Нейроны и глиальные клетки: общая характеристика, разнообразие, функции. Серое и белое вещество мозга (на примере спинного мозга)

Вид материала

Документы

Содержание Местные анестетики Участие дофаминовых нейронов покрышки в работе больших полушарий. Модификация синапсов как основа обучения: сравнительный анализ процессов, наблюдаемых в коре больших полушарий и коре мозжечка. Рецепторы 5-НТ Периферические эффекты 5-НТ 1); значительная часть пустых везикул отделяется от пре- синаптической мембраны (2 Три типа рецепторов

Подобный материал:

• План лекции: Общая характеристика функций спинного мозга Нейронная организация спинного, 696.17kb.
• Серое и белое вещество головного и спинного мозга, 551.63kb.
• Острая вирусная инфекция, поражающая нервную систему (серое вещество спинного мозга), 22.2kb.
• Большие полушария головного мозга. Конечный мозг, 36.23kb.
• Программа научно-практической конференции «Актуальные вопросы хирургического лечения, 33.37kb.
• Название работы, 116.86kb.
• Название работы, 5377.92kb.
• Аневризмы сосудов головного и спинного мозга, 45.11kb.
• Цель: систематизировать полученные знания о строении и функциях головного и спинного, 39.31kb.
• План Проблема отношения психических процессов и мозга, рождение нейропсихологии. Принципы, 96.52kb.

3. Гиппокамп.

Гиппокамп – область старой коры в глубине височной доли. В гиппокампе больше всего синапсов с NMDA- рецепторами. Гиппокамп через свод, мамиллярные тела и передние ядра таламуса связан с поясной извилиной, а поясная изчилина через нейроны старой коры - опять с гиппокампом. (Это и есть круг Пейпеза)

Повреждения Гиппокампа ведут к нарушениям кратковременной памяти и перезаписи на долговременную память.


Билет № 19.

1. Распространите ПД.
   

Na+-K+-АТ Фаза постоянно откачивает из клетки избыток Na+ и возвращает назад K+. Без этого нейрон потерял бы ПП уже через несколько сотен ПД. Важно также, что чем > проникло в клетку Na+, тем активнее работает насос.

Если ПД возник хотя бы в одной точке мембраны нейрона – он распространяется по всей мембране.

Причина: деполяризация в точке появления ПД играет роль запускающего (надпорогового, около 100 мВ) стимула по отношению к соседним точкам. Это сходно с «кругами на воде», а точнее – с горением бенгальского огня.

Скорость такого распространения низка и не превышает у человека 1-2 м/с (диаметр аксона 1-2 мкм).

Но: чем толще проводник-аксон, тем < его электрич. сопротивление и легче происходит запуск ПД. Это позволяет увеливать скорость за счет наращивания диаметра аксона. Рекорд - гигантский аксон кальмара (d=0.5-1 мм, V=10 м/с).

«Радикальный» рост скорости проведения – за счет миеленизации аксонов, которая обеспечивается одним из типов глиальных клеток – Шванновскими клетками.

Местные анестетики: проникают внутрь клетки (отростка) и связываются с h-створками в тот момент, когда они закрыты. В результате электрочувствительные Na+-каналы (и проведение ПД в целом) блокируются. Местные анестетики наносят на слизистую;

их можно вводить в кожу или глубокие ткани, а также по ходу нерва. При этом выключается проведение по всем волокнам (сенсорным, двигательным, вегетативным); возможно развитие угнетающего действия на ЦНС (вплоть до остановки дыхания).

НОВОКАИН – гидрохлорид диэтиламиноэтилового эфира аминобензойной кислоты.

Батрахотоксин: токсин кожи некоторых лягушек-листолазов; модифицированный стероидный гормон насекомых.

Токсин проникает внутрь клетки и связывается с h-створками в тот момент, когда они открыты. В результате электрочувст-вительные Na+-каналы не закрываются. Начинается тоталь-ный вход Na+, проводящий к быстрой потере нейроном как

ПП, так и способности проводить ПД (одна лягушка – от 10 до 100 смертельных доз).

Электрический синапс: прямая передача электрического возбуждения. Основная область электрическ. синапса – «щелевой контакт», в котором мембраны клеток находятся на расстоянии 2 нм (хим. синапс – 20-30 нм).


В мембраны друг напротив друга встроены каналы-коннексоны (каждый состоит из

6 белков-коннексинов).

Через коннексоны легко движутся любые ионы, что позволяет ПД напрямую перехо-дить с клетки на клетку.

Электрическ. синапсы редки в нервной систе-ме позвоночных и обыч-ны для беспозвоночных («сверхбыстрые» реф-лекторные дуги, но при этом – нет возможности учесть дополнительные факторы).

Наиболее яркий пример работы коннексонов в нашем организме – сер-дечная мышца.

Следует особо отметить, что мышечные клетки всех типов обладают ПП и генерируют ПД, кото-рые необходимы для запуска сокращения (взаимное скольжение белковых нитей актина и миозина с затратой энергии АТФ).

2. Участие дофаминовых нейронов покрышки в работе больших полушарий.
   

Дофамин в ядрах вентральной покрышки:

аксоны идут в кору больших полушарий, регулируя скорость обработки сенсорной информации, скорость мышления, положи-тельные эмоции, связанные с получением новых знаний, творчеством.

При чрезмерно активных влияниях покрышки (гене-тически заданный избыток DA-рецепторов в коре и др.): расстройства восприятия и мышления, галлюцина-ции (слуховые, обонятельные), шизофрения (1% населения).

Антагонисты дофамина (нейролептики): препараты для ослабления симптомов шизофрении и психозов.

Аминазин – вещество, с которого началась современная психофармакология; антагонист рецепторов к NE и DA; легко вызывает симптомы акинезии и эмоциональную тупость, вырабатывается привыкание и зависимость.

Галоперидол – D2-антагонист; легче контролировать и прогнозировать эф-фекты; в настоящее время продолжается поиск мягко действующих нейролептиков

Таким образом, воздействуя на систему дофамина, мы оказываемся «между двух огней»: нейролептики, ослабляя симптомы шизофрении и психозы, приводят к паркинсоноподобным измененим работы мозга;

агонисты дофамина и L-дофа, подавляя проявления паркинсонизма, способны вызвать бред и галлюцинации.

Кроме того, во всех случаях формируется привыкание и зависимость.

Тем не менее, альтернативы нейролептикам пока нет.

Психозы и шизофрения – очень распространенные и самые тяжелые психические заболевания. Если страдающий шизофренией нередко осознает, что болен, сотрудничает с врачом [ «Игры разума» ], то при психозе пациент обычно считает, что с ним всё в порядке, и это окружающий мир следует «подправить»… [ Психоз – патологически высокая значимость какой-либо биологич. потребности: агрессия, секс («маньяки»), страх, жажда власти, «груминг» и др.). ]

3. Модификация синапсов как основа обучения: сравнительный анализ процессов, наблюдаемых в коре больших полушарий и коре мозжечка.
   

Сначала происходит ассоциативное научение (пример с крысой, которую учат прыжком реагировать на звонок, иначе удар током.) Чтобы приблизить эту схему к реальности надо добавить еще один фактор : влияние центров положительного подкрепления. Эти влияния должны одновременно с сенсорными стимулами подействовать на обучающиеся нейроны и тогда начнется синтез Glu-рецепторов. Таким образом, произошло формирование нового канала для передачи информации. Данный механизм – главной способ формирования долговременной памяти, которая по сути заключается в ассоциациях между сенсорными стимулами и двигательными реакциями.

Подобного рода обучение идет медленно (часы и сутки). Но это не единственный путь формирования канала для передачи информации. Есть еще один способ – выбивание Mg2+ - пробок (NMDA-рецепторы). Этот путь малостабильный (кратковременная память), но зато очень быстрый. Поэтому, как правило, информация сначала записывается на кратковременную память, а затем происходит «перезапись» в долговременную.

Кроме синтеза дополнительных рецепторов и активации NMDA-рецепторов , есть и другие способы повысить эффективность синапсов.

-Фосфорилировать постсинаптические рецепторы

-Синтезировать больше медиатора

-увеличить число кальциевых каналов

-увеличить размер синапса.


Билет № 20.

1. Впсп и Тпсп и Пд.

Открывание Na+-каналов «разрешает» вход Na+ в клетку;развивается волна деполяри-

зации – «возбуждающий постсинаптический потенциал»(ВПСП).

Длит-ть ВПСП: 10-20 мс; амплитуда 5-10 мВ. Одиночного ВПСП, как правило, не хватает, чтобы достичь порога запуска ПД. ПД может быть запущен повторной стимуляцией одного

и того же синапса («временнáя суммация»).Данное событиеозначает, что сигнал, пришедший по аксону,подтвердил свою значимость и «достоен» передаваться дальше

по сети нейронов; он успешно миновал синапс.

Кроме «временнóй» выделяют также пространственную суммацию. В этом случае накладываются друг на друга ВПСП, обусловленные одновременным срабатыванием нескольких соседних синапсов.

Ситуация пространственной суммации соответствует логической ячейке по типу «И»: сигнал будет передаваться дальше, если выполнено несколько условий.

