рецептор) или неселективным (когда этанол просто нарушает физико-химическое равновесие внутренней среды организма).
Несмотря на крайне простое строение молекулы этилового спирта — «активного вещества» этих напитков — молекулярный механизм действия алкоголя на нервную систему долгое время был совершенно неизвестен; понятно было только, что он как-то нарушает взаимодействие между нервными клетками в мозгу. Мнения колебались между двумя крайними случаями: от варианта неспецифического взаимодействия — когда этанол сдвигает физико-химический и биохимический баланс организма (гомеостаз) и влияет, в частности, на свойства клеточных мембран, — до механизма лиганд-рецепторного взаимодействия. (Последний случай подразумевает существование особого рецептора спирта, который был неизвестен, и существование которого представлялось сомнительным с учётом малого размера молекулы этанола.)
Допинг и явление зависимости
... исходом, также из-а них могут возникать психические расстройства и зависимость. Нередко мы употребляем допинги и в жизни, они содержаться например в кофе, чай, какао, ... мозга иногда наркотические анальгетики «кровяной допинг» (переливание своей либо чужой крови спортсмену, непосредственно перед соревнованиями ) Ко второй группе допингов обычно относят анаболические стероиды: бета-блокаторы, алкоголь ...
Сравнительно недавно стали появляться биохимические данные, говорящие о чувствительности многих ионных каналов, присутствующих в мембранах нервных клеток (например, управляемых лигандами: γ-аминомасляной кислотой, глицином, ацетилхолином, серотонином и другими) к действию этанола и других низкомолекулярных спиртов. Ранние гипотезы объясняли этот эффект модификацией вязкости и текучести липидных мембран клеток, но позднее учёные стали склоняться к идее специфических сайтов связывания молекул спиртов в этих каналах.
Рис. 2 Строение клеточной мембраны
Исследователи из института Солка <#»786117.files/image003.jpg»>
- Рис. 3. Консервативные спирт-связывающие сайты в структурах K + -каналов входящего выпрямления IRK1 и GIRK2 (А)
Структура цитоплазматического домена канала IRK1 в комплексе с молекулой двухатомного спирта 2-метил-2,4-пентандиола (МПД).
Сайт связывания, образованный контактом двух смежных субъединиц, состоит из трёх структурных элементов: N-концевого участка, βL-βM «шпильки» одной субъединицы и βD-βE «шпильки» другой субъединицы. (На врезке схематично изображена структура одной субъединицы IRK-канала, включая поровую петлю, два трансмембранных сегмента и цитоплазматический домен, изображённый на этой картинке [показан пунктиром]).
(Б, В).
Детальное представление спирт-связывающих сайтов в комплексе с МПД в структуре канала IRK1 (Б) и в полученной по аналогии модели комплекса с GIRK2 (В).
(Предполагаемое положение МПД во втором случае [показано пунктиром] получено путём совмещения структур цитоплазматических доменов IRK1-МПД и GIRK2.) (Г).
Выравнивание аминокислотных последовательностей IRK1 и GIRK2 в области трёх структурных доменов, образующих сайт связывания спиртов (остатки, непосредственно формирующий сайт, обведены в рамку).
(Д).
Вольт-амперная характеристика канала GIRK2: базальный ток и активированный ток в присутствии 100 мМ МПД, составляющий ~246% от базального. Для сравнения приведён ток канала, ингибированного 1 мМ ионами Ba 2 + (чёрным).
Данные об активации каналов GIRK спиртами с числом атомов углерода до четырёх (метанолом, этанолом, 1-пропанолом и 1-бутанолом) и блокировании более длинными спиртами говорят об ограниченном объёме сайта связывания; эти же сведения легли в основу проведённого эксперимента по характеристике этого сайта с помощью точечного мутагенеза.
Что интересно, схожие по форме и объёму активные сайты обнаружены и в других белках, связывающих спирты, — в частности, в алкогольдегидрогеназе, расщепляющей этанол в клетках печени, и в белке дрозофилы LUSH, ответственном за рецепцию алкоголя в окружающей среде.
Организм человека как единая саморазвивающаяся и саморегулирующаяся ...
