Кафедра химии имени профессоров С.И. Афонского, А.Г. Малахова

Кафедра химии имени профессоров С.И. Афонского, А.Г. Малахова

РЕФЕРАТ

 

по дисциплине «Основы гормональной регуляции»

 

«Эндорфины»

Исполнитель: 4 курс, Ветеринарно-биологический факультет,
1 группа, Гаврилина Елизавета Сергеевна

 

Курсовая                дата                         _____________________

принята                  кол-во баллов        _____________________

К защите

Преподаватель      Зарудная Е.Н.

Москва, 2019

                                                                        

Содержание

Введение. 3

История открытия. 3

Химическая природа эндорфинов. 6

Биосинтез эндорфинов. 7

Хранение и секреция эндорфинов. 9

Механизм действия эндорфинов. 11

Опиоидные рецепторы.. 13

Патологии, связанные с эндорфинами. 15

Выводы.. 16

Список литературы.. 17

 

Введение

Эндорфины (эндогенные морфины)-группа полипептидных химических соединений по структуре сходных с опиатами (морфиноподобными соединениями),которые естественным путем вырабатываются в нейронах головного мозга и обладают способностью уменьшать боль аналогично опиатам и влиять на эмоциональное состояние.

Эндорфины были открыты в 70-х годах XX века, как один из гормонов гипофиза. Их биологические свойства оказались очень похожи на свойства опиатов. Сразу же установили их сильнейшее обезболивающее действие, в несколько раз превышающее эффект морфия в тех же дозах. Именно поэтому их назвали «эндорфины» (сочетание слов «эндогенный» и «морфин»).

Это открытие стало научной сенсацией. Десятки лабораторий во всем мире начали активно исследовать эти вещества.

Интерес к эндорфинам нарастал тем сильнее, чем больше становилось известно о свойствах этих новых веществ. Так, во время научных экспериментов с этими веществами было обнаружено, что устранение боли – далеко не единственный эффект «эндорфин-терапии».
Ученые постоянно рапортовали о найденных ими новых функциях «внутренних морфинов». Оказалось, что эндорфины ускоряют заживление поврежденных тканей, повышают иммунитет, противодействуют стрессам, нормализуют артериальное давление, помогают восстановиться после тяжелых длительных болезней, защищают организм от переутомления и эмоционального напряжения и многое другое.

История открытия

Трудно сказать, с какого момента можно отсчитывать историю знакомства с эндорфинами. Считается, что открыты они были вначале семидесятых годов прошлого столетия, когда ученые активно заинтересовались китайской системой обезболивания, позволяющей проводить операции без введения анестезии. Методики рефлексотерапии и иглоукалывания в то время еще были недостаточно изучены, чтобы понять, как они работают и можно ли их применять для обезболивания определенных участков тела.

Многим ранее, на границе XVII-XVIII столетий немецкий фармацевт Фридрих Сетюрнер, который в то время был еще только учеником, выделил из опия (сырьем служил недозрелый мак) удивительное вещество с сильнейшим седативным и снотворным действием. Это вещество в виде белого порошка с алкилирующими свойствами было названо морфием по аналогии с именем греческого бога сновидений.

Морфий способен вызывать крепкий сон и снижать чувствительность тела к различным воздействиям.

Спустя столетие в результате работы ученых был выявлен тот факт, что передача нервных импульсов в организме осуществляется благодаря специфическим веществам - нейромедиаторам, в частности адреналину и ацетилхолину.

В то же время, как ученых заинтересовали восточные практики, особо актуально встал вопрос опиумной наркомании. Во время исследования ее причин были обнаружены чувствительные к опиатам, в частности к морфию, рецепторы, которые находятся в нервных волокнах и других тканях организма. Их взаимодействие с опиатами и приводит к появлению чувства эйфории.

Но вернемся к китайским практикам. Во время их изучения было обнаружено, что введение в организм препарата «Налоксон», применяемого как антидот к опиатам, эффект обезболивания, достигнутый во время проведения акупунктуры, исчезал в течение нескольких секунд. Это говорило в пользу того, что при иглоукалывании достигается эффект высвобождения некоторых веществ, сходных по действию с морфием – одним из сильнейших опиатов, способных снимать боли высокой интенсивности. То есть наш организм сам способен вырабатывать вещества, успокаивающие нервную систему, снимающие боли и вызывающие эйфорию.

Поскольку сравнение шло именно с морфием, то эти предполагаемые нейромедиаторы со специфическим действием, были названы по аналогии с опиатом – эндорфины или эндогенные морфины.

Природные опиоидные пептиды выделены впервые в 1976 году из мозга млекопитающих. Это были так называемые энкефалины - лейцин-энкефалин и метионин-энкефалин, различающиеся лишь концевым С-остатком.

В начале 70-х годов в разных лабораториях мира обнаружили, что клетки головного мозга имеют рецепторы, связывающие морфин, и только в таком связанном виде он становится активным. Предполагать, что мозг специально заготовил такого рода рецепторы под столь редкий ингредиент как морфин, не было оснований. Возникло подозрение, что функция этих рецепторов состояла в связывании не морфина, но какого-то близкого к нему вещества, вырабатываемого самим организмом. В 1976 году доктор Хьюз в Шотландии извлек это таинственное вещество из мозга морской свинки, у которой сразу же резко снизилась болевая чувствительность. Хьюз назвал вещество энкефалином, что по-гречески означает «из мозга». А профессор Чо Хао Ли в Сан-Франциско извлек из мозга верблюда, а конкретнее из верблюжьего гипофиза еще один внутренний наркотик, оказавшийся в 50 раз сильнее известного морфия. Чо и назвал его эндорфином – «внутренним морфином». В том же 1976 году выделили из крови животных еще два внутренних наркотика, которые были сходны с морфином по составу, но в отличие от растительного морфина не угнетали дыхания и не приводили к наркозависимости. И, наконец, доктор Плесс в Швейцарии синтезировал эндорфин, то есть изготовил его в лаборатории, в пробирке, точно зная химический состав и строение этого загадочного вещества. Из экстрактов тканей гипофиза и гипоталамуса млекопитающих выделены и другие опиоидные пептиды - эндорфины. Все они в N-концевой области обычно содержат остаток энкефалина. Все эндогенные опиоидные пептиды синтезируются в организме в виде крупных белков-предшественников путем протеолиза. Пространственное строение энкефалинов сходно с морфином. Энкефалины и эндорфины обладают обезболивающим действием, снижают двигательную активность ЖКТ, влияют на эмоциональное состояние.

Биосинтез эндорфинов

Гипоталамо-гипофизарная система является основным местом синтеза и секреции эндогенных опиатов — полипептидов эндогенного происхождения, обладающих морфиноподобным аналгезирующим действием. Выделяют четыре семейства эндогенных опиатов: эндорфины (α-, β- и γ-), динорфины А и В, неоэндорфины альфа и бета, метионин- и лейцин-энкефалины. В аденогипофизе образуются эндорфины, динорфины и неоэндорфины, тогда как энкефалины синтезируются нейронными структурами разных отделов мозга, прежде всего таламуса и гипоталамуса, и клетками слизистой оболочки кишечника.

Хотя опиатные пептиды имеют общие химические особенности, пути их биосинтеза различны. Синтез β-эндорфина (количество которого в организме наибольшее из всех эндорфинов) в гипофизе происходит как часть синтеза более крупной молекулы-предшественника (проопиомеланокортина, или ПОМК), которая также содержит полную последовательность актг, α-МСГ, β-МСГ и β-ЛПГ (рис. 2). Эта молекула-предшественник обладает также способностью образовывать другие формы эндорфина — фрагменты, называемые α-эндорфином и γ-эндорфином. Внутри ПОМК существуют места отщепления прогормоноподобных веществ, что позволяет образоваться каждому из упомянутых выше пептидов в некоторых анатомических областях. Отсюда следует, что р-липотропный гормон, вероятно, является прогормоном для β-эндорфина. Хотя β-липотропный гормон обладает собственным спектром биологических свойств, его физиологическое значение у человека не определено. Важнее всего уяснить, что этот путь биосинтеза представляет собой единственный способ, посредством которого гипофиз продуцирует АКТГ. Следовательно, биосинтез АКТГ и биосинтез β-эндорфина сложным образом связаны между собой в гипофизе происхождением от одного и того же гена, который кодирует оба гормона. Всегда, когда в гипофизе секретируется АКТГ, там также происходит секреция β-эндорфина.

 

Рисунок 2. Первоначальному синтезу единичного белка-предшественника — проопиомеланокортина (ПОМК) (мол. м асса около 31 000) — способствует трансляция гена, кодирующего структуру адренокортикотропного гормона (АКТГ), β-липотропного гормона (β-ЛПГ) и β-эндорфина. Полученные в результате расщепления прогормоноподобные вещества могут генерировать образование других гормонов из того же самого предшественника, хотя такой процесс происходит не в гипофизе, а в других тканях. МСГ — меланоцитстимулирующий гормон; ЛПГ — липотропный гормон; КППП — кортикотропиноподобный промежуточный пептид; АКТГ — адренокортикотропный гормон.

 

В разных тканях происходят дифференцированные превращения ПОМК. Такое превращение может включать в себя метаболическую инактивацию пептидов, генерируемых из молекулы-предшественника в определенных анатомических областях. Например, хотя в гипофизе не происходит превращения AKTГ в более мелкие фрагменты, в гипоталамусе молекула-предшественник превращается в α-МСГ. β-МСГ генерируется в промежуточной доле мозга у животных низших видов. У человека отсутствует промежуточная доля мозга как четко выраженное единое анатомическое образование, и поэтому β-МСГ у человека продуцируется только в отдельных разрозненных клетках гипофиза. Эти клетки гипофиза секретируют β-эндорфин, β-липотропный гормон и АКТГ. В других клетках конечные продукты секреции определяются видом расщепления большой молекулы пептида-предшественника ферментными системами внутри этих клеток. Хотя клетки нескольких типов могут синтезировать один и тот же первичный генный продукт, конечный профиль гормональной секреции может быть совершенно разным.

Опиоидные рецепторы

Опиоидные пептиды и наркотические анальгетики взаимодействуют с метаботропными опиоидными рецепторами трех типов — µ, κ и δ (табл.39 и 40):

· µ-опиоидные рецепторы вызывают супраспинальную (µ₁) и спинальную (µ₂) анальгезию, седативный эффект, эйфорию, лекарственную зависимость, гипотермию, регулируют процессы обучения и памяти, аппетит, суживают зрачки, угнетают дыхательный центр (µ₂), увеличивают тонус гладкой мускулатуры (µ₂);

· к-опиоидные рецепторы вызывают супраспинальную (к₃) и спинальную (к₁) анальгезию, седативный, психотомиметический эффекты, спазм гладких мышц, регулируют питьевую и пищевую мотивации, угнетают дыхание, повышают диурез (к,);

· δ-опиоидные рецепторы вызывают супраспинальную (δ₁, δ₂) и спинальную (δ₂) анальгезию, гипотермию, регулируют познавательную деятельность, настроение, двигательную активность, обоняние, моторику желудочно-кишечного тракта, функции сердечно-сосудистой системы, угнетают дыхание, оказывают центральное гипотензивное действие.

Рецепторы	Селективные лиганды		Эндогенные лиганды
	агонисты	антагонисты
µ	DAMGO1	СТОР2	Мет-энкефалин
	Морфин		β-Эндорфин
	Фентанил
κ	Кетоциклазоцин	Nor-BNI3	Динорфин А
	Спирадолин
δ	Дельторфин	Налтриндол	Лей-энкефалин

Рисунок 3. Лиганды опиоидных рецепторов

 

Опиоидные рецепторы имеют 65 % одинаковых аминокислот. Они посредством G -белков ингибируют аденилатциклазу и тормозят синтез цАМФ, а также вызывают гиперполяризацию мембран, открывая калиевые каналы (µ, δ) и блокируя кальциевые каналы (к). В синапсах, передающих болевые импульсы, опиоидные рецепторы локализованы на пресинаптической и постсинаптической мембранах. Воздействие опиоидных пептидов и наркотических анальгетиков на опиоидные рецепторы пресинаптической мембраны С -волокон уменьшает выделение медиаторов ноцицептивных сигналов. Постсинаптические рецепторы, вызывая гиперполяризацию нейронов, блокируют проведение импульсов в ноцицептивной системе.

Молекула опиоидных рецепторов включает внеклеточный NН₂-домен, семь трансмембранных доменов и внутриклеточную СОО-терминаль. Полипептидная цепь рецепторов свернута в спираль. Внеклеточный NН₂-домен имеет несколько мест для гликозилирования по остаткам аспарагина. Первая и вторая внеклеточные петли соединены дисульфидным мостиком между остатками цистеина. Зона связывания лигандов состоит из участков селективности и «кармана» связывания. Участки селективности расположены выше наружной поверхности мембраны и сформированы аминокислотными остатками внеклеточных петель и верхушек трансмембранных доменов. «Карман» находится ниже наружной поверхности мембраны. Он ограничен спиральными петлями трансмембранных доменов. Опиоидные пептиды взаимодействуют как с участками селективности, так и с «карманом». Наркотические анальгетики связываются только с «карманом». При этом азот молекулы лиганда вступает в связь с остатками ароматических аминокислот рецептора.

Выводы

Необходимость регулирования и повышения уровня эндорфинов в организме является важной медицинской проблемой. При многих патологических состояниях и заболеваниях, особенно протекающих с выраженными болевыми синдромами, и/или на фоне депрессии, а также вообще протекающих неконструктивно и плохо поддающихся стандартному лечению, у пациентов отмечается истощение эндорфинергической системы, снижение базового уровня эндорфинов (эндорфинодефицит).

К настоящему времени известны как естественные, так и искусственные способы повышения уровня эндорфинов в организме. Прослушивание нравящейся музыки (музыкотерапия), занятия спортом (неизнуряющие), новые позитивные впечатления, поедание шоколада, занятие сексом и приводят к естественному повышению уровня эндорфинов в крови, что повышает настроение, самочувствие, улучшает психофизиологический статус. Иногда необходимо или введение самих эндорфинов и их синтетических аналогов, или стимуляция их выработки различными способами.

 

Список литературы

1. А.Ш. Зайчик, Л.П. Чурилов «Основы общей потологии». Часть1. Основы общей патофизиологии. В главе 18 «Проблема фмизиологического выхода из стресса и опиодные пептиды». СПб. 1999, ЭЛБИ с.530-534

2. Меерсон Ф. З., Пшенникова М.Г. «Адаптация к стрессорным ситуациям и физическим нагрузкам». Глава 4 «Стресс-лимитирующие системы организма».- М.: Медицина,1988.

3. Б. Поеранц. «Опосредуют ли эндорфины акупунктурную анальгезию?» В сб. «Эндорфины» под ред. Э Коста, М. Трабукки. Москва «МИР», 1981.

4. Транскраниальная электростимуляция. Экспериментально-клинические исследования. Сборник статей. Том 1-3 под ред. д.м.н. проф. В.П. Лебедева. Искусство России - СПб.: 2005-2009.

5. Эндорфины, под ред. Э. Коста, М. Трабукки, пер с англ., 1981

6. Якубке Х. -Д. Ешкайт Х., Аминокислоты, пептиды, белки, перс нем., М 1985.

7. Эндокринология и метаболизм / Под. ред. П. Фелига и др. М.: Медицина, 1985.

8. Березов, Т. Т. Биологическая химия / Т.Т. Березов, Б.Ф. Коровкин. – М.: Медицина, 1998.

9. Розен В. Б. Основы эндокринологии. М.: Высшая школа, 1984.

 

Кафедра химии имени профессоров С.И. Афонского, А.Г. Малахова

РЕФЕРАТ

 

по дисциплине «Основы гормональной регуляции»

 

«Эндорфины»

Исполнитель: 4 курс, Ветеринарно-биологический факультет,
1 группа, Гаврилина Елизавета Сергеевна

 

Курсовая                дата                         _____________________

принята                  кол-во баллов        _____________________

К защите

Преподаватель      Зарудная Е.Н.

Москва, 2019

                                                                        

Содержание

Введение. 3

История открытия. 3

Химическая природа эндорфинов. 6

Биосинтез эндорфинов. 7

Хранение и секреция эндорфинов. 9

Механизм действия эндорфинов. 11

Опиоидные рецепторы.. 13

Патологии, связанные с эндорфинами. 15

Выводы.. 16

Список литературы.. 17

 

Введение

Эндорфины (эндогенные морфины)-группа полипептидных химических соединений по структуре сходных с опиатами (морфиноподобными соединениями),которые естественным путем вырабатываются в нейронах головного мозга и обладают способностью уменьшать боль аналогично опиатам и влиять на эмоциональное состояние.

Эндорфины были открыты в 70-х годах XX века, как один из гормонов гипофиза. Их биологические свойства оказались очень похожи на свойства опиатов. Сразу же установили их сильнейшее обезболивающее действие, в несколько раз превышающее эффект морфия в тех же дозах. Именно поэтому их назвали «эндорфины» (сочетание слов «эндогенный» и «морфин»).

Это открытие стало научной сенсацией. Десятки лабораторий во всем мире начали активно исследовать эти вещества.

Интерес к эндорфинам нарастал тем сильнее, чем больше становилось известно о свойствах этих новых веществ. Так, во время научных экспериментов с этими веществами было обнаружено, что устранение боли – далеко не единственный эффект «эндорфин-терапии».
Ученые постоянно рапортовали о найденных ими новых функциях «внутренних морфинов». Оказалось, что эндорфины ускоряют заживление поврежденных тканей, повышают иммунитет, противодействуют стрессам, нормализуют артериальное давление, помогают восстановиться после тяжелых длительных болезней, защищают организм от переутомления и эмоционального напряжения и многое другое.

История открытия

Трудно сказать, с какого момента можно отсчитывать историю знакомства с эндорфинами. Считается, что открыты они были вначале семидесятых годов прошлого столетия, когда ученые активно заинтересовались китайской системой обезболивания, позволяющей проводить операции без введения анестезии. Методики рефлексотерапии и иглоукалывания в то время еще были недостаточно изучены, чтобы понять, как они работают и можно ли их применять для обезболивания определенных участков тела.

Многим ранее, на границе XVII-XVIII столетий немецкий фармацевт Фридрих Сетюрнер, который в то время был еще только учеником, выделил из опия (сырьем служил недозрелый мак) удивительное вещество с сильнейшим седативным и снотворным действием. Это вещество в виде белого порошка с алкилирующими свойствами было названо морфием по аналогии с именем греческого бога сновидений.

Морфий способен вызывать крепкий сон и снижать чувствительность тела к различным воздействиям.

Спустя столетие в результате работы ученых был выявлен тот факт, что передача нервных импульсов в организме осуществляется благодаря специфическим веществам - нейромедиаторам, в частности адреналину и ацетилхолину.

В то же время, как ученых заинтересовали восточные практики, особо актуально встал вопрос опиумной наркомании. Во время исследования ее причин были обнаружены чувствительные к опиатам, в частности к морфию, рецепторы, которые находятся в нервных волокнах и других тканях организма. Их взаимодействие с опиатами и приводит к появлению чувства эйфории.

Но вернемся к китайским практикам. Во время их изучения было обнаружено, что введение в организм препарата «Налоксон», применяемого как антидот к опиатам, эффект обезболивания, достигнутый во время проведения акупунктуры, исчезал в течение нескольких секунд. Это говорило в пользу того, что при иглоукалывании достигается эффект высвобождения некоторых веществ, сходных по действию с морфием – одним из сильнейших опиатов, способных снимать боли высокой интенсивности. То есть наш организм сам способен вырабатывать вещества, успокаивающие нервную систему, снимающие боли и вызывающие эйфорию.

Поскольку сравнение шло именно с морфием, то эти предполагаемые нейромедиаторы со специфическим действием, были названы по аналогии с опиатом – эндорфины или эндогенные морфины.

Природные опиоидные пептиды выделены впервые в 1976 году из мозга млекопитающих. Это были так называемые энкефалины - лейцин-энкефалин и метионин-энкефалин, различающиеся лишь концевым С-остатком.

В начале 70-х годов в разных лабораториях мира обнаружили, что клетки головного мозга имеют рецепторы, связывающие морфин, и только в таком связанном виде он становится активным. Предполагать, что мозг специально заготовил такого рода рецепторы под столь редкий ингредиент как морфин, не было оснований. Возникло подозрение, что функция этих рецепторов состояла в связывании не морфина, но какого-то близкого к нему вещества, вырабатываемого самим организмом. В 1976 году доктор Хьюз в Шотландии извлек это таинственное вещество из мозга морской свинки, у которой сразу же резко снизилась болевая чувствительность. Хьюз назвал вещество энкефалином, что по-гречески означает «из мозга». А профессор Чо Хао Ли в Сан-Франциско извлек из мозга верблюда, а конкретнее из верблюжьего гипофиза еще один внутренний наркотик, оказавшийся в 50 раз сильнее известного морфия. Чо и назвал его эндорфином – «внутренним морфином». В том же 1976 году выделили из крови животных еще два внутренних наркотика, которые были сходны с морфином по составу, но в отличие от растительного морфина не угнетали дыхания и не приводили к наркозависимости. И, наконец, доктор Плесс в Швейцарии синтезировал эндорфин, то есть изготовил его в лаборатории, в пробирке, точно зная химический состав и строение этого загадочного вещества. Из экстрактов тканей гипофиза и гипоталамуса млекопитающих выделены и другие опиоидные пептиды - эндорфины. Все они в N-концевой области обычно содержат остаток энкефалина. Все эндогенные опиоидные пептиды синтезируются в организме в виде крупных белков-предшественников путем протеолиза. Пространственное строение энкефалинов сходно с морфином. Энкефалины и эндорфины обладают обезболивающим действием, снижают двигательную активность ЖКТ, влияют на эмоциональное состояние.