Биохимия психики
Статья написана Павлом Чайкой, главным редактором журнала «Познавайка». С 2013 года, с момента основания журнала Павел Чайка посвятил себя популяризации науки в Украине и мире. Основная цель, как журнала, так и этой статьи – объяснить сложные научные темы простым и доступным языком
Сойти с ума, сумасшедший, сумасшествие… Сама мысль о безумии почти всегда вызывает страх, жгучий интерес, размышление, обывательское любопытство, сочувствие. Давно миновали те времена, когда психически больных считали одержимыми злым духом, но и теперь можно встретиться с особым, мистическим отношением к душевным заболеваниям, в том числе и относительно мало опасным.
Для психиатров теперь совершенно ясно, что психические расстройства являются проявлениями болезни, болезни мозга, в основе которой должны лежать определенные материальные нарушения. Но по числу нерешенных вопросов, по степени принципиальных трудностей, по сложности и многопрофильности проблем психиатрия выделяется среди других отраслей медицины. И эти трудности возникают буквально с первых шагов: где лежит грань между психической болезнью и психическим здоровьем, что может считаться надежным критерием для их разграничения?
Часто самым сложным в работе психиатра является не установление точного диагноза, а решение вопроса, болен психически или нет исследуемый человек. Тут приходится принимать во внимание особенности характера, историю жизни, личную ситуацию, социальные факторы и многое другое.
Недаром еще совсем недавно дискутировался вопрос, кто же должен устанавливать границы психического здоровья и лечить такого больного: врач, философ или священник. Знаменитый философ Кант писал по этому поводу: «Если человек преднамеренно причинил другому несчастье и возник вопрос, виновен ли он и в какой мере, то есть если надо установить, был ли он в эту минуту душевнобольным или душевноздоровым, тогда суд должен направить это дело не на медицинский, а на философский факультет».
О теоретическом значении этого вопроса нет необходимости много говорить: ясно, что без четкого определения границ психического заболевания невозможно его продуктивное исследование.
Эта проблема стара, как сама медицина. Говорят, что около двух с половиной тысяч лет назад жители города Абдер, расположенного на границе Фракии и Македонии, объявили одного из своих граждан, философа Демокрита, помешанным, поскольку его учение всем здравомыслящим и влиятельным людям казалось безумным, нелепым и опасным. К Демокриту был приглашен знаменитый врач с острова Кос — Гиппократ. Беседа между врачом и «подэкспертным» продолжалась очень долго, и жители Абдера с нетерпением ждали заключения. Оно оказалось для них совершенно неожиданным: Гиппократ заявил, что Демокрит отличается здоровым и ясным умом, чего никак нельзя сказать об его согражданах. Дело окончилось благополучно для Демокрита и, возможно, всего дальнейшего развития философии. Ну, а если бы заключение выносил не врач и, во всяком случае, не Гиппократ?
Все это выглядит как исторический анекдот, забавная шутка, но проблема разграничения психической нормы и патологии отнюдь не шуточная. Дело в том, что психиатры оказались в неблагоприятных условиях: почти каждая отрасль медицины имеет надежную базу — достаточно разработанную науку, описывающую структуру и функцию исследуемых систем и органов в норме. Например, для терапии это анатомия, различные отделы физиологии, биохимии… Психиатрия еще не получила такой базы, нормальная психология, по существу, разработана так же недостаточно, как и психиатрия, и порой сами психологи смотрят с надеждой на психиатрические исследования, надеясь найти в них ключ для решения собственных проблем.
Физиология центральной нервной системы, разработанная И. П. Павловым, внесла большой вклад в исследования функции мозга, но все же не смогла пролить свет на механизмы, лежащие в основе психической деятельности и ее нарушений. Современные данные о физиологии и биохимии мозга также не могут еще дать ответ на интересующие психиатра вопросы. Очевидно, помощи следует ждать от кибернетики, теории информации и теории систем, но эти отрасли науки пока еще не достигли той степени разработки, когда они смогут быть применены к такой сложной проблеме. Да и сами врачи еще не подготовлены к их восприятию. Но не ждать же сложа руки, пока представители других наук дадут психиатрам теорию, на основе которой наконец можно будет разобраться в душевных заболеваниях!
Доктору Роберту Куну мы обязаны появлением тофранила — трициклического антидепрессанта — одного из первых лекарств против депрессии, распространенного психического заболевания, характеризующегося мучительной тоской, заторможенностью, мыслями о самоубийстве. Создан этот препарат был так. В самом начале пятидесятых годов прошлого столетия во Франции был применен для лечения психозов препарат хлорпромазин, известный также под названием аминазин.
Выяснилось, что новое лекарство не только снимает возбуждение, но дает положительный эффект при бреде, галлюцинациях и многих других симптомах различных психических заболеваний, главным образом — шизофрении.
Разумеется, все крупные фармацевтические фирмы развернули интенсивный поиск новых препаратов, сходных по химическому строению и фармакологическим свойствам с хлорпромазином. Один из таких препаратов — 0-22355, созданный в лабораториях швейцарской фирмы Гейги, был передан Роберту Куну для клинического изучения. Вскоре выяснилось, что 0-22355, увы, не помогает при тревоге, возбуждении, бреде, галлюцинациях и т. п. И вот здесь было сделано неожиданное открытие. Хотя это произошло в 1956—1957 годах, оно уже успело обрасти легендами: говорят, что, уезжая на время из клиники, Кун поручил продолжать испытания сотруднику, а тот по неопытности или невниманию дал препарат больным депрессией (чего делать, вообще говоря, не следовало, поскольку таким больным хлорпромазин по существу не помогал). А больные стали поправляться.
Версия, честно говоря, малоправдоподобная; но, так или иначе, Кун заметил непредвиденный терапевтический эффект нового препарата и осуществил его тщательную проверку, проведя лечение 500 больных депрессией. Только после этого, в 1957 году, он опубликовал точную и обстоятельную статью, в которой описывался антидепрессивный эффект 0-22355, получившего название тофранил.
Приблизительно в это же время в одной из туберкулезных больниц происходили странные вещи: больные, лечившиеся новыми противотуберкулезными препаратами — изониазидом и ипразидом — стали неожиданно быстро поправляться: у них резко улучшилось настроение и аппетит, повысилась активность. Но самое тщательное врачебное обследование не смогло обнаружить изменений в течении туберкулезного процесса. Значит, новые препараты почему-то оказывают влияние, прежде всего, на настроение. Их передали в руки психиатрам, и, действительно, вскоре удалось установить, что ипразид обладает сильным антидепрессивным действием.
Итак, два совершенно различных по химическому строению соединения — тофранил и ипразид — почему-то дают лечебный эффект при депрессии. Что же у них общего в механизме действия? Если найти это общее звено, то появится ключ к пониманию хотя бы некоторых механизмов происхождения депрессии. Эта надежда подкреплялась и тем, что среди других психических заболеваний депрессия кажется самой простой.
Симптоматика депрессии (ее классической формы) заключается в глубоко сниженном, тоскливом настроении, причем иногда тоска ощущается как бы физически: она давит, сжимает сердце, «рвет душу». Речь и скорость мышления у больных депрессией резко замедлены, движения и мимика заторможены, скованы. Часто они испытывают беспричинную тревогу, страх. Будущее представляется им мрачным, бесперспективным, несущим одни лишь трудности и страдания. Обычно у таких больных появляются бредовые идеи виновности, греховности, малоценности: они считают себя виновниками несчастий окружающих, ничтожными, никчемными, плохими людьми, преступниками.
В наше время от больных депрессией можно услышать, что они виноваты в халатном отношении к работе, что из-за них могут произойти аварии, несчастные случаи и т. п. Своими поступками они обрекли на нищету или позор своих близких. Во время войны больные часто обвиняли себя в предательстве родины, вредительстве, шпионаже, в том, что из-за них началась война и все связанные с ней страдания людей. В прошлом идеи виновности обычно носили религиозный характер (недаром их еще называют «идеями греховности»): больные утверждали, что они великие грешники, богохульники, колдуны, наводящие порчу на соседей и родных, и т. п. Сохравнившиеся протоколы «Священной инквизиции» позволяют предполагать, что множество людей, страдавших депрессией, из-за самооговоров попадали в тюрьмы и находили там мучительную смерть.
Справедливости ради следует отметить, что подобное отношение к душевнобольным было характерно не только для инквизиции: смертельный враг католической церкви и основоположник Реформации Мартин Лютер был убежден, что ведьм и колдунов «необходимо без промедления казнить смертью, я сам стал бы охотно их жечь». «По моему мнению,— продолжал он,— все умалишенные повреждены в рассудке чертом. Если же врачи приписывают такого рода болезни причинам естественным, то происходит это потому, что они не понимают, до какой степени силен и могуч черт». Понятно, с какими трудностями, а иногда и опасностями, встречались в то время врачи, пытавшиеся рассматривать людей с психическими нарушениями как больных, и только.
Поэтому с уважением и благодарностью следует помнить о таких гуманных и мужественных людях, как знаменитый швейцарский врач, химик (а также и алхимик) Парацельс, во всеуслышанье утверждавший, что «практически значительно важнее лечить душевнобольных, нежели изгонять бесов, ибо помешанные — это больные люди и, кроме того, наши братья, а поэтому следует относиться к ним сочувственно и мягко. Ведь может случиться, что и нас самих и наших близких постигнет такая же злая судьба». Эти слова не потеряли своего значения и до наших дней, особенно если вспомнить, что в середине XX столетия нацисты варварски уничтожили много тысяч психических больных.
То, что депрессия связана с заболеванием всего организма, подтверждается такими ее проявлениями, как учащение пульса, повышение кровяного давления, увеличение сахара, адреналина и гормонов надпочечников (кортикостероидов) в крови, и другими симптомами. Поэтому-то ее и называют самым физиологическим из психических заболеваний. Приступы депрессии (продолжительностью от нескольких дней до нескольких лет, но чаще всего 1,5—6 месяцев) сменяются периодами, обычно многолетними, полного душевного здоровья. У значительной части больных периоды депрессии перемежаются приступами мании — состоянием диаметрально противоположным: с повышенным настроением, резким ускорением темпа мышления и двигательной активности, идеями величия. По этой причине все заболевание в целом и назвали маниакально-депрессивным психозом.
…Итак, почему же такие различные по химическому строению препараты, как то франил и ипразид, оказались эффективными при лечении депрессии? Нет ли у них чего-то общего, действующего на определенное и одно и то же звено болезненного процесса?
Поступление в мозг информации о внешнем мире и о состоянии организма, ее переработка, процесс мышления, двигательные реакции — все это осуществляется передачей нервных импульсов по сложным нейронным сетям. Импульсы переходят от одной нервной клетки к другим по нервным отросткам. Исследования нервной деятельности организма показали, что импульс всегда распространяется только в одном определенном направлении, по точному адресу. В месте соприкосновения нервного отростка с телом или отростком следующего нейрона имеется специальное приспособление — синапс, пропускающий нервный импульс только в одну сторону.
Синапс — узкая щель, с одной стороны ограниченная мембраной нервного окончания, по которому и приходит нервный импульс, а с другой — мембраной того нейрона, на который импульс переходит. В нервном окончании имеются микроскопические пузырьки, в них содержится специальное вещество, называемое медиатором (передатчиком, посредником). Как только до окончания отростка доходит возбуждение, медиатор выбрасывается из пузырьков в синаптическую щель, где воздействует на специальные образования, находящиеся на мембране следующего нейрона, — рецепторы.
В роли химического посредника при этом выступают химические вещества, которые так и называются посредниками, только по-латыни — медиаторами.
Медиаторов центральной нервной системы несколько: норадреналин, серотонин, дофамин, ацетилхолин и другие, причем в каждой структуре мозга используется совершенно определенный медиатор.
Медиаторы — именно то звено передачи нервного импульса, в функцию которого легче всего вмешаться. Можно как-то повлиять на ферментные системы, осуществляющие их синтез или разрушение.
Ипразид, как оказалось, угнетает фермент, разрушающий медиатор, и тот начинает накапливаться в центральной нервной системе. Тофранил на этот фермент не влияет, зато увеличивает количество медиатора, действующего на рецепторы отростка, которому передается импульс. Конечный эффект в обоих случаях один и тот же: повышается количество или активность медиаторов — норадреналина и серотонина.
Но если повышение активности (или количества) этих медиаторов приводит к излечению депрессии, то можно предположить, что для депрессии характерен дефицит, нехватка одного из них. И действительно, удалось установить, что у больных депрессией, внезапно погибших в результате несчастных случаев, содержание серотонина и норадреналина в мозгу понижено. Кроме того, известно было, что широко используемый для лечения гипертонии препарат резерпин, когда его применяют долго и в больших дозах, может способствовать возникновению депрессии. Причина, как выяснилось, в том, что резерпин приводит к истощению запасов норадреналина и серотонина в мозгу…
Итак, косвенных улик набирается достаточно. Но кто же из двух подозреваемых несет ответственность за болезнь — норадреналин или серотонин?
Когда в школе разбито окно, залит чернилами классный журнал или вывинчены лампы в физическом кабинете, подозрение, в первую очередь, падает на тех учеников, которые уже до этого находились на заметке у учителя. А норадреналин давно был в центре внимания физиологов и медиков. Еще знаменитый американский физиолог Кеннон назвал ближайшего родственника норадреналина — адреналин — «гормоном борьбы-бегства».
Действительно, те структуры нервной системы, в которых медиатором являются норадреналин и адреналин, обеспечивают мобилизацию и разрядку энергии, эти системы «обслуживают» бодрствование, тревогу, ярость, их активизация «на периферии» вызывает усиление сердечной деятельности, увеличение тонуса (напряжения) мышц и т. д., то есть они ответственны за активность организма, за расход накопленной энергии. А, как говорилось раньше, депрессия характеризуется, прежде всего, снижением психической и физической активности.
Итак, как будто бы и прямые и косвенные улики указывают на норадреналин как на виновника депрессии. На основании всех этих соображений была сформулирована норадреналиновая гипотеза происхождения депрессии и мании. Обычно в научной литературе ее называют «катехоламиновой гипотезой», так как норадреналин и адреналин вместе с дофамином относятся к группе веществ, называемых катехоламинами.
Катехоламиновая гипотеза представлялась настолько хорошо аргументированной, что некоторые исследователи начали уже говорить о «катехоламиновой теории». Однако для полного торжества этих взглядов не хватало лишь одного, последнего подтверждения: требовалось введением норадреналина помочь больному депрессией. Но биологически активные вещества — катехоламины, серотонин и многие другие — проникнуть из крови в мозг не могут, им мешает особая защитная система мозга — гематоэнцефалический барьер. Но через этот барьер способен проникнуть диоксифенилаланин, сокращенно ДОФА, из которого уже в мозгу образуется, в конечном счете, норадреналин. Однако многочисленные исследования показали, что введение ДОФА часто вызывало тревогу, раздражительность, повышение двигательной активности, но антидепрессивным действием он не обладал.
А вот триптофан, из которого в мозгу образуется серотонин, у многих больных излечивал или смягчал депрессию. Так за руку поймали не известного сорванца — норадреналин, а тихого «пай-мальчика» — серотонин.
Впрочем, ничего неожиданного здесь нет: серотонин разрушается тем же ферментом, что и норадреналин, атофранил действует на серотонин так же, как и на норадреналин. Мы уже знаем, что у больных депрессией был обнаружен в мозгу дефицит серотонина. В итоге возникает «серотониновая гипотеза» происхождения депрессии.
Дальнейшее изучение показало, как организм регулирует синтез серотонина. Обнаружение системы регуляции не только демонстрирует, как чутко и точно организм реагирует на внешние воздействия, но и приоткрывает те пути, по которым «психическое» влияет на биохимические процессы, которые, в свою очередь, сказываются на психической деятельности.
Триптофан, источник серотонина в организме, относится к так называемым незаменимым аминокислотам, которые в организме человека не образуются, а поступают в него с пищей.
На образование серотонина идет, однако, примерно треть триптофана; две трети количества этой аминокислоты перерабатываются специальным ферментом в другие вещества. Активность же этого фермента определяется гормонами надпочечников — гормонами стресса, тревоги, как их зовут в медицине. При нервном потрясении, после тяжелых переживаний, психических травм выработка «гормонов стресса» усиливается, они активизируют фермент, перерабатывающий триптофан, все меньшая его доля попадает в мозг для образования серотонина — и дефицит серотонина создает условия для возникновения депрессии.
Итак, «психическое» влияет на «физическое» (точнее, «химическое»), а затем биохимические сдвиги, в свою очередь, приводят к психическим нарушениям. В какой степени эти механизмы ответственны за развитие и течение всего заболевания, каков их удельный вес среди других звеньев патогенеза, покажут дальнейшие исследования. Во всяком случае, такое представление позволяет уже теперь хорошо объяснить некоторые закономерности маниакально-депрессивного психоза. В частности, оказалось, что известное антиманиакальное лечебное средство — литий — влияет как раз на содержание серотонина в мозгу.
Ну а как норадреналин, совсем сбросить его со счетов? Нет, многие ученые продолжают придерживаться норадреналиновой гипотезы. Очевидно, здесь возникло классическое положение, о котором говорил академик Ухтомский,— в начале исследования мы ставим вопрос: «или — или» (в нашем случае — норадреналин или серотонин), а потом выясняется, что решение задачи осуществляется по принципу «и/и». Действительно, сейчас есть веские доказательства, что и серотонин и норадреналин участвуют в патогенезе депрессии и мании. Дефицит серотонина в мозгу приводит к падению настроения, к тоске. Нехватка норадреналина — к снижению активности, заторможенности, то есть к главным симптомам депрессии. При мании, наоборот, чрезмерное количество серотонина обусловливает повышенное настроение, а избыток норадреналина — двигательное возбуждение. Кроме того, вероятно, норадреналиновое звено является пусковым механизмом болезненного процесса, вызывающим нарушения обмена серотонина.
Так впервые в истории психиатрии появилась действенная возможность предупреждения болезни, и дальнейшее изучение биохимических процессов, обусловливающих психоз, несомненно, приведет к появлению новых профилактических средств.
Создается впечатление, что настал час психиатрии: она, как уже говорилось, значительно отстала от других областей медицины, но теперь стремится наверстать упущенное. Правда, почти все успехи относятся к изучению маниакально-депрессивного психоза. А как обстоит дело с самым сложным и тяжелым психическим заболеванием — шизофренией? Пока еще достижения в этой области намного скромнее, но уже появились интересные данные о роли дофамина (тоже одного из катехоламинов!) в патогенезе этой болезни. Во всяком случае, лед тронулся и здесь…
Автор: Ю. Нуллер.