... знаний о социально-биологических основах физической культуры и спорта. организм гомеостаз человек физический умственный работоспособность Организм человека как единая биологическая система Все живое характеризуется ... она обеспечивается механизмами саморегуляции (такой формой взаимодействия в организме, при которой отклонение рабочего режима от нормы, побуждает организм к возвращению его ...
Активация каналов GIRK приводит к общему снижению активности нейронов, что согласуется с депрессорным влиянием алкоголя на центральную нервную систему. Исследователи считают, что это свойство может быть использовано при лечении эпилепсии, характеризующейся эпизодическими аномальными всплесками электрической активности мозга, внешне проявляющимися в виде печально известных припадков. «Если бы удалось разработать новое соединение, конкурирующее с алкоголем за связывание в активных сайтах GIRK-каналов, этим можно было бы подавлять вспышки ненормальной активности нейронов и, возможно, получить новое лекарство от эпилепсии», — говорит Пол Слезингер, руководитель исследования.
2.1.2 Нейрофизиология формирования алкоголизма
Нервная система человека обладает важным свойством, позволяющим легко формировать и закреплять привычки независимо от того, полезны они или вредны для здоровья. С физиологической точки зрения, приобретение привычки связано с образованием в мозговых структурах устойчивых нервных связей, обусловливающих готовность к действию.
Ткани мозга человека обладают электрической активностью, регистрируемой электроэнцефалографом. Эта активность является общим проявлением электрической активности отдельных нервных клеток. Она связана с существованием электрического потенциала мембраны клеток. Этот потенциал обусловлен различием концентрации ионов по обе стороны мембраны. Поляризация электрического потенциала клеток организма практически не меняется за исключением нервных и мышечных, в которых происходит деполяризация. Именно это свойство делает их способными передавать и принимать сигналы, т.е. возбуждаться.
Нейроны, выполняющие важнейшие функции в организме (получение, проведение и передача информации другим клеткам в виде импульсов), имеет особое строение. Нервная система состоит из электрически изолированных нейронов, но действует она как единый проводящий путь. Такая ее способность обеспечивается особым контактом между передающими нейронами и клетками-мишенями, получающими информацию (синапс).
Строение синапса изображено на рис. 4.
Нейрофизиология формирования привычки определяется образованием синаптической связи с повышенной готовностью синтеза медиатора и чувствительностью к нему рецептора. Таким образом, в основе передачи нервного импульса через синапс лежит единство двух противоположных химических процессов — активация нейромедиатора и подавление его ферментом. Так обеспечивается высокая динамичность прохождения сигнала и готовность получения нового в информационной сети нервной системы.
Рис. 4. Внешний вид и строение синапса
В работе нервной системы участвует целый спектр разнообразных по химической природе эндогенных нейромедиаторов и рецепторов, отличающихся по характеру действия. Существуют семейства тормозящих и возбуждающих медиаторов.
Как свидетельствуют современные научные факты, нейрофизиологические механизмы развития зависимости базируются в стволовых и лимбических структурах мозга, в тех его областях, где располагается так называемая система подкрепления (см. рис. 5).
Алкоголь и алкогольная зависимость
... алкогольной зависимости: юный возраст – у несовершеннолетних очень быстро развивается привыкание к алкоголю ... заболевания печени и ... алкогольным заболеваниям относятся разнообразные психические отклонения и нарушения функций мозга ... алкогольной интоксикации. Это очень серьезный симптом. Он указывает на то, что больше нет барьера для поступления в организм алкоголя, отравление продуктами распада этанола ...
Эта система участвует в обеспечении регуляции эмоционального состояния, настроения, мотивационной сферы, психофизического тонуса, поведения человека в целом, его адаптации к окружающей среде. В свое время было показано, что если при вживлении в данные «зоны» микроэлектродов животное получает возможность произвольно раздражать их электрическим током, то оно делает это безостановочно в течение длительного времени — вплоть до полного истощения.
Несомненно, что психоактивные вещества, обладающие наркогенным потенциалом, т.е. способные привести к развитию зависимости, также воздействуют химическим путем на указанную систему подкрепления, активируя ее и влияя на метаболизм нейромедиаторов.
Рис. 5. Строение лимбической системы мозга
Результаты многочисленных исследований позволяют сделать заключение, что именно влияние алкоголя и наркотиков на нейрохимические процессы мозга является основой развития синдрома зависимости. При этом следует отметить, что массивное воздействие этих препаратов приводит к дисфункции почти всех нейрохимических систем мозга, однако далеко не все из этих нарушений имеют связь с развитием синдрома зависимости.
