Според химическата структура медиаторите са разнородна група. Той включва холинов естер (ацетилхолин); група моноамини, включително катехоламини (допамин, норепинефрин и епинефрин); индоли (серотонин) и имидазоли (хистамин); киселинни (глутамат и аспартат) и основни (GABA и глицин) аминокиселини; пурини (аденозин, АТФ) и пептиди (енкефалини, ендорфини, субстанция Р). Тази група включва и вещества, които не могат да бъдат класифицирани като истински невротрансмитери - стероиди, ейкозаноиди и редица ROS, предимно NO.
Използват се редица критерии, за да се вземе решение за невротрансмитерната природа на дадено съединение. Основните са изброени по-долу.
- Веществото трябва да се натрупа в пресинаптичните окончания и да се освободи в отговор на входящ импулс. Пресинаптичната област трябва да съдържа системата за синтез на това вещество, а постсинаптичната зона трябва да открие специфичен рецептор за това съединение.
- Когато се стимулира пресинаптичната област, трябва да настъпи Ca-зависимо освобождаване (чрез екзоцитоза) на това съединение в междусинаптичната цепнатина, пропорционално на силата на стимула.
- Задължителна идентичност на ефектите на ендогенния невротрансмитер и предполагаемия медиатор, когато се прилага върху целевата клетка и възможността за фармакологично блокиране на ефектите на предполагаемия медиатор.
- Наличие на система за обратно поемане на предполагаемия медиатор в пресинаптичните терминали и/или в съседни астроглиални клетки. Възможно е да има случаи, когато не самият медиатор, а продуктът от неговото разцепване е подложен на повторно захващане (например холин след разцепване на ацетилхолин от ензима ацетилхолинестераза).
Влияние на лекарствата върху различни етапи от медиаторната функция в синаптичната трансмисия
|
Модифициращо влияние |
Резултат |
|
|
Синтез |
Добавяне на прекурсор |
↓ |
|
Натрупване |
Инхибиране на поемането във везикулите Инхибиране на свързването във везикулите |
|
|
Избор |
Стимулиране на инхибиторни авторецептори Блокада на авторецептори |
↓ |
|
Действие |
Ефекти на агонистите върху рецепторите |
|
|
върху рецепторите |
Блокада на постсинаптичните рецептори |
|
|
Унищожаване |
Блокада на обратното захващане от неврони и/или глия |
|
|
Инхибиране на разрушаването в синаптичната цепнатина |
Използването на различни методи за изследване на медиаторната функция, включително най-съвременните (имунохистохимични, рекомбинантна ДНК и др.), е трудно поради ограничената наличност на повечето индивидуални синапси, както и поради ограничения набор от таргетни фармакологични агенти .
Опитът да се дефинира понятието "медиатори" среща редица трудности, тъй като през последните десетилетия списъкът на веществата, които изпълняват същата сигнална функция в нервната система като класическите медиатори, но се различават от тях по химическа природа, пътища на синтез, рецептори , значително се разшири. На първо място, горното се отнася за голяма група невропептиди, както и за ROS, и предимно за азотен оксид (нитроксид, NO), за който свойствата на медиатора са добре описани. За разлика от "класическите" медиатори, невропептидите като правило са по-големи, синтезират се с ниска скорост, натрупват се в ниски концентрации и се свързват с рецептори с нисък специфичен афинитет; освен това те нямат пресинаптични терминални механизми за обратно захващане. Продължителността на ефекта на невропептидите и медиаторите също варира значително. Що се отнася до нитроксида, въпреки участието му в междуклетъчното взаимодействие, според редица критерии той може да бъде приписан не на медиатори, а на вторични посланици.
Първоначално се смяташе, че едно нервно окончание може да съдържа само един невротрансмитер. Към днешна дата е показана възможността за наличие в терминала на няколко медиатора, освобождавани съвместно в отговор на импулс и действащи върху една клетка-мишена - съпътстващи (съществуващи) медиатори (комедиатори, котрансмитери). В този случай натрупването на различни медиатори става в една и съща пресинаптична област, но в различни везикули. Примери за медиатори са класическите невротрансмитери и невропептиди, които се различават по мястото на синтез и като правило са локализирани в единия край. Освобождаването на котрансмитери става в отговор на поредица от възбуждащи потенциали с определена честота.
В съвременната неврохимия, освен невротрансмитерите, се изолират вещества, които модулират техните ефекти - невромодулатори. Тяхното действие има тонизиращ характер и е по-продължително от действието на медиаторите. Тези вещества могат да имат не само невронален (синаптичен), но и глиален произход и не е задължително да са медиирани от нервни импулси. За разлика от невротрансмитера, модулаторът действа не само върху постсинаптичната мембрана, но и върху други части на неврона, включително вътреклетъчно.
Има пре- и постсинаптична модулация. Понятието "невромодулатор" е по-широко от понятието "невротрансмитер". В някои случаи медиаторът може да бъде и модулатор. Например норепинефринът, освободен от края на симпатиковия нерв, действа като невротрансмитер върху a1 рецепторите, но като невромодулатор върху a2 адренергичните рецептори; в последния случай той медиира инхибирането на последващата секреция на норепинефрин.
Веществата, изпълняващи медиаторни функции, се различават не само по своята химическа структура, но и по това в кои отделения на нервната клетка се синтезират. Класическите малки молекули медиатори се синтезират в терминала на аксона и се включват в малки синаптични везикули (50 nm в диаметър) за съхранение и освобождаване. NO също се синтезира в терминала, но тъй като не може да бъде пакетиран във везикули, той незабавно дифундира извън нервното окончание и засяга мишената. Пептидните невротрансмитери се синтезират в централната част на неврона (перикарион), пакетират се в големи везикули с плътен център (100-200 nm в диаметър) и се транспортират чрез аксонален ток до нервните окончания.
Ацетилхолинът и катехоламините се синтезират от циркулиращи прекурсори, докато аминокиселинните медиатори и пептиди в крайна сметка се образуват от глюкоза. Както е известно, невроните (както и други клетки на висши животни и хора) не могат да синтезират триптофан. Следователно, първата стъпка, водеща до началото на синтеза на серотонин, е улесненият транспорт на триптофан от кръвта към мозъка. Тази аминокиселина, подобно на други неутрални аминокиселини (фенилаланин, левцин и метионин), се транспортира от кръвта до мозъка чрез специални носители, принадлежащи към семейството на носителите на монокарбоксилни киселини. Така един от важните фактори, определящи нивото на серотонин в серотонинергичните неврони, е относителното количество триптофан в храната в сравнение с други неутрални аминокиселини. Например, доброволци, които са били хранени с диета с ниско съдържание на протеини за един ден и след това са получили смес от аминокиселини без триптофан, са показали агресивно поведение и променени цикли на сън-събуждане, свързани с понижени нива на серотонин в мозъка.
Избори(трансмитери) - физиологично активни вещества, които директно предават информация от една клетка на друга чрез специални междуклетъчни контакти - синапси.
В периферията най-често две вещества служат като медиатори - ACh (невромускулни синапси и синапси на парасимпатиковия отдел на ANS) и NA (синапси на постганглионарните влакна на симпатиковия отдел на ANS). Но в ЦНС възбуждането и инхибирането могат да се предават от неврон на неврон с помощта на много медиатори. Най-честите възбуждащи медиатори са глутамат, ACh, NA, D, серотонин, а инхибиторните са GABA и глицин. Но има и доста редки химически посланици, произведени в сравнително малък брой нервни клетки. Смята се, че медиатори в нашия мозък са най-малко 35-40 различни вещества. Нарушенията в производството или използването на медиатори са основната причина за много нервни и психични разстройства.
Свойствата на вещество, способно да стане медиатор, са показани на фиг. 9.4.
Ориз. 9.4.
