Лекция 9. СТРОЕНИЕ И ФУНКЦИИ СИНАПСОВ. АДРЕНЕРГИЧЕСКИЕ СИНАПСЫ

Синапс (от греч. synapsis - «соприкосновение, соединение») - функциональный (химический) контакт двух нервных клеток или нервной клетки и клетки исполнительного органа. Медиатор (от лат. mediator - «посредник») - вещество, выделяемое из нейрона или нейроглии, влияющее на электрохимический статус и метаболизм других клеток (табл. 9-1).

Исследованием физиологии, биохимии и фармакологии синаптической передачи занимались ученые многих стран (указаны годы выполнения исследований).

• Джон Лэнгли был автором идеи о постсинаптических рецепторах, опосредующих эффекты адреналина, никотина и кураре. Он предположил, что рецепторы способны активировать или тормозить функции эффекторных клеток, описал места выхода вегетативных нервов из ЦНС, их анатомические и функциональные особенности, разделил вегетативные нервы на симпатические и парасимпатические(1901-1907).

• Томас Эллиот (студент Дж. Лэнгли в Кембридже) установил, что гормон надпочечников адреналин вызывает такие же эффекты, какие возникают при раздражении симпатических нервов. Т. Эллиот предсказал роль адреналиноподобного вещества как медиатора симпатической системы (1905).

• Уолтер Эрнест Диксон обратил внимание на сходство симптомов отравления алкалоидом мухомора мускарином и эффектов раздражения парасимпатического блуждающего нерва. Предположил, что блуждающий нерв выделяет мускариноподобное вещество (1907).

• Рид Хант описал эффекты ацетилхолина и его эфиров (1907).

Таблица 9-1. Низкомолекулярные медиаторы

Медиатор	Локализация	Функции	Патологические состояния, связанные с нарушением обмена медиатора
Амины
Ацетилхолин	Нервно-мышечные синапсы, вегетативные ганглии, мозговой слой надпочечников, каротидные клубочки, кора больших полушарий, базальные ганглии, клетки Реншо, нейрогипофиз, сетчатка	Моторика, функции ноцицептивной системы, пробуждение, обучение, память, регуляция вегетативных функций, секреция гормонов	Миастения, вегетативные нарушения, болезнь Альцгеймера
Дофамин	Симпатические ганглии, кора больших полушарий, базальные ганглии, лимбическая система, гипоталамус, средний мозг, сетчатка	Контроль двигательных функций и эмоций	Болезнь Паркинсона, психозы
Норадреналин	Периферические симпатические окончания, афферентные проекционные пути, гипоталамус, мозжечок, ствол мозга, спинной мозг	Регуляция бодрствования и сна, эмоций, вегетативных функций	Депрессия, мания, галлюцинации, расстройства сна, вегетативные нарушения
Серотонин	Афферентные проекционные пути, мозжечок, ядра шва ствола мозга, спинной мозг, сетчатка	Контроль эмоций, сна, полового поведения, восприятия боли, терморегуляция, нейроэндокринная регуляция	Депрессия, галлюцинации, расстройства сна
Гистамин	Базальные ганглии, таламус, гипоталамус и исходящие из него афферентные проекционные пути, мозжечок, спинной мозг	Регуляция сна, восприятия боли, полового поведения	Вегетативные нарушения

