Нейроны и глиальные клетки: общая характеристика, разнообразие, функции. Серое и белое вещество мозга (на примере спинного мозга)
| Вид материала | Документы |
- 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.
Билет 1
Нейроны и глиальные клетки: общая характеристика, разнообразие, функции. Серое и белое вещество мозга (на примере спинного мозга); образование миелиновых оболочек.
Нейроны
Нервная ткань состоит из нервных клеток — нейронов и вспомогательных нейроглиальных клеток, или клеток-спутниц. Нейрон — элементарная структурно-функциональная единица нервной ткани. Основные функции нейрона: генерация,
проведение и передача нервного импульса, который является носителем информации в нервной системе. Нейрон состоит из тела и отростков, причем эти отростки дифференцированы построению и функции. Длина отростков у различных нейронов колеблется от нескольких микрометров до 1—1,5 м. Длинный отросток (нервное волокно) у большинства нейронов имеет миелиновую оболочку, состоящую из особого жироподобного вещества — миелина. Она образуется одним из типов нейроглиальных клеток — олигодендроцитами. По наличию или отсутствию миелиновой оболочки все во-
волокна делятся соответственно на мякотные (миелинизированые) и безмякотные (немиелинизированные). Последние погружены в тело специальной нейроглиальной клетки нейролеммоцита. Миелиновая оболочка имеет белый цвет, что позволило раз-
разделить вещество нервной системы на серое и белое. Тела нейронов и их короткие отростки образуют серое вещество мозга, а волокна — белое вещество. Миелиновая оболочка способствует изоляции нервного волокна. Нервный импульс проводится по такому волокну быстрее, чем по лишенному миелина. Миелин покрывает не все волокно: примерно на расстоянии в 1 мм в нем имеются промежутки — перехваты Ранвье, участвующие в быстром проведении нервного импульса. Функциональное различие отростков нейронов связано с проведением нервного импульса. Отросток, по которому импульс идет от тела нейрона, всегда один и называется аксоном. Аксон практически не меняет диаметр на всем своем протяжении. У большинства нервных клеток это длинный отросток. Исключением являются нейроны чувствительных спинномозговых и черепных ганглиев, у которых аксон короче дендрита. Аксон на конце может ветвиться. В некоторых местах (миелинизированных аксонов — в перехватах Ранвье) от аксонов могут перпендикулярно отходить тонкие ответвления — коллатерали. Отросток нейрона, по которому импульс идет к телу клетки, — дендрит. Нейрон может иметь один или несколько дендритов. Дендриты отходят от тела клетки постепенно и ветвятся под острым углом. Скопления нервных волокон в ЦНС называются трактами, или путями. Они осуществляют проводящую функцию в различных отделах головного и спинного мозга и образуют там белое вещество. В периферической нервной системе отдельные нервные волокна собираются в пучки, окруженные соединительной тканью, в которой проходят также кровеносные и лимфатические сосуды. Такие пучки образуют нервы — скопления длинных отростков нейронов, покрытых общей оболочкой. Если информация по нерву идет от периферических чувствительных образований — рецепторов — в головной или спинной мозг, то такие нервы называются чувствительными, центростремительными или афферентными. Чувствительные нервы — нервы, состоящие из дендритов чувствительных нейронов, передающие возбуждение от органов чувств к ЦНС. Если информация по нерву идет из ЦНС к исполнительным органам (мышцам или железам), нерв называется центробежным, двигательным или эфферентным. Двигательные нервы — нервы, образованные аксонами двигательных нейронов, проводящие нервные импульсы от центра к рабочим органам (мышцам или железам). В смешанных нервах проходят как чувствительные, так и двигательные волокна. В том случае, когда нервные волокна подходят к какому-либо органу, обеспечивая его связь с ЦНС, принято говорить об иннервации данного органа волокном или нервом. Тела нейронов с короткими отростками по-разному расположены относительно друг друга. Иногда они образуют достаточно плотные скопления, которые называются нервными ганглиями, или узлами (если они находятся за пределами ЦНС, т. е. в периферической нервной системе), и ядрами (если они находятся в ЦНС). Нейроны могут образовывать кору — в этом случае они расположены слоями, причем в каждом слое находятся нейроны, сходные по форме и выполняющие определенную функцию (кора мозжечка, кора больших полушарий). Кроме того, в некоторых участках нервной системы (ретикулярная формация) нейроны расположены диффузно, не образуя плотных скоплений и представляя собой сетчатую структуру, пронизанную волокнами белого вещества. Передача сигнала от клетки к клетке осуществляется в особых образованиях — синапсах. Это специализированная структура, обеспечивающая передачу нервного импульса с нервного волокна на какую-либо клетку (нервную, мышечную). Передача осуществляется с помощью особых веществ - медиаторов.