1 - медиаторът и неговите химични прекурсори трябва да присъстват в неврона; 2 - медиаторът трябва да се съдържа във високи концентрации в синаптичните везикули; 3 - синаптичното окончание и (или) тялото на неврона трябва да съдържа ензимна система за синтеза на медиатора; 4 - невротрансмитерът трябва да се освободи от везикулите в синаптичната цепнатина, когато AP пристигне в нервното окончание; 5 - освобождаването на медиатора в синаптичната цепнатина по време на стимулация трябва да бъде предшествано от влизането в края на калциевите йони; 6 - в синаптичната цепнатина трябва да има система за разграждане на невротрансмитера и (или) система за обратното му поемане в пресинаптичния край; 7 - на постсинаптичната мембрана трябва да има рецептори за невротрансмитера
По свой начин химическа природамедиаторите могат да бъдат разделени на " класически", които са модифицирани аминокиселини и " некласически"- пептидни и газообразни (Таблица 9.1). Традиционно IA и D медиаторите, синтезирани в тялото от хранителната аминокиселина фенилаланин, която съдържа катехолово ядро, се наричат катехоламини. Серотонинът, който се синтезира от аминокиселината триптофан и е производно на индол по своята химическа природа, заедно с NA и D, принадлежи към групата на биогенните амини, въпреки че сред другите медиатори има много „амини“.
Таблица 9.1
Някои медиатори, открити в животни
Според ефектите си класическите медиатори се делят на възбуждащи и инхибиращи. Много по-късно от "класическите" медиатори са открити пептидните медиатори, които представляват малки вериги от аминокиселини. Доказана е медиаторската роля на няколко пептида и няколко десетки пептиди са „под съмнение“. И накрая, доста неочаквано беше откритието на способността на клетките да произвеждат редица газообразни вещества, чиято секреция не изисква "опаковане" във везикули; въпреки това те са пълноправни медиатори. По-добър от други газове като медиатор, азотният оксид (NO) е известен, но медиаторните свойства на CO и H 2 S също са извън съмнение.
Всеки медиатор, независимо от химическата или физическата му природа, има свой собствен жизнен цикъл, което включва следните стъпки:
- - синтез;
- - транспорт до пресинаптичното окончание;
- - натрупване във везикули;
- - освобождаване в синаптичната цепнатина;
- - взаимодействие с рецептора на постсинаптичната мембрана;
- - разрушаване в синаптичната цепнатина;
- - транспортиране на получените метаболити обратно до пресинаптичното окончание.
Синтезът на медиатори може да се случи както в тялото на неврона, така и в самите пресинаптични окончания. Молекулите на медиаторите от пептидна природа са ензимно "изрязани" от големи прекурсорни протеини, които се синтезират в тялото на неврон на груб ER. След това тези
медиаторите са опаковани в апарата на Голджи в големи везикули, които с помощта на аксонален транспорт се придвижват по аксона към синапсите. "Класическите" невротрансмитери се синтезират в самия край, където чрез аксонален транспорт идват ензими за синтеза и опаковането на молекули във везикули. В повечето неврони доминира един медиатор, но през последните години е установено, че няколко медиатора могат да присъстват в един и същ неврон и освен това в един и същ синапс. Те могат да бъдат разположени както в едни и същи, така и в различни везикули. Такова съвместно съществуване е показано, например, за биогенни амини и пептидни медиатори.
Освобождаването на медиатора в синаптичната цепнатина става в момента, когато AP достигне нервния терминал и пресинаптичната мембрана се деполяризира (фиг. 9.5).
Ориз. 9.5.
- 1 - PD в иресинаптичното влакно, което води до частична деполяризация на нервното окончание; 2 - Ca 2+ в извънклетъчното пространство; 3 - Ca 2+ канал, който се отваря при деполяризация на мембраната; 4 - везикули с медиатор;
- 5 - везикулата взаимодейства с Ca 2+ и е вградена в пресинаптичната мембрана, изхвърляйки медиатора в синаптичната цепнатина; 6 - везикулата взаимодейства с Ca 2+ и образува краткотраен контакт с нересинаптичната мембрана, за да освободи медиатора в празнината; 7 - Ca 2+ бързо се отстранява от нересинаптичния край в междуклетъчната среда, ендоплазмения ретикулум и митохондриите
В този момент волтаж-зависимите калциеви канали се отварят в мембраната и Ca 2+ навлиза в пресинаптичния край, свързвайки се с определен протеин от външната страна на мембраната на везикула и започва процеса на сливане на везикула и пресинаптичната мембрана. Везикулата може, първо, да се интегрира изцяло в нея и да „изхвърли“ цялото си съдържание в синаптичната цепнатина („пълно сливане“). Второ, може да се образува краткотраен контакт („фузионна пора“) на специални протеини между мембраната на везикулите и крайната мембрана. През порите на сливането някои от медиаторните молекули успяват да навлязат в синаптичната цепнатина (този метод на секреция на медиатор се нарича " целувай и бягай“ (в превод от английски „целувай и бягай“).
Веднага след като медиаторът е в празнината, е необходимо бързо да се отстрани калцият, който е влязъл в нервния край. За това има специални калций-свързващи буферни протеини, както и калциеви помпи, които изпомпват калция в ендоплазмения ретикулум, в митохондриите и във външната среда. По това време опустошен ( целувай и бягай) или везикулите, образуващи се отново в нервното окончание, отново се пълнят с медиаторни молекули.
Трансмитерните молекули, които са навлезли в синаптичната цепнатина, достигат постсинаптичната мембрана чрез дифузия и взаимодействат с рецептори. Традиционно терминът "рецептор" означава специални клетки или клетъчни чувствителни образувания, които реагират на стимули от външната и вътрешната среда: фоторецептори, механорецептори и др. В съвременната биология терминът "рецептор" се използва и по отношение на протеинови молекули, вградени в клетъчната мембрана или разположени в цитоплазмата и способни да реагират чрез промяна на формата и състоянието си на ефектите, специфични за всеки тип рецептор. Открити са рецептори за медиатори, хормони, антитела и други сигнални молекули, важни за предаването на информация в живите системи.
Предаването на сигнал през мембрана включва три стъпки:
- 1) взаимодействие на сигналната молекула с рецептора;
- 2) промяна във формата (конформацията) на рецепторната молекула, водеща до промени в активността на специализирани мембранни медиаторни протеини;
- 3) образуването в клетката на молекули или йони (вторични пратеници или вторични пратеници), които активират или, напротив, инхибират определени вътреклетъчни механизми, променяйки активността на цялата клетка.
Разпределете два основни типарецептори – йонотропни (канал) и метаботропни.
Пример канален рецепторможе да служи като лиганд-активиран (хемочувствителен) рецептор за ACh, разположен върху мембраната на скелетните мускулни влакна (виж Фиг. 8.17). Такива рецептори, в допълнение към естествения ACh, се активират от тютюневия алкалоид никотин. Поради това те се наричат никотинови или Н-холинергични рецептори. Освен в набраздените мускули, такива рецептори се намират и в централната нервна система. Каналът се състои от пет протеинови субединици, събрани в един вид тръба, проникваща през мембраната. Двете субединици са еднакви и са обозначени като a. Когато две молекули на медиатора ACh се прикрепят към специални места на свързване на a-субединиците, каналът се отваря за Na + и Ca 2+ катиони (фиг. 9.6).
В резултат на това върху постсинаптичната мембрана се развива EPSP и клетката може да се възбуди. Взаимодействието на медиатора с рецептора продължава 1-2 ms, след което молекулата на медиатора трябва да се отдели, в противен случай рецепторът ще "загуби чувствителност" и временно ще спре да реагира.
върти към нови части от медиатора. Каналният тип приемане е много бърз, но се свежда или до деполяризация на постсинаптичната клетка чрез отваряне на катионни канали, или до хиперполяризация чрез отваряне на хлоридни канали.
Ориз. 9.6.
А- строителна схема; 6 - кап.;: затворена; V- каналът е отворен; A - ангстрьом (1SG 10 m)
Метаботропни рецепториса протеинови молекули, които се "издърпват" през клетъчната мембрана седем пъти, образувайки три бримки вътре в клетката и три от външната страна на клетъчната мембрана (фиг. 9.7).
Ориз. 9.7.
а, p, y - субединици G-бялока
Вече са открити много подобни рецепторни протеини, като частта от протеиновата молекула, обърната към вътрешността на клетката, е свързана със съответния G протеин. G протеините са наречени заради способността си да разграждат GTP (гуанозин трифосфат) до GDP (гуанозин дифосфат) и остатък от фосфорна киселина. Тези протеини се състоят от три субединици: a, p, y (виж фиг. 9.7) и са известни няколко подтипа a-субединици. Един или друг подтип а-субединици, които изграждат G-протеина, определя кой процес в клетката ще бъде повлиян от този G-протеин. Например Gj.-протеинът (т.е. включващ 5 субединица) стимулира ензима AC, G qстимулира фосфолипаза С, G 0 се свързва с йонни канали, Gjинхибира активността на кръвното налягане. Често един вид G-протеин засяга няколко процеса в клетката. При липса на лиганд (медиатор или хормон), който може да се свърже с метаботропния рецептор, G протеиннеактивен. Ако съответният активиращ лиганд се свърже с рецептора, а-субединицата се активира (GDP се заменя с GTP), отделя се от комплекса на субединицата Py и взаимодейства с целевите протеини за кратко време, като стартира или, обратно, инхибира вътреклетъчните процеси. G-протеиновите субединици не могат да съществуват отделно дълго време и след хидролиза на GTP от α-субединица те образуват единичен неактивен G-протеин. Действайки върху редица ензими и йонни канали, активираните G-протеини предизвикват каскада от вътреклетъчни химични реакции, в резултат на което концентрацията на редица регулаторни молекули се променя - вторични посредници(първични медиатори - молекули, които пренасят сигнал от клетка към клетка, т.е. медиатор, хормон).
Най-често срещаните вторични посредници (пратеници) включват сАМР, който се образува от АТФ под действието на ензима АС. Ако в резултат на действието на лиганда върху рецептора се активира G^-формата на протеина, тогава той активира ензима фосфолипаза С, който от своя страна стимулира образуването на два медиатора от мембранни фосфолипиди: IP 3 ( инозитол трифосфат) и DAG (диацилглицерол). И двата медиатора водят до повишаване на концентрацията на калций в клетката поради приема му отвън (чрез йонни канали) или когато се освобождава от вътреклетъчните депа. Ca 2+ е най-мощният вътреклетъчен стимулатор на клетъчните жизнени процеси. В допълнение, IF-3 и DAG стимулират клетъчния растеж, насърчават генната експресия, освобождаването на медиатор, секрецията на хормони и т.н. Вторият месинджър обаче пряко или чрез редица междинни етапи въздейства върху хемочувствителните йонни канали – отваря ги или ги затваря. Това допринася за развитието на възбуждане или инхибиране на клетката, в зависимост от това кои канали са засегнати. Големината и продължителността на потенциалите ще зависи от вида, количеството и времето на взаимодействие на молекулите на медиатора с рецепторите и в крайна сметка от това коя система от вторични посланици се активира под действието на медиатора.
Характерна особеност на метаботропната рецепция е нейната каскадност, която дава възможност да се умножи ефектът на медиатора върху клетката (фиг. 9.8).
Ориз. 9.8.
Както вече беше споменато, медиаторът не трябва да взаимодейства с йонотропния или метаботропния рецептор за повече от 1–2 ms. В нервно-мускулните синапси ACh се разгражда бързо от ензима ацетилхолинестераза до холин и ацетат. Полученият холин се транспортира до пресинаптичния край и отново се използва за синтеза на ACh. По същия начин други медиатори (АТФ, пептиди) се разрушават от съответните ензими в синаптичната цепнатина.
Друг обичаен начин за елиминиране на невротрансмитера от синаптичната цепнатина е обратното му поемане (англ. повторно поемане) към пресинаптичния край или към глиалните клетки. NA, D и серотонинът, след като бъдат уловени от окончанията, отново се „опаковат“ във везикули или могат да бъдат унищожени от вътреклетъчни ензими. GABA и глутаматът се транспортират от синаптичната цепнатина до глиалните клетки и след като са претърпели серия от биохимични трансформации, отново влизат в нервните окончания.
В процеса на еволюция природата е създала много физиологично активни вещества, които действат върху метаболизма на медиаторите. Много от тези вещества се произвеждат от растенията за отбранителни цели. В същото време отрови, които засягат жизнения цикъл на невротрансмитерите и синаптичната трансмисия, се произвеждат от някои животни: за да атакуват плячката или да се защитават от хищници.
Огромен брой химически съединения, които влияят върху работата на медиаторните системи, са изкуствено създадени от човека в търсене на нови лекарства, които влияят върху функционирането на НС.
- Вижте параграф 10.3.
7.4. МЕДИАТОРИ И РЕЦЕПТОРИ НА ЦНС
Медиаторите на ЦНС са много структурно хетерогенни химични вещества (до момента в мозъка са открити около 30 биологично активни вещества). Веществото, от което се синтезира невротрансмитерът (предшественик на медиатора), навлиза в неврона или неговия край от кръвта или цереброспиналната течност, в резултат на биохимични реакции под действието на ензими се превръща в съответния медиатор, след което се транспортира до синаптични везикули. Според химическата си структура те могат да бъдат разделени на няколко групи, основните от които са амини, аминокиселини, полипептиди. Достатъчно широк
Най-честият медиатор е ацетилхолинът.
А. Ацетилхолиноткрит в мозъчната кора, в багажника, в гръбначния мозък, известен главно като възбуждащ медиатор; по-специално, той е медиатор на а-мо-тоневроните на гръбначния мозък, който инервира скелетните мускули. С помощта на ацетилхолин a-мотоневроните предават възбуждащ ефект към инхибиторните клетки на Renshaw чрез колатералите на техните аксони. В ретикуларната формация на мозъчния ствол, в хипоталамуса, са открити М- и Н-холинергични рецептори. ЦНС има 7 вида Н-холинергични рецептори. В централната нервна система основните М-холинергични рецептори са Mg и M2 рецепторите. М,-хо-линорецепторилокализирани върху невроните на хипокампуса, стриатума, мозъчната кора. М 2 - холинергични рецепторилокализиран върху клетките на малкия мозък, мозъчния ствол. N-холинергични рецепторидоста плътно разположени в хипоталамуса и гумите. Тези рецептори са проучени доста добре; те са изолирани с помощта на α-бунгаротоксин (основният компонент на отровата на лентовия краит) и α-невротоксин, съдържащ се в отровата на кобрата. Когато ацетилхолинът взаимодейства с Н-холинергичния рецепторен протеин, последният променя своята конформация, в резултат на което йонният канал се отваря. Когато ацетилхолинът взаимодейства с М-холинергичния рецептор, активирането на йонните канали (K +, Ca 2+) се извършва с помощта на втори вътреклетъчни медиатори (cAMP - цикличен аденозин монофосфат за M 2 рецептора и IP3 / DAG - инозитол -3-фосфат (диацилглицерол за М,-рецептор). Ацетилхолинът активира както възбуждащите, така и инхибиторните неврони, което определя неговия ефект. Ацетилхолинът има инхибиторен ефект с помощта на М-холинергичните рецептори в дълбоките слоеве на мозъчната кора, в мозъчен ствол, каудално ядро.
Б. Амини (допамин, норепинефрин, серотонин, хистамин).Повечето от тях се намират в значителни количества в невроните на мозъчния ствол, а в по-малки количества се откриват в други части на ЦНС.
Амините осигуряват възникването на процеси на възбуждане и инхибиране, например в диенцефалона, в substantia nigra, в лимбичната система, в стриатума. Норадренергичните неврони са концентрирани главно в locus coeruleus (среден мозък), където има само няколкостотин от тях. Но разклоненията на техните аксони се намират в цялата ЦНС.