По такому принципу идет, например, опознавание сенсорных образов. При этом каждый синапс сообщает о наличии определенного признака:«вижу черный объект»,

«вижу квадрат», «вижу белый фон». Какой образ опознаем?

Открывание К+-каналов «разрешает» выход К+ из клетки; развивается волна гиперполяризации – «тормозный пост- синаптический потенциал» (ТПСП).

Будем активировать синапс, в котором идет экзоцитоз меди-атора, открывающего хемочувствительные К+-каналы, и регистрировать изменения заряда в клетке.

Параметры ТПСП близки к ВПСП: длит-ть 10-20 мс; амплитуда 5-10 мВ.

ТПСП взаимо-действуют с ВПСП по принципу пространственной суммации, вычитаясь из них и мешая запуску ПД.

Роль ТПСП в работе нейронов соответствует логической ячейке по типу «НЕ»: сигнал не будет передаваться дальше, если активны тормозные синапсы.

Число тормозных и возбуждающих синапсов в ЦНС примерно одинаково. Это означает, что торможение («не проводить лишние сигналы») не менее важный процесс, чем возбуждение («проведение сигналов»).

Например, такие важнейшие функции мозга, как внимание и двигательный контроль, основаны на работе тормозных синапсов и медиаторов. Вернемся к ТПСП. Не только открывание К+-каналов, но и Cl-каналов ведет к развитию торможения.

Ионов Cl- в межклеточной среде в 10-30 раз больше, чем в цитоплазме; следовательно, равновесный потенциал (по уравнению Нернста) составляет от -60 мВ до -90 мВ.


2. Серотонин.

Синтез серотонина (5-НТ) идет в 2 стадии

1. Из пищевой аминокислоты триптофана образуется 5-гидрокситриптофан;

фермент триптофангидроксилаза.

2. Из 5-гидрокситриптофана образуется 5-гидрокситриптамин (5-НТ; серотонин);

фермент декарбоксилаза ароматических аминокислот.

Серотонин является тканевым гормоном (увеличивает тонус гладких мышечных клеток в стенках сосудов и ряда других внутренних органов).

Кроме того, серотонин – медиатор ЦНС; вырабатывают нейроны ядер шва (верхне-центральная зона среднего мозга, моста и продолговатого мозга с переходом в спинной мозг); аксоны клеток ядер шва расходятся по всей ЦНС, образуя контакты обычного и варикозного типа.

Жизненный цикл 5-НТ:

1. В верхней части рисунка – пресинаптическое окончание.
   
2. Синтез 5-НТ из триптофана.
   
3. Перенос 5-НТ в везикулу.
   
4. Экзоцитоз 5-НТ.
   
5. Синаптическая щель.
   
6. Взаимодействие 5-НТ с постсинаптическим рецептором.
   
7. Отросток постсинаптической клетки.
   
8. 5-НТ влияет на пресинаптический рецептор (аутоторможение экзоцитоза).
   
9. Обратный захват 5-НТ.
   
10. 5-НТ повторно загружается в везикулу либо разрушается с помощью МАО.
    
11. Продукт распада 5-НТ гидрокси-индо-лил-уксусная кислота удаляется из пресинаптического окончания.
    

Рецепторы 5-НТ:

7 типов с подтипами (5-НТ1 … 5-НТ7);постсинаптические, кроме 5-НТ1В и 5-НТ1D (пресинаптические);5-НТ1: тормозят аденилатциклазу и экзоцитоз медиаторов (ослабляя выброс Glu вызывают торможение; ослабляя выброс ГАМК – возбуждение). 5-НТ2: активируют фосфолипазу С (фермент, который через синтез ВтП вызывает закрывание К+-каналов);5-НТ3: ионотропные, имеют Na+-канал (много в гиппокампе);

5-НТ4 – 5-НТ7: активируют аденилатциклазу, распространены существенно меньше (в основном в базальных ганглиях и коре больших п/ш).

Периферические эффекты 5-НТ:

Серотонин как тканевой гормон в наибольшем количестве выделяется тромбоцитами:

- повреждение стенок сосуда;

- далее: активация тромбоцитов;

- запуск реакций свертывания: превращение белка плазмы фибриногена в фибрин (фибриновая сеть – основа тромба);

- параллельно из тромбоцитов выделяется 5-НТ, вызывающий сокращение гладких мы-шечных клеток в стенках сосудов (спазм сосудов уменьшает кровотечение).

Сбой в работе этой системе может вести к мигреням (5% мужчин, 15% женщин).

Дело в том, что в крови постоянно происходит спонтанное разрушение тромбоцитов, определяющее «фоновый» уровень 5-НТ плазмы и во многом – тонус сосудов. Иногда (по не очень понятной причине) тромбоциты разрушаются активнее, чем обычно. Это вызывает сначала рост тонуса сосудов (в плазме слишком много 5-НТ), а затем – их избы-

точное расслабление (снижение содержания 5-НТ плазмы из-за уменьшения числа разрушающихся тромбоцитов). К падению 5-НТ в плазме особенно чувствительны сосуды головного мозга, они расширяются, возникает отек и головная боль. Лечение – агонисты 5-НТ1-рецепторов (например, суматриптан).


3. Миндалина.

Миндалина относится к базальным ганглиям больших полушарий; вместе с гипоталамусом отвечает за многие биологические потребности: пищевую, питьевую, половую и родительскую, в безопасности (центры страха и агрессии).

Центры пищевой и питьевой потребностей (голода и жажды) находятся в средней части гипоталамуса и в меньшей мере связаны с миндалиной.

Центры полового и родит. поведения (передняя часть гипоталамуса) работают вместе

с миндалиной, «откликаясь» на изменения концентрации ряда гормонов.

Центры страха и агрессии (задняя часть гипоталамуса) работают

под управлением миндалины.

С миндалиной также связана потребность доминирования в стае и ряд других «зоосоциальных» (по П.В. Симонову) потребностей.

При на рушении миндалины наблюдается нарушение процедуры смены и выбора доминанты, нервная система может «зависать» на той или иной потребности(мании, психозы). При этом более «тонкие» потребности нередко вообще исчезают(например, стремление доминировать в стае).


Билет 21


Пресинаптическое окончание: строение и основные события, вызывающие экзоцитоз (выброс) медиатора. Примеры нарушений экзоцитоза.


Главное «действующее лицо» в синаптической передаче – медиатор. Медиатор проходит в синапсе полный «жизненный цикл», включающий 4 этапа: синтез и накопление в пресинаптическом окончании; выброс в синаптическую щель при появлении ПД; действие на рецепторы постсинаптической мембраны (запуск возбуждения или торможения постсинаптической клетки); инактивация (прекращение действия медиатора на рецептор).

Если синтез идет прямо в пресинаптическом окончании,

то далее медиатор «загружается» в пустые везикулы

(с помощью особых белков-насосов).

Комплекс Гольджи в этом случае поставляет пустые везику-

лы ( 1); значительная часть пустых везикул отделяется от пре-

синаптической мембраны (2) после выброса медиатора (3).


Выброс (экзоцитоз) медиатора в синаптическую щель происходит после появления ПД, который вызывает открывание электрочувствительных Са2+-каналов (примерно на 2-3 мс).

В результате в пресинаптическое окончание успевает войти несколько сот ионов Са2+ , которые активируют белки, запускающие экзоцитоз. Для экзоцитоза одной везикулы требуется несколько (не < 4-х) ионов Са2+. Особые белки-насосы быстро

удаляют Са2+ из пресинаптического окончания (как в случае клеток сердца), иначе выброс медиатора не прекратится. Приход одного ПД в среднем вызывает выброс содержимого примерно 50 везикул. Увеличение концентрации Са2+ в межклеточной среде ведет к его более активному входу в пресинаптическое окончание и росту выброса медиатора (СаCl2 = хлорид кальция – мягкий стимулятор работы нервных и мышечных клеток, сердца). Ионы Mg2+ способны проникать через Са2+-каналы, но не акти-вируют белки, запускающие экзоцитоз. Добавка Mg2+ в среду ведет к снижению входа Са2+ и падению выброса медиатора (Mg2+ конкурирует с Са2+ за вход в окончание аксона; MgSO4 = магнезия – тормозит работу синапсов и сердца, снижает тонус сосудов).

Бактерия ботулизма – почвен-ный микроб, анаэробный (не выносит О2). Ее токсин блоки-рует белки, отвечающие за экзоцитоз; отравление (если бактерия оказалась в консервах) ведет к слепоте, параличам и смерти. Но БОТОКС используют в клинике и косметологии (блокада нервно-мышечных синапсов, снятие спазма мышц). Каракурт «черная вдова»:

токсин представляет собой белок, схожий с постоянно открытым Са2+-каналом.

После укуса паука токсин встраивается в мембрану пресинаптическ. окончания, вызывая мощный вход Са2+, выброс медиатора и судороги; затем запас медиатора истощается, наступает паралич и остановка дыхания

последовательности событий, происходящих в синапсе:

(1) распространение ПД;

(2-4) вход ионов Са2+ и экзоцитоз;

(5) медиатор попадает в щель;

(6) действие медиатора на белки-рецепторы;

(7-8) деполяризация либо гиперполяризация постсинаптической мембраны; возможен запуск ПД.


Взаимодействие медиаторов и рецепторов идет по принципу «ключ-замок», после чего рецепторы запускают ответные реакции нейрона. Чаще всего это происходит с участием промежуточных G-белков.


Гистамин как медиатор и тканевой гормон. Рецепторы гистамина. Антигистаминные препараты: применение и побочные эффекты.


Гистамин: моноамин, образующийся при декарбоксилировании незаменимой пищевой аминокислоты гистидина (HDC – гистидин декарбоксилаза). На периферии – запускает воспалительные реакции (расширение сосудов, отек и др.).

В ЦНС – активирующий медиатор; соответствующие нейроны расположены в туберо-маммилярном ядре заднего гипоталамуса; их аксоны расходятся по всему мозгу.

Три типа рецепторов:

Н1 – воспаление и аллергические реакции, много в ЦНС;

Н2 – активируют секрецию желудка, много в ЦНС;

Н3 – только в ЦНС.

Антигистаминные препараты, ослабляющие симптомы воспаления – антагонисты Н1-рецепторов. Если проходят ГЭБ («старое поколение»: димедрол, супрастин), то вызывают торможение, сонливость, плохо сочетаются с алкоголем. «Новое поколение» слабо преодолевает ГЭБ: кларитин, фенкарол.

Тормозное действие Н1-антагонистов используется для борьбы с укачиванием: драмина и т.п. (важно не принять слишком много, а то уснете…)


Ассоциативная лобная кора и три последовательных этапа выбора поведенческой программы. Последствия повреждений ассоциативной лобной коры.


Передняя часть лобной доли – ассоциативная лобная кора: с учетом сенсорных сигналов, сигналов от центров потребностей, памяти и мышления принимает решения о запуске поведенческих программ («центр воли и инициативы»)

Повреждения ведут к ухудшению качества выбора программ, а серьезные повреждения к прекращению выбора. В этом случае мозг зависает до получения команды из вне, либо до появления сильной внутренней потребности. Лоботомия – перерезка волокон белого вещества, соединяющих ассоциативную лобную кору с остальным мозгом. Через несколько лет после нобелевской за лоботомию – появление нейролептиков. После выбора программы она передается в заднюю часть лобной доли (премоторная и моторная), а оттуда запускаются конкретные двигательные реакции. Необходимо контролировать успешность каждого этапа программы. Это выполняет поясная извилина. В ней проходит сравнение реальных и ожидаемых результатов поведения – результат идет в ассоц. лобную кору. При совпадении реального и ожидаемого ассоц.любная кора дает рекомендацию продолжения программы (положительная эмоция). При несовпадении коррекция или замена программы (отриц. эмоция).


Билет №23.

1) 23-1. G-белки и вторичные посредники (ВтП): общая характеристика и примеры важнейшей

роли ВтП (цАМФ, ионов Са2+ и др.) в передаче сигнала внутри клетки.

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

ВтП – особый класс регуляторных в-в, по значимости не уступающий гормо-нам и медиаторам. Пример ВтП: цАМФ – циклическая аденозин-моно-фосфорная кислота, образуемая из АТФ ферментом аденилатциклазой. Наиболее типичная реакция нейрона: G-белок активирует фер-мент, синтезирующий вторичный посредник (ВтП) – особое ве-щество , которое продолжает передачу сигнала внутри клетки. На следующем этапе ВтП запускает открывание ионных каналов

для Na⁺, K⁺ либо Cl^- (хемочувствительные ионные каналы). Вход Na⁺ – возбуждение клетки; выход K⁺ и вход Cl^- – торможение.

Основное назначение ионов Са2+ в пресинаптическом окончании — это воздействие на сложный белковый комплекс, встроенный в мембрану везикул. Этот комплекс включает

белки, ответственные за фиксацию пузырька в цитоплазме и за его контакт с пресинаптической мембраной. Под действием Са2+ (для этого нужно четыре иона) везикула приходит в движение. Достигая пресинаптической мембраны, пузырек «слипается» с ней, в результате чего медиатор попадает в синаптическую щель. Весь этот процесс протекает очень быстро — в течение 1—5 мс, а примерно через 10 с можно наблюдать процесс восстановления везикул: они отделяются от мембраны и возвращаются в пресинаптическое окончание. В дальнейшем эти пустые пузырьки могут быть вновь заполнены медиатором. Запустить выброс содержимого везикул чрезвычайно важно, но не менее важно быстро остановить этот процесс. Выделяют два типа рецепторов — ионотропные и метабо-

тропные. Возбуждение метаботропного рецептора выражается в изменении внутриклеточного метаболизма, т. е. течения биохимических реакций. С внутренней стороны мембраны к такому рецептору присоединен целый ряд других белков, выполняющих ферментативные и частью передающие(«посреднические») функции.Белки-посредники относятся