Разнообразие
Тела самых крупных нейронов достигают в диаметре 100—120 мкм (гигантские пирамиды Беца в коре больших полушарий), самые мелкие — 4—5 мкм (зернистые клетки коры мозжечка). По количеству отростков нейроны делятся на мультиполярные, биполярные, униполярные и псевдоуниполярные. Мультиполярные нейроны имеют один аксон и много дендритов, это большинство нейронов нервной системы. Биполярные имеют один аксон и один дендрит, униполярные — только аксон; они характерны для анализаторных систем. Из тела псевдоуниполярного нейрона выходит один отросток, который сразу после выхода делится на два, один из которых выполняет функцию дендрита, а другой аксона. Такие нейроны находятся в чувствительных ганглиях.
Функции
Функционально нейроны подразделяются на чувствительные, вставочные (релейные и интернейроны) и двигательные. Чувствительные нейроны — нервные клетки, воспринимающие раздражения из внешней или внутренней среды организма. Двигательные нейроны — моторные нейроны, иннервирующие мышечные волокна. Кроме того, некоторые нейроны иннервируют железы. Такие нейроны вместе с двигательными называют исполнительными.
Часть вставочных нейронов (релейные, или переключательные, клетки) обеспечивает
связь между чувствительными и двигательными нейронами. Релейные клетки, как правило, весьма крупные, с длинным аксоном (тип Гольджи I). Другая часть вставочных нейронов имеет небольшой размер и относительно короткие аксоны (интернейроны, или тип Гольджи II). Их функция связана с управлением состояния релейных клеток.
Все перечисленные нейроны формируют совокупности — нервные цепи и сети, проводящие, обрабатывающие и запоминающие информацию. На концах отростков ней-
нейронов расположены нервные окончания (концевой аппарат нервного волокна). Соответственно функциональному разделению нейронов различают рецепторные, эффекторные и межнейронные окончания. Рецепторными называются окончания дендритов чувствительных нейронов, воспринимающие раздражение; эффекторными — окончания аксонов исполнительных нейронов, образующие синапсы на мышечном волокне или на железистой клетке; межнейронными — окончания аксонов вставочных и
чувствительных нейронов, образующие синапсы на других нейронах.
Глиальные клетки
В нервную ткань, кроме нейронов, входят и клетки — спутницы нейронов — нейроглия.
А) Олигодендроциты (в т.ч. Шванновские клетки): электроизоляции нейронов; миелин – липидно-бел-ковый комплекс, придающий белый цвет скоплени-ям аксонов («белое в-во»); рассеянный склероз: на белки миелина развивается аутоиммунная реакция.
Б) Астроциты: механическая защита и слежение за составом межклеточной среды; образуют гема-то-энцефалический барьер (ГЭБ), задерживающий проникновение в мозг «посторонних» химических веществ (в т.ч. лекарственных препаратов).
В) микроглия: фагоциты нервной ткани.
Нейроглия выполняет защитную функцию. Она заключается, во-первых, в том, что глиальные клетки (в основном астроциты) вместе с эпителиальными клетками капилляров образуют барьер между кровью и нейронами, не пропуская к последним нежелательные (вредные) вещества. Такой барьер называют гематоэнцефалическим. Во-вторых, клетки микроглии выполняют в нервной системе функцию фагоцитов. Осуществляя трофическую функцию, нейроглия снабжает нейроны питательными веществами, управляет водно-соленым обменом и т.п.
