Адреналін: енергія страху та рішучості в одній молекулі

Реакція “Бий або біжи”

Адреналін являє собою невелику молекулу, яка синтезується в мозковій речовині надниркових залоз. За основу береться амінокислота тирозин, а потім до неї додається кілька спеціальних хімічних груп. Отриманий адреналін зберігається в надниркових залозах доти, доки не стане потрібен; тоді він викидається в кров, щоб впливати на інші органи.

Ідею про те, навіщо потрібен адреналін, уперше сформулював Волтер Кеннон, відомий фізіолог, який працював у Гарвардській медичній школі в 1910-1940-х роках. На той час уже було відомо, що адреналін впливає майже на всі органи, але саме Волтер Кеннон підбив підсумки та ввів поняття реакції «бий або біжи». Наші давні пращури жили у ворожому світі, де потрібно було завжди бути напоготові, швидко реагувати на можливі загрози та мобілізувати всі ресурси за невеликий проміжок часу. Коли до зайця підбирається вовк, йому потрібно тікати, а вовку – наздоганяти його з максимально можливою швидкістю. Адреналін, який виробляють надниркові залози зайця і вовка, мобілізує всі системи організму, щоб дозволити йому працювати за максимального навантаження.

Реакція «бий або біжи» пов’язана з первісним інстинктом хижака або жертви, коли організму для інтенсивної роботи потрібна допомога адреналіну. Адреналін підвищує приплив крові від серця до м’язів, що працюють, що дає змогу принести до них більше кисню й поживних речовин і забезпечити активну роботу м’язів; під його впливом серце б’ється частіше, печінка виділяє в кров глюкозу, а жирові тканини вивільняють жирні кислоти та гліцерин, які живлять м’язи. Крім того, адреналін розширює дихальні шляхи в легенях, що дає змогу дихати швидше і легше.

Наднирники розташовуються поруч із нирками. Зазвичай вони приховані жировою тканиною, тому їх не помічали протягом кількох тисячоліть.

Як пов’язані емоції та адреналін?

Чи пов’язаний адреналін із почуттям збудження? Багато хто вважає, що так. Наша мова теж це відображає: наприклад, любителів гострих відчуттів ми називаємо «любителі адреналіну». Однак адреналін не має прямого зв’язку з тим, що ми відчуваємо. Якщо ви прокотитеся в парку розваг на американських гірках, ви можете відчути страх або збудження: це спровокує вироблення адреналіну, але саме відчуття виникає в основному в головному мозку. Адреналін не проникає з кровотоку в мозок, йому заважає гематоенцефалічний бар’єр. Коли в лабораторіях людям роблять ін’єкції адреналіну, вони відчувають, як підскакує пульс, можуть почуватися трохи дивно, але ні страху, ні збудження вони не відчувають. У різних тканинах нашого організму є багато рецепторів, які передають сигнали в мозок, тому деякі стимули, які отримують від тіла, впливають на наш емоційний досвід. Але важливо підкреслити, що у випадку з адреналіном саме досвід стимулює його вироблення, а не навпаки: спершу виникають емоції, а потім уже виділення адреналіну. Багато людей шукають гострі відчуття саме через приємний “адреналіновий кайф”. Підвищений рівень адреналіну змушує серце битися частіше, але також викликає відчуття ейфорії, яке багато хто хоче пережити знову.

Адреналін виробляється не тільки від страху: у невеликих кількостях він виділяється постійно. Рівень секреції зростає, якщо поточна діяльність вимагає більшої фізичної активності. Зворотний бік медалі полягає в тому, що в сучасному світі страх або сильні емоції, які не потребують фізичної активності, також можуть стимулювати викид адреналіну – наприклад, відеоігри, трилери, футбольний матч або навіть сварка. У всіх цих випадках ви отримуєте типову реакцію: серце б’ється сильніше і частіше, під пахвами виділяється піт, а при сильному хвилюванні тремтять руки. На здоров’я загалом це не надто впливає, однак у деяких людей, особливо у віці за 50 або з хворобами серця, стресові реакції на несподіване збудження можуть спричинити серцевий напад.

