сон и химия


Сон и химия.

Вы когда-нибудь задумывались над тем, что такое сон, что происходит во время сна, а именно, где и какие процессы протекают в нашем организме тогда, когда мы спим? Ответы на все эти вопросы будут рассмотрены в данной статье.

Но для начала давайте окунемся в историю. С самых древнейших времен люди считали, что сон – это важная, неотъемлемая часть их жизни. Для того чтобы объяснить причины возникновения и сущности сна, было предложено множество теорий и гипотез. Например, В VI веке до н.э. Акмеон объяснял процесс сна как переход крови из артерии в вены, а пробуждение обратным процессом. В V веке до н.э. объяснить природу сна пытались Эмпедокл и Гиппократ. Первый полагал, что сон возникает из-за отделения огня от остальных первоэлементов — воздуха, воды и земли, а попросту из-за уменьшения тепла в крови. «Отец медицины» изъяснялся проще, но, по сути, похоже: сон приходит из-за оттока крови и тепла во внутренние органы. В IV веке до н.э. Аристотель смену сна и бодрствования связывал с деятельностью сердца и расценивал сон как некое пограничное состояние «между жизнью и смертью». Позднее, В XVI веке, Теофраст Парацельс вполне приземлено объяснял причину сна дневным утомлением и призывал ложиться с закатом и вставать с рассветом. Большой вклад в понимание сущности сна внес русский ученый Иван Петрович Павлов, который считал, что сон — это глубокое торможение коры больших полушарий головного мозга, распространяющееся и на нижележащие отделы мозга.

Но что же такое сон? Сон – это функциональное состояние мозга и всего организма, при котором создаются наилучшие условия для восстановления работоспособности организма, в частности центральной нервной системы; это жизненная необходимость каждого человека. Сон составляет естественную часть 24-часового суточного цикла, в котором он чередуется с бодрствованием.

Каков же механизм сна? Без сомнения, это сложный процесс. Все основные химические реакции протекают в головном мозге. В последние годы в сущность сна как процесса отводится важная роль биогенным аминам (к ним относятся дофамин, норадреналин, адреналин, серотонин, метатонин, трипамин и др.) и так называемым медиаторам (группа химических веществ, которая принимает участие в передаче возбуждения или торможения). Было установлено, что сон гетерогенен и состоит из двух функциональных состояний мозга: фаза медленного сна (ФМС) и фаза быстрого сна (ФБС).

Вообще, все, что происходит в головном мозге человека, может объяснить теория моноаминов Жуве. Мишель Жуве, профессор экспериментальной медицины Лионского университета (Франция) и член престижной французской Академии наук, был одним из первых, кто осознал важность открытия некоторых нейропередатчиков, изучения их распространение и химические превращения; изобретения новых методов, позволяющие вводить ничтожные количества химических веществ в специфические группы нервных клеток, чтобы воздействовать химическими раздражителями на небольшую, четко определенную область мозга. Те из передатчиков, которые содержат одну аминогруппу, называются моноаминами, важнейшие среди них — норадреналин, дофамин и серотонин.



Ученый стал проводить исследования на лабораторных животных. Он выполнил ряд основополагающих опытов, послуживших фундаментом новой теории регуляции сна — моноаминовой теории. К какому же механизму он в итоге пришел? Группы нервных клеток (ядра), содержащие нейропередатчик серотонин, расположены вдоль средней линии ствола, называемой швом. Аксоны этих нервных клеток проецируются как вверх в области переднего мозга, так и вниз в составе спинного мозга, и там путем выброса серотонина они воздействуют на другие нервные клетки. Обнаружение того факта, что разрушение ядер шва у лабораторных животных приводит к резкому уменьшению продолжительности сна, подтвердило, что серотонин играет центральную роль в регуляции сна. Если это предположение правильно, то тогда можно снижать время сна, тормозя синтез серотонина.

Синтез серотонина идет в два этапа. Аминокислота триптофан, обычная составная часть пищи, с помощью фермента триптофангидроксилазы превращается в 5-гидрокситриптофан, непосредственный предшественник серотонина. Действие этого фермента можно подавить, если ввести вещество, называемое парахлорфенилаланином (латинское сокращение РСРА), Показано, что у лабораторных животных РСРА тормозит синтез серотонина и таким образом нарушает активность серотонинсодержащих нервных клеток. Жуве и его сотрудники, а также швейцарский физиолог Вернер Келла, работавший в то время в США, показали, что инъекции животным РСРА приводят к длительной потере сна. Если этим же животным ввести 5-гидрокситриптофан, то их нервные клетки вновь могут в течение некоторого времени синтезировать серотонин, так как заблокированный этап в цепи синтеза оказывается обойденным. Было обнаружено, что введение этого непосредственного предшественника серотонина животным, которым перед этим вводили РСРА, приводит к кратковременному восстановлению сна.

Эти опыты подтвердили важную роль серотонина в регуляции сна. Они также указали на интересную возможность: больные бессонницей могут принимать триптофан, чтобы увеличить синтез серотонина и улучшить сон. Было предпринято множество исследований по снотворному действию триптофана и на животных и на людях, однако результаты оказались в общем разочаровывающими. Хотя некоторые авторы и сообщали о снотворном действии триптофана, эффект был слабым и в некоторых исследованиях вообще не подтверждался. Недавно было обнаружено, что даже те вещества, которые специфически увеличивают активность серотонинсодержащих нервных клеток, не увеличивают сон. В свете этих данных вполне вероятно, что снотворный эффект больших доз триптофана, о чем сообщалось в некоторых исследованиях, вообще не был связан с серотонинсодержащими нервными клетками.

До настоящего момента мы говорили исключительно о роли серотонина. Однако моноаминовая теория рассматривает также активность таких нейропередатчиков как норадреналин, дофамин и ацетилхолин. Таким образом, регуляция сна осуществляется в результате баланса и взаимодействия различных систем нейропередатчиков.