Миелинизация
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. Клетки нейроглии (астроциты, олигодендроциты, микроглия) заполняют все пространство между нейронами, защищая их от механических повреждений (опорная функция). Их примерно в 10 раз больше, чем нейронов, и, в отличие от них, глиальные клетки сохраняют способность к делению в течение всей жизни. Кроме того, они образуют миелиновые оболочки вокруг нервных волокон. В ходе этого процесса олигодендроцит (в ЦНС) или его разновидность — шванновская клетка (в периферической нервной системе) обхватывает участок нервного волокна. Затем она образует вырост в виде язычка, который закручивается вокруг волокна, формируя слои миелина (цитоплазма при этом выдавливается). Таким образом, слои миелина представляют собой, по сути, плотно спрессованную цитоплазматическую мембрану. Каждая Шванновская клетка, наматываясь на аксон, закрывает область около 1 мм. Между клет-ками – голые участки (перехваты Ранвье). Протяженность перехватов Ранвье = 1% от общей длины аксона. В итоге это приводит к росту скорости проведения ПД до 100-120 м/с. (Креветка – 200 м/с.).
Серое и белое вещество (на примере спинного мозга)
В продольном направлении СМ разделен на 31 сегмент: 8 шейных, 12 грудных, 5 поясничных, 6 крестцово-копчиковых. В соответствии с этим наше тело (от шеи до копчика) разделено на 31 «этаж». Каждый сегмент СМ работает со своим этажом тела + обменивается сигналами с головным мозгом. Шейные сегменты управляют шеей, руками и дыхательными мышцами; грудные – областью грудной клетки и брюшной полости; поясничные – ногами; крестцово-копчиковые – областью таза.
В центре – серое вещество (тела нейронов, дендриты): обработка информации. Вокруг серого – белое вещество (аксоны) – обмен информацией с головным мозгом. Серое вещество делится на задние, боковые и передние рога, а также промежуточное ядро.
В задние рога входят задние корешки; из передних и боковых рогов выходят передние корешки. Передние и задние корешки сливаются в спинномозговой нерв. На задних корешках находятся спинномозговые ганглии, которые содержат сенсорные нейроны.
Нейроны спинномозгового ганглия воспринимают сенсорные стимулы и через задние корешки передают сигналы в задний рог серого вещества нейроны заднего рога осуществляют первичную обработку сенсорных сигналов (не пропускают слабые и/или постоянно действующие сигналы). Нейроны промежуточного ядра сопоставляют сенсорные сигналы и команды головного мозга; в результате возможен запуск реакции
дальнейшая передача сигнала в передний рог означает запуск двигательной реакции (возможен произвольный контроль). Дальнейшая передача сигнала в боковой рог означает запуск вегетативной реакции (нет произвольного контроля)
при очень сильной боли головной мозг «не успевает вмешаться»; с другой стороны, только влияний головного мозга достаточно для запуска сокращений мышц (произвольное движение).
Мотонейроны. Нервно-мышечные синапсы (НМС): строение и проведение сигнала; роль ацетилхолина; запуск мышечного сокращения; нарушение работы НМС
Мотонейрон
Двигательный нейрон (мотонейрон): передает сигнал на клетки скелетных мышц, запуская их сокращение. Аксон мотонейрона образует синапс с поперечно-полосатыми клетками скелетных мышц.
Мотонейроны (МН), как известно, находятся в передних рогах серого вещества спинного мозга, а также в двигательных ядрах черепных нервов: III, IV, VI (глазодвигательный, блоковый, отводящий) движения глаз (6 мышц); V (тройничный) – жевательные мышцы; VII (лицевой) – мигание, мимические мышцы; IX (языкоглоточный) – мышцы глотки; Х (блуждающий) – мышцы пищевода и гортани; XI (добавочный) – часть мышц шеи и плечевого пояса; XII (подъязычный) – язык.
Один МН иннервирует разное число мышечных волокон в зависимости от «тонкости» движений (глазодвигательные мышцы, язык, мышцы пальцев – по 5-50 клеток; мышцы туловища – по 2-5 тыс. клеток; мышцы конечностей – по несколько сотен клеток.
Совокупность мышечных волокон, управляемых одним МН, называется «двигательной единицей». В ответ на приход ПД все клетки двигательной единицы сокращаются примерно на 200 мс.
Каждая мышечная клетка управляется только одним МН (только один нервно-мышечный синапс).
Синапс
Передача сигнала от клетки к клетке в нервной системе происходит в особых образованиях – синапсах. Представление о синапсе сформулировано Чарльзом Шеррингтоном (Ch. Sherrington) в 1897 г. на основе изучения нервно-мышечных контактов.