к G-белкам. Под влиянием возбужденного рецептора G-белок

воздействует на белок-фермент, обычно переводя его в «рабочее» состояние. В результате запускается химическая реакция: молекула-предшественник превращается в сигнальную

молекулу — вторичный посредник. Вторичные посредники — это мелкие, способные к быстрому перемещению молекулы или ионы, передающие сигнал внутри клетки. Этим они отличаются от «первичных посредников» — медиаторов и гормонов, передающих информацию от клетки к клетке. Наиболее известным вторичным посредником является цАМФ (циклическая аденозинмонофосфорная кислота), образуемая из АТФ с помощью фермента аденилат-

циклазы. Похожа на него цГМФ (гуанозинмонофосфорная кислота). Другими важнейшими вторичными посредниками являются инозитолтрифосфат и диацилглицерол, образуемые из компонентов клеточной мембраны под действием фермента фосфолипазы С. Чрезвычайно велика роль Са2+, входящего в клетку снаружи через ионные каналы или высвобождающегося из особых мест хранения внутри клетки («депо» кальция). В последнее время много внимания уделяется вторичному посреднику N0 (оксиду азота), который способен передавать сигнал не только внутри клетки, но и между клетками, легко преодолевая мембрану, в том числе от постсинаптического нейрона к пресинаптическому.

 В критический период онтогенеза происходит выбор самого

активного сенсорного входа и соответствующий синапс резко

увеличивает свою эффективность. В результате в обучающем-

обучающемся нейроне возникают ПД, включающие определенную поведенческую программу.

Понятно, что ключевую роль в данном процессе играет механизм модификации обучающегося синапса. Каким образом он начинает работать более эффективно, т. е. генерировать

больший ВПСП в ответ на то же количество медиатора? Современные представления о механизмах этого процесса :выделяющийся из пресинаптического окончания медиатор (глутаминовая кислота) действует на соответствующие метаботропные рецепторы, запуская образование вторичного посредника (например, ц-АМФ). Вторичный посредник, передавая сигнал внутри обучающегося нейрона, проникает в ядро и воздействует на ДНК. Конечным результатом такого воздействия является активация генов, управляющих синтезом рецепторов к глутаминовой кислоте: с них «снимается копия» — и-РНК, которая по- ступает к рибосомам. Рибосомы синтезируют новые белки-рецепторы к глутаминовой кислоте, которые встраиваются в постсинаптическую мембрану самого активного синапса, передающего информацию о характеристиках импринтингуемого объекта. Встраивание в постсинаптическую мембрану дополнительных рецепторов является тем ключевым фактором, который приводит к увеличению эффективности синаптической передачи.


Белково-пептидные гормоны (первая группа) состоят из це-

цепочек аминокислот, их молекулы велики и, что очень важно, плохо растворяются в жирах, составляющих основу биологи- биологических мембран и мембран, которые окружают любую клетку: это аденокортикотропный гормон гипофиза, тиреотропный гормон, лютеинизирующий гормон, инсулин. Их действие развивается быстро — за минуты, но продолжается очень не-

недолго. Обычно гормоны этой группы накапливаются в секретирующих клетках и быстро высвобождаются из них в случае необходимости. Проникнуть внутрь клетки через липидные слои мембраны такие молекулы не могут, и рецепторы к ним расположены на поверхности клетки. При таком виде рецепции .необходимо решить две задачи: во-первых, сигнал воздействия гормона нужно передать внутрь клетки и, во-вторых, усилить этот сигнал, чтобы достичь значительно-

значительного изменения работы клетки. Разберем один из вариантов та-

такого взаимодействия гормонов с клеткой. Каждая молекула гормона связывается с одним рецептором на поверхности клетки-мишени. Пространственная структура

рецептора при этом меняется, и он взаимодействует с молекулой G-белка, также встроенного в мембрану. G-белок в свою очередь активирует фермент аденилатциклазу, способную

индуцировать образование большого числа молекул — мощнейшего регулятора внутриклеточных процессов (ц-АМФ), которая может влиять на различные реакции, протекающие

в клетке. Как один из наиболее вероятных видов воздействия, он активирует фермент протеинкиназу А, «снимая» с нее регулирующую субъединицу. Освободившись

от этой субъединицы, протеинкиназа А начинает присоединять к определенным белкам клетки высокоэнергетические фосфатные группы, т. е. фосфорилирует их. Одни из таких

