Биология поведения гуморальные механизмы

Рис. 3.17. Менструальный цикл54

На средней панели — изменения концентрации в крови гормонов во время цикла. По оси абсцисс — дни цикла. Первый день — день начала мен­ струации. Вверху показано формирование фолликула (фолликулярная фаза цикла) (I), овуляция (II), развитие желтого тела, если яйцеклетка не была оплодотворена (лютеальная фаза цикла) (III, IV)

Рис. 3.18. Типы рецепторов:

а — пресинаптическое окончание с пузырьками медиатора (в данном случае — ГАМК); б — клеточная мембрана; в — рецептор в постсинаптической мембране; г — цитозольный рецептор; д — мембранный рецептор;

54 Общий курс физиологи человека и животных. В 2 кн. / Ред. А. Д. Ноздрачев. М.: Высшая школа, 1991, 2001.

Глава 3. Гуморальная система	133

е — метаболиты стероидов, которые связываются с рецепторами медиатора ГАМК и изменяют его свойства; ж — стероидные гормоны; з — пептидные гормоны. С внутриклеточными (цитозольными) рецепторами связываются только стероидные гормоны и гормоны щитовидной железы. Пептидные гормоны (все гипоталамические и гипофизарные гормоны, инсулин, глюкагон), а также адреналин не проникают внутрь клетки, а связываются с рецептором, расположенным в клеточной мембране. Обратите внимание на то, что рецептор на постсинаптической мембране содержит места связывания как для медиатора нервного импульса (ГАМК), так и для производных стероидных гормонов. В результате метаболиты стероидов прогестерона и дезоксикортикостерона оказывают непосредственное влияние на передачу импульса от одного нейрона к другому внутри ЦНС

ГАМКА­бензодиазепиновый мембранный рецептор

ЛИГАНДЫ: • производные ГАМК;

•барбитураты;

•бензодиазепины;

•метаболиты прогестерона;

•метаболиты дезоксикортикостерона ЭФФЕКТЫ: • анскиолитический;

•седативный;

•миорелаксирующий;

•противосудорожный

Рис. 3.19. ГАМК/А-бензодиазепиновый рецептор

Лигандами называют вещества, которые способны связываться с данным рецептором. К производным ГАМК (гамма-аминомасляной кислоты) относятся препараты типа ноотропила, улучшающие внимание, память, самочувствие; к барбитуратам — фенобарбитал, входящий в состав валокордина; к бензодиазепинам — тазепам, диазепам, нозепам, феназепам. Анксиолитический — противотревожный; седативный — снижающий двигательное возбуждение; миорелаксирующий — расслабляющий мышцы; противосудорожный — уменьшающий вероятность развития судорожных состояний. Прогестерон и дезоксикортикостерон проявляют все эти эффекты

Установлены факторы, которые могут отягощать течение ПМС. Это прием контрацептивов, избыток соли в диете, избыток сладкого в диете и прием алкоголя. Рассмотрим последовательно механизмы действия каждого из перечисленных факторов.

3.5.1. Влияние контрацептивов

Оральные контрацептивы содержат, как правило, прогестины для предотвращения оплодотворения. Используется не сам прогестерон, а его производные, которые обладают фармакологическими преимуществами.

134	Биология поведения: гуморальные механизмы

Однако эти прогестины метаболизируются в организме иначе, чем прогестерон. Среди продуктов их распада отсутствуют те производные, которые имеют психотропный противотревожный эффект. В то же время эти прогестины, содержащиеся в контрацептивах, тормозят по механизму отрицательной обратной связи продукцию эндогенного прогестерона (см. разделы 3.3.3 и 3.3.4). Из-за снижения синтеза и секреции прогестерона в организме падает содержание его психотропных метаболитов, а поступающие извне прогестины не образуют необходимых продуктов распада. В результате тревожный аффект, и без того высокий в конце менструального цикла («Сработал ли контрацептив?»), еще больше возрастает.

Предменструальный синдром усиливается при приеме контрацептивов, содержащих синтетические прогестины, которые не образуют анксиоли­ тических метаболитов и снижают эндогенный прогестерон по механизму отрицательной обратной связи.

Это пример психотропного эффекта в результате гормонального взаимодействия внутри одной эндокринной системы по механизму отрицательной обратной связи.

3.5.2. Влияние избытка соли в диете

Помимо аффективных расстройств, при ПМС отмечаются многообразные симптомы, связанные с задержкой жидкости в организме: отеки, опуханиявобластиживота,головокружения,болиповсемутелу,нарушения зрения, прибавка в весе. Задержка жидкости в организме вызывается нарушением водно-солевого обмена. Водно-солевой обмен регулируется минералкортикоидными гормонами, которые вызывают задержку натрия в организме. Одним из минералкортикоидов является дезоксикортикостерон.

Предменструальный синдром усиливается при избытке соли в диете, т. к. снижается секреция дезоксикортикостерона, образующего анксиолитические метаболиты.

Метаболиты дезоксикортикостерона обладают противотревожным действием, как и метаболиты прогестерона. Они связываются с теми же рецепторами в ЦНС, что и метаболиты прогестерона (см. рис. 3.19). Их секреция регулируется главным образом содержанием солей в крови, которое воспринимается осморецепторами, расположенными в ЦНС. При низкой концентрации натрия в крови синтез и секреция минералкортикоидов, в частности дезоксикортикостерона, возрастает, а при высокой — падает. Следовательно, соленая пища вызывает падение секреции дезоксикортикостерона. Если это происходит в последние дни цикла, то снижение

Глава 3. Гуморальная система	135

содержания дезоксикортикостерона и, соответственно, его метаболитов усиливает ПМС.

Это пример психотропного гормонального эффекта в результате регуляции по механизму отрицательной обратной связи внутри функциональной системы «железа — ЦНС».

3.5.3. Влияние пищевых углеводов

Недостаток углеводов в диете может отягощать течение ПМС. Головокружение, потеря ориентации, чувство мышечной слабости, озноб — такие симптомы могут возникать, например, у женщины, которая исключила из диеты все углеводы. Поскольку, при ПМС ЦНС испытывает определенные нагрузки, вызванные дефицитом прогестерона, нижний критический порог содержания глюкозы повышается, т. е. неблагоприятные изменения происходят уже при таких значениях концентрации глюкозы в крови, которые обычно не ощущаются. Это пример психотропного эффекта, обу­ словленного влиянием диетических факторов непосредственно на ЦНС.

Предменструальный синдром может усиливаться при недостатке углеводов в диете из-за падения концентрации глюкозы в крови и недостаточного снабжения ЦНС глюкозой.

Сладкие продукты могут ухудшать состояние больной ПМС. У некоторых людей прием легко усваиваемых углеводов вызывает дурное самочувствие и не на фоне ПМС. Те же симптомы, что и при недостатке глюкозы — головокружение, потеря ориентации, чувство мышечной слабости, озноб, — могут возникать и после приема сладкого. Это вызывается резким падением глюкозы в крови и, как следствие, недостаточным снабжением глюкозой ЦНС. Это, на первый взгляд, парадоксальное явление — снижение глюкозы в крови после приема сахарозы — обусловлено повышенной реактивностью поджелудочной железы. Основным стимулирующим сигналом для секреции инсулина является повышение содержания глюкозы в циркулирующей крови. При быстром повышении концентрации глюкозы, которое происходит при поступлении в организм низкомолекулярных углеводов, например сахарозы, выброс инсулина может быть таким сильным, что уровень глюкозы падает ниже физиологической границы, а механизмы, повышающие уровень, глюкозы в крови запаздывают. Это и вызывает расстройства ЦНС, проявляющиеся в описанных выше симптомах.

Это еще один пример психотропного эффекта, обусловленного влиянием гормона на общий метаболизм. Обратите внимание, что, в отличие от ситуации с солевой диетой, обратная связь замыкается в пределах одной железы, т. к. рецепторы уровня глюкозы содержатся и в самой поджелудочной железе.

136	Биология поведения: гуморальные механизмы

Предменструальный синдром может усиливаться при избытке низкомо­ лекулярных углеводов в диете из-за падения концентрации глюкозы в крови, если система секреции инсулина слишком чувствительна к уровню глюкозы.

3.5.4. Влияние алкоголя

Наконец, при ПМС следует исключать алкоголь. Ухудшение самочувствия обусловлено, как и в предыдущем примере, падением концентрации глюкозы в крови. Алкоголь блокирует процессы глюконеогенеза (см. раздел 3.4.4), которые постоянно идут в организме. В отсутствие поступления углеводов с пищей, глюконеогенез становится критическим процессом, поддерживающим необходимый уровень глюкозы в крови, поскольку запасы гликогена в печени относительно невелики. Алкоголь, блокируя глюконеогенез, вызывает психические расстройства не только при ПМС, но и в случае дефицита глюкозы в крови в результате мышечной работы и других физических нагрузок.

Предменструальный синдром усиливается при приеме алкоголя.

Таким образом, отягощение ПМС приемом алкоголя представляет собой пример гуморального влияния на психику за счет влияния на общий метаболизм.

Итак, ПМС — это хороший пример психических реакций, основной причиной которых является гормональный сигнал — резкое изменение секреции прогестерона. Кроме того, на модели ПМС мы рассмотрели несколько механизмов психотропного эффекта других гуморальных агентов.

В заключение следует еще раз подчеркнуть, что механизмы регуляции секреции прогестерона и его функциональное значение в мужском организме почти не исследованы. Тем не менее введение прогестерона самцам животных разных видов вызывает те же психические изменения, что и при введении его самкам: снижение тревожности и, как следствие, ухудшение способности к обучению. Следовательно, можно уверенно предполагать, что и у мужчин нарушения обмена прогестерона связаны с некоторыми аффективными расстройствами.

Контрольные вопросы

1.«Никанор Иванович налил лафитничек, выпил, налил второй, выпил, подхватил на вилку три куска селедки… и в это время позвонили, а Пелагея Антоновна внесла дымящуюся кастрюлю, при одном взгляде на которую сразу можно было догадаться, что в ней, в гуще

Глава 3. Гуморальная система	137

огненного борща, находится то, чего вкуснее нет в мире, — мозговая кость» (Булгаков М. Мастер и Маргарита. Глава 9). Прокомментируйте поведение персонажей, используя категории «потребности», «мотивация». Укажите — каковы гуморальные факторы организации поведения персонажей. Ответьте — зачем принято пить аперитив (водку перед обедом)?

2.Почему при предменструальном синдроме рекомендуется бессолевая диета?

3.Почему студентки, имеющие грудного ребенка, учатся хуже, чем до родов?

4.Каковы особенности гормонов гипоталамуса (на примере кортиколиберина и гонадолиберина)?

5.Каковы особенности гормонов переднего гипофиза (на примере АКТГ)?

6.Как известно, гормоны влияют на психику, воздействуя на: 1) на обмен веществ; 2) внутренние органы; 3) непосредственно на ЦНС; 4) на ЦНС через периферическую НС.

Какими путями влияют на поведение следующие гормоны:

•адреналин;

•кортиколиберин;

•гонадолиберин;

•АКТГ;

•вазопрессин;

•окситоцин;

•прогестерон;

•кортизол?

7.Какой путь влияния не указан в предыдущем вопросе? (подсказка: «Кортизол влияет на психику …»)

8.Пропагандисты вегетарианства считают, что вегетарианская диета улучшает нравственную природу человека. Что вы думаете по этому поводу? Как меняется поведение человека и животных при вегетарианской диете?

9.Каковы этапы передачи гормонального сигнала?

10.Что такое обратная связь? Какова ее роль в регуляции функций организма?

Рекомендуемая литература

Ашмарин И. П. Загадки и откровения биохимии памяти. Л.: Изд. ЛГУ, 1975.

Научно-популярная книга о гуморальном обеспечении и модуляции когнитивных функций, написанная крупным отечественным специалистом.

138	Биология поведения: гуморальные механизмы

Држевецкая И. А. Основы физиологии обмена веществ и эндокринной системы. М.: Высшая школа, 1994. 256 с.

Простой учебник эндокринологии.

Ленинджер А. Основы биохимии. Т. 1–3. М.: Мир, 1985. 1056 с.

Классическое руководство по обмену веществ для студентов.

Чернышева М. П. Гормоны животных. СПб.: Глаголъ, 1995. 297 с.

Учебник эндокринологии, написанный с позиций «рецепторологии».

Глава 4

СТРЕСС

4.1.Понятие стресса. Неспецифичность. Системность. Адаптивность. Но­

визна.

4.2.Стресс сопровождает и приятные события.

4.3.Определение величины стресса. Чувствительность. Реактивность. Скорость развития и скорость угасания реакции. Устойчивость к стрессорным ситуациям — это скорость угасания стрессорной реакции.

4.4.Поведение при стрессе. Универсальная форма поведения при стрес­ се — смещенная активность. Формы смещенной активности. Груминг — сме­ щенная активность, в которой смыкаются поведенческий и эндокринный ком­ поненты стресса.

4.5.Гормоны при стрессе.

4.6.Психотропные эффекты стрессорных гормонов. Кортиколиберин.

АКТГ. Окситоцин и вазопрессин. Эндорфины и энкефалины. Адреналин. Гормо­ ны коры надпочечников.

4.1. Понятие стресса

Уолтер Кеннон первым отметил, что организм отвечает на самые разные физические и психологические воздействия сходным образом: из мозгового слоя надпочечников в кровь выделяется адреналин55. Сигнал на выделение адреналина поступает по чревному нерву, который является частью симпатической нервной системы. Адреналин усиливает сердцебиение, повышает содержание сахара в крови, тормозит моторику желу- дочно-кишечного тракта, вызывает перераспределение кровоснабжения: от периферических органов к жизненно важным — сердцу, легким, мозгу и скелетным мышцам. Согласно Кеннону, эти эффекты адреналина подготавливают организм к борьбе, которая ассоциируется со страхом, яростью и болью. Организм с наиболее выраженными реакциями на адреналин имеет наибольшие шансы выжить в экстренной ситуации. Согласно современным представлениям, адреналин, секретируемый мозговым слоем надпочечников, и норадреналин, секретируемый там же, а кро­ ме того, и нервными окончаниями являются основными медиаторами

55 Кеннон У. Физиология эмоций. Телесные изменения при боли, голоде, страхе и яро­ сти. Л.: Прибой, 1927. 173 с.

140	Биология поведения: гуморальные механизмы

симпато-адреналового56 компонента стрессорного ответа, развивающего в ситуации, которая требует от животного или человека борьбы или бегства от угрожающего стимула. Таким образом, Кеннон первым связал конкретный гормон с эмоциональным состоянием.

Уолтер Кеннон показал, что в ответ на любые воздействия происходит увеличение секреции адреналина из мозгового слоя надпочечников.

Ганс Селье показал, что в ответ на любые воздействия происходит увеличение коркового слоя надпочечников. Эту неспецифическую реакцию он назвал «стрессом».

Понятие «стресс» ввел Ганс Селье57. Молодой канадский ученый обнаружил, что при воздействии самых разных физических раздражителей, таких как холод, хирургическая травма, сильная мышечная нагрузка, различные яды (адреналин, атропин, морфий, формальдегид и т. д.), организм животного реагирует сходным образом, проявляя три симптома: увеличение надпочечников, уменьшение лимфатических структур, появление язв на слизистой оболочке желудка. Этот стереотипный ответ организма получил название генерализованного адаптационного синдрома. Селье выде-

лил три стадии этого синдрома. Стадия тревоги включает три упомянутые реакции, которые развиваются, когда животное впервые сталкивается со стимулом. При длительном действии стимула (если, конечно, животное выживает) эти морфологические изменения уменьшаются и исчезают. Эта стадия называется стадией адаптации, или резистентности (устойчивости). Это означает, что организм приспособился к конкретному раздражителю. Предъявление в этой стадии другого стимула вызывает появление триады генерализованного адаптационного симптома, т. е. адаптация достигается ценой снижения устойчивости к действию других раздражителей. Если раздражитель действует длительное время, стадия резистентности сменяется стадией истощения. В этой стадии, когда организм уже не в состоянии поддерживать резистентность, и триада изменений надпочечника, лимфатической ткани и слизистой желудка проявляется снова, но уже значительно сильнее. В конце концов животное гибнет.

Г. Сельеопределялгенерализованныйадаптационныйсиндром,который обозначает то же, что и «стресс» как «неспецифическую системную реакцию организма, развивающуюся при длительном постоянном действии раздражителя».НесколькодесятилетийспустяСельеопределилстресскак«неспецифический ответ организма на возникшую потребность»58, т. е. как реакцию всего организма, которая имеет общие черты независимо от типа воздействия.

56«Симпато» означает «связанный с симпатической нервной системой», «адреналовый» происходит от латинского названия надпочечника — adrenal.

57Selye H. A. Nature. V. 138. 1936. P. 32.

58Селье Ганс. На уровне целого организма. М.: Наука, 1972. 122 с.

Глава 4. Стресс	141

Данное определение не очень удобно, поскольку оно очень неспецифично, т. е. под него подпадают практически любые реакции живых организмов. Удовлетворение различных потребностей происходит постоянно (см. раздел 2.3). Но при этом нельзя утверждать, что человек или животное такжепостоянноиспытываетстресс.Абсолютноебольшинствопотребностей возникает и успешно удовлетворяется без каких-либо признаков стресса.

Другое распространенное определение стресса заключается в том, что стресс — это реакция на вредные воздействия. Такое представление тоже неудобно тем, потому что оставляет слишком много неясностей. Какое воздействие является вредным? Человек может не осознавать вред воздействия. Человек (или животное) может не понимать, что когда-нибудь потом данное воздействие принесет пользу. Наконец, стрессом сопровождаются такие изменения условий существования, которые не только приятны человеку, но и приносят ему несомненную пользу. Многие люди (и животные) строят свою жизнь так, чтобы испытывать стресс как можно чаще.

В данном курсе мы будем исходить из следующего определения стресса:

Стресс — это неспецифическая системная приспособительная реакция ор­ ганизма на отклонение условий существования от привычных.

Рассмотрим каждое слово в этом определении.

4.1.1. Неспецифичность стресса

Центральным положением концепции стресса является неспецифичность. Ганс Селье обратил внимание на то, что при самых разных воздействиях на живой организм отмечаются три реакции: увеличение коры надпочечников, уменьшение тимуса и появление язв слизистой оболочки желудка. Эти три симптома получили название «триада Селье».

Любой фактор внешней среды, воздействующий на организм, вызывает специфическую реакцию, однако одновременно он вызывает и неспецифическую активацию нескольких адаптивных функций, направленных на восстановление нормального состояния. То есть неспецифичность стресса заключается в том, что любые раздражения вызывают одну и ту же реакцию организма.

Неспецифичность стресса состоит в том, что одну и ту же реакцию орга­ низма вызывают различные раздражения независимо от их природы.

Стрессорная реакция59 не зависит от модальности стимула, тогда как специфическая реакция, конечно же, зависит. При мышечной работе,

59 То есть реакция, вызванная стрессом; стрессор — стимул или ситуация, вызывающая стресс.