Нервно-мышечный синапс
Нервно-мышечные синапсы в десятки раз крупнее центральных; количество выделяемого Ацх так велико, что ВПСП достигает 50 мВ и «с гарантией» запускает ПД на мембране мышечной клетки. Постсинаптическая мембрана мышечной клетки складчатая, что увеличивает кол-во никотиновых рецепторов; от поверхности клетки внутрь цитоплазмы идут особые каналы – Т-трубочки.
1. Приход ПД приводит к экзоцитозу Ацх и активации никотиновых рецепторов.
2. На мембране мышечной клетки возникает ПД, распространяющийся внутрь Т-трубочек.
3. ПД приводит к выбросу из каналов ЭПС, контактирующих с Т-трубочкой, ионов Са2+.
4. Са2+ запускает взаимное скольжение нитей актина и миозина, приводящее к сокращению мышечной клетки.
Курарин – яд южно-американского кустарника; антагонист Ацх: мешает ему присоединяться к никотино-вому рецептору; основное действие курарин оказывает на нервно-мышечные синапсы (паралич, остановка дыхания). Используется аборигенами для охоты; в клинике – для выключения нервно-мышечных синапсов и сокращений мышц во время длительных хирургических операций (при этом пациента, естественно, подключают к аппарату искусственного дыхания).
Никотин при табакокурении практически не влияет на нервно-мышечные синапсы (иначе были бы судороги, как у насекомых, поедающих табак).
Гипоталамус и его связь с вегетативной нервной системой; участие в реакции на стресс и терморегуляции (терморецепторы, лихорадка, гибернация)
Промежуточный мозг: гипофиз, эпифиз (эндокринные железы), таламус, гипоталамус.
Гипоталамус – является главным центром эндокринной и вегетативной регуляции, а также главным центром биологических потребностей (и связанных с ними эмоций).
Здесь – центры голода и жажды, страха и агрессии, половой и родительской мотивации («центр бессознательного»).
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).
зрительного и слухового анализаторов.
Гипоталамус, представляющий собой вентральную часть промежуточного мозга, располагается кпереди ножек мозга. Он включает ряд структур, которые имеют различное строение: сосцевидные тела, серый бугор, зрительный перекрест.
Сосцевидные тела располагаются кпереди от заднего продырявленного вещества среднего мозга и образованы серым веществом, покрытым тонким слоем белого вещества. Между сосцевидными телами сзади и зрительным перекрестом спереди находится серый бугор, который по бокам ограничен зрительными трактами. Серый бугор представляет собой тонкую пластинку серого вещества на дне третьего желудочка, которая вытянута книзу и кпереди и образует воронку. Конец воронки переходит в гипофиз — железу внутренней секреции, расположенную в гипофизарнои ямке костного турецкого седла. Зрительный перекрест, находящийся впереди серого бугра, продолжается кпереди в зрительные нервы, кзади и латерально — в зрительные тракты, которые достигают правого и левого латеральных коленчатых тел. В сером веществе гипоталамуса располагаются скопления нервных клеток. Эти скопления получили название ядер. В передней области гипоталамуса находятся супраоптическое{надзрительное) и паравентрикулярное{околожелудочковое) ядра. В задней части гипоталамуса наиболее крупными ядрами являются медиальное и латеральное ядра в каждом сосцевидном теле, заднее гипоталамическое ядро. В сером бугре и околобугристой области располагаются серобугорные ядра, ядро воронки и другие. Ядра гипоталамуса имеют сложную систему связей с другими отделами мозга и с гипофизом, через которые гипоталамус влияет на многие вегетативные функции организма. Гипоталамус является также центром регуляции эндокринных функций, он объединяет нервные и эндокринные регуляторные механизмы в общую нейроэндокринную систему, координирует нервные и гормональные механизмы функций внутренних органов. В гипоталамусе имеются нейроны обычного типа и нейро-секреторные клетки, они трансформируют нервный импульс в нейрогормональный. Гипоталамус образует с гипофизом единый функциональный комплекс — гипоталамо-гипофизарную систему, в которой гипоталамус играет регулирующую роль, а в гипофизе — эффекторную. Таким образом, гипоталамус является связующим звеном между нервной системой и эндокринным аппаратом. В среднем гипоталамусе залегают нейроны, которые воспринимают все изменения, происходящие в крови и спинномозговой жидкости (температуру, солевой состав, наличие гормонов). Задняя область гипоталамуса функционально связана с терморегуляцией и оборонительным поведением (латеральные и медиальные ядра сосцевидных тел, заднее гипоталамическое ядро). В других частях гипоталамуса расположены центры, связанные с половым, родительским, пищевым и другими типами поведения. В нейронном отношении ядра гипоталамуса составляют
переднюю (верхнюю) часть ретикулярной формации ствола мозга.
