Война во Вьетнаме, один из крупнейших вооруженных конфликтов прошлого века, оставила неизгладимый след в мировой истории. Однако основной удар приняли на себя рядовые солдаты, большинству которых на тот момент не было и 25 лет. В попытке бегства от ужасов войны, десятки тысяч военнослужащих начали обращаться к наркотическим и седативным средствам, повсеместно доступным на черном рынке. Если в начале войны солдаты в основном употребляли более “легкие” наркотические средства, то с 1968 года из-за многочисленных арестов за употребление марихуаны поголовно перешли на более тяжелые альтернативы – героин и кокаин. Правительство США забило тревогу и всеми силами пыталось установить порядок в своих войсках, так как ужасные последствия зависимости были широко известны уже тогда – выматывающая боль во всем теле делала человека практически недееспособным, а поиск новой дозы становился уже жизненно необходимым.

Сегодня мы попытаемся понять, почему употребление героина имеет столь разрушительное влияние на организм человека.

Вьетнам, август 1971 года. Источник

Эндорфины

Прежде, чем говорить о механизмах действия героина, нужно познакомиться с нашими естественными болеутоляющими – эндорфинами. Эндорфины – это нейропептиды, которые синтезируются в передней доле гипофиза из своего предшественника, крупного белка POMC (precursor protein proopiomelanocortin). Существует пять подтипов эндорфинов: α- (альфа), β- (бета), γ- (гамма) и σ- (сигма) эндорфины, а также мет-энкефалин. Но сейчас нас интересует именно β-эндорфин, чья основная цель – не пропускать слабые болевые сигналы в центральную нервную систему (ЦНС). Ежеминутно сотни клеток нашего организма подвергаются повреждениям, но именно благодаря эндорфинам, помогающим "отфильтровывать" слабые сигналы от сильных, мы этого не замечаем.

Как эндорфины “глушат” слабые сигналы?

Рецепторы боли возбуждаются в ответ на повреждение тканей, генерируя нервный импульс, который передается по нейронам в центральную нервную систему для обработки. Сначала он достигает таламуса, а затем лимбической системы, где по большей части и формируется ощущение боли. Бета-эндорфины прерывают эту цепочку, связываясь с опиоидными рецепторами на пре- и постсинаптических мембранах нейронов, задействованных в передаче импульса. Опиоидные рецепторы, относящиеся к семейству GPCR (о котором мы кратко поговорим позже), распространены в центральной и периферической нервной системе. Они пронизывают клеточную мембрану, причем участки, к которым крепятся β-эндорфины, находятся снаружи мембраны, а инициирующий цепочку реакций G-белок — внутри.

Существует четыре основных типа опиоидных рецепторов: μ- (мю), δ- (дельта), κ- (каппа) и ноцицептиновые (ORL1) рецепторы. Для β-эндорфина характерно связывание с μ-рецепторами.

Строение μ-рецепторов. Источник, изображение переведено автором статьи

Когда это происходит, мембранные G-белки, являющиеся частью опиоидных рецепторов, активируются и разделяются на Gα и Gβγ субъединицы. Часть Gβγ субъединиц связывается с трансмембранными участками кальциевых каналов и блокирует поток ионов кальция в клетку. В то же время, другая часть этих же субъединиц связывается с G-белок-связанными калиевыми каналами (GIRK), за счет чего происходит отток ионов калия из нейрона. Недостаток положительно заряженных ионов кальция и калия приводит к накоплению отрицательного заряда внутри клетки, что способствует большему закрытию кальциевых каналов. Напомним, что ионы кальция играют ведущую роль в передаче нервного импульса посредством высвобождения нейромедиаторов в синаптическую щель. В периферийной нервной системе β-эндорфин воздействует на субстанцию P, которая, помимо проведения сигнала, стимулирует воспалительный процесс.
Вкратце, информация о повреждении достигает нейрона и инициирует открытие кальциевых каналов в пресинаптической мембране, но в это же время β-эндорфины связываются с опиоидными μ-рецепторами клетки, активируя G-белки. В итоге кальциевые каналы блокируются, и возбуждение следующего нейрона не происходит – передача сигнала прервана.

Механизм работы опиоидного рецептора. Функции Gα субъединицы в данной статье не рассмотрены. Лиганд – молекула, способная связываться с рецептором. Источник, изображение переведено автором статьи

Наверняка, вы слышали, что эндорфины иногда называют «гормонами счастья». Дело в том, что в центральной нервной системе β-эндорфины подавляют выделение гамма-аминомасляной кислоты (ГАМК), важнейшего тормозного нейромедиатора ЦНС. Вследствие этого начинается повышенная выработка дофамина, который и вызывает чувство удовлетворения.

Вроде бы все понятно, но при чем тут героин?

Начнем с того, что героин является производным морфина, известного болеутоляющего. История медицинского применения морфина уходит в глубокую древность, когда для облегчения боли пациенты принимали настойки на опийном маке. Правда концентрация действующего вещества (морфина) в них была слишком низкой и не могла обеспечить должную анестезию во время серьезных операций. Потому ученым необходимо было выделить в чистом виде то самое вещество, “спасающее” людей от боли. Впервые это удалось сделать в \(1804\) году немецкому фармакологу Фридриху Сертюрнеру, и почти сразу морфин нашел широкое применение в госпиталях в качестве мощного болеутоляющего. Однако вскоре было обнаружено, что у пациентов, принимавших морфин, быстро развивается зависимость к препарату. Так начались поиски альтернативы.

В \(1898\) году другой немецкий ученый, химик Феликс Хоффман, синтезировал героин, который оказался в разы сильнее своего предшественника. Как и морфин, героин стали применять в медицине, но в этот раз последствия оказались куда более серьезными. Зависимость формировалась гораздо быстрее (у некоторых уже с первого приема!), а попытки избавиться от нее сопровождались сильнейшим абстинентным синдромом, иначе – ломкой. Постоянная боль, жжение, тошнота, диарея и озноб, вкупе с прогрессирующей депрессией, заставляли людей искать новую дозу желаемого “убийцы боли”.

Сейчас самое время вспомнить про β-эндорфин, о котором мы уже говорили. Давайте рассмотрим строение молекул морфина, героина и β-эндорфина.

На первый взгляд нет ничего общего, сами опиаты (морфин и героин) кажутся крошечными и простыми по сравнению с β-эндорфином. Несмотря на это, морфин и героин способны имитировать β-эндорфин и связываться с опиоидными рецепторами, запуская аналогичную цепочку реакций. Но образуемая между рецепторами и опиатами связь гораздо сильнее и «долговечнее», что позволяет морфину и героину подавлять даже самые сильные болевые сигналы, чем и объясняется использование этих веществ в качестве анальгетиков.

Если морфин и героин столь эффективны в устранении боли, почему они вызывают ломку?

Исследования показывают, что постоянное применение опиатов приводит к снижению синтеза и β-эндорфинов, и μ-рецепторов. Это и есть причина, из-за которой героиновая зависимость настолько опасна: после употребления человеком дозы наркотического вещества организм уже не способен самостоятельно «отфильтровывать» слабые сигналы, потому даже мелкие повреждения вызывают ощущение сильной боли.

Точные механизмы снижения производства рецепторов и эндорфинов неизвестны, но по одной из версий морфин препятствует считыванию гена, кодирующего белок POMC, тем самым снижая и производство β-эндорфинов (напомним, POMC является предшественником β-эндорфинов). Другие исследования доказали, что длительное использование опиатов приводит к быстрому отсоединению Gβγ субъединицы опиоидных рецепторов от ионных каналов, что позволяет ионам свободно проникать в клетку и способствует проведению сигнала о боли.

Таким образом, в поисках облегчения боли в годы кровопролитной войны обычные солдаты даже не представляли о тяжелых и вряд ли обратимых изменениях, которые происходили в их телах по вине того самого героина. Наркотическое вещество разрушало естественные механизмы защиты от боли в обмен на временное спокойствие и удовлетворение. А после оставались лишь глубокая депрессия и постоянная боль, заставлявшие искать новую дозу.

Изучение этой проблемы только началось, а впереди еще много работы, но очевидно одно: употребление героина оказывает разрушительное воздействие на работу нервной системы человека, вызывая сильнейшую и не приводящую ни к чему хорошему зависимость.