К настоящему времени накоплен убедительный материал о множественности действия этанола на функции нейронов: изменяются генерация потенциалов нервной клетки, ионные мембранные токи, рецепторный аффинитет, высвобождение нейромодуляторов и трансмиттеров. При хроническом алкоголизме существенные, порой необратимые сдвиги происходят в метаболизме нервной клетки. Так, дефицит витамина В 1 (тиамина) — кофактора нескольких ферментов, затрудняет использование глюкозы нервной тканью, что является одной из причин серьезного повреждения мозга — алкогольной энцефалопатии.
Развитие устойчивости и физической зависимости — это, по-существу, процесс адаптации, которым организм отвечает на воздействие этанола как на длительное введение любого другого эндогенного или экзогенного агента. Адаптивные изменения затрагивают структуру клеточных мембран (повышается их ригидность), функции ионных каналов, белков, вторичных внутриклеточных мессенджеров, медиаторную передачу. Наиболее подробно и обстоятельно изучено влияние этанола на нейромедиаторные системы — катехоламин-, серотонин- и ГАМК-ергическую.
Анализ обнаруженных эффектов этанола на эти системы позволил выдвинуть нейромедиаторную гипотезу формирования алкогольной зависимости. Однократный прием этанола стимулирует секрецию норадреналина и дофамина из синаптических окончаний, тормозит их обратный захват и снижает активность расщепляющего катехоламины энзима (КОМТ).
Согласно гипотезе, возрастание уровня катехоламинов в синаптической щели вызывает субъективное ощущение эйфории, снимает эмоциональную напряженность и является фактором внутреннего вознаграждения. Спустя некоторое время увеличивается активность α-адренорецепторов и высвобождение катехоламинов уменьшается, усиливается их разрушение ферментом пресинаптических окончаний — моноаминооксидазой (МАО).
Образовавшийся таким образом дефицит катехоламинов ощущается как дискомфорт и побуждает к повторяющемуся приему этанола.
Постоянная недостаточность норадренергической системы вследствие повышения активности разрушающих катехоламины ферментов, увеличения обратного захвата и снижения чувствительности адренорецепторов характеризует состояние физической зависимости от этанола. При хроническом алкоголизме в первые сутки после прекращения приема алкоголя происходит чрезмерный, ненормированный вследствие нарушения обратной связи выброс катехоламинов, особенно дофамина. Концентрация дофамина в крови и спинномозговой жидкости возрастает в десятки раз и развивается клиническая картина абстинентного синдрома. Предполагается, что наблюдаемый в это время тремор и неадекватные движения, похожие на паркинсонизм, являются следствием нарушения дофаминергической передачи в базальных ядрах головного мозга.
Таким образом, норадренергическая система играет особую роль на всех этапах алкоголизма, обусловливая положительное эмоциональное состояние и эйфорию. Дофаминергическая система, по-видимому, не участвует в формировании алкогольной мотивации, но выступает на первый план при абстинентном синдроме.
Близкие изменения при алкоголизме претерпевает и обмен в мозге другого биогенного амина — серотонина. У предрасположенных к потреблению этанола крыс концентрация серотонина в ряде структур мозга снижена. При введении крысам ингибитора обратного захвата серотонина-флуоксетина, повышающего содержание серотонина, потребление этанола уменьшается. При синдроме отнятия активность серотонинергической системы возрастает и может быть причиной наблюдаемых в этот период галлюцинаций.
В процессе формирования зависимости от алкоголя обмен ацетилхолина в нервной ткани, вероятно, не меняется, однако при глубоких поражениях ЦНС — алкогольной амнезии — отмечают редукцию холинергических нейронов коры мозга.
В последнее время все большее внимание исследователей привлекает участие в реализации эффектов этанола ГАМК-рецепторного ионофорного комплекса. Оказалось, что этанол непосредственно усиливает ток иона хлора через мембранный канал, т. е. увеличивает ГАМК-ергическую тормозную передачу. Антагонисты ГАМКд-рецептора (пикротоксин, бикукулин) снимают седативное действие этанола на поведение и координацию движений. Этанол действует и на бензодиазепиновый рецептор этого комплекса, повышая сродство рецептора к диазепаму. В целом эти данные объясняют «барбитуратные» (седативные и анксиолитические) свойства этанола и повышение уровня алкогольной мотивации в стрессорных условиях. При поступлении одновременно с алкоголем в организм бензодиазепинов потребление этанола снижается.