В гипоталамусе, являющемся высшим подкорковым центром вегетативной нервной системы, расположены ядра, обеспечивающие постоянство внутренней среды организма, регуляции белкового, углеводного, жирового и водно-солевого обмена, терморегуляции (теплового режима). В передних отделах гипоталамуса расположены парасимпатические центры, раздражение которых вызывает усиление моторики кишки, секреции желез органов пищеварения, замедление сокращений сердца. В задних отделах гипоталамуса находятся симпатические центры, при активации которых учащается и усиливается сердцебиение, суживаются кровеносные сосуды, повышается температура тела.
В передней части гипоталамуса (преоптическая область) – нейроны-терморецепторы, постоянно измеряют температуру крови, 80% из них реагируют на перегрев, 20% – на охлаждение.
Дополнительно (но в меньшей степени) учитываются сигналы от тепловых и холодовых рецепторов кожи.
При перегреве – расширение сосудов кожи, потоотделение, поведенческие реакции (если перегрев осознается).
При переохлаждении – сужение сосудов кожи, дрожь и пилоэрекция, поведенчес-кие реакции (теплопотеря осознается).
При заболеваниях и воспалении ряд веществ, выделяемых иммунной системой, запускает синтез простагландинов ( ПГ) в гипоталамусе;
ПГ влияют на преоптич. область и температура растёт (лихорадка), что создает более благоприятные условия для включения защитных механизмов (активация фагоцитов, ускорение синтеза антител и т.п.).
Закаливание – тренировка систем терморегуляции, действительно снижает вероятность простудных заболеваний.
У животных – особые органы теплоотдачи (хвосты, уши, плавники), а также испарение с поверхности дыхательных путей.
Существуют пептиды-терморегу-ляторы (киоторфин: Tyr-Arg ); они же – важные факторы, запускающие зимнюю спячку (гибернацию). Замедление обмена веществ за счет снижения температуры тела – важная практическая задача (уменьшение риска осложнений при хирургических вмешательствах).
Билет 2
Белки, их строение, принцип «ключ-замок». Функции белков в нервных клетках (примеры ферментов, каналов, насосов, рецепторов). Защитные и двигательные белки.
Белки: состоят из мономеров – аминокислот (а/к).Каждая а/к имеет:аминогруппу (-NH2),
кислотную группу (-COOH), радикал (R). Всего в состав белков входят 20 типов а/к; они различаются только химической структурой R.
Итоговая цепь а/к – первичная структура белка. Радикалы не принимают участия в ее формировании. Средняя длина белковой молекулы – 300-700 а/к. У каждого белка – своя, уникальная первичная структура.Полимеризация а/к с образованием белка происходит за счет связывания СООН-группы предыдущей а/к с NH2-группой следующей а/к.
Следующий этап: образование вторичной структуры белка. Она формируется за счет присутствия на аминогруппах довольно большого положительного заряда, на кислотных группах – отрицательного заряда. Взаимное притяжение таких (+) и (–) ведет к укладке белковой цепи в спираль (на каждом витке примерно 3 а/к; радикалы в этом вновь не участвуют).
Третичная структура белка – белковый клубок, формируется за счет взаимодействия радикалов (и, следовательно, зависит от первичной структуры).
Взаимодействие радикалов может происходить благодаря: образованию ковалентной химической связи притяжению неравномерно заряженных областей контакту углеводородных участков (как в случае «хвостов» липидных молекул) и др.Третичная структура (белковый клубок), как правило, имеет ямку («активный центр»). Здесь происходит захват молекулы-мишени («лиганда») по принципу «ключ-замок». После этого белок способен выполнить с лигандом те или иные операции. Тип операции с лигандом = тип белка. Белки-ферменты, транспортные белки (белки крови, каналы, насосы, белки-рецепторы, двигательные белки, защитные (антитела), строительные и др.