Окончание табл. 9-1

Медиатор	Локализация	Функции	Патологические состояния, связанные с нарушением обмена медиатора
L-аминокислоты
Глутаминовая кислота	Кора больших полушарий, базальные ганглии, лимбическая система, таламус, гипоталамус, мозжечок, ствол мозга, спинной мозг, сетчатка	Двигательные и сенсорные функции, обучение, память, узнавание	Эпилепсия, двигательные нарушения, расстройства памяти, нейродегенеративные заболевания
Глицин	Продолговатый мозг, спинной мозг, сетчатка	Торможение, регуляция двигательных функций и эмоций	Судорожный синдром
ГАМК	Кора больших полушарий, мозжечок, ствол мозга, спинной мозг, сетчатка	Торможение, регуляция двигательных функций, эмоций, условно-рефлекторная деятельность	Хорея, судорожный синдром, депрессия, болезнь Паркинсона
Пурины
АТФ	Уздечка промежуточного мозга, спинной мозг, афферентные нейроны, симпатические нейроны	Функции ноцицептивной системы, контроль над деятельностью внутренних органов	Нарушения болевой чувствительности, сосудистые расстройства
Аденозин	Является медиатором в пуринергических синапсах	Торможение	Судорожные состояния

• Генри Дейл открыл мускарино- и никотиноподобное влияние ацетилхолина, объяснил непродолжительное действие этого медиатора быстрым гидролизом на холин и ацетат. Он также выявил антиадренергический эффект алкалоидов спорыньи, описал адренергические и холинергические волокна (1914-1936).

• Уолтер Кеннон установил роль адреналиноподобного вещества (симпатина) как симпатического передатчика, вызывающего тахикардию и артериальную гипертензию. Отметил различия в действии симпатина (суживает сосуды) и адреналина (суживает или расширяет сосуды). Создал концепцию симпатоадреналовой системы (1921-1937).

• Отто Леви впервые экспериментально доказал медиаторный механизм передачи нервных импульсов (1921). Совместно с Эрнстом Навратилом идентифицировал ацетилхолин как медиатор блуждающего нерва(Vagusstoff) (1926).

• Александр Филиппович Самойлов установил, что в передаче потенциалов действия по нерву участвуют электрические процессы, но для работы нервно-мышечных синапсов необходимы химические процессы. Предположил химический механизм торможения в ЦНС (1924).

• Вильгельм Фельдберг, Джон Гэддам и Говард Чанг доказали медиаторную функцию ацетилхолина в различных парасимпатических нервах (1933-1936).

• Бернард Кац открыл механизм выделения ацетилхолина в нервно-мышечных синапсах (1935-1940).

• Василий Васильевич Закусов - автор синаптической теории действия лекарственных средств на ЦНС (1930-е гг.).

• Алексей Васильевич Кибяков установил, что в переключении нервных импульсов в вегетативных ганглиях участвуют химические процессы (1933).

• Александр Григорьевич Гинецинский исследовал механизмы функционирования нервно-мышечных синапсов и совместно с Леоном Абгаровичем Орбели обнаружил способность симпатических нервов уменьшать утомление скелетных мышц (1935).

• Ульф Эйлер открыл медиаторную роль норадреналина (1946).

• Сергей Викторович Аничков установил участие ацетилхолина в функционировании каротидных клубочков (1946).

Г. Дейл и О. Леви в 1936 г., Б. Кац и У. Эйлер в 1970 г. были удостоены Нобелевской премии по медицине за работы о механизмах синаптической передачи нервных импульсов.

Прогресс в изучении синаптической передачи обеспечили эксперименты с использованием внутриклеточных микроэлектродов, микроионофоретической аппликации химических веществ и чувствительные аналитические методы (гистохимический, иммуноцитохимический, ауторадиографический). Об истории изучения синаптической передачи можно прочитать в сборнике «Теория химической передачи нервного импульса (этапы развития)» / Под. ред. М.Я. Михельсона. - СПБ.: Наука, 1981. - 143 с.

СТРОЕНИЕ И ФУНКЦИИ СИНАПСОВ

В синапсах различают две контактирующие мембраны:

• передающую пресинаптическую мембрану аксона;

• воспринимающую постсинаптическую мембрану нервной клетки (тело, дендрит, аксон) или клетки исполнительного органа.

Между пресинаптической и постсинаптической мембраной находится синаптическая щель шириной 20-40 нм. Она заполнена полисахаридным гелем, имеет каналы для диффузии медиатора. Синапс ограничен филаментами, препятствующими выходу медиатора за пределы синаптической щели.

Низкомолекулярные медиаторы синтезируются в окончании аксона и депонируются в связи с белком в синаптических пузырьках (везикулах). Медиаторы-пептиды образуются в теле нейрона и в составе синаптических пузырьков транспортируются быстрым аксоплазматическим потоком в пресинаптическую зону. Синаптические пузырьки формируются из мембраны ЭПР.

Во время потенциала покоя через пресинаптическую мембрану выделяются единичные кванты медиатора. Они вызывают миниатюрные потенциалы действия (0, 1-3, 0 мВ) на постсинаптической мембране, необходимые для поддержания физиологической реактивности органов и тонуса скелетных мышц, которые, в отличие от гладких, не имеют спонтанного миогенного тонуса.

Синаптическая передача начинается с потенциала действия пресинаптической мембраны. Положительный заряд на внутренней поверхности пресинаптической мембраны вызывает слипание с ее активными зонами отрицательно заряженных синаптических пузырьков, содержащих белок синаптобревин¹. Входящий ток ионов кальция катализирует взаимодействие белков пресинаптической мембраны (синтаксин-1, SNAP-25¹) с синаптобревином. В пресинаптической мембране открывается канал (синаптопор) для экзоцитоза (выброса) квантов медиатора в синаптическую щель. Один потенциал действия вызывает выделение нейромедиатора из 300-2000 синаптических пузырьков. В экзоцитозе участвуют белки синаптостигмины.

¹ Другое название синаптобревина - VAMP (Vesicle Associated Membrane Protein; мембранный белок, связанный с пузырьками).

Циторецепторы медиаторов могут быть расположены на ограниченном участке постсинаптической мембраны (как в концевой пластинке скелетных мышц) или на всей мембране воспринимающей клетки (как в гладких мышцах). Циторецепторы регулируют проницаемость ионных каналов напрямую или посредством G-белков, изменяют активность мембраносвязанных ферментов (аденилатциклазы, фосфолипаз). Ферменты, в свою очередь, изменяют синтез вторичных мессенджеров: цАМФ, ИФ₃ и ДАГ.

Пресинаптические циторецепторы путем активации или блокады кальциевых каналов влияют на выделение медиаторов.

После взаимодействия с рецепторами медиаторы устраняются из синаптической щели различными путями.

• Нейрональным захватом - активным транспортом через пресинаптическую мембрану в синаптические пузырьки для повторного участия в передаче нервных импульсов. Нейрональный захват способствует депонированию норадреналина, дофамина, серотонина, ГАМК, глицина, глутаминовой кислоты.

• Экстранейрональным захватом - депонированием в исполнительных органах.

• Ферментативным расщеплением. Таким путем полностью инактивируются ацетилхолин, медиаторы пептидной природы.

Недавние исследования выявили новые функции медиаторов. Они могут выделяться из нейроглии и действовать на циторецепторы нейроглии. В нервно-мышечных синапсах ацетилхолин выделяется не только из окончаний двигательных нервов, но и из шванновских клеток. Циторецепторы к медиатору могут располагаться на клетках-мишенях, значительно удаленных от места выброса, при этом передача сигнала становится медленной и диффузной. Опровергнут принцип Дейла «один нейрон - один медиатор». Выделение большинства классических медиаторов сопровождается одновременным выбросом нейропептидов (энкефалинов, субстанции Р, нейропептида Y, вазоактивного интестинального пептида, соматостатина), пуринов (АТФ, аденозина), оксида азота (NO). В спинном мозге в одном и том же синапсе выделяются два тормозящих медиатора - ГАМК и глицин.

¹ SNAP-25 - SyNaptosome Associated Protein of 25 kDa; белок массой 25 кДа, связанный с синаптосомами.

⇐ Предыдущая6789101112131415Следующая ⇒

Поделиться: