Нейромолекулы: кокаин
Новый текст из проекта "Нейротехнологий.РФ" и Института биоорганической химии РАН оказался актуален и для нашего блога. Ну и дополняли его ваши покорные слуги - оба автора блога.
Шерлок Холмс взял с камина пузырек и вынул из аккуратного сафьянового несессера шприц для подкожных инъекций. Нервными длинными белыми пальцами он закрепил в шприце иглу и завернул манжет левого рукава. Некоторое время, но недолго, он задумчиво смотрел на свою мускулистую руку, испещренную бесчисленными точками прошлых инъекций. Потом вонзил острие и откинулся на спинку плюшевого кресла, глубоко и удовлетворенно вздохнул.
Артур Конан Дойл «Знак четырёх»
Эффективный стимулятор и богемный наркотик, символ эпохи декаданса и проклятие нескольких поколений. Человечеству известно немного веществ, способных сравниться по своему влиянию на культуру с кокаином. Вряд ли существует другой наркотик со столь долгой историей.
Кокаин - алкалоид растения Erythroxylum coca, больше известного как кокаиновый куст. Как и табак, кокаиновый куст происходит из Южной Америки. В листьях коки кокаин «работает» инсектицидом, не давая вредителям их поедать. Тысячелетиями листья коки использовались индейцами в качестве тонизирующего средства. Они становились непременными участниками парадных церемоний, религиозных ритуалов и даже хирургических операций. Связки листьев коки находили в Перу на мумиях возрастом 2000 лет.
Erythroxylum coca
Завоевав империю инков, испанцы первыми из европейцев познакомились с этим древним наркотиком. Конкистадоры не разделили страсти инков к коке, но, быстро осознав, насколько большое влияние он имеет на людей, взяли его производство под полный контроль, щедро снабжая «эликсиром» индейцев-невольников на серебряных рудниках.
Лекарство, покорившее мир
Первым чистый кокаин выделил немецкий химик Фридрих Гедке в 1855 году, назвав полученный белый порошок эритроксилином (кстати, работа Гедке доступна онлайн). Своё привычное название вещество «заработало» лишь несколько лет спустя. В 1859 году другой немец, Альберт Ниеманн, аспирант великого Фридриха Вёлера, получил кокаин из листьев коки и дал ему нынешнее название. Интересный факт: Ниеманна можно считать отцом сразу двух смертоносных веществ. Экспериментируя с этиленом и диоксидом серы он получил бис-(2-хлорэтил)-сульфид. А попросту, иприт - химическое оружие.
Структурная формула кокаина
При попадании на слизистые оболочки кокаин вызывал стойкое онемение, что быстро оценили хирурги, начав применять его в качестве местного анестетика. А в 1863 году прочитав отчёты об экспериментах с жеванием листьев коки, предприимчивый французский учёный Анджело Мариани (Angelo Mariani) организует производство вина с экстрактом листьев коки. Вино Мариани завоёвывает бешеную популярность, получая самые восторженные отзывы, в том числе и от королевы Виктории. Не остался в стороне и римский папа Лев XIII. Фляжка с кокаиновым вином становится постоянным спутником понтифика, а его портрет украшает рекламу напитка.
В 1886 году провинциальный американский аптекарь Джон Пембертон начинает продавать напиток, содержащий три части листьев коки и одну часть богатых кофеином орехов кола, от «расстройств нервной системы». Совсем скоро его изобретение станет известно миру как Кока-Кола.
Реклама кока-колы
Горячим сторонником кокаина стал Зигмунд Фрейд, ученик великого Жана-Мартена Шарко. В 1884 году будущий отец психоанализа опубликовал целую статью, в которой страстно доказывал полезность и абсолютную безопасность применения кокаина в медицине. Фрейд настойчиво рекомендовал кокаин всем своим пациентам и даже жене. Искренняя уверенность в пользе наркотика обернулась для него многолетней зависимостью. Его статья сыграла не последнюю роль в повальном распространении кокаиновой зависимости в среде интеллигенции и богемы на рубеже веков. В тоже время Фрейд стал одним из вдохновителей использования кокаина в офтальмологии в качестве местной анестезии.
Кокаиновые капли для детей. На рынке с 1885 года.
Осознание опасности кокаина пришло лишь в начале XX века. В 1906 году кокаин исключается из состава Кока-Колы, а в 1922 он окончательно объявлен вне закона на территории США.
Дофаминовое пристрастие
В чём же секрет действия кокаина? Эйфория, которая возникает от введённой в организм дозы наркотика, связана с нарушенным обменом дофамина в мозге. Дофамин - важнейший медиатор, молекула-передатчик информации.
Для передачи нервного импульса молекулы медиатора выбрасываются в синапсе - месте контакта двух нервных клеток. Одна клетка выбрасывает медиатор, на мембране же второй клетки «сидят» белки-рецепторы. Их функция - уловить медиатор и заставить клетку отреагировать на его появление. Как только реакция прошла, медиатор в синаптической щели (между клетками) оперативно расщепляется, либо захватывается обратно в клетку. Иначе передача сигнала будет непрерывной. Попадая в мозг, кокаин блокирует дофаминовый транспортер.
Формула дофамина
Кокаин действует весьма коварно: обратный захват дофамина прекращается, и он накапливается в синаптической щели, вновь и вновь активируя рецепторы клетки-адресата. При этом важно, что работает дофамин в областях мозга, ответственных за контроль над активностью поведения и выработку положительных эмоций. К этим областям, например, относится чёрная субстанция среднего мозга - главный центр управления физической активностью, и задний гипоталамус, где находится центр удовольствия.
Молекула дофамина
В результате потребитель белого порошка получает небывалый прилив сил и энергии, чувствуя при этом абсолютную удовлетворённость собой. Но из-за блокировки обратного захвата запасы дофамина в нервном окончании истощаются, нарушается его обмен. Кроме того, приспосабливаясь к изменению уровня дофамина, клетка-адресат меняет количество рецепторов на своей поверхности. Теперь им перестаёт хватать только лишь того дофамина, который вырабатывается мозгом без кокаиновой дозы. Нормальные позитивные чувства в виде эмоционального подъёма, увлечённости и самоудовлетворения становятся недоступными кокаиновому наркоману. Так же, но в меньшей степени, кокаин снижает обратный захват серотонина и норадреналина.
Любопытно, что громкая популярность кокаинового вина тоже имеет научные предпосылки. Под действием алкоголя кокаин в печени превращается в этилкокаин, который распадается в два раза медленнее, чем обычно.
Местный анестезирующий эффект кокаина связан с его действием на потенциал-зависимые ионные каналы. Связываясь с ними, кокаин блокирует их функции, не пропуская нервный импульс и вызывая потерю чувствительности в месте приложения.
Вне закона
Несмотря на то, что в 1963 году кокаин по решению ООН внесли в международный список запрещённых веществ, его «популярность» практически не иссякла. Вопреки всем стараниям спецслужб и увещеваниям врачей, этот белый порошок, как и сто лет назад, остаётся всё таким же объектом страстных человеческих желаний и губит сотни тысяч людей, а незаконный оборот наркотиков составляет более трёх триллионов долларов за последнюю дюжину лет.
Дмитрий Лебедев, аспирант аборатории лиганд-рецепторных взаимодействий Института биоорганической химии РАН
Шерлок Холмс взял с камина пузырек и вынул из аккуратного сафьянового несессера шприц для подкожных инъекций. Нервными длинными белыми пальцами он закрепил в шприце иглу и завернул манжет левого рукава. Некоторое время, но недолго, он задумчиво смотрел на свою мускулистую руку, испещренную бесчисленными точками прошлых инъекций. Потом вонзил острие и откинулся на спинку плюшевого кресла, глубоко и удовлетворенно вздохнул.
Артур Конан Дойл «Знак четырёх»
Эффективный стимулятор и богемный наркотик, символ эпохи декаданса и проклятие нескольких поколений. Человечеству известно немного веществ, способных сравниться по своему влиянию на культуру с кокаином. Вряд ли существует другой наркотик со столь долгой историей.
Кокаин - алкалоид растения Erythroxylum coca, больше известного как кокаиновый куст. Как и табак, кокаиновый куст происходит из Южной Америки. В листьях коки кокаин «работает» инсектицидом, не давая вредителям их поедать. Тысячелетиями листья коки использовались индейцами в качестве тонизирующего средства. Они становились непременными участниками парадных церемоний, религиозных ритуалов и даже хирургических операций. Связки листьев коки находили в Перу на мумиях возрастом 2000 лет.
Erythroxylum coca
Завоевав империю инков, испанцы первыми из европейцев познакомились с этим древним наркотиком. Конкистадоры не разделили страсти инков к коке, но, быстро осознав, насколько большое влияние он имеет на людей, взяли его производство под полный контроль, щедро снабжая «эликсиром» индейцев-невольников на серебряных рудниках.
Лекарство, покорившее мир
Первым чистый кокаин выделил немецкий химик Фридрих Гедке в 1855 году, назвав полученный белый порошок эритроксилином (кстати, работа Гедке доступна онлайн). Своё привычное название вещество «заработало» лишь несколько лет спустя. В 1859 году другой немец, Альберт Ниеманн, аспирант великого Фридриха Вёлера, получил кокаин из листьев коки и дал ему нынешнее название. Интересный факт: Ниеманна можно считать отцом сразу двух смертоносных веществ. Экспериментируя с этиленом и диоксидом серы он получил бис-(2-хлорэтил)-сульфид. А попросту, иприт - химическое оружие.
Структурная формула кокаина
При попадании на слизистые оболочки кокаин вызывал стойкое онемение, что быстро оценили хирурги, начав применять его в качестве местного анестетика. А в 1863 году прочитав отчёты об экспериментах с жеванием листьев коки, предприимчивый французский учёный Анджело Мариани (Angelo Mariani) организует производство вина с экстрактом листьев коки. Вино Мариани завоёвывает бешеную популярность, получая самые восторженные отзывы, в том числе и от королевы Виктории. Не остался в стороне и римский папа Лев XIII. Фляжка с кокаиновым вином становится постоянным спутником понтифика, а его портрет украшает рекламу напитка.
В 1886 году провинциальный американский аптекарь Джон Пембертон начинает продавать напиток, содержащий три части листьев коки и одну часть богатых кофеином орехов кола, от «расстройств нервной системы». Совсем скоро его изобретение станет известно миру как Кока-Кола.
Реклама кока-колы
Горячим сторонником кокаина стал Зигмунд Фрейд, ученик великого Жана-Мартена Шарко. В 1884 году будущий отец психоанализа опубликовал целую статью, в которой страстно доказывал полезность и абсолютную безопасность применения кокаина в медицине. Фрейд настойчиво рекомендовал кокаин всем своим пациентам и даже жене. Искренняя уверенность в пользе наркотика обернулась для него многолетней зависимостью. Его статья сыграла не последнюю роль в повальном распространении кокаиновой зависимости в среде интеллигенции и богемы на рубеже веков. В тоже время Фрейд стал одним из вдохновителей использования кокаина в офтальмологии в качестве местной анестезии.
Кокаиновые капли для детей. На рынке с 1885 года.
Осознание опасности кокаина пришло лишь в начале XX века. В 1906 году кокаин исключается из состава Кока-Колы, а в 1922 он окончательно объявлен вне закона на территории США.
Дофаминовое пристрастие
В чём же секрет действия кокаина? Эйфория, которая возникает от введённой в организм дозы наркотика, связана с нарушенным обменом дофамина в мозге. Дофамин - важнейший медиатор, молекула-передатчик информации.
Для передачи нервного импульса молекулы медиатора выбрасываются в синапсе - месте контакта двух нервных клеток. Одна клетка выбрасывает медиатор, на мембране же второй клетки «сидят» белки-рецепторы. Их функция - уловить медиатор и заставить клетку отреагировать на его появление. Как только реакция прошла, медиатор в синаптической щели (между клетками) оперативно расщепляется, либо захватывается обратно в клетку. Иначе передача сигнала будет непрерывной. Попадая в мозг, кокаин блокирует дофаминовый транспортер.
Формула дофамина
Кокаин действует весьма коварно: обратный захват дофамина прекращается, и он накапливается в синаптической щели, вновь и вновь активируя рецепторы клетки-адресата. При этом важно, что работает дофамин в областях мозга, ответственных за контроль над активностью поведения и выработку положительных эмоций. К этим областям, например, относится чёрная субстанция среднего мозга - главный центр управления физической активностью, и задний гипоталамус, где находится центр удовольствия.
Молекула дофамина
В результате потребитель белого порошка получает небывалый прилив сил и энергии, чувствуя при этом абсолютную удовлетворённость собой. Но из-за блокировки обратного захвата запасы дофамина в нервном окончании истощаются, нарушается его обмен. Кроме того, приспосабливаясь к изменению уровня дофамина, клетка-адресат меняет количество рецепторов на своей поверхности. Теперь им перестаёт хватать только лишь того дофамина, который вырабатывается мозгом без кокаиновой дозы. Нормальные позитивные чувства в виде эмоционального подъёма, увлечённости и самоудовлетворения становятся недоступными кокаиновому наркоману. Так же, но в меньшей степени, кокаин снижает обратный захват серотонина и норадреналина.
Любопытно, что громкая популярность кокаинового вина тоже имеет научные предпосылки. Под действием алкоголя кокаин в печени превращается в этилкокаин, который распадается в два раза медленнее, чем обычно.
Местный анестезирующий эффект кокаина связан с его действием на потенциал-зависимые ионные каналы. Связываясь с ними, кокаин блокирует их функции, не пропуская нервный импульс и вызывая потерю чувствительности в месте приложения.
Вне закона
Несмотря на то, что в 1963 году кокаин по решению ООН внесли в международный список запрещённых веществ, его «популярность» практически не иссякла. Вопреки всем стараниям спецслужб и увещеваниям врачей, этот белый порошок, как и сто лет назад, остаётся всё таким же объектом страстных человеческих желаний и губит сотни тысяч людей, а незаконный оборот наркотиков составляет более трёх триллионов долларов за последнюю дюжину лет.
Дмитрий Лебедев, аспирант аборатории лиганд-рецепторных взаимодействий Института биоорганической химии РАН