Метаболизм этанола и опиоидные системы организма
Зависимость скорости абсорбции этилового спирта от концентрации. Содержание эндогенного этилового спирта в организме человека. Неспецифичность биологических эффектов этанола. Опиоидные рецепторы как разновидность рецепторов нервной системы, их функция.
Рубрика | Биология и естествознание |
Вид | реферат |
Язык | русский |
Дата добавления | 06.05.2014 |
Размер файла | 82,3 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Факультет "Технология и торговое дело"
Кафедра "М и ЕД"
Исследование
по дисциплине "Биохимия"
Тема: "Метаболизм этанола и опиоидные системы организма"
Специальность: 260501.65 Технология продуктов общественного питания
Введение
Этиловый спирт (этанол, С2Н5ОН) обладает седативно-гипнотическим действием. При приёме внутрь этанол, так же как метанол, этиленгликоль и другие спирты, легко абсорбируется из желудка (20%) и тонкой кишки (80%) благодаря его малой молекулярной массе и растворимости в липидах. Скорость абсорбции зависит от концентрации: например, в желудке она максимальна при концентрации приблизительно 30%. Пары этанола могут легко абсорбироваться в лёгких. После приёма этанола натощак максимальная концентрация в крови достигается через 30 мин. Наличие пищи в кишечнике задерживает всасывание. Распределение этанола в тканях организма происходит быстро и равномерно. Более 90% поступившего этанола окисляется в печени, оставшийся выделяется через лёгкие и почки (в течение 7-12 ч). Количество алкоголя, окисляемое за единицу времени, приблизительно пропорционально массе тела или печени. Взрослый человек может метаболизировать 7-10 г (0,15-0,22 моль) этанола в час.
Метаболизм этанола
Этанол может синтезироваться в организме человека или поступает с пищей. Эндогенный этиловый спирт содержится в крови в концентрации 0,0004 до 0,001 г/л. Источниками этанола являются:
1) превращение глюкозы: Глюкоза Пируват >Ацетальдегид >Этанол;
2) спиртовое брожение углеводов микрофлорой кишечника и дыхательных путей.
Источником экзогенного этанола для человека служат спиртные напитки и даже некоторые пищевые продукты (соки, кефир, хлеб). Экзогенный этанол быстро всасывается в желудке (20-30%) и в тонком кишечнике (70-80%), достигая через 30-60 минут максимальной концентрации в крови. Метаболизм (окисление) этанола начинается уже в слизистой оболочке рта и продолжается во многих органах, но главным образом в печени (до 70-95% окисляемого этанола).
Возможные реакции окисления этанола и ацетальдегида представлены ниже. При малых и умеренных дозах этанол окисляется с участием NAD-зависимых ферментов (рис.1).
Рис. 1. Окисление этанола с участием NAD-зависимых дегидрогеназ
Уксусная кислота превращается в ацетил-КоА, который является конечным продуктом метаболизма этанола. Ацетил-КоА окисляется в цитратном цикле до СО2, а при его избытке у больных, страдающих хроническим алкоголизмом, используется в печени для синтеза жирных кислот, жира и холестерина. Около 10% экзогенного этанола выводится в неизменном виде с выдыхаемым воздухом, мочой, потом.
Биологические эффекты этанола неспецифичны и многогранны: физико-химические, мембранотропные, метаболические, наркотические, токсические и канцерогенные. Этанол как амфифильное вещество усиливает проницаемость гематоэнцефалического барьера для других веществ, проникает в мозг, нарушает структуру и функции мембран и вызывает изменение метаболизма практически во всех органах. Однако еще более выраженное токсическое действие оказывает продукт метаболизма этанола - ацетальдегид.
Ацетальдегид способен взаимодействовать с функциональными группами (NH2, SH, ОН) белков, ферментов, рецепторов, глутатиона, нарушая их функции, что может вызывать рак полости рта, глотки и мочевых путей. Ацетальдегид ингибирует NADH-дегидрогеназу и снижает способность гемоглобина переносить кислород, что приводит к нарушению энергетического обмена и синтеза АТФ. При хроническом алкоголизме ацетальдегид вступает в реакции с дофамином и серотонином, образуя алкогольные опиоиды, реагирующие с опиатными рецепторами и являющиеся факторами развития алкогольной эйфории и влечения к алкоголю.
Опиодные рецепторы
Опиомидные рецемпторы (опиатные рецепторы) - разновидность рецепторов нервной системы, относящихся к рецепторам, сопряжённым с G белком. Основная их функция в организме - регулирование болевых ощущений. В настоящее время различают четыре основные группы опиоидных рецепторов: м - (мю), д - (дельта), к - (каппа) и но цицептивные рецепторы. Они связываются как с эндогенными (вырабатываемые в организме), так и с экзогенными (поступающими извне) опиоидными лигандами. Опиатные рецепторы широко распространены в головном, спинном мозге, а также в желудочно-кишечном тракте и других органах.
Виды опиоидных рецепторов: В настоящее время различают четыре основные группы опиоидных рецепторов, каждая из которых подразделяется ещё на несколько подтипов.
Рецептор |
Подтип |
Расположение |
Функция |
|
мю (м) MOP |
м1, м2, м3 |
головной мозг: кора (слои III и IV), таламус, стриосомы, околоводопроводное серое вещество спинной мозг: студенистое вещество, периферические чувствительные нейроны желудочно-кишечный тракт |
м1: анальгезия; физическая зависимость м2: эйфория; физическая зависимость угнетение дыхания миоз ослабление перистальтики ЖКТ м3: неизвестна |
|
дельта (д) DOP |
д1, д2 |
головной мозг (ядро моста, миндалевидное тело, зрительный бугор, глубокие слои коры) периферические чувствительные нейроны |
анальгезия антидепрессантныеэффекты физическая зависимость |
|
каппа (к) KOP |
к1, к2, к3 |
головной мозг: гипоталамус, околоводопроводное серое вещество, ограда спинной мозг: студенистое вещество периферические чувствительные нейроны |
анальгезия седация миоз угнетение выработки АДГ дисфория |
|
Ноцицептиновый рецептор NOP |
- |
головной мозг: кора, миндалевидное тело, гиппокамп, перегородочные ядра, поводок, гипоталамус спинной мозг |
тревожность депрессия аппетит развитие толерантности к м-агонистам |
Эффект анальгезии наблюдается при стимуляции м-, д - и к-рецепторов. Агонисты м-рецепторов, кроме того, вызывают угнетение дыхания и седативный эффект, а агонисты к-рецепторов - психотомиметические эффекты. Действие большинства опиоидных анальгетиков связано со стимуляцией рецепторов м-типа.
Опиодные системы организма и алкоголизм
Энкефалины и эндорфины являются эндогенными пептидами, широко обнаруживаемыми в мозге млекопитающих. Эндогенные опиоиды модулируют активность нейронных ансамблей, обеспечивающих механизмы подкрепления (награды), и, кроме того, действуют как аналгетики, устраняя боль различного генеза при их введении в желудочки или структуры мозга. Этанол, подобно опиоидам, изменяет концентрации бета-эндорфина, энкефалинов и других опиоидов в мозге. Показано, что этанол влияет на синтез опиоидных пептидов.
Как уже отмечалось выше, этанол и ацетальдегид, так же как и тетрагидроизохинолин (ТГИХ), связываются преимущественно с одним или несколькими опиоидными рецепторами. Это предполагает участие опиоидных рецепторов в эффектах этанола. Так, было показано, что некоторые опиоидные нейропептиды значительно уменьшают потребление этанола у грызунов. Морфин, по-видимому, также может опосредовать повышенное потребление алкоголя. В мозге и спинномозговой жидкости млекопитающих обнаружены опиаты непептидной природы, в частности, морфин.
Изохинолины формируются в тканях млекопитающих в процессе метаболизма этанола. Более того, предшественник изохинолина превращается в морфин. Следовательно, возможно, что часть эффектов этанола опосредуется ТГИХ или морфином. Хотя эта гипотеза находит немало возражений, существуют доказательства, что ТГИХ вызывают усиленное потребление этанола у грызунов, изначально отвергающих алкоголь. На этой основе возникло предположение, что стимулируемое ТГИХ потребление этанола является компенсаторным механизмом между продукцией ТГИХ и дефицитом эндорфинов.
Определенный интерес вызывает концепция К. Blum и М. Trachtenberg (1988), называемая авторами как генотипическая или психогенетическая теория алкоголизма. Схематически данную концепцию можно представить следующим образом. Авторы выделяют три типа алкогольного поведения (влечения к алкоголю):
1) с преобладанием факторов генетической предрасположенности;
2) провоцируемое стрессовыми ситуациями;
3) связанное с токсическим действием алкоголя.
Данные типы поведения описываются ими в виде следующих формул:
метаболизм этанол опиоидный рецептор
(1) ВА = ГФДМОП + ФОС;
(2) ВА = ГФНУМ + ФОССДМОП;
(3) ВА = ГФНУМ - I - ФОСАДМОП,
где ВА - влечение к алкоголю; ГФ - генетические факторы; ФОС - факторы окружающей среды; ДМОП - дефицит нейромедиаторов, включая опиоидные пептиды; НУМ - нормальный уровень медиаторов; СДМОП - вызванный стрессом дефицит нейромедиаторов и опиоидных пептидов; АДМОП - вызванный алкоголем дефицит нейромедиаторов и опиоидных пептидов.
По мнению самих авторов психогенетической концепции алкоголизма, приведенные схемы раскрывают потенциальные нейрохимические механизмы влечения к алкоголю, а также служат умозрительной моделью для оценки взаимодействия опиоидных пептидов и классических нейромедиаторов. Рассмотрим более детально изменения на синаптическом уровне при воздействии этанола.
Прежде всего, проиллюстрируем работу синапса отдельными пояснениями: предшественник (прекурсор) нейромедиатора (ров) поступает в центральную нервную систему из крови; нейрон поглощает предшественник; энкефалины синтезируются в соме клетки и транспортируются в пресинаптическое окончание; нейромедиаторы хранятся в везикулах; при деполяризации нейрона везикулы выделяют нейромедиатор посредством экзоцитоза и он поступает в синаптическую щель; здесь он может связываться с постсинаптическим рецептором; для катехоламинов и серотонина первичным механизмом инактивации является обратный захват медиатора пресинаптическим окончанием; некоторые медиаторы инактивируются ферментами в синаптической щели, это относится и к энкефалиназам, в частности, энкефалиназе А, осуществляющей первичный метаболизм энкефалинов; часть нейромедиатора удаляется из синаптической щели простой диффузией; пресинаптические рецепторы моноаминов и опиоидные ауторецепторы регулируют синтез нейромедиаторов посредством механизма обратной связи.
Острое воздействие алкоголя приводит к его усиленному метаболизму с образованием в печени и мозге ТГИХ, которые действуют как суррогаты, проявляя свойства агонистов и антагонистов постсинаптических рецепторов и вызывая чувство ложного комфорта. В то же время синтез энкефалинов уменьшается благодаря активации пресинаптических рецепторов нервных окончаний. Хроническое употребление этанола приводит к развитию алкогольной зависимости и алкоголизма. При этом вследствие продолжающегося стресса, генетической предрасположенности и токсикологических свойств этанола продолжается дальнейшее снижение синтеза энкефалинов. В этом состоянии индивид находится в полной зависимости от действия ТГИХ, образующихся в результате метаболизма алкоголя. Состояние острой отмены алкоголя (абстинентный синдром) характеризуется остаточным дефицитом нейромедиаторов, в том числе энкефалинов, количественным возрастанием неоккупированных опиоидных рецепторов, что приводит к уменьшению толерантности, возрастанию чувства влечения к алкоголю, появлению неврозоподобных черт, таких как страх, тревога, депрессия, растерянность.
Ранний период выздоровления (ремиссии) при алкоголизме характеризуется изменением эффективности синтеза опиоидов вследствие прекращения употребления этанола. При этом в течение достаточно длительного периода времени отмечается повышенная чувствительность постсинаптических рецепторов опиоидов к действию ТГИХ. Синтез энкефалинов восстанавливается относительно медленно. Важно отметить, что ингибирование одной или нескольких энкефалиназ способствует более быстрому восстановлению и оптимальному использованию ограниченных запасов энкефалинов, а следовательно, и быстрейшему выздоровлению. Со временем, при использовании ингибиторов энкефалиназ восстанавливается чувствительность опиоидных рецепторов к действию ТГИХ. Запасы энкефалинов начинают приближаться к преморбидному уровню. По мере взаимодействия полноценных опиоидов с рецепторами увеличивается чувство внутреннего комфорта.
В настоящее время установлена способность сальсолинола и других эндогенных аналогов морфина, образующихся с участием ацетальдегида, служить как агонистами, так и блокаторами опиоидных рецепторов в зависимости от концентрации и других условий исследования. Следствием такого взаимодействия является подмена эндогенных факторов вознаграждения или же, при хроническом приеме алкоголя, ведущем к постоянной повышенной концентрации сальсолинола, блокада рецепторов в отношении собственных эндогенных, наиболее адекватных, факторов вознаграждения, которая может вызвать постоянное чувство неудовлетворенности (дискомфорта) и побуждать к поиску наркотических средств. Образование сальсолинола и подобных ему непептидных морфиноподобных соединений при алкоголизме указывает на вероятную связь опиоидной системы с механизмами формирования алкогольной зависимости. К этой же мысли приводит тот факт, что классический блокатор опиатных рецепторов налоксон используется для лечения алкоголизма. Большинства больных алкоголизмом возрастает уровень антител к морфиноподобным соединениям. Многие исследователи ищут корреляцию между уровнем морфиноподобных соединений и состоянием опиоидных рецепторов, с одной стороны, и стадией алкоголизма, с другой. Найденные корреляции, подтверждающие более или менее значительное участие системы опиоидов в механизмах алкоголизма, свидетельствуют о довольно сложных отношениях, подчас противоречивых. Так, например, показано меньшее содержание мет-энкефалина в мозге предрасположенных к алкоголю животных и меньшая концентрация в гипоталамусе бета-эндорфина у животных со сформировавшимся алкоголизмом и наследственно предрасположенных к алкоголизму. Установлено также, хотя и не на всех экспериментальных моделях, что введение таким животным этанола повышает уровень мет-энкефалина и бета-эндорфина.
Противоречивы данные об изменениях уровня бета-эндорфина в плазме и спинномозговой жидкости при введении алкоголя. Источником недоразумений является также то, что при алкоголизме возможны не только изменения уровня эндогенных опиоидов, но и состояния их рецепторов в силу мембранотропности этанола. Есть данные о снижении сродства энкефалинов к их рецепторам под влиянием этанола. Следовательно, как справедливо считают И.П. Ашмарин и др. (1996), для строгого учета роли эндогенных опиоидов при алкоголизме необходимо совместное рассмотрение данных об уровне опиоидов и о состоянии их рецепторов. Таких данных, к сожалению, пока недостаточно.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Нервная система как важнейшая интегрирующая функция организма. Участие нервной системы человека в процессе адекватного приспособления к окружающей среде. Нижний и верхний абсолютный порог чувствительности. Классификация нервных рецепторов и их функции.
реферат [19,9 K], добавлен 23.02.2010Исследование рецепторов как сложных образований, состоящих из нервных окончаний, обеспечивающих превращение влияния раздражителей в нервный импульс. Классификация рецепторов и механизм физиологии рецепции. Адаптация рецепторов и сенсорные модальности.
реферат [1,1 M], добавлен 19.02.2011Функции нервной системы в организме человека. Клеточное строение нервной системы. Виды нервных клеток (функциональная классификация). Рефлекторный принцип работы нервной системы. Отделы центральной нервной системы. Учение о высшей нервной деятельности.
реферат [1,6 M], добавлен 15.02.2011Синтез серотонина и виды серотониновых рецепторов, их современная классификация. Связывающие свойства серотониновых рецепторов и их сопряжение с эффекторными системами клеток. Регуляция функций центральной нервной системы и периферических органов.
презентация [365,1 K], добавлен 23.10.2013Классификация бактерий, их рост и способы размножения, морфологические и культуральные признаки. Строение бактериальной клетки. Клеточная стенка прокариот. Химизм спиртового брожения. Технология получения этилового спирта, пива, вина и пекарских дрожжей.
реферат [690,6 K], добавлен 04.07.2015Содержание, локализация и транспорт аминокислот. Метаболизм дикарбоновых аминокислот и глутамина. Компартментализация метаболизма аминокислот. Глицин и пути его обмена, серосодержащие аминокислоты. Ароматические аминокислоты нервной ткани и их метаболизм.
курсовая работа [1,7 M], добавлен 26.08.2009Брожение как процесс анаэробного расщепления органических веществ, его основные причины. Исследование химических процессов при спиртовом брожении. Использование спиртового брожения в основе производства этилового спирта, пива, вина и пекарских дрожжей.
контрольная работа [39,8 K], добавлен 17.09.2016Общая характеристика нервной системы. Рефлекторная регуляция деятельности органов, систем и организма. Физиологические роли частных образований центральной нервной системы. Деятельность периферического соматического и вегетативного отдела нервной системы.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 26.08.2009Строение, морфофункциональные особенности и функции вегетативной нервной системы. Классификация ганглий и нервных окончаний. Действие медиаторов и рецепторов. Влияние симпатической и парасимпатической нервной системы на деятельность внутренних органов.
презентация [2,2 M], добавлен 09.11.2013Анализ биохимического состава и метаболических процессов нервной ткани. Молекулярные основы возбуждения и проведения по аксону, синаптической передачи. Метаболизм углеводов, белков и липидов, обеспечивающих выполнение основных функций нервной ткани.
курсовая работа [448,5 K], добавлен 12.11.2014Структура нервной системы, ее основные составные части и порядок их взаимодействия, назначение и функции в организме. Виды нервной системы и процессы, на которые они влияют. Биохимические основы нейрологической памяти и обучения, заболевания мозга.
лекция [76,2 K], добавлен 21.07.2009Эволюция нервной системы живых существ. Особенности филогенеза нервной системы. Основные этапы индивидуального развития человеческого организма (онтогенез человека). Закон Э. Геккеля и Ф. Мюллера. Периоды онтогенеза человека (внутри- и внеутробный).
презентация [2,3 M], добавлен 04.09.2015Физиология центральной нервной системы. Рефлекс - реакция организма на раздражение рецепторов. Значение рефлексов для организма. Закономерности механизмов осуществления рефлекторной деятельности. Свойства анализаторов, их значение, строение и функции.
реферат [20,7 K], добавлен 28.05.2010Сущность метаболизма организма человека. Постоянный обмен веществ между организмом и внешней средой. Аэробное и анаэробное расщепление продуктов. Величина основного обмена. Источник тепла в организме. Нервный механизм терморегуляции организма человека.
лекция [22,3 K], добавлен 28.04.2013Изучение рефлекторной теории и её принципов: материалистического детерминизма, структурности, анализа и синтеза. Характеристика понятия рефлекса, его значения и роли в организме. Рефлекторный принцип построения нервной системы. Принцип обратной связи.
реферат [16,0 K], добавлен 19.02.2011Нейробиологические концепции нервной системы. Составляющие нервной системы, характеристика их функций. Рефлекс - основная форма нервной деятельности. Понятие рефлекторной дуги. Особенности процессов возбуждения и торможения в центральной нервной системе.
реферат [55,5 K], добавлен 13.07.2013Функции вегетативной нервной системы. Парасимпатический и симпатический отделы вегетативной нервной системы. Двигательная и секреторная активность пищеварительного тракта. Мобилизация ресурсов организма и активность вегетативной нервной системы.
презентация [1,4 M], добавлен 04.06.2012Общие представления о нейропептидах, классификация и принципы их построения. Метаболизм энкефалинов и ферменты их процессинга. Краткие характеристики карбоксипептидазо-В-подобных ферментов. Процессинг и посттрансляционная модификация нейропептидов.
реферат [1,7 M], добавлен 22.09.2009Значение нервной системы в приспособлении организма к окружающей среде. Общая характеристика нервной ткани. Строение нейрона и их классификация по количеству отростков и по функциям. Черепно-мозговые нервы. Особенности внутреннего строения спинного мозга.
шпаргалка [87,9 K], добавлен 23.11.2010Рассмотрение основных принципов регуляции и функционирования клеток. Ознакомление с понятием и ключевыми типами рецепторов. Определение роли системы циркуляции в поддержании гомеостаза организма человека. Классификация видов человеческого телосложения.
контрольная работа [338,6 K], добавлен 01.10.2010