Электрохимическими и нейрохимическими методами установлено, что этанол изменяет также катионные мембранные токи. Изучение проводимости потенциалзависимых Са++- каналов в присутствии этанола дало ценный материал для разработки теоретического аспекта проблемы алкоголизации и для практической медицины. Однократная обработка этанолом ингибирует вызванный деполяризацией вход ионов кальция в нейроны. Постепенно при адаптации к алкоголю поступление Са++ внутрь нейронов увеличивается, в результате чего при абстинентном синдроме потенциалзависимые Са++-каналы резко активируются и наблюдается возбуждение ЦНС, купируемое применением антагонистов кальциевых каналов. Немаловажно также то, что Са++ участвует не только в электрических процессах, но и являясь внутриклеточным мессенджером, регулирует фосфорилирование белков, секрецию гормонов и трансмиттеров.
Сведения об участии пептидергических систем организма в развитии алкоголизма противоречивы. Несмотря на то, что показано вовлечение целого ряда пептидов в регуляцию влечения к этанолу (ангиотензина II, брадикинина, тиролиберина и др.), более или менее определенные корреляции найдены лишь между уровнем потребления и содержанием опиоидных пептидов, а также аффинитетом опиатных рецепторов. Активация опиоидергической системы, как полагают, составляет существенное звено механизма внутреннего подкрепления при приеме алкоголя. У животных, предрасположенных к алкоголизму, отмечаются низкая концентрация метионин-энкефалина в некоторых отделах мозга и измененная реактивность эндорфинергической системы гипофиза. Прием этанола повышает содержание мет-энкефалина в мозге и эндорфина в спинномозговой жидкости и крови. Аналогичный эффект алкоголь оказывает на другой антистрессорный пептид — пептид дельта-сна, уровень которого в коре мозга животных с влечением к этанолу также снижен. Введение внутрь желудочков мозга метэнкефалина, лейэнкефалина, пептида дельта-сна предотвращает формирование алкогольной мотивации. По-видимому, недостаточность пептидных стресспротективных систем мозга усиливает тягу к этанолу, который в свою очередь мобилизует защитные противострессорные механизмы.
Таким образом, влечение к алкоголю и возможность формирования алкогольной зависимости обусловлены гипофункцией норадренергической, ГАМК-ергической, серотонинергической и опиоидной систем и поддерживаются положительным подкреплением со стороны этих систем при приеме этанола. Кратковременное введение этанола стимулирует функции этих нейромедиаторных систем, а хроническое потребление истощает их и снижает чувствительность адренорецепторов и опиоидных рецепторов. Эксперименты, выполненные на генетических линиях животных, предпочитающих и отвергающих этанол, позволяют предположить, что не только разная активность этанолокисляющих ферментных систем, но и указанные выше различия в нейрохимических структурах этих животных играют существенную роль в наследственной предрасположенности к алкоголизму.
2.2 Метаболизм алкоголя в печени
Катаболизм этилового спирта осуществляется главным образом в печени. Здесь окисляется от 75% до 98% введённого в организм этанола.
Окисление алкоголя — сложный биохимический процесс, в который вовлекаются основные метаболические процессы клетки. Превращение этанола в печени осуществляется тремя путями с образованием токсического метаболита — ацетальдегида (рис. 6).
А. Окисление этанола NAD-зависимой алкогольдегидрогеназой
Рис. 6. Метаболизм этанола: 1 — окисление этанола NAD+ — зависимой алкогольдегидрогеназой (АДГ); 2 — МЭОС — микросомальная этанолокисляющая система; 3 — окисление этанола каталазой.
Алкогольдегидрогеназа катализирует обратимую реакцию, направление которой зависит от концентрации ацетальдегида и соотношения NADH/NAD+ в клетке.
Фермент алкогольдегидрогеназа — димер, состоящий из идентичных или близких по первичной структуре полипептидных цепей, кодируемых аллелями одного гена. Существуют 3 изоформы алкогольдегидрогеназы (АДГ): АДГ 1 , АДГ2 , АДГ3 , различающиеся по строению протомеров, локализации и активности (см. рис.7).
Для европейцев характерно присутствие изоформ АДГ1 и АДГ3. У некоторых восточных народов преобладает изоформа АДГ2 , характеризующаяся высокой активностью, это может быть причиной их повышенной чувствительности к алкоголю. При хроническом алкоголизме количество фермента в печени не увеличивается, т.е. он не является индуцируемым ферментом.
Рис. 7. Алкогольдегидрогеназа (АДГ)
Молекула представляет собой димер, (1) состоящий из двух одинаковых или различных цепочек (2).
На рисунке (3) показан активный центр при взаимодействии с молекулами алкоголя
Б. Окисление этанола при участии цитохром Р450 — зависимой микросомальной этанолокисляющей системы системы
Цитохром Р450-зависимая микросомальная этанолокисляющая система (МЭОС) локализована в мембране гладкого эндоплазматического ретикулума гепатоцитов (ЭР) гепатоцитов. МЭОС играет незначительную роль в метаболизме небольших количеств алкоголя, но индуцируется этанолом, другими спиртами, лекарствами типа барбитуратов и приобретает существенное значение при злоупотреблении этими веществами. Этот путь окисления этанола происходит при участии одной из изоформ Р450 — изофермента Р450 II E1. При хроническом алкоголизме окисление этанола ускоряется на 50-70% за счёт гипертрофии ЭР и индукции цитохрома Р450 II E1.
Рис. 8. Система цитохрома P450
Участвует в окислении многочисленных соединений, как эндогенных, так и экзогенных. На рисунках показан внешний вид молекулы, схематическое изображение и процесс взаимодействия активного центра с молекулой алкоголя
В. Окисление этанола каталазой
Второстепенную роль в окислении этанола играет каталаза, находящаяся в пероксисомах цитоплазмы (см. рис. 8) и митохондрий клеток печени. Этот фермент расщепляет примерно 2% этанола, но при этом утилизирует пероксид водорода.
Рис 9. Каталазы — белки-антиоксиданты, которые катализируют превращение перекиси водорода в воду и молекулярный кислород
На рисунке показан внешний вид, строение и механизм взаимодействия молекулы каталазы.
Г. Метаболизм и токсичность ацетальдегида
Ацетальдегид, образовавшийся из этанола, окисляется до уксусной кислоты двумя ферментами: FAD -зависимой альдегидоксидазой и NAD+ -зависимой ацетальдегиддегидрогеназой (АлДГ).
Повышение концентрации ацетальдегида в клетке вызывает индукцию фермента альдегидоксидазы. В ходе реакции образуются уксусная кислота, пероксид водорода и другие активные формы кислорода, что приводит к активации перекисного окисления липидов (ПОЛ).
Другой фермент ацетальдегиддегидрогеназа (АлДГ) окисляет субстрат при участии кофермента NAD+.
Полученная в ходе реакции уксусная кислота активируется под действием фермента ацетил-КоА-синтетазы. Реакция протекает с использованием кофермента А и молекулы АТФ. Образовавшийся ацетил-КоА, в зависимости от соотношения АТФ/АДФ и концентрации окса-лоацетата в митохондриях гепатоцитов, может «сгорать» в ЦТК, идти на синтез жирных кислот или кетоновых тел.
В разных тканях организма человека встречаются полиморфные варианты АлДГ. Они характеризуются широкой субстратной специфичностью, разным распределением по клеткам тканей (почки, эпителий, слизистая оболочка желудка и кишечника) и в компартментах клетки. Например, изоформа АлДГ, локализованная в митохондриях гепатоцитов, обладает более высоким сродством к ацетальдегиду, чем цитозольная форма фермента.
Ферменты, участвующие в окислении этанола, — алкогольдегидрогеназа и АлДГ по разному распределены: в цитозоле — 80%/20% и митохондриях — 20%/80%. При поступлении больших доз алкоголя (более 2 г/кг) из-за разных скоростей окисления этанола и ацетальдегида в цитозоле резко повышается концентрация последнего. Ацетальдегид — очень реакционно-способное соединение; он неферментативно может ацетилировать SH-, NH 2 — группы белков и других соединений в клетке и нарушать их функции. В модифицированных (ацетилированных) белках могут возникать «сшивки», нехарактерные для нативной структуры (например, в белках межклеточного матрикса — эластине и коллагене, некоторых белках хроматина и липопротеинов, формирующихся в печени).
Рис. 10. Эффекты этанола в печени
1 2 3 — окисление этанола до ацетата и превращение его в ацетил-КоА (1 — реакция катализируется алкогольдегидрогеназой, 2 — реакция катализируется АлДГ).
Скорость образования ацетальдегида (1) часто при приёме большого количества алкоголя выше, чем скорость его окисления (2), поэтому ацетальальдегид накапливается и оказывает влияние на синтез белков (4), ингибируя его, а также понижает концентрацию восстановленного глутатиона (5), в результате чего активируется ПОЛ. Скорость глюконеогенеза (6) снижается, так как высокая концентрация NADH, образованного в реакциях окисления этанола (1, 2), ингибирует глюконеогенез (6).
Лактат выделяется в кровь (7), и развивается лактоацидоз. Увеличение концентрации NADH замедляет скорость ЦТК; ацетил-КоА накапливается, активируется синтез кетоновых тел (кетоз) (8).
Окисление жирных кислот также замедляется (9), увеличивается синтез жира (10), что приводит к ожирению печени и гипертриацилглицеролемии.
Ацетилирование ядерных, цитоплазматических ферментов и структурных белков приводит к снижению синтеза экспортируемых печенью в кровь белков, например альбумина, который, удерживая Na+, поддерживает коллоидно-осмотическое давление, а также участвует в транспорте многих гидрофобных веществ в крови. Нарушение функций альбумина в сочетании с повреждающим действием ацетальдегида на мембраны сопровождается поступлением в клетки по градиенту концентрации ионов натрия и воды, происходит осмотическое набухание этих клеток и нарушение их функций.
Активное окисление этанола и ацетальдегида приводит к увеличению отношения NADH/NAD+, что снижает активность NAD+-зависимых ферментов в цитозоле и менее значительно в митохондриях.
Восстановление дигидроксиацетонфосфата, промежуточного метаболита гликолиза и глюконеогенеза, приводит к снижению скорости глюконеогенеза. Образование глицерол-3-фосфата повышает вероятность синтеза жира в печени. Увеличение концентрации NADH по сравнению с NAD+ (NADH>NAD+) замедляет реакцию окисления лактата, увеличивается соотношение лактат/пируват и ещё больше снижается скорость глюконеогенеза. В крови возрастает концентрация лактата, это приводит к гиперлактацидемии и лактоацидозу.окисляется ферментом дыхательной цепи NADH-дегидрогеназой. Возникновение трансмембранного электрического потенциала на внутренней митохондриальной мембране не приводит к синтезу АТФ в полном объёме. Этому препятствует нарушение структуры внутренней мембраны митохондрий, вызванное мембранотропным действием этилового спирта и повреждающим действием ацетальдегида на мембраны.
Можно сказать, что ацетальдегид опосредованно активирует ПОЛ, так как связывая SH-группы глутатиона, он снижает количество активного (восстановленного) глутатиона в клетке, который необходим для функционирования фермента глутатионпероксидазы, участвующего в катаболизме Н 2 О2 . Накопление свободных радикалов приводит к активации ПОЛ мембран и нарушению структуры липидного бислоя.
На начальных стадиях алкоголизма окисление ацетил-КоА в ЦТК — основной источник энергии для клетки. Избыток ацетил-КоА в составе цитрата выходит из митохондрий, и в цитоплазме начинается синтез жирных кислот. Этот процесс, помимо АТФ, требует участия NADPH, который образуется при окислении глюкозы в пентозофосфатном цикле.
Однако в период острой алкогольной интоксикации, несмотря на наличие большого количества ацетил-КоА, недостаток оксалоацетата снижает скорость образования цитрата. В этих условиях избыток ацетил-КоА идёт на синтез кетоновых тел, которые выходят в кровь. Повышение в крови концентрации лактата, ацетоуксусной кислоты и гидроксибутирата служит причиной метаболического ацидоза при алкогольной интоксикации.
