Медиаторы химического синапса

Медиаторную функцию выполняет не одно, а большая группа разнородных химических веществ. Список вновь открываемых химических медиаторов неуклонно пополняется.

Чаще всего химическими медиаторами являются вещества с небольшой относитель­ной молекулярной массой. Однако и высокомолекулярные соединения, такие, как полипептиды, также способны выполнять роль химических передатчиков в ряде центральных и периферических синапсов.

Основные критерии медиаторной функции веществ:

1. наличие вещества в соот­ветствующих пресинаптических окончаниях;

2. способность вещества высвобождаться под влиянием потенциала действия;

3. идентичность молекулярных и ионных механизмов действия на постсинаптическую мембрану вещества, высвобождаемого потенциалом действия, и вещества, при­кладываемого искусственно к постсинаптической мембране.

В периферических структурах процесс идентифика­ции медиатора по указанным выше критериям может быть произведен сравнительно просто. ЦНС построена из негомогенных диффузно расположенных популяций нервных клеток и окончаний. Это вносит значительные трудности в обнаружение выделяемого медиатора, который, прежде чем появиться на поверхности мозга или в спинномозговой жидкости, должен диффундировать на большие расстояния. Помимо этого, в централь­ных структурах трудно добиться избирательной стимуляции определенной гомогенной группы нейронов или волокон, так же как трудно подводить предполагаемый медиатор к определенным нервным клеткам, не оказывая влияния на соседние нейроны. Именно поэтому природа химических медиаторов в периферических структурах нервной системы достаточно хорошо изучена, а в ЦНС до сих пор оконча­тельно не установлена. Тем не менее выявлен ряд веществ, играющих роль медиаторов синаптического возбуждения и торможения в ЦНС млекопитающих и человека.

К наиболее изученным медиаторам относят:

1. ацетилхолин;

2. катехоламины: адреналин, норадреналин, дофамин;

3. серотонин(5-гидрокситриптамин);

4. аминокислоты:глутаминовая, аспарагиновая аминокислоты, глицин, гамма-аминомасляная кислота (ГАМК);

5. полипептиды: вещество Р, энкефалин, соматостатин и др.;

6. другие вещества: АТФ, гистамин, простагландины.

Согласно принципу Дейла, каждый нейрон во всех своих синаптических окончаниях выделяет один и тот же медиатор. Или другими словами – «один нейрон – один медиатор».

Иллюстрация принципа Дейла: перифе­рические окончания аксонов моторных нейронов активируют волокна скелетной мускулатуры с помощью ацетилхолина. Возвратные коллатерали тех же аксонов в пределах ЦНС выделяют тот же медиатор.

ДЕЙЛ (Dale) Генри Халлетт (1875-1968), английский физиолог и фармаколог, иностранный почетный член АН СССР (1942). Исследовал химическую природу передачи нервного импульса через синапсы и роль в ней ацетилхолина. Нобелевская премия «за открытие химической природы передачи нервной реакции» (1936, совместно с О. Лёви).

Однако, в настоящее время считают, что принцип Дейла имеет исторический интерес или по меньшей мере имеется большое количество исключений из этого принципа. Так, в вегета­тивной нервной системе, по крайней мере у эмбрионов, одни и те же нейроны высвобождают как ацетилхолин, так и адреналин. В двигательной концевой пластинке вместе с ацетилхолином выделяется аденозинтрифосфат, кото­рый, вероятно, также служит медиатором. Часто из синаптического окончания высвобождаются одновременно клас­сический медиатор, например норадреналин, и участву­ющий в нервной передаче пептид. Особенности такого совместного действия медиаторов (сомедиаторов) пока не­ясны, но его эффект, вероятно, чаще всего сводится к опре­деленному типу модуляции.

Что такое модