Механизмы действия гистамина на воспаление
Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 12 сентября 2017;
проверки требуют 14 правок.
| Гистамин | |||
|---|---|---|---|
| Систематическое наименование | 4-(2-Аминоэтил)-имидазол, или β-имидазолил-этиламин | ||
| Традиционные названия | Гистамин | ||
| Хим. формула | C5H9N3 | ||
| Рац. формула | C1=C(NC=N1)CCN | ||
| Молярная масса | 111,15 г/моль | ||
| Температура | |||
| • плавления | 83,5 °C (182,3 °F) | ||
| • кипения | 209,5 °C (409,1 °F) °C | ||
| Рег. номер CAS | 51-45-6 | ||
| PubChem | 774 | ||
| Рег. номер EINECS | 200-100-6 | ||
| SMILES | NCCC1=C[N]C=N1 | ||
| InChI | 1S/C5H9N3/c6-2-1-5-3-7-4-8-5/h3-4H,1-2,6H2,(H,7,8) NTYJJOPFIAHURM-UHFFFAOYSA-N | ||
| ChEBI | 18295 | ||
| Номер ООН | UN 2811 | ||
| ChemSpider | 753 | ||
| Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное. | |||
| Медиафайлы на Викискладе | |||
Гистамин, также имидазолил-2-этиламин — органическое соединение, биогенный амин, медиатор аллергических реакций немедленного типа, также является регулятором многих физиологических процессов.
Свойства и синтез[править | править код]
Представляет собой бесцветные кристаллы, хорошо растворимые в воде и этаноле, нерастворим в эфире.
Для медицинского применения препарат получают путём бактериального расщепления гистидина или синтетическим путём.
Биосинтез и метаболизм[править | править код]
Гистамин является биогенным соединением, образующимся в организме при декарбоксилировании аминокислоты гистидина, катализируемого гистидиндекарбоксилазой (КФ 4.1.1.22):
Гистамин накапливается в тучных клетках и базофилах в виде комплекса с гепарином, свободный гистамин быстро деактивируется окислением, катализируемым диаминоксидазой (гистаминазой, КФ 1.4.3.22)[1]:
Im-CH2CH2NH2 + O2 + H2O Im-CH2CHO + NH3 + H2O2
либо метилируется гистамин-N-метилтрансферазой (КФ 2.1.1.8)[2]. Конечные метаболиты гистамина — имидазолилуксусная кислота и N-метилгистамин выводятся с мочой.
Физиологическая роль[править | править код]
Гистамин является одним из эндогенных факторов (медиаторов), участвующих в регуляции жизненно важных функций организма и играющих важную роль в патогенезе ряда болезненных состояний.
В обычных условиях гистамин находится в организме преимущественно в связанном, неактивном состоянии. При различных патологических процессах (анафилактический шок, ожоги, обморожения, сенная лихорадка, крапивница и аллергические заболевания), а также при поступлении в организм некоторых химических веществ, количество свободного гистамина увеличивается. «Высвободителями» («либераторами») гистамина являются d-тубокурарин, морфин, йодсодержащие рентгеноконтрастные препараты, никотиновая кислота, высокомолекулярные соединения (декстран и др.) и другие лекарственные средства.
Свободный гистамин обладает высокой активностью: он вызывает спазм гладких мышц (включая мышцы бронхов), расширение капилляров и понижение артериального давления; застой крови в капиллярах и увеличение проницаемости их стенок; вызывает отёк окружающих тканей и сгущение крови. В связи с рефлекторным возбуждением мозгового вещества надпочечников выделяется адреналин, суживаются артериолы и учащаются сердечные сокращения. Гистамин вызывает усиление секреции желудочного сока.
Некоторые количества гистамина содержатся в ЦНС, где, как предполагают, он играет роль нейромедиатора (или нейромодулятора). Не исключено, что седативное действие некоторых липофильных антагонистов гистамина (проникающих через гемато-энцефалический барьер противогистаминных препаратов, например, димедрола) связано с их блокирующим влиянием на центральные гистаминовые рецепторы.
Рецепторы гистамина[править | править код]
В организме существуют специфические рецепторы, для которых гистамин является эндогенным лигандом-агонистом. В настоящее время различают четыре подгруппы гистаминовых (Н) рецепторов: Н1-, Н2-, Н3- и H4-рецепторы.
| Тип | Локализация | Эффекты |
| H1 рецепторы | Гладкие мышцы, эндотелий, центральная нервная система (постсинаптические) | Вазодилатация, бронхоконстрикция, спазм гладкой мускулатуры бронхов, раздвижение клеток эндотелия (и, как следствие, транссудации жидкости в околососудистое пространство, отек и крапивница), стимуляция секреции гормонов гипофизом, переключение из режима сна в режим бодрствования, подавление пищевого поведения, регуляция уровня бодрствования гистаминэргических нейронов [3], локомоция, терморегуляция, эмоции вообще (и в частности агрессия и тревожность), участие в процессах памяти и обучения (подавление припоминания и (ре-)консолидации)[4], развитие тахикардии, снижение проводимости атриовентрикулярного узла[5]. Увеличение высвобождения гистамина и других медиаторов воспаления; повышение экспрессии молекул клеточной агдезии на иммунных клетках и повышение хемотаксиса эозинофилов и нейтрофилов; повышение антигенпредставляющей способности клеток, костимулирующая активность в отношении В-клеткок; блокирование гуморального иммунитета и продукции IgE; индукция клеточного иммунитета (Th1); индукция секреции IFNg |
| H2 рецепторы | Париетальные клетки, кардиомиоциты, гладкомышечные клетки[5], эпителиальные клетки, эндотелиальные клетки, клетки молочных желёз, миелоидные клетки и лимфоидные клетки, дендритные клетки , клетки ЦНС, [6][7] | Стимуляция секреции желудочного сока (конкретнее — соляной кислоты в нём), повышение проницаемости сосудов, гипотония, тахикардия, регуляция ионного баланса, бронходилатация, продуцирование слизи в дыхательных путях; снижение хемотаксиса эозинофилов и нейтрофилов; индукция синтеза интерлейкина-10, подавление синтеза интерлейкина-12 дендритными клетками; развитие Th2-ответа и иммунной толерантности; индукция гуморального иммунитета; подавление клеточного иммунитета; подавление Th2-клеток; косвенная роль в аллергии, аутоиммунитете, злокачественных заболеваниях и отторжении трансплантата[5] |
| H3 рецепторы | Центральная и периферическая нервная система (пресинаптические) | Подавление высвобождения нейромедиаторов (дофамина, ГАМК, ацетилхолина, серотонина, норадреналина, гистамина), подавление синтеза гистамина[8][5] |
| H4 рецепторы | Костный мозг, зернистые лейкоциты, тучные клетки, внутренние органы (тонкий и толстый кишечник, лёгкие, печень, селезёнка, семенники, тимус, трахея, миндалины[9]), ротовая полость[10]. | схожие с H1; является одним из сигналов дифференциации миелобластов и промиелоцитов; повышение хемотаксиса эозинофилов, сигнал к дегрануляции эозинофилов[5] |
Возбуждение периферических Н-рецепторов сопровождается спастическим сокращением бронхов, мускулатуры кишечника и другими явлениями.
Наиболее характерным для возбуждения Н2-рецепторов является усиление секреции желудочных желез. Они участвуют также в регуляции тонуса гладких мышц матки, кишечника, сосудов. Вместе с Н1-рецепторами Н2-рецепторы играют роль в развитии аллергических и иммунных реакций. Существует широкий класс препаратов — блокаторов гистаминовых рецепторов Н1 — антигистаминные препараты.
Н2-рецепторы участвуют также в медиации возбуждения в ЦНС. В последнее время стали придавать большое значение стимуляции Н3-рецепторов в механизме центрального действия гистамина.
Медицинское применение[править | править код]
Как лекарственное средство гистамин имеет ограниченное применение.
Выпускается в виде дигидрохлорида (Histamini dihydrochloridum). Белый кристаллический порошок. Гигроскопичен. Легко растворим в воде, трудно в спирте; рН водных растворов 4,0—5,0.
Синонимы: Eramin, Ergamine, Histalgine, Histamyl, Histapon, Imadyl, Imido, Istal, Peremin и др.
Пользуются гистамином иногда при полиартритах, суставном и мышечном ревматизме: внутрикожное введение дигидрохлорида гистамина (0,1—0,5 мл 1 % раствора), втирание мази, содержащей гистамин, и электрофорез гистамина вызывают сильную гиперемию и уменьшение болезненности; при болях, связанных с поражением нервов; при радикулитах, плекситах и т. п. препарат вводят внутрикожно (0,2—0,3 мл 0,1 % раствора).
При аллергических заболеваниях, мигрени, бронхиальной астме, крапивнице иногда проводят курс лечения малыми, возрастающими дозами гистамина. Предполагают, что организм при этом приобретает устойчивость к гистамину, и этим уменьшается предрасположенность к аллергическим реакциям (применение в качестве десенсибилизирующего средства при аллергических заболеваниях имеет также содержащий гистамин препарат гистаглобулин).
Начинают с внутрикожного введении очень малых доз гистамина (0,1 мл в концентрации 1/10, для чего содержимое ампулы, то есть 0,1 % раствор, разводят соответствующим количеством изотонического раствора натрия хлорида), затем дозу постепенно увеличивают.
Гистамином пользуются также для фармакологической диагностики феохромоцитомы и феохромобластомы; проводят комбинированную пробу с тропафеном.
В связи со стимулирующим влиянием гистамина на желудочную секрецию, его иногда применяют для диагностики функционального состояния желудка (в некоторых вариантах фракционного зондирования или внутрижелудочной рН-метрии). При этом необходимо соблюдать большую осторожность из-за возможных побочных явлений (гипотензивное действие, бронхиолоспазм и др.). В настоящее время для этой цели пользуются другими препаратами (пентагастрин, бетазол и др.).
При передозировке и повышенной чувствительности к гистамину могут развиться коллапс и шок.
При приёме внутрь гистамин трудно всасывается и эффекта не оказывает.
Гистамином широко пользуются фармакологи и физиологи для экспериментальных исследований.
Форма выпуска[править | править код]
Формы выпуска гистамина дигидрохлорида: порошок; 0,1 % раствор в ампулах по 1 мл (Solutio Histamini dihydrochloridi 0,1 % pro injectionibus) в упаковке по 10 ампул.
Хранение[править | править код]
Хранение: список Б. В защищённом от света месте.
См. также[править | править код]
- Блокаторы H1-гистаминовых рецепторов
- Блокаторы H2-гистаминовых рецепторов
- Блокаторы H3-гистаминовых рецепторов
- Физиологические антагонисты гистамина
Примечания[править | править код]
- ↑ EC 1.4.3.22 // IUBMB Enzyme Nomenclature
- ↑ EC 2.1.1.8 // IUBMB Enzyme Nomenclature
- ↑ Haas H, Panula P. «The role of histamine and the tuberomamillary nucleus in the nervous system» Nat Rev Neurosci 2003; 4:121-130
- ↑ Alvarez E. O. The role of histamine on cognition //Behavioural brain research. – 2009. – Т. 199. – №. 2. – С. 183-189.
- ↑ 1 2 3 4 5 Simons F. E. R. Advances in H1-antihistamines //New England Journal of Medicine. – 2004. – Т. 351. – №. 21. – С. 2203-2217.
- ↑ Hattori Y, Seifert R. «Histamine and Histamine Receptors in Health and Disease», 2017, стр.141-160
- ↑ Jutel M, Akdis M, Akdis CA (2009) Histamine, histamine receptors and their role in immune pathology. Clin Exp Allergy 39:1786–1800. doi:10.1111/j.1365-2222.2009.03374.x
- ↑ Hattori Y, Seifert R. «Histamine and Histamine Receptors in Health and Disease», 2017, стр.277-301
- ↑ Bioreagents.com: Histamine H4 Receptor
- ↑ Salem A, Rozov S, Al-Samadi A, et al. Histamine metabolism and transport are deranged in human keratinocytes in oral lichen planus. Br J Dermatol. 2016. Available at: https://dx.doi.org/10.1111/bjd.14995.
Гистамин – это органическое, т.е. происходящее из живых организмов, соединение, имеющее в своей структуре аминные группы, т.е. биогенный амин. В организме гистамин выполняет множество важных функций, о чем дальше. Избыток гистамина приводит к различным патологическим реакциям. Откуда берется избыточный гистамин и как с ним бороться?
Источники гистамина
- Гистамин синтезируется в организме из аминокислоты гистидин: Такой гистамин называется эндогенный.
- Гистамин может попадать в организм с продуктами питания. В этом случае он называется экзогенный
- Гистамин синтезируется собственной микрофлорой кишечника, и может всасываться в кровь из пищеварительного тракта. При дисбактериозе бактерии могут вырабатывать излишне большое количество гистамина, который вызывает псевдоаллергические реакции.
Установлено, что эндогенный гистамин значительно активнее экзогенного.
Синтез гистамина
В организме под воздействием гистидиндекарбоксилазы при участии витамина В-6 (пиридоксальфосфата) от гистидина отщепляется карбоксильный хвост, так аминокислота превращается в амин.
Синтез происходит:
- В желудочно-кишечном тракте в клетках железистого эпителия, где в гистамин превращается поступающий с пищей гистидин.
- В тучных клетках (лаброцитах) соединительной ткани, а также других органах. Тучных клеток особенно много в местах потенциального повреждения: слизистые дыхательных путей (нос, трахея, бронхи), эпителий, выстилающий кровеносные сосуды. В печени и селезенке синтез гистамина ускорен.
- В клетках белой крови – базофилах и эозинофилах
Произведенный гистамин либо запасается в гранулах тучных клеток или клетках белой крови, либо быстро разрушается ферментами. При нарушении баланса, когда гистамин не успевает разрушиться, свободный гистамин ведет себя, как бандит, учиняя погромы в организме, называемые псевдоаллергическими реакциями.
Механизм действия гистамина
Гистамин оказывает действие, связываясь с особыми гистаминовыми рецепторами, которые обозначаются H1, H2, H3, H4. Аминная голова гистамина взаимодействует с аспарагиновой кислотой, находящейся внутри клеточной мембраны рецептора, и запускает каскад внутриклеточных реакций, которые проявляются в определенных биологических эффектах.
Гистаминовые рецепторы
- Н1 рецепторы находятся на поверхности мембран нервных клеток, клеток гладкой мускулатуры дыхательных путей и сосудов, эпителиальных и эндотелиальных клеток (клеток кожи и выстилки кровеносных сосудов), клеток белой крови, ответственных за обезвреживание чужеродных агентов
Их активация гистамином вызывает внешние проявления аллергии и бронхиальной астмы: спазм бронхов с затруднением дыхания, спазм гладкой мускулатуры кишечника с болью и профузным поносом, повышается проницаемость сосудов, в результате чего возникают отеки. Повышается выработка медиаторов воспаления – простагландинов, которые повреждают кожу, что ведет к кожным высыпаниям (крапивнице) с покраснением, зудом, отторжением поверхностного слоя кожи.
Рецепторы, находящиеся в нервных клетках, ответственны за общую активацию клеток головного мозга, гистамин включает режим бодрствования.
Препараты, блокирующие действие гистамина на Н1 рецепторы, используются в медицине для торможения аллергических реакций. Это димедрол, диазолин, супрастин. Так как они блокируют рецепторы, находящиеся в головном мозгу наряду с другими Н1 рецепторами, побочным эффектом этих средств является чувство сонливости.
- Н2 рецепторы содержатся в мембранах париентальных клеток желудка – тех клеток, которые вырабатывают соляную кислоту. Активация этих рецепторов приводит к повышению кислотности желудочного сока. Данные рецепторы задействованы в процессах переваривания пищи.
Существуют фармакологические препараты, селективно блокирующие Н2 гистаминовые рецепторы. Это циметидин, фамотидин, роксатидин и др. Их используют в лечении язвенной болезни желудка, поскольку они подавляют выработку соляной кислоты.
Кроме влияния на секрецию желез желудка, Н2 рецепторы запускают выделение секрета в дыхательных путях, что провоцирует такие симптомы аллергии, как насморк и выделение мокроты в бронхах при бронхиальной астме.
Кроте того стимуляция Н2 рецепторов оказывает влияние на реакции иммунитета:
Угнетаются IgE – иммунные белки, подбирающие чужеродный белок на слизистых, тормозит миграцию эозинофилов (иммунных клеток белой крови, ответственных за аллергические реакции) к месту воспаления, усиливает угнетающее действие Т-лимфоцитов.
- Н3 рецепторы находятся в нервных клетках, где они принимают участие в проведении нервного импульса, а также запускают освобождение других нейромедиаторов: норадреналина, допамина, серотонина, ацетилхолина. Некоторые антигистаминные препараты, такие как димедрол, наряду с Н1 рецепторами, действуют на Н3 рецепторы, что проявляется в общем торможении центральной нервной системы, которая выражается в сонливости, торможении реакций на внешние раздражители. Поэтому неселективные антигистаминные препараты следует принимать с осторожностью лицам, чья деятельность требует быстроты реакций, например, водителям транспортных средств. В настоящее время разработаны препараты селективного действия, которые не оказывают влияния на работу Н3 рецепторов, это астемизол, лоратадин и др.
- Н4 рецепторы находятся в клетках белой крови – эозинофилах и базофилах. Их активация запускает реакции иммунного ответа.
Биологическая роль гистамина
Гистамин имеет отношение к 23 физиологическим функциям, ибо это высокоактивное химическое вещество, которое легко вступает в реакции взаимодействия.
Основными функциями гистамина являются:
- Регуляция местного кровоснабжения
- Гистамин – медиатор воспаления.
- Регуляция кислотности желудочного сока
- Нервная регуляция
- Другие функции
Регуляция местного кровоснабжения
Гистамин регулирует местное кровоснабжение органов и тканей. При усиленной работе, например, мышцы, возникает состояние нехватки кислорода. В ответ на местную гипоксию ткани высвобождается гистамин, который заставляет капилляры расширяться, приток крови увеличивается, а с ним увеличивается и приток кислорода.
Гистамин и аллергия
Гистамин является основным медиатором воспаления. С этой функцией связано его участие в аллергических реакциях
Он содержится в связанном виде в гранулах тучных клеток соединительной ткани и базофилов и эозинофилов – клеток белой крови. Аллергическая реакция – это реакция иммунного ответа на вторжение чужеродного белка, называемого антигеном. Если этот белок уже поступал в организм, клетки иммунологической памяти сохранили информацию о нем и передали на особые белки – иммуноглобулины Е (IgE), которые называют антитела. Антитела обладают свойством специфичности: они узнают и реагируют лишь на свои антигены.
При повторном поступлении в организм белка – антигена, их узнают антитела-иммуноглобулины, которых прежде были сенсибилизированы этим белком. Иммуноглобулины – антитела связываются с белком-антигеном, образуя иммунологический комплекс, и весь этот комплекс прикрепляется к мембранам тучных клеток иили базофилов. Тучные клетки иили базофилы реагируют на это путем высвобождения гистамина из гранул в межклеточную среду. Вместе с гистамином из клетки выходят другие медиаторы воспаления: лейкотриены и простагландины. Все вместе они дают картину аллергического воспаления, которое проявляется по-разному, в зависимости от первичной сенсибилизации.
- Со стороны кожи: зуд, покраснение, отечность (Н1 рецепторы)
- Дыхательные пути: сокращение гладкой мускулатуры (Н1 и Н2 рецепторы), отек слизистой (Н1 рецепторы), повышенная продукция слизи (Н1 и Н2 рецепторы), уменьшение просвета кровеносных сосудов в легких (Н2 рецепторы). Это проявляется в чувстве удушья, нехватки кислорода, кашле, насморке.
- Желудочно-кишечный тракт: сокращение гладкой мускулатуры кишечника (Н2 рецепторы), что проявляется в спастических болях, поносе.
- Сердечно-сосудистая система: падение артериального давления (Н1 рецепторы), нарушение сердечного ритма (Н2 рецепторы).
Выход гистамина из тучных клеток может осуществляться экзоцитарным способом без повреждения самой клетки или происходит разрыв мембраны клетки, что приводит к одномоментному поступлению в кровь большого количества как гистамина, так и других медиаторов воспаления. В результате возникает такая грозная реакция, как анафилактический шок с падением давления ниже критического, судорогами, нарушением работы сердца. Состояние опасно для жизни и даже неотложная врачебная помощь спасает не всегда.
В повышенных концентрациях гистамин выделяется при всех воспалительных реакциях, как связных с иммунитетом, так и неимунных.
Регуляция кислотности желудочного сока
Энтерохромафинные клетки желудка высвобождают гистамин, который через Н2 рецепторы стимулирует обкладочные (париентальные) клетки. Обкладочные клетки начинают поглощать воду и углекислый газ из крови, которые посредством фермента карбоангидразы превращаются в угольную кислоту. Внутри обкладочных клеток угольная кислота распадается на ионы водорода и бикарбонат-ионы. Бикарбонат-ионы отправляются обратно в кровоток, а ионы водорода поступают в просвет желудка через К+ Н+ насос, понижая рН в кислую сторону. Транспорт ионов водорода идет с затратой энергии, высвобождающейся из АТФ. Когда рН желудочного сока становится кислой, высвобождение гистамина прекращается.
Регуляция деятельности нервной системы
В центральной нервной системе гистамин высвобождается в синапсы – места соединения нервных клеток между собой. Гистаминовые нейроны обнаружены в задней доле гипоталамуса в туберомаммилярном ядре. Отростки данных клеток расходятся по всему головному мозгу, через медиальный пучок переднего мозга они идут в Кору больших полушарий. Основной функций гистаминовых нейронов является поддерживание головного мозга в режиме бодрствования, в периоды расслабленияусталости их активность снижается, а в период быстрой фазы сна они неактивны.
Гистамин обладает защитным действием на клетки центральной нервной системы, он снижает предрасположенность к судорогам, защищает от ишемических повреждений и последствий стресса.
Гистамин контролирует механизмы памяти, способствуя забыванию информации.
Репродуктивная функция
Гистамин связан с регуляцией полового влечения. Инъекция гистамина в пещеристое тело мужчин с психогенной импотенцией восстанавливало эрекцию у 74% из них. Выявлено, что антагонисты Н2 рецепторов, которые обычно принимают при лечении язвенной болезни в целью снижения кислотности желудочного сока, вызывают потерю либидо и эректильную дисфункцию.
Разрушение гистамина
Выделившийся в межклеточное пространство гистамин после соединения с рецепторами частично разрушается, но по большей части поступает обратно в тучные клетки, накапливаясь в гранулах, откуда опять может высвобождаться при действии активирующих факторов.
Разрушение гистамина происходит под действием двух основных ферментов: метилтрансферазы и диаминооксидазы (гистаминазы).
Под воздействием метилтрансферазы в присутствии S-аденозилметионина (SAM) гистамин превращается в метилгистамин.
Эта реакция в основном происходит в центральной нервной системе, слизистой оболочке кишечника, печени, тучных клетках (мастоцитах, лаброцитах). Образовавшийся метилгистамин может накапливаться в тучных клетках и при выходе из них, взаимодействовать с Н1 гистаминовыми рецепторами, вызывая все те же эффекты.
Гистаминаза превращает гистамин в имидазолуксусную кислоту. Это основная реакция инактивации гистамина, которая происходит в тканях кишечника, печени, почках, в коже, клетках вилочковой железы (тимуса), эозинофилах и нейтрофилах.
Гистамин может связываться с некоторыми белковыми фракциями крови, что сдерживает избыточное взаимодействие свободного гистамина со специфическими рецепторами.
Небольшое количество гистамина выделяется в неизмененном виде с мочой.
Псевдоаллергические реакции
Псевдоаллергические реакции по внешним проявлениям ничем не отличаются от истинной аллергии, но они не имеют иммунологической природы, т.е. неспецифичны. При псевдоаллергических реакциях нет первичного вещества – антигена, с которым бы связывался белок-антитело в иммунологический комплекс. Аллергические пробы при псевдоаллергических реакциях ничего не выявят, ибо причина псевдоаллергической реакции не в проникновении в организм чужеродного вещества, а в интолерантности самого организма к гистамину. Интолерантность возникает при нарушении равновесия между гистамином, поступившем в организм с пищей и высвободившимся из клеток, и дезактивацией его ферментами. Псевдоаллергические реакции по своим проявлениям не отличаются от аллергических. Это могут быть поражения кожи (крапивница), спазм дыхательных путей, заложенность носа, диарея, гипотония (снижение артериального давления), аритмия.
Часто псевдоаллергические реакции возникают при употреблении продуктов с высокой концентрацией гистамина. О продуктах, нашпигованных гистамином, читайте здесь: https://zaryad-zhizni.ru/v-kakih-produktah-soderzhitsya-gistamin/.