белков являются ферментами, другие входят в состав стенок каналов, которые пропускают в клетку или выпускают из нее различные ионы. Фосфорилированные белки резко изменяют свою биологическую активность, и вся работа клетки резко активизируется: мышечная клетка будет сильнее сокращаться, секреторная клетка будет вырабатывать больше веществ. При такой схеме передачи гормонального сигнала в клетку сам гормон называют первым посредником, ц-АМФ называют вторым посредником, а протеинкиназу А, которая изменяет работу множества белков клетки, называют внутриклеточным эффектором. По ходу описанного каскада реакций происходит мощнейшее усиление сигнала. Так, одна молекула адренокортикотропного гормона (АКТГ), взаимодействуя с рецептором менее одной секунды, способна активировать около

1000 молекул аденилатциклазы, которые все вместе способны образовать более 1 млн молекул ц-АМФ и т. д. Таким образом, коэффициент усиления в гормональных каскадах способен до-

достигать 107—108. Но естественно, белково-пептидные гормоны могут и тормозить работу клетки. В этом случае сигнал от рецептора, с которым связался гормон, доходит до особого вида G-белка, который не активирует, а, наоборот, тормозит активность аденилатциклазы.


2) 23-2. Вещество Р: особенности химического строения, медиаторные и периферические

эффекты. Аденозин и антагонист его рецепторов кофеин.


Первым открытым регуляторным пептидом стала субстанция Р

(SP; из семейства тахикининов).Состоит из 11 а/к: Arg Pro Lys Pro Gln Gln Phe Phe Gly Leu Met При внутривенном введении вызывает болевые ощущения, поскольку (как оказалось) вместе с Glu выделяется из окончаний аксонов сенсорных нейронов, воспринимающих боль.

Кроме того, субстанция Р выделяется из периферических отростков сенсорных нейронов,

запуская воспалительную реакцию (расширениесосудов, выброс гистамина из mast cells –

«тучных клеток»).

Тучные клетки – депо гистамина в тканях; именно на них действуют

аллергены. Heterocephalus glaber: голый землекоп (колонии с самкой-маткой, 2-3 самцами и десятками рабочих особей). Потеря гена белка-предшествен-ника вещества Р; нет кожной болевой чувствительности. Экзоцитоз SP – под тормозным контролем энкефалинов.Пептидные медиаторы — вещества, состоящие из цепочек аминокислот. Первым из них было открыто вещество Р (от powder — порошок), выделенное из сухого порошка спинного мозга. Этот пептид состоит из 11 аминокислот. Его введение в кровь в очень малых дозах вызывает расширение кровеносных сосудов и спазм кишечника (рецепторы находятся на гладких мышечных клетках). Вещество Р вырабатывается нейронами спинномозговых ганглиев, связанными с восприятием болевой чувствительности. Пептид обнаруживается как в пресинаптических окончаниях их аксонов (задние рога спинного мозга), так и в чувствительных нервных окончаниях кожи. В задних рогах вещество Р работает (совместно с глутаминовой кислотой) как истинный медиатор, передающий сигнал на нейроны серого вещества. В коже оно выполняет гормоноподобную функцию,

вызывая воспалительный процесс. Вырабатывается вещество Р и некоторыми интернейронами ЦНС. В таком случае оно содержится в пресинаптических окончаниях совместно с другими медиаторами (например, ГАМК). Синтез медиаторов-пептидов (в том числе опиоидных)

протекает значительно сложнее по сравнению с синтезом медиаторов других групп. В ходе этого процесса рибосомы вначале строят белок-предшественник, а затем особые ферменты вырезают из него необходимые фрагменты, причем один белок может содержать внутри себя несколько медиаторов-пептидов. Основной механизм действия опиоидов в ЦНС — пресинаптическое торможение выделения медиаторов. Рассмотрим его на примере задних рогов спинного мозга, передающих болевую чувствительность. Из схемы видно, что, соединяясь с пресинаптическими рецепторами, энкефалины способны ослабить работу основного синапса двумя путями. Во-первых, они понижают активность аденилатциклазы (АЦ) и синтез цАМФ; во-вторых, действуя

через фосфолипазу, способствуют открыванию хемочувствительных К+-каналов; в результате активность Са2+-каналов снижается, поскольку она зависит и от количества цАМФ, и

от потенциала на мембране. Количество входящего кальция падает, это уменьшает выброс везикул с глутаматом и веществом Р, и передача боли ослабляется.

Вещество Р, энкефалины и эндорфины — это только отдельные представители регуляторных нейропептидов. Разнообразие этого класса медиаторов и модуляторов деятельности нервной системы чрезвычайно велико. В него входят сотни соединений, составляющие несколько десятков семейств.

Почему регуляторные пептиды так многочисленны?

Первый вариант ответа. С регуляторными пептидами связаны очень «тонкие» и специфические функции, и за каждую функцию отвечает свой пептид (семейство пептидов).

Второй вариант. Регуляторные пептиды – «рудиментарные медиаторные системы», остатки эволюционно древних путей передачи информации, которые существовали еще во времена бактериальных колоний или, например, колоний кишечнополостных (синхронизация размножения у коралловых полипов).

В мозге млекопитающих пептиды-медиаторы (за некоторыми исключениями, вроде опиоидов и SP) проявляют себя мало; но рецепторы

сохранились и мы можем использовать их в

качестве мишеней для лекарственных препаратов («черный ход» в мозговые процессы).

 Аденозин.

При «глубоком» распаде (выде-ление энергии) АТФ превраща-ется сначала в АДФ, потом в АМФ и наконец в аденозин. Появление значительных количеств аденозина – признак истощения запасов энергии, утомления (необходим отдых).Основной рецептор – А1 (аденозиновый 1-го типа); тормозит активность аденилатциклазы (падает вход Са²⁺, растет выход К⁺). Аденозин оказывает, по сути, защитное действие на нервную ткань при перегрузке (в сердце – расширение сосудов).

Антагонисты аденозина кофеин, теофиллин (шоколад, чай) и некоторые другие проявляют свойства психомотор-ных стимуляторов, снимают утомление, стимулируют работу многих внутренних органов. Возможно постепенное форми-рование привыкания и зависимости. Первоначально (1886) главными компонентами кока-колы были богатый кофеином орех кола плюс экстракт листье коки. Последний в 1903, когда стала известна опасность кокаина, был убран из рецептуры. В одном стакане колы содержится 6(!) чайных ложек сахара; типичный вкус сегодняшняя кола получает от добавления ванилина, цимтового масла, масла гвоздики и лимона.


Орех кола – дерево высотой около 20 м; в плодах несколько орехов; содержание кофеина в них может достигать 2%.


Кофеин активирует все типы нейронов; в тех случаях, когда активация затрагивает преиму-щественно ГАМК-клетки, кофеин может вызывать успокоение, торможение и даже засыпание.


3) 23-3. Общая характеристика функций таламуса. Принцип латерального торможения.

Произвольное и непроизвольное внимание. Основные группы ядер таламуса.


 Таламус, зрительный бугор – отдел промежуточного мозга, подкорковый центр всех видов чувствительности, кроме обонятельной. Расположен между средним мозгом и корой больших полушарий. Координирует внешние проявления эмоций, изменения дыхания, пульса, давления, координирует мимику, жестикуляцию, другие проявления эмоций.

Нейроны таламуса образуют 40 ядер. Топографически ядра таламуса подразделяются на передние, срединные и задние. Функционально эти ядра можно разделить на 2 группы :

 специфические ядра входят в состав специфических проводящих путей. Это восходящие пути, которые передают info от рецепторов органов чувств к проекционным зонам коры полушарий большого мозга. Важнейшим из специфических ядер являются латеральное коленчатое тело, участвующее в передаче сигналов от фоторецепторов, и медиальное коленчатое тело, передающее сигналы от слуховых рецепторов.

 неспецифические ядра таламуса относят к ретикулярной формации. Они выполняют роль интегративных центров и оказывают преимущественно активирующее восходящее влияние на кору полушарий большого мозга.

Активацию нейронов неспецифических ядер таламуса особенно эффективно вызывают болевые сигналы (таламус – высший центр болевой чувствительности). Повреждения неспецифических ядер таламуса приводят также к нарушению сознания : потере активной связи организма с окружающей средой. Таламус (зрительный бугор) — парный, яйцевидной фор-

формы, образован главным образом серым веществом. Таламус является подкорковым центром видов общей чувствительности (болевой, температурной, тактильной). Медиальная и дорзальная поверхности таламуса свободны, поэтому хорошо видны на разрезе мозга. Передняя (нижняя) поверхность таламуса сращена с гипоталамусом, латеральная — прилежит к внутренней капсуле. Передний конец {передний бугорок) таламуса заострен, задний (подушка) закруглен. Медиальная поверхность правого и левого таламусов, обращенные друг к другу, образуют боковые стенки полости промежуточного мозга — третьего желудочка, они соединены между собой межталамическим сращением. Часть промежуточного мозга, расположенная ниже таламуса и отделенная от него гипоталамической бороздой, составляет субталамус. Сюда продолжаются покрышки ножек мозга, здесь заканчиваются красные ядра и черное вещество среднего мозга.


Таламус – фильтрует информацию, поднимающуюся в кору больших полушарий, пропуская сильные и новые сигналы (непроизвольное внимание), а также сигналы, связанные с текущей деятельностью коры («по заказу» коры, произвольное внимание).