Це відкриває ще один цікавий аспект впливу адреналіну – як він може формувати особистість і стимулювати досягнення. Теодор Рузвельт – яскравий приклад людини, яка свідомо шукала адреналінові виклики та черпала з них силу. Його захоплення пригодами, спортом і ризиком часто підживлювалося саме цим гормоном. Відомий своєю невгамовною любов’ю до екстриму, він завжди знаходив нові виклики, які тримали його в напрузі та підживлювали адреналіном.

Рузвельт обожнював полювання і тривалі експедиції. Його походи на природу, участь у сафарі та полюванні були не лише відпочинком, а й нагодою випробувати себе в найсуворіших умовах. Його подорожі по незвіданих землях і зустрічі з дикими тваринами ставали справжніми випробуваннями, які вимагали від нього витримки та негайної реакції. На думку Рузвельта, такі пригоди гартували характер і додавали сил, зміцнюючи дух.

Та попри важливу роль адреналіну в екстремальних ситуаціях, цей гормон не є критичним для виживання. Цікаво, що люди можуть жити без адреналіну і вести повноцінне життя, приймаючи замінні гормони для підтримання основних функцій організму

Використання адреналіну в медицині

Незабаром після відкриття адреналіну було виявлено, що він допомагає відновлювати серцеву діяльність. Адреналін використовували для лікування багатьох проблем – наприклад, астми, анафілактичного шоку, дитячого крупу. Зубні лікарі роблять укол адреналіну в ясна разом з уколом місцевого анестетика,  тому що адреналін дає змогу судинам довше утримувати анестезію поруч із хворим зубом.

Анафілактичний шок, як і раніше, лікують чистим адреналіном, проте більша частина сучасних препаратів на основі адреналіну має поліпшену формулу. Адреналін не можна приймати перорально, оскільки він розпадається в печінці до того, як потрапляє в кров, але вчені створили хімічні аналоги адреналіну, які можна приймати перорально або у вигляді інгаляцій, якщо у вас астма. Адреналін для ін’єкцій, які робляться для відновлення серцевої діяльності, спочатку виробляли з величезної кількості надниркових залоз биків або овець, але тепер синтезують хімічно.

Адреналін відомий як один із ключових препаратів, що застосовуються в екстрених ситуаціях зупинки серця. Його здатність стимулювати серцеву активність і викликати скорочення судин допомагає спрямувати кров до життєво важливих органів. Щороку в США сотні тисяч людей помирають від зупинки серця, причому більшість цих випадків пов’язані з фібриляцією шлуночків — небезпечним порушенням серцевого ритму, яке часто трапляється після інфаркту. Фібриляція призводить до хаотичних скорочень серця, що робить його нездатним перекачувати кров, і, якщо не втрутитися вчасно, це може призвести до смерті.

Адреналін почали використовувати в серцево-легеневій реанімації понад століття тому, і відтоді він став основою протоколів невідкладної допомоги у разі зупинки серця. Препарат вводиться внутрішньовенно або внутрішньокістково, і його дія спрямована на посилення кровотоку до серця й мозку, поки медичні працівники намагаються відновити стабільний серцевий ритм. Однак дослідження останніх років висувають питання про те, наскільки ефективний і безпечний цей підхід у довгостроковій перспективі.

Кілька років тому в журналі Американської медичної асоціації з’явилася стаття, яка закликала до повноцінного клінічного випробування адреналіну для з’ясування його користі або потенційної шкоди під час зупинки серця. Деякі експерти припускають, що, хоча адреналін може збільшити шанси на короткочасне відновлення серцевого ритму, він також може спричинити побічні ефекти, які впливають на якість подальшого життя пацієнта. Зокрема, було відзначено, що використання адреналіну в реанімації може збільшити ймовірність неврологічних ускладнень, таких як пошкодження мозку внаслідок недостатнього кровопостачання.

Зараз тривають дискусії про те, як найкраще використовувати адреналін у серцево-легеневій реанімації. Деякі дослідження спрямовані на пошук альтернативних препаратів або методів для стабілізації серця після зупинки.

Природний допінг

Спортсмени не вживають адреналін у чистій формі, але часто використовують препарати, схожі за дією, для підвищення витривалості та результативності. Одним із таких препаратів є кленбутерол — речовина, що має адреналіноподібний ефект. Спочатку кленбутерол активно використовували в Європі як добавку для тварин, щоб стимулювати ріст м’язів і зменшити жирові відкладення. Проте в спортивному середовищі кленбутерол став забороненим засобом через його здатність підвищувати фізичні показники, і багато спортсменів було дискваліфіковано за його використання.

Для спортсменів з астмою, які потребують адреналіноподібних препаратів, Олімпійський комітет створив виняток, дозволивши їм використовувати певні інгаляторні засоби. Ці препарати застосовують через легені в низькій концентрації, що не впливає на м’язову масу або силу, але підтримує функцію дихання.

Окрім стимуляторів, існують також препарати, які блокують дію адреналіну — бета-адреноблокатори, як-от пропранолол. Їхній вплив особливо цінний у видах спорту, де потрібна стабільність рук, наприклад, у стрільбі. Високий рівень адреналіну, викликаний збудженням, може спричинити тремтіння рук, але приймання бета-блокаторів здатен його зменшити, що надає точності. Через це такі препарати також потрапили під заборону в деяких спортивних дисциплінах, а за їхнє приймання спортсменів можуть дискваліфікувати.

Цікаво, що бета-блокатори використовують не тільки спортсмени, але й музиканти, яким точність і стабільність рухів рук необхідні на сцені.

Фізіологічний ефект адреналіну та норадреналіну забезпечує симпатична нервова система. Нейрони симпатичної системи виділяють норадреналін, який впливає на серце, прискорюючи й посилюючи його скорочення. Адреналін діє подібним чином, але передається через кров. Ці дві системи функціонують у тандемі: симпатична нервова система передає сигнали через нерви за допомогою норадреналіну, а адреналін підсилює дію, розповсюджуючись із кров’ю до всіх тканин. Є задокументовані випадки, коли люди демонстрували надзвичайні фізичні здібності завдяки викиду адреналіну. Наприклад, жінка підіймала машину, щоб врятувати свою дитину, яка опинилася під нею. Така сила з’являється завдяки адреналіну, який дозволяє максимально активізувати м’язи, хоча у звичайному житті людина фізично не змогла б зробити подібне.

Нещодавні дослідження

Сучасні дослідження адреналіну відкривають нові горизонти в медицині та біології, допомагаючи зрозуміти, як працюють ключові механізми взаємодії гормонів і препаратів з організмом. Адреналін, подібно до багатьох препаратів, функціонує завдяки зв’язку з певними білками, які називають адреналіновими рецепторами. Ці рецептори, які належать до сімейства трансмембранних білків, пов’язаних з G-білком, відіграють важливу роль у передачі сигналів у клітинах.

Загалом близько 10-20% сучасних медичних препаратів діють саме через ці рецептори. Дія адреналіну нагадує процес, у якому ключ входить у замок, – молекула адреналіну “входить” у рецептор, активуючи в ньому зміни, які запускають відповідь організму. У 2012 році Нобелівська премія з хімії була вручена Роберту Лефковіц з Університету Дьюка та Браяну Кобілка зі Стенфордського університету за їхній вклад у вивчення структури та функцій цих рецепторів.

Зусилля Кобілка, зокрема, включали використання рентгеноструктурного аналізу для детального розгляду процесу, за допомогою якого адреналін взаємодіє з білковими рецепторами і змінює їхню структуру. Такі відкриття мають величезне значення, оскільки вони не тільки збагачують фундаментальні знання про біологічні процеси, але й допомагають створювати нові препарати, здатні точніше і сильніше активувати адреналінові рецептори. Це, своєю чергою, може призвести до появи більш ефективних ліків для лікування захворювань, пов’язаних із порушенням роботи цих рецепторів.