Как уже было сказано ранее, реакция образования ацетальдегида из этанола протекает под действием алкогольдегидрогеназы. Поэтому при повышении концентрации ацетальдегида и NADH в клетках печени направление реакции меняется — образуется этанол. Этанол — мембранотропное соединение, он растворяется в липидном бислое мембран и нарушает их функции. Это негативно отражается на трансмембранном переносе веществ, межклеточных контактах, взаимодействиях рецепторов клетки с сигнальными молекулами. Этанол может проходить через мембраны в межклеточное пространство и кровь и далее в любую клетку организма.
Рис. 11 Общая схема метаболизма алкоголя в печени
Заключение
Для ученых наследственный характер алкоголизма означает, что в его основе лежит генетический элемент, передающийся от поколения к поколению. За последнее десятилетие достигнут значительный прогресс в идентификации генов и установлении их функций, что позволяет выявить генетическую подоплеку таких сложных заболеваний, как наркомания, токсикомания и алкоголизм. С помощью анализа малейших изменений в геноме индивидов из группы риска можно обнаружить специфические гены, которые влияют на физиологию человека и на риск развития у него определенного заболевания.
В настоящее время обнаружено около дюжины генов, которые вносят свой вклад в развитие алкоголизма. Многие из них способны провоцировать неадекватность поведения, депрессию, влиять на склонность к злоупотреблению спиртным, вызывать состояние тревоги и др. Таким образом, идентификация всех генов, обусловливающих реакцию организма на спиртное, поможет установить генетическую подоплеку не только алкоголизма, но и более широкого спектра патологий, а также даст возможность подобрать оптимальные способы лечения.
Американские ученые выяснили молекулярный механизм действия алкоголя на клетки мозга. Оказалось, что этиловый спирт связывается с калиевыми каналами нейронов, способствуя их открытию, что снижает активность клеток.
Через открытый GIRK ионы калия выходят из нейронов в межклеточное пространство, что подавляет активность этих клеток. Каналы GIRK обнаружены в различных нейронах, они могут опосредованно (рецепторно) активироваться ацетилхолином, норадреналином, допамином, опиатами и многими другими нейромедиаторами (“сигнальными молекулами”).
Наибольшее значение, по-видимому, имеет действие алкоголя на калиевые каналы, связанные с рецепторами типа B к тормозному медиатору ГАМК (гамма-аминомасляной кислоте).
Предыдущие исследования объясняли эффект этанола именно взаимодействием c ГАМКB-рецепторами в областях мозга, ответственных за формирование памяти, принятие решений и импульсивное поведение, а также за судорожную активность.
Открытие американских ученых открывает путь к созданию принципиально новых препаратов для лечения алкогольной зависимости и эпилепсии.
Можно заключить, что к настоящему времени получены данные, частично раскрывающие патогенез алкоголизма, однако их совокупность образует довольно противоречивую картину. Несмотря на очевидный прогресс, наметившийся в последние годы в понимании механизмов воздействия алкоголя на ЦНС, единой однозначной теории, объясняющей все аспекты формирования алкогольной зависимости, пока не существует.
Список литературы
[Электронный ресурс]//URL: https://psychoexpert.ru/kursovaya/psihogeneticheskie-issledovaniya-alkogolizma/
1. Боринская С.А., Ким А.А., Рубанович А.В., Янковский Н.К. «Влияние аллелей гена ADH1B и уровня образования на характер потребления алкоголя у российских мужчин». Acta Naturae, 2013, т. 5, №3 (18), с. 103-110.
2. «Основы биохимии Ленинджера». — Нельсон Д, Кокс М. в 3-х томах. 2011 г.
— «Алкоголизм. Крах белкового обмена». Рослый И.М. 2013 г.
— «Наркология. Руководство для врачей». 2-е издание. Шабанов П.Д. 2012 г.
— «Алкогольная болезнь. Поражение внутренних органов». Под редакцией академика РАН В.С. Моисеева. 2014 г. Второе издание.
— Бочков Н.П. Клиническая генетика: Учебник. — 2 изд. — М.: ГЭОТАР — МЕД, 2002.
— Боринская С.А. Гены алкоголизма / Химия и жизнь. — 2008 — №7. — С.40
— Арзуманов Ю., Наговицина И. Генетические аспекты алкоголизма / Русский медицинский журнал. — 2001. — Т. 5. — №14. — С. 3-8.