Норепинефрине инхибиторен медиатор на клетките на Purkinje на малкия мозък и периферните ганглии; възбудни - в хипоталамуса, в ядрата на епиталамуса. α- и β-адренергичните рецептори са открити в ретикуларната формация на мозъчния ствол и хипоталамуса.
Допаминови рецепториподразделени на подтипове D g и D 2. D, рецепторите са локализирани върху клетките на стриатума, действат чрез допамин-чувствителна аденилат циклаза, подобно на D2 рецепторите. D2 рецепторите се намират в хипофизната жлеза. Под действието на допамина върху тях се инхибира синтеза и секрецията на пролактин, окситоцин, меланоцит-стимулиращ хормон и ендорфин. D2 рецептори са открити върху стриатални неврони, където тяхната функция все още не е определена.
Серотонин. С негова помощ в невроните на мозъчния ствол се предават възбуждащи и инхибиращи влияния, а в мозъчната кора - инхибиторни влияния. Има няколко вида серотонинорецептори. Серотонинът осъществява своето влияние с помощта на йонотропни и метаботропни рецептори (cAMP и IFz/DAG). Серотонинът се намира главно в структури, свързани с регулирането на автономните функции. Особено много от него в лимбичната система, ядрата на рафа. В невроните на тези структури са открити ензими, участващи в синтеза на серотонин. Аксоните на тези неврони преминават в булбоспиналните пътища и завършват на неврони на различни сегменти на гръбначния мозък. Тук те контактуват с клетките на преганглионарните симпатикови неврони и с интеркаларните неврони на желатиновата субстанция. Смята се, че някои от тези така наречени симпатикови неврони (и може би всички) са серотонинергични неврони на автономната нервна система. Техните аксони, според последните данни, отиват към органите на стомашно-чревния тракт и стимулират техните контракции.
Gnetami n. Неговата доста висока концентрация е открита в хипофизната жлеза и средната височина на хипоталамуса - тук е концентриран основният брой хистаминергични неврони. В други части на централната нервна система нивото на хистамин е много ниско. Неговата посредническа роля е малко проучена. Разпределете H, -, H 2 - и H 3 -хистаминовите рецептори. H-рецепторите присъстват в хипоталамуса и участват в регулирането на приема на храна, терморегулацията, секрецията на пролактин и антидиуретичен хормон. Н2 рецепторите се намират в глиалните клетки. Хистаминът осъществява своето влияние с помощта на вторични посредници (cAMP и IF 3 / DAG).
Б. Аминокиселини.Киселинните аминокиселини (глицин, гама-аминомаслена киселина) са инхибиторни медиатори в синапсите на централната нервна система и действат върху съответните рецептори (вижте точка 7.8), глицинът - в гръбначния мозък, в мозъчния ствол, GABA - в мозъчна кора, малък мозък, мозъчен ствол, гръбначен мозък. Неутралните аминокиселини (алфа-глутамат, алфа-аспартат) предават възбудни влияния и действат върху съответните възбудни рецептори. Предполага се, че глутаматът може да бъде медиатор на аферентите в гръбначния мозък. Рецептори за глутамин и аспарагинова аминокиселина се намират в клетките на гръбначния мозък, малкия мозък, таламуса, хипокампуса и мозъчната кора. Глутаматът е основният възбуждащ медиатор на ЦНС (75% от възбуждащите мозъчни синапси). Глутаматните рецептори са йонотропни (K +, Ca 2+, Na +) и метаботропни (cAMP и IPs/DAG).
D. Полипептидиизпълняват и медиаторна функция в синапсите на ЦНС. По-специално, субстанция Р е медиатор на неврони, които предават сигнали за болка. Особено много от този полипептид се намира в дорзалните корени на гръбначния мозък. Това послужи като основа за предположението, че веществото Р може да бъде медиатор на чувствителни нервни клетки в областта на тяхното превключване към интеркаларни неврони. Субстанция Р се намира в големи количества в областта на хипоталамуса. Има два типа рецептори за вещество II: SP-P тип рецептори, разположени върху невроните на церебралната преграда, и SP-E тип рецептори, разположени върху невроните на мозъчната кора.
Енкефалините и ендорфините са медиатори на неврони, които блокират болковите импулси. Те упражняват своето влияние чрез подходящи опиатни рецептори,които са особено плътно разположени върху клетките на лимбичната система, има много от тях и върху клетките на substantia nigra, ядрата на диенцефалона и единичния тракт, присъстват върху клетките на синьото петно, гръбначния мозък. Техните лиганди са р-ендорфин, динорфин, лев- и ме-тенкефалини. Различните опиатни рецептори са обозначени с буквите на гръцката азбука: c, k, su, 1, д. K-рецепторите взаимодействат с динорфин и лев-енкефалин; селективността на действието на други лиганди върху опиатните рецептори не е доказана.
Ангиотензинът участва в предаването на информация за нуждите на тялото от вода, люлиберинът - в сексуалната активност.
ност. Свързването на ангиотензин с рецепторите води до повишаване на пропускливостта на клетъчните мембрани за Ca 2+. Тази реакция се причинява не от конформационни промени в рецепторния протеин, а от процесите на фосфорилиране на мембранните протеини, дължащи се на активирането на аденилатциклазната система и промените в синтеза на простагландини. Ангиотензин рецептори са открити в мозъчните неврони, в клетките на средния мозък, диенцефалона и мозъчната кора.
открити в мозъчните неврони VIP рецептори и рецептори за соматостатин. Рецептори за холецистокининнамира се върху клетките на мозъчната кора, каудалното ядро, обонятелните луковици. Действието на холецистокинина върху рецепторите повишава пропускливостта на мембраната за Ca 2+ чрез активиране на аденилатциклазната система.
Г. АТФ може също да играе ролята на класически медиатор, по-специално в невроните на френулума (възбуждащ ефект). В гръбначния мозък се секретира заедно с GABA K, но изпълнява възбуждаща функция. ATP рецепторите са много разнообразни, някои от тях са йонотропни, други са метаботропни. АТФ и аденозин участват в образуването на болка, ограничават превъзбуждането на централната нервна система.
Д. Химикали, циркулиращи в кръвта(някои хормони, простагландини), които имат модулиращ ефект върху активността на синапсите. Простагландините - ненаситените хидроксикарбоксилни киселини, освободени от клетките, засягат много части от синаптичния процес, например секрецията на медиатор, работата на аденилатциклазите. Имат висока физиологична активност, но бързо се инактивират и затова действат локално.
Ж. Хипоталамични неврохормони.регулиране функцията на хипофизната жлеза, също изпълняват посредническа роля.
Физиологични ефекти от действието на някои мозъчни медиатори. H за r-адреналин регулира настроението, емоционалните реакции, осигурява поддържането на будност, участва в механизмите на формиране на някои фази на съня, сънищата; допамин - при формирането на чувство за удоволствие, регулирането на емоционалните реакции, поддържането на будност. Стриалният допамин регулира сложни мускулни движения. Seroton ускорява процеса на обучение, образуването на болка, сетивното възприятие, заспиването; ангиотензин -
повишаване на кръвното налягане, инхибиране на синтеза на катехол-амини, стимулира секрецията на хормони, информира централната нервна система за осмотичното налягане на кръвта. Олигопептиди - медиатори на настроението, сексуалното поведение; предаване на ноцицептивно възбуждане от периферията към централната нервна система, образуване на усещания за болка. Ендорфини, енкефалини, пептид, който причинява делта a-c на n, дават противоболкови реакции, повишават устойчивостта на стрес, съня. Простагландините предизвикват повишаване на кръвосъсирването; промяна в тонуса на гладката мускулатура, повишаване на физиологичния ефект на медиаторите и хормоните. Специфичните за мозъка протеини в различни части на мозъка влияят върху процесите на учене.
Според принципа на Дейл един неврон синтезира и използва един и същ невротрансмитер във всички клонове на своя аксон („един неврон – един невротрансмитер“).В допълнение към основния медиатор, както се оказа, други могат да бъдат освободени в окончанията на аксона - съпътстващи медиатори (медиатори), които играят модулираща роля или действат по-бавно. В гръбначния мозък обаче два бързодействащи типични медиатора са инсталирани в един инхибиторен неврон - GAM K и глицин, и дори един инхибиторен (GABA.) И един възбуждащ (ATP). Следователно принципът на Дейл в новото издание първо звучеше така: „Един неврон – един бърз невротрансмитер“, а след това: „Един неврон – един бърз синаптичен ефект“.
Ефектът от действието на медиатора зависи главно от свойствата на йонните канали на постсинаптичната мембрана. Това явление е особено ясно демонстрирано при сравняване на ефектите на отделните медиатори в централната нервна система и в периферните синапси на тялото. Ацетилхолинът, например, в мозъчната кора с микроапликации към различни неврони може да предизвика възбуждане и инхибиране, в синапсите на сърцето - инхибиране, в синапсите на гладките мускули на стомашно-чревния тракт - възбуждане. Катехоламините стимулират сърдечната дейност, но инхибират контракциите на стомаха и червата.
Междуклетъчното взаимодействие се осъществява не само с помощта на добре проучени медиатори, но и с помощта на множество вещества, които при ниски концентрации променят вътреклетъчните биохимични процеси в невроните, активират глиалните клетки и променят реакцията на неврон към медиатор . Всички тези вещества се наричат "информационни вещества". Химичното предаване на сигнали в нервната система може да се осъществи както по „анатомичен адрес” (осъществява се в синапсите с помощта на класически медиатори), така и по „химически адрес”. В последния случай клетките синтезират и отделят различни информационни вещества в междуклетъчната течност или кръвта, които чрез бавно дифузно движение се насочват към целевите клетки, които могат да бъдат разположени на значително разстояние от мястото на синтез на веществото.
Изследването на медиаторните процеси е една от задачите на неврохимията, която през последните десетилетия постигна значителен напредък в разбирането на основните механизми на нервната система в нормални и патологични състояния. Постиженията на неврохимията формират основата за развитието на невро- и психофармакологията, невро- и психоендокринологията.
Информационните вещества на нервната система могат да бъдат класифицирани по различни критерии. Ограничаваме се да ги разделим на две групи: 1) класически медиатори, освободен в пресинаптичното окончание и директно предаващ възбуждането в синапса и 2) модулатори , или регулаторни пептиди, които променят отговора на клетката към класическите медиатори или други форми на активност на нервните клетки (въпреки че някои от тях могат да изпълняват и трансферна функция).
Класически снимки
Ацетилхолин (AH) -един от първите изследвани медиатори. Молекулата му се състои от азотсъдържащото вещество холин и остатъка от оцетна киселина. ACh работи като медиатор в три функционални блока на нервната система: 1) в нервно-мускулните синапси на скелетните мускули (синтезирани в двигателните неврони); 2) в периферната част на ANS (синтезирани в преганглионарни симпатикови и парасимпатикови неврони, постганглионарни парасимпатикови неврони); 3) в мозъчните полукълба, където холинергичните системи са представени от неврони на някои ретикуларни ядра на моста, интерневрони на стриатума, неврони на ядрата на прозрачната преграда. Аксоните на тези неврони пътуват до различни структури в предния мозък, предимно до неокортекса и хипокампуса. Последните резултати от изследвания показват, че холинергичната система играе важна роля в ученето и паметта. Така в мозъците на починали хора, страдащи от болестта на Алцхаймер, се наблюдава рязко намаляване на броя на холинергичните неврони в мозъчните полукълба.
Синаптичните рецептори за ACh се делят на никотин(възбудени от ACh и никотин) и мускаринови(възбужда се от ACh и токсина от мухоморката мускарин). Никотиновите рецептори отварят натриевите канали и водят до образуването на EPSP. Те се намират в нервно-мускулните синапси на скелетните мускули, във автономните ганглии и малко в централната нервна система. Вегетативните ганглии са най-чувствителни към никотина, така че първите опити за пушене водят до изразени вегетативни прояви - спадане на кръвното налягане, гадене, световъртеж. В процеса на привикване остават основно симпатични действия. Никотиновите рецептори също присъстват в централната нервна система, поради което никотинът, като психоактивно вещество, има централно стимулиращ ефект. Антагонистите на никотиновите рецептори - съединения, подобни на отровата кураре - действат главно върху нервно-мускулните синапси, причинявайки парализа на скелетните мускули. Мускариновите рецептори са разположени в синапсите на автономните постганглионарни (главно парасимпатикови) неврони в ЦНС. Тяхното възбуждане може да отвори както калиеви, така и натриеви канали. Класически антагонист на мускариновите рецептори е атропинът, който предизвиква симпатикови ефекти, моторно и говорно възбуждане и халюцинации. ACh се инактивира от ензима ацетилхолинестераза. Обратимите блокери на този ензим подобряват нервно-мускулното предаване и се използват в неврологичната практика, необратимите блокери причиняват опасни отравяния (хлорофос, нервнопаралитични газове).
Биогенни амини (BA) -група от медиатори, съдържащи амино група. Те се делят на катехоламини (норепинефрин, допамин) и серотонин.
Норепинефрин (NA) в периферната НС се синтезира в невроните на симпатиковите ганглии, в ЦНС - в синьото петно и интерпедункуларното ядро на средния мозък. Аксоните на клетките на тези ядра са широко разпространени в различни структури на главния и гръбначния мозък. Възбуждането на адренергичните рецептори може да увеличи както натриевата (EPSP), така и калиевата (TPSP) проводимост. Агонисти на NA-ергичните синапси са ефедрин и други лекарства за бронхиална астма, вазоконстрикторни лекарства - нафтизин, галазолин. Антагонистите са лекарства, използвани за понижаване на кръвното налягане (блокери).
В ЦНС ефектите на NA са:
Повишаване нивото на будност;
Инхибиторна регулация на сетивните потоци, анестезия;
Повишаване нивото на физическа активност;
Повишена агресивност, стенични емоции по време на стресови реакции (възбуда, удоволствие от риска, преодоляване на умората). При някои форми на депресия се наблюдава намаляване на нивото на NA, а много антидепресанти стимулират образуването му.
Допамин (ДА) – непосредствен предшественик на HA. Той функционира в централната нервна система, където се разграничават три основни DA-ергични системи:
1) черно вещество - стриатум. Основната функция на тази система е да поддържа общото ниво на двигателна активност, да гарантира точността на изпълнение на двигателните програми и да елиминира ненужните движения. Липсата на допамин в тази система води до развитие на паркинсонизъм;
2) ретикуларни ядра на тегментума на средния мозък - KBP (нов, стар, древен). Регулира емоционалните и мисловни процеси, „отговаря” за положителните емоции, които най-често се свързват с удоволствието от движението, осигурява подреденост и последователност на мисловните процеси. Дефицитът на тази система може да доведе до развитие на депресия; прекомерна активност (по-специално голям брой DA рецептори) се наблюдава при някои форми на шизофрения;
3) хипоталамус - хипофизна жлеза. Участва в регулирането на хипоталамо-хипофизната система (по-специално, DA инхибира секрецията на пролактин), предизвиква инхибиране на центровете на глад, агресивност, сексуално поведение, възбуждане на центъра на удоволствието.
Лекарствата, които блокират допаминовите рецептори, се използват в медицината като антипсихотици. Опасни психоактивни вещества като психостимуланти и кокаин засилват ефекта на DA (увеличават освобождаването или блокират обратното поемане на невротрансмитери).
Серотонин принадлежи към същата химична група като катехоламините. Серотонинът е не само медиатор, но и тъканен хормон с множество функции: предизвиква промяна в лумена на кръвоносните съдове, засилва стомашно-чревния мотилитет, тонуса на матката, бронхиалните мускули, освобождава се от тромбоцитите при увреждане на кръвоносните съдове и помага спиране на кървенето, е един от факторите на възпалението. В ЦНС се синтезира в ядрата на рафа. Аксоните на серотонинергичните неврони завършват в стриатума, неокортекса, структурите на лимбичната система, ядрата на средния мозък и гръбначния мозък. От това следва, че серотонинът засяга почти всички мозъчни функции. Действително е установено участието на серотонина в регулирането на нивото на будност, работата на сетивните системи, ученето, емоционалните и мотивационни процеси. В системата сън-бодърстване серотонинът се конкурира с катехоламините, което води до намаляване на нивото на будност (ядрото на рафа е един от центровете на съня). В сетивните системи серотонинът има инхибиторен ефект, което обяснява неговия аналгетичен ефект (в задните рога на гръбначния мозък той активира инхибиторните неврони). В кортикалните зони на сензорните системи той ограничава прекомерното разпространение на сензорни сигнали, осигурявайки "фокусиране" на сигнала. Блокирането на този механизъм може значително да изкриви процесите на възприятие, до появата на илюзии и халюцинации. Серотонинът има подобен ефект в асоциативните зони на кората, "организирайки" интегративните процеси, по-специално мисленето. Участва в процесите на обучение и в по-голяма степен, ако развитието на рефлексите е свързано с положително подсилване (награда), докато норепинефринът спомага за консолидирането на онези форми на поведение, които са насочени към избягване на наказание. В емоционалната и мотивационната сфера серотонинът има успокояващ ефект (намаляване на тревожността, апетита). Интерес представлява една от групите вещества, които блокират серотониновите рецептори - производни на лизергиновата киселина (алкалоиди на мораво рогче). Използват се в медицината (стимулиране на матката, при мигрена) и са активното начало на халюциногените (LSD е синтетичен халюциноген).
Инактивирането на серотонина, подобно на други биогенни амини, става под действието на ензима моноаминооксидаза (МАО). Интересно е, че такава психологическа характеристика на хората като желанието да търсят нови силни усещания може да бъде свързана с малко количество от този ензим в централната нервна система. МАО инхибиторите или инхибиторите на обратното захващане на серотонина се използват в медицината като антидепресанти.
Аминокиселинни медиатори (АА).Повече от 80% от невроните на ЦНС използват аминокиселинни медиатори. АА са доста прости по състав, характеризиращи се с по-голяма специфичност на синаптичните ефекти (те имат или възбуждащи свойства - глутаминова и аспарагинова киселина, или инхибиторни свойства - глицин и GABA).
Глутаминова киселина (HA) – основният възбуждащ невротрансмитер на ЦНС. Той присъства във всяка протеинова храна, но храната HA обикновено прониква много слабо през кръвно-мозъчната бариера, която предпазва мозъка от неуспехи в неговата дейност. Почти цялата необходима на мозъка НА се синтезира в нервната тъкан. Въпреки това, когато се яде голямо количество HA соли, може да се наблюдава неговият невротропен ефект: централната нервна система се активира и това се използва в клиниката, като се предписват таблетки глутамат (2-3 g) при умствена изостаналост или изтощение на нервната система. . Глутаматът се използва широко в хранително-вкусовата промишленост като овкусител и се включва в хранителни концентрати, колбаси и др. (има месест вкус). При едновременна употреба на 10-30 g глутамат с храна може да възникне прекомерно възбуждане на вазомоторния център, повишаване на кръвното налягане и ускоряване на пулса. Това е опасно за здравето, особено за деца и хора, страдащи от сърдечно-съдови заболявания. GC антагонистите, като калипсол (кетамин), се използват клинично като мощни аналгетици и средства за бърза анестезия. Страничен ефект е появата на халюцинации. Някои вещества от тази група са силни халюциногенни наркотици.
Инактивирането на НА става чрез поглъщане от астроцитите, където се превръща в аспарагинова киселина и GABA.
Гама-аминомаслена (GABA) – нехранителна АА (напълно синтезирана в организма). Играе важна роля във вътреклетъчния метаболизъм; само малка част от GABA изпълнява медиаторни функции. Той е медиатор на малки инхибиторни неврони, широко разпространени в централната нервна система. Този медиатор се използва и от клетки на Пуркиние, неврони на глобус палидус. Отваря Ka + и Cl - канали на постсинаптичната мембрана. GABA рецепторите имат сложна структура, имат центрове, които се свързват с други вещества, което води до промяна в ефектите на медиатора. Такива вещества се използват като успокоителни и транквиланти, хипнотици, антиепилептици и анестетици. Понякога едно и също вещество може да причини всички тези ефекти в зависимост от дозата. Например барбитуратите, които се използват за анестезия (хексенал), при тежки форми на епилепсия (бензонал, фенобарбитал). В по-малки дози те действат като хипнотици, но се използват в ограничена степен, тъй като нарушават нормалната структура на съня (скъсяват парадоксалната фаза), след такъв сън летаргията и нарушената координация на движенията продължават дълго време. Продължителната употреба на барбитурати причинява лекарствена зависимост. Алкохолът засилва ефекта на барбитуратите, лесно възниква предозиране, което води до спиране на дишането. Друга група GABA агонисти са бензодиазепините. Те действат по-селективно и меко, тъй като сънотворните увеличават дълбочината и продължителността на съня (Relanium, Phenazepam). Големите количества също причиняват летаргия след сън. GABA агонистите се използват като транквилизатори (успокояващи) или анксиолитици (намаляване на тревожността). Възможно е формиране на зависимост. Лекарствата на основата на GABA се използват като леки психостимуланти при промени, свързани с възрастта, съдови заболявания, умствена изостаналост, след удари и наранявания. Те действат чрез подобряване на работата на интерневроните и принадлежат към групата на ноотропите, които подобряват ученето и паметта, повишават устойчивостта на централната нервна система към неблагоприятни въздействия и възстановяват нарушените мозъчни функции (аминалон, пантогам, ноотропил). Както при всички невротропни лекарства, те трябва да се използват само по строго медицински причини.
Глицин – инхибиторен невротрансмитер, но по-рядък от GABA. Глицинергичните неврони инхибират главно моторните неврони и ги предпазват от свръхвъзбуждане. Антагонистът на глицина е стрихнин (отрова, която причинява конвулсии и задушаване). Глицинът се използва като успокояващо средство и подобрява мозъчния метаболизъм.
Модулиращи медиатори
пурини -вещества, съдържащи аденозин. Те засягат пресинаптичната мембрана, намалявайки освобождаването на невротрансмитера. ATP, ADP, AMP имат същия ефект. Физиологичната роля е да предпазва нервната система от изтощение. Ако тези рецептори са блокирани, много медиаторни системи се активират, нервната система ще работи "до спирка". Кофеинът, теоброминът, теофилинът (кафе, чай, какао, кола ядки) имат този ефект. При голяма доза кофеин резервите от медиатори бързо се изчерпват и настъпва „възмутително инхибиране“. С постоянното въвеждане на кофеин броят на пуриновите рецептори се увеличава, така че отказът от кафе причинява депресия и сънливост.
Пептидни медиатори- вещества, състоящи се от къси аминокиселинни вериги.
Вещество П (от английски прах - прах: изолиран е от сухия прах на гръбначния мозък на крави). Произвежда се в невроните на гръбначните ганглии, участващи в провеждането на болковите импулси. В невроните на задните рога на гръбначния мозък веществото Р работи заедно с глутаминовата киселина като класически невротрансмитер, предавайки сигнали за болка. Намира се в чувствителните окончания на кожата, откъдето се отделя при увреждане, предизвиквайки възпалителен процес. Той също така се произвежда от някои интернейрони на ЦНС, действайки като модулиращ медиатор.
Опиоидни пептиди – вещества като опиум. Опиумът е алкалоид на сънотворния мак. Активното вещество е морфин, който причинява облекчаване на болката (през задните рога на гръбначния мозък), еуфория (стимулиране на центъра на удоволствието на хипоталамуса), заспиване (инхибиране на стволови структури). Предозирането води до инхибиране на дихателния център. Такъв бърз и силен ефект на морфина се дължи на факта, че в централната нервна система има опиатни рецептори, които са открити през 70-те години на 20 век. По-късно са открити няколко разновидности на опиоидни пептиди. Основният им механизъм на действие е пресинаптичното инхибиране на освобождаването на медиатор. Биохимичните процеси в клетката много бързо се адаптират към действието на опиатите, като за постигане на ефект е необходима нарастваща доза. С отказа на морфин невроните имат "резерв" от вещества, които улесняват предаването на сигнали, така че болката и други импулси се извършват много интензивно, което причинява появата на "оттегляне" в синдрома на отнемане. Морфинът се използва широко за облекчаване на болката от 19 век, особено по време на войни в болници. Страничен ефект беше формирането на пристрастяване. Синтезът на хероин е резултат от опитите да се създаде по-малко опасно болкоуспокояващо. Той беше 10 пъти по-активен от морфина, но скоро се оказа, че степента на пристрастяване към хероин е дори по-висока, отколкото към морфина, а през 20-те години на миналия век хероинът е забранен за употреба, преминавайки в категорията на наркотиците. Морфиноподобните лекарства се използват за облекчаване на болката в най-тежките случаи (наркотични аналгетици). Освен морфин се използва и кодеин (също маков алкалоид), който има антитусивен ефект.
В допълнение към тях функциите на модулиращи медиатори се изпълняват от някои хипоталамични, хипофизни и тъканни хормони. Например, тиролиберинът предизвиква емоционално активиране, повишаване на нивото на будност и стимулира дихателния център. Холецистокинин – предизвиква безпокойство и страх. Вазопресин - активира паметта. АКТХ - стимулира вниманието и подобрява метаболитните процеси в нервните клетки. Има невропептиди, които селективно контролират сексуалното поведение, мотивацията за хранене и терморегулацията. Всички те образуват сложна йерархична система от взаимодействия, която фино регулира работата на централната нервна система.
Лекция 5. ОСОБЕНОСТИ НА МОЗЪЧНАТА ЦИРКУЛАЦИЯ. ЦСТ И ХЕМАТОЕНЦЕФАЛНА БАРИЕРА
Кръвоснабдяване на главния и гръбначния мозък
Работата на мозъка е свързана с високи енергийни разходи. Мозъкът съставлява около 2% от телесното тегло, но 15% от кръвта, изхвърлена от сърцето в аортата при едно свиване, навлиза в съдовете на мозъка. Нарушаването на церебралната циркулация неизбежно засяга функционирането на нервната система.
Мозъкът се снабдява с артериална кръв от два основни източника - вътрешните каротидни артерии, разклоняващи се от общите каротидни артерии, произхождащи от аортната дъга, и от вертебралните артерии, разклоняващи се от субклавиалните артерии. Общата каротидна и субклавиална артерия започват от дъгата на аортата.
Вътрешни каротидни артерии- големи съдове, диаметърът им е около 1 см. Те навлизат в черепната кухина през югуларните отвори в темпоралните кости, преминават през твърдата мозъчна обвивка, разклоняват се и кръвоснабдяват очните ябълки, зрителните пътища, диенцефалона, базалните ядра, фронталния париетален , темпорални, островни лобове на мозъчните полукълба. Най-големите клонове предни и средни церебрални артерии.
Вертебрални артериизапочват от субклавиалните артерии на нивото на 7-ми шиен прешлен, преминават нагоре през напречните отвори на шийните прешлени и проникват в черепната кухина през foramen magnum. Клоновете на тези артерии захранват гръбначния мозък, продълговатия мозък и малкия мозък, както и менингите. В задния ръб на моста дясната и лявата гръбначна артерия се свързват, за да образуват базиларната артерия, която преминава в едноименната бразда на вентралната повърхност на моста. В предния край на моста базиларната артерия се разделя на две задни церебрални артерии. Неговите клони кръвоснабдяват моста, малкия мозък, продълговатия мозък, средния мозък, частично диенцефалона и тилните дялове на церебралните хемисфери.
На основата на мозъка клоните на вътрешната каротидна артерия и базиларната артерия са свързани помежду си, образувайки артериален (вилисиев) кръг на мозъка. Този кръг се намира в субарахноидалното пространство и покрива оптичната хиазма и хипоталамуса. Благодарение на този кръг притока на кръв към различни части на мозъка се изравнява, дори ако един от съдовете (каротидна или вертебрална артерия) е притиснат или недоразвит.
Гръбначният мозък се кръвоснабдява от клонове на гръбначните артерии (цервикални сегменти), както и от клонове на гръдната и коремната аорта.
Клоните на мозъчните артерии се намират в пиа матер, която също се нарича съдова, и заедно с нейните влакна проникват в мозъчната тъкан, където се разклоняват на малки артериоли и капиляри.
Капилярите са най-малките съдове, чиято стена се състои от един слой клетки. През тази стена веществата, разтворени в кръвта, проникват в мозъчната тъкан, а продуктите от мозъчния метаболизъм преминават в кръвта. Капилярите се събират във венули, след това във вените, разположени в хориоидеята на мозъка. Тънките кръвоносни съдове на пиа матер проникват във вентрикулите на мозъка, където образуват хороидните плексуси. В крайна сметка венозната кръв се влива в синусите на твърдата мозъчна обвивка, откъдето навлиза в големите вени на системното кръвообращение.
GABA - гама-аминомаслена киселина - е основният инхибиторен невротрансмитер в мозъка, той участва както в постсинаптичното, така и в пресинаптичното инхибиране. GABA се образува от глутамат под въздействието на глутамат декарбоксилаза и взаимодейства с два вида GABA рецептори на постсинаптичните синаптични мембрани: а) при взаимодействие с GABA рецепторите се увеличава пропускливостта на мембранните йонни канали за SG йони, което се случва в клиничната практика с използване на барбитурати; б) при взаимодействие с GABAB рецепторите се увеличава пропускливостта на йонните канали за K + йони. глицин -инхибиторен невротрансмитер, секретиран предимно от неврони в гръбначния мозък и мозъчния ствол. Повишава проводимостта на йонните канали на постсинаптичната мембрана за SG йони, което води до развитие на хиперполяризация – HPSP. Антагонист на глицин е стрихнин, чието въвеждане води до мускулна хиперактивност и преценка, което потвърждава важната роля на постсинаптичното инхибиране за нормалната функция на централната нервна система. Тетаничният токсин също причинява гърчове. действащи върху протеина синаптобревинмембрани на везикули, той блокира екзоцитозата на пресинаптичния инхибиторен невротрансмитер, което води до рязко възбуждане на централната нервна система.
електрически синапси
Междуневронното предаване на възбуждане може да се осъществи и електрически, т.е. без участието на медиатори. Условието за това е плътен контакт между две клетки с ширина до 9 nm. Така натриевият ток от една от тях може да премине през отворените канали на другата мембрана. Тоест източникът на постсинаптичния ток на втория неврон е пресинаптичната мембрана на първия. Процесът е без посредник; осигурява се изключително от канални протеини (липидните мембрани са непропускливи за йони). Именно тези междуклетъчни връзки се наричат Nexus (пролуки). Те са разположени строго един срещу друг в мембраните на два неврона - тоест на една и съща линия; голям в диаметър (до 1,5 nm в диаметър), предаващ дори за макромолекули с тегло до 1000 Състои се от субединици с тегло до 25 000, тяхното присъствие е обичайно за ЦНС както на гръбначни, така и на безгръбначни; присъщи на групи от синхронно функциониращи клетки (по-специално намиращи се в малкия мозък между гранулираните клетки).
Повечето електрически синапси са възбудителни. Но с определени морфологични характеристики те могат да бъдат инхибиторни. При двустранна проводимост някои от тях имат коригиращ ефект, т.е. те провеждат електрически ток много по-добре от пресинаптичните структури към постсинаптичните, отколкото в обратната посока.
Провеждане на импулси през синапсите
Всеки нервен център има своя морфологична и функционална специфика. Но невродинамиката на всеки от тях се основава на редица общи характеристики. Те са свързани с механизмите на предаване на възбуждането в синапсите; с взаимодействието между невроните, изграждащи този център; с генетично програмирани функционални особености на невроните и връзките между тях.
Характеристиките на провеждането на възбуждане през синапсите са както следва.
1 Едностранчивост на възбуждането. В аксона възбуждането преминава в двете посоки от мястото на произхода му, в нервния център - само в една посока: от рецептора към ефектора (т.е. на нивото на синапса от пресинаптичната мембрана до постсинаптичната), което се обяснява със структурната и функционална организация на синапса, а именно - липсата на синаптични везикули с медиатор в постсинаптичните неврони, 2 Мигновено забавяне на възбуждането. възбуждането в нервния център се извършва с по-ниска скорост, отколкото в други части на рефлексната дъга. Това се дължи на факта, че той се изразходва за процесите на освобождаване на медиатор, с физикохимичните процеси, които протичат в синапса, с появата на EPSP и генерирането на AP. Всичко това в един синапс отнема 0,5-1 ms. Това явление се нарича синаптично забавяне на провеждането на възбуждането. Колкото по-сложна е рефлексната дъга, толкова повече синапси и съответно по-голямо синаптично забавяне.
Сумата от синаптичните забавяния в рефлексната дъга се нарича сегашно време на рефлекса.Времето от началото на действието на стимула до появата на рефлексен отговор се нарича латентен или латентен период (LP) на рефлекса. Продължителността на този период зависи от броя на невроните, а оттам и на синапсите, участващи в рефлекса. Например, сухожилие на коляното, чиято рефлексна дъга е моносинаптична, има латентност от 24 ms, зрителна или слухова реакция е 200 ms.
В зависимост от това дали възбуждащите или инхибиращите неврони осъществяват синаптични контакти, сигналът може да бъде усилен или потиснат. Механизмите на взаимодействие между възбуждащи и инхибиторни влияния върху неврона са в основата на тяхната интегративна функция.
Такъв механизъм на взаимодействие е сумирането на възбуждащи влияния върху неврона - възбуждащ постсинаптичен потенциал (EPSP), или инхибиторни влияния - инхибиторен постсинаптичен потенциал (IPSP), или едновременно възбуждащ (EPSP) и инхибиторен (GPSP).
3 Сумиране на нервните процеси - феноменът на възникване на възбуждане при определени условия на прилагане на подпрагови дразнения. Сумирането е описано от И. М. Сеченов. Има два вида сумиране: времево сумиране и пространствено сумиране (фиг. 3.15).
Времево сумиране - появата на възбуждане на редица подпрагови стимули, които последователно навлизат в клетката или центъра от едно рецепторно поле (фиг. 3.16). Честотата на стимула трябва да бъде
ОРИЗ. 3.15. сумиране на възбуждането. A - времево сумиране. B - пространствено сумиране
ОРИЗ. 3.16.
така че интервалът между тях да е не повече от 15 ms, тоест продължителността на EPSP е по-малка. При такива условия EPSP за следващия стимул се развива преди края на EPSP за предишния стимул. EPSP се сумират, амплитудата им нараства и накрая, когато се достигне критично ниво на деполяризация, възниква AP.
Пространствено сумиране - появата на възбуждане (EPSP) с едновременното прилагане на няколко предпрагови стимула към различни части на рецепторното ПОЛЕ (фиг. 3.17).
Ако EPSP се появят едновременно в няколко невронни синапса (поне 50), невронната мембрана се деполяризира до критични стойности и в резултат на това възниква AP. Пространственото сумиране на процесите на възбуждане (EPSP) и инхибиране (GPSP) осигурява интегративната функция на невроните. Ако инхибирането преобладава, информацията не се предава на следващия неврон; ако преобладава възбуждането, информацията се предава по-нататък към следващия неврон поради генерирането на AP върху мембраната на аксона (фиг. 3.18).
4 Трансформация на ритъма на възбуждане - това е несъответствие между честотата на АП в аферентните и еферентните връзки на рефлексната дъга. Например в отговор на единичен приложен стимул
ОРИЗ. 3.17.
ОРИЗ. 3.18.
към аферентния нерв, центровете по протежение на еферентните влакна изпращат цяла поредица от импулси към работния орган един след друг. В друга ситуация, при висока честота на стимулация, много по-ниска честота достига до ефектора.
5 Последействие от възбуждане - феноменът на продължаване на възбуждането в централната нервна система след прекратяване на дразненето. Краткосрочното последействие е свързано с голяма продължителност на критичното ниво EPSP. Дългото последействие се дължи на циркулацията на възбуждане по затворени нервни вериги. Такова явление се нарича реверберация.Благодарение на реверберацията на възбужданията (PD) нервните центрове са постоянно в състояние на тонус. Развитието на реверберацията на нивото на целия организъм е важно в организацията на паметта.
6 Посттетанично потенциране - феноменът на появата или засилването на отговора на индивидуалните тестови сензорни стимули за известно време след предишната слаба честа (100-200 NML / s) ритмична стимулация. Потенцирането се дължи на процеси на нивото на пресинаптичната мембрана и се изразява в увеличаване на освобождаването на медиатора. Това явление има хомосинаптичен характер, т.е. възниква, когато ритмична стимулация и тестов импулс пристигнат в неврона по същите аферентни влакна. Потенцирането се основава преди всичко на увеличаването на навлизането на Ca2f през пресинаптичната мембрана. Това явление прогресивно нараства с всеки импулс. И когато количеството Ca 2+ стане по-голямо от способността на митохондриите и ендоплазмения ретикулум да ги абсорбират, настъпва продължително освобождаване на медиатора в синапса. Следователно има мобилизация на готовността за освобождаване на медиатора от голям брой везикули и в резултат на това увеличаване на броя на медиаторните кванти на постсинаптичната мембрана. Според съвременните данни секрецията на ендогенни невропептиди играе важна роля в генезиса на посттетаничното потенциране, особено по време на прехода на краткосрочно потенциране към дългосрочно. Сред тях са невромодулатори, които действат както върху пресинаптичните, така и върху постсинаптичните мембрани. Стимуланти са соматостатин, растежен фактор, а инхибитори интерлевкин, тиролиберин, мелатонин. Също значими са арахидоновата киселина, NO. Потенцирането има значение в организацията на паметта. Благодарение на подсилващите вериги обучението е организирано.
7 Умора нервни центрове. При продължително многократно изпълнение на един и същ рефлекс след известно време настъпва състояние на намаляване на силата на рефлексната реакция и дори пълното й потискане, т.е. настъпва умора. Умората се развива предимно в нервния център. Свързва се с нарушено предаване в синапсите, изчерпване на медиаторните ресурси в пресинаптичните везикули, намаляване на чувствителността на субсинаптичните мембранни рецептори към медиатори и отслабване на действието на ензимните системи. Една от причините е "пристрастяването" на постсинаптичната мембрана към действието на медиатора - привикване.
Някои химикали имат специфичен ефект върху съответните нервни центрове, който е свързан със структурите на тези химикали, които могат да бъдат свързани със съответните невротрансмитери на нервните центрове.
Между тях:
1 наркотици - използвани в хирургическата практика за анестезия (хлоретил, кетамин, барбитурати и др.);
2 транквиланти - успокоителни (реланиум, хлорпромазин, триоксазин, амизил, оксилидин, сред билковите препарати - инфузия на маточина, божур и др.);
3 невротропни вещества със селективно действие (лобелин, цититон - причинители на дихателния център; апоморфин - причинител на центъра на повръщане; мескалин - зрителен халюциноген и др.).