Белок-фермент, управляющий распадом вещества-лиганда (пример: пищеварит. ферменты). Транспортный белок (например, перенос кислорода гемоглобином). Белок-фермент, управляющий синтезом нового вещества из двух лигандов
Постоянно открытый белок-канал: похож на цилиндр с отверстием; встроен в мембрану клетки; через него может идти диффузия (как правило, строго определенных мелких частиц – молекул Н2О, ионов К+, Na+ и др.). Диффузия – движение частиц среды из области с высокой концентрацией в область с низкой концентрацией; чем больше разность концентраций, тем интенсивнее диффузия.
Белок-канал со створкой: также встроен в мембрану клетки; его отверстие перекрыто петлей-створкой, («канал закрыт»). Створка при определенных условиях может открываться, «разрешая» диффузию (условия открытия: появление определенных химических веществ, электрические воздействия и др.)
Белок-насос:
1. «Чаша» белка встроена в мембрану клетки и открыта, например, в сторону внешней среды; происходит присоединение лиганда.
2. Изменение пространственной конфигурации белка-насоса (как правило, требует затрат энергии АТФ; перенос лиганда не зависит от разности концентраций).
3. Белок-насос открывается в сторону цитоплазмы, высвобождая лиганд; затем – возвращение белка-насоса в исходную конфигурацию.
Пример: действие гормонов и медиаторов.Так, инсулин, выделяемый поджелудочной железой, активирует работу насосов, транспортирующих внутрь клетки глюкозу.
Белки-рецепторы: встроены в мембрану клетки и выполняют информационную функцию. Лиганд в этом случае – сигнал об определенном событии во внешней (межклеточной) среде. После присоединения лиганда рецептор запускает реакцию клетки, влияя на ферменты, насосы, ионные каналы и т.п.
Другие типы белков: защитные белки (белки-антитела; захватывают лиганды-антигены – вредные чужеродные вещества), двигательные белки (актин и миозин; за счет их взаимодействия происходит сокращение мышечных клеток), строительные белки (коллаген – белок межклеточного вещества соединительной ткани; кератин – волосы и ногти), запасающие белки (казеины молока, глютены пшеницы и др.)
Роль ацетилхолина в деятельности симпатической и парасимпатической систем; вегетативные эффекты соединений, изменяющих работу Ацх-синапсов.
По химическому строению ацетилхолин представляет собой соединение двух молекул — азотсодержащего холина и остатка уксусной кислоты: Холин является незаменимым витаминоподобным соединением, получаемым с пищей в достаточном количестве, и последствия его дефицита наблюдаются только в искусственных условиях. Синтез ацетилхолина осуществляется в основном в пресинаптических окончаниях с помощью фермента холина-цетилтрансферазы. Затем медиатор переносится в пустые везикулы и хранится в них до момента выброса. Ацетилхолин в качестве медиатора работает в трех функциональных блоках нервной системы: в нервно-мышечных синапсах, периферической части вегетативной нервной системы и некоторых областях ЦНС. Ацетилхолин является медиатором мотонейронов нервной системы, которые расположены в передних рогах серого вещества спинного мозга и двигательных ядрах черепных нервов. Их аксоны направляются к скелетным мышцам и, разветвляясь, образуют нервно-мышечные синапсы. При этом один аксон может устанавливать контакт с сотнями мышечных волокон, но каждое мышечное волокно управляется только одним синапсом. Размер нервно-мышечных синапсов в десятки раз больше, чем синапсов в ЦНС, и пришедший по аксону мотонейрона даже одиночный ПД вызывает выделение значительного количества ацетилхолина (этап /). В результате развивающаяся на постсинаптическои мембране деполяризация оказывается настолько велика, что всегда запускает ПД мышечной клетки (//), который приводит к выбросу Са2+ из каналов ЭПС
(III), активации двигательных белков и сокращению (IV). Периферическое звено вегетативной нервной системы состоит из двух нейронов: тело первого (преганглионарного) находится в ЦНС, а аксон направляется к вегетативному ганглию; тело второго (постганглионарного) находится в ганглии, а аксон иннервирует гладкие мышечные или железистые клетки внутренних органов. Ацетилхолин в качестве меди-
медиатора вырабатывается во всех преганглионарных клетках, а также в постганглионарных клетках парасимпатической части вегетативной нервной системы. Некоторые постганглионарные симпатические волокна (активирующие потовые железы и вызывающие расширение сосудов) также секретируют ацетилхолин. В ЦНС ацетилхолин вырабатывается частью нейронов ретикулярных ядер моста и интернейронами полосатого тела базальных ганглиев и некоторых других локальных зон. Рассматривается роль этого медиатора в регуляции уровня бодрствования, а также в системах памяти, двигательных системах. Доказана эффективность применения антагонистов ацетилхолина при ряде двигательных нарушений. Выделяясь из пресинаптического окончания, ацетилхолин действует на постсинаптические рецепторы. Эти рецепторы неоднородны и различаются локализацией и рядом свойств. Выделено два типа рецепторов (рис. 3.26): первый, помимо ацетилхолина, возбуждается под действием алкалоида табака никотина (никотиновые рецепторы), второй тип активируется ацетилхолином и токсином мухомора мускарином (мускариновые рецепторы). Никотиновые рецепторы являются классическим примером ионотропных рецепторов: их ионный канал входит в состав рецептора и открывается сразу после присоединения ацетилхолина. Канал этот характеризуется универсальной проницаемостью для положительно заряженных ионов, но в обычных условиях (при открытии на фоне ПП) в связи с никотиновыми рецепторами наблюдается в основном входящий Na+-TOK, вызывающий деполяризацию мембраны и возбуждение нейрона.
Никотиновые рецептры расположены на постсинаптической мембране поперечно-полосатых волокон скелетных мышц (нервно-мышечные синапсы); в синапсах вегетативных ганглиев и в меньшем количестве, чем мускариновые рецепторы, в ЦНС. Областью, наиболее чувствительной к никотину, являются вегетативные ганглии, поэтому первые попытки курения приводят к значительным нарушениям в деятельности органов: скачкам артериального давления, тошноте, головокружению. По мере привыкания сохраняется в основном симпатический компонент действия: никотин начинает работать преимущественно как стимулятор многих систем организма. Присутствует также и центральное активирующее влияние (на головной мозг) ацетилхолина. Сверхдозы никоти-
никотина E0 и более мг) вызывают резкое учащение сердцебиения, судороги и остановку дыхания. Во время курения никотин действует как слабый наркотический препарат-стимулятор, вызывая развитие не только привыкания, но и зависимости. Наркотическая зависимость — это ситуация, когда организм включает поступающий извне препарат в свой метаболизм, т. е. начинает «рассчитывать» на его постоянный приток. При отказе от препарата происходит сбой в использующих его системах мозга: наблюдается резкое ухудшение самочувствия, депрессия{абстинентный синдром или синдром отмены)- Человеку, попавшему в зависимость, наркотик необходим уже не столько для того, чтобы почувствовать бодрость и эйфорию, сколько для возврата хотя бы к относительно нормальному уровню жизнедеятельности. Наиболее известным антагонистом никотиновых рецепторов является тубокурарин — активное действующее начало яда некоторых южноамериканских растений. Основным «местом приложения» его влияния являются нервно-мышечные синапсы (вариант /). При этом происходит последовательное расслабление и паралич мышц пальцев, затем глаз, рук и ног, шеи, спины и, наконец, дыхательных. Мускариновые рецепторы являются метаботропными; они связаны с G-белками, и присоединение к ним ацетилхолина приводит к синтезу вторичных посредников. Выделяют две основные локализации мускариновых рецепторов: синапсы, образуемые постганглионарными (в основном парасимпатическими) вегетативными волокнами и ЦНС. В первом случае в качестве вторичных посредников используются инозитолтрифосфат и диацилглицерол; во втором — цГМФ. Ионные последствия возбуждения мускариновых рецепторов весьма разнообразны: в сердце наблюдается увеличение проводимости для ионов К+, что приводит к гиперполяризации и снижению частоты сокращений; в гладких мышцах отмечаются изменения проводимости как для К+, так и для Na+ (возможна гипер- или деполяризация в зависимости от конкретного органа). В ЦНС отмечается снижение проницаемости мембраны для К+ (деполяризация; возбуждающее действие), но синапсы, содержащие мускариновые рецепторы, могут располагаться как на тормозных, так и на возбуждающих нейронах коры и базальных ганглиев. В связи с этим последствия блокады либо активации мускариновых рецепторов на поведенческом уровне оказываются очень индивидуальны; их выраженность и направленность зависит от конкретной химической структуры того или иного препарата. Эффекты мускарина носят преимущественно парасимпатический характер: при отравлении мухоморами наблюдается тошнота, повышенное пото- и слюноотделение, слезотечение, боли в животе, снижение артериального давления и сердечной активности.
Классическим антагонистом мускариновых рецепторов является атропин — токсин белены и дурмана. Его периферические эффекты прямо противоположны действию мускарина: происходит снижение тонуса мышц желудочно-кишечного тракта, учащается сердцебиение, прекращается слюноотделение (сухость во рту), расширяются зрачки, наблюдаются и центральные эффекты (двигательное и речевое возбуждение, галлюцинации). Инактивация ацетилхолина происходит непосредственно в синаптической щели. Ее осуществляет фермент ацетилхоли-нэстераза, разлагающий медиатор до холина и остатка уксусной кислоты, затем холин всасывается в пресинаптическое окончание и может вновь использоваться для синтеза ацетилхолина. Ацетилхолинэстераза имеет активный центр, узнающий холин, и один активный центр, «отрывающий» ацетильную
группу от исходной молекулы. Последний часто является местом атаки специфических блокаторов (вариант //). Примером подобного блокатора служит прозерин (неостигмин), применяемый при миастении, которая встречается примерно у трех человек на тысячу (чаще у женщин). Симптомами заболевания служат быстрая мышечная утомляемость, непроизвольное опускание век, замедленное жевание. Такие больные очень чувствительны к тубокурарину, а введение блокаторов ацетилхолинэстеразы ослабляет патологические проявления. В настоящее время известно, что у значительной части больных миастенией число никотиновых рецепторов примерно на 70% меньше, чем в норме. Причина этого состоит в том, что иммунная система больного вырабатывает антитела на никотиновые рецепторы. Эти антитела ускоряют разрушение рецепторов на мембране, ослабляя передачу в нервно-мышечном синапсе. Прозерин и сходные с ним препараты называют обратимыми блокаторами ацетилхолинэстеразы, их действие прекращается через несколько часов после введения, кроме того, существуют необратимые блокаторы того же фермента. В этом случае вещество, нарушающее работу ацетилхолинэстеразы, вступает с белком в устойчивую химическую связь и выводит его из строя. Таким образом действуют фосфорорганические соединения, применяемые как препараты против насекомых (инсектициды): хлорофос, тиофос и сходные с ними соединения могут вызвать у человека сужение зрачков, потливость, снижение артериального давления, подергивания мышц. Еще более сильными агентами-блокаторами являются различные нервно-паралитические газы (зарин): легко проникая через все барьеры организма, они вызывают судороги, потерю сознания и паралич. Смерть наступает от остановки дыхания. Для немедленного ослабления эффектов отравляющих газов рекомендуется использование атропина; для восстановления деятельности ацетилхолинэстеразы — особые вещества-реактиваторы, «отрывающие» блокатор от фермента. Другим примером разрушительного действия на ацетилхо-линергический (использующий ацетилхолин в качестве медиатора) синапс являются нейротоксины змей. Например, яд кобры содержит альфа-нейротоксин, необратимо связывающийся с никотиновым рецептором и блокирующий его, а также бета-нейротоксин, который тормозит выделение медиатора из пресинаптического окончания.
\
Сосудодвигательный центр продолговатого мозга и моста, принципы его функционирования; барорецепторный рефлекс. Дыхательная аритмия.
Продолговатый мозг и мост: выполняют ряд «жизненно важных» функций; здесь находятся: дыхательный центр (запуск вдохов и выдохов); сосудодвигательный центр (работа сердца, тонус сосудов); центры, обеспечивающие врожденное пищевое поведение (центр вкуса, сосания, глотания, слюноотделения, рвоты и др.); главный центр бодрствования («блок питания» ЦНС).
Схема расположения дыхательных нейронов продолг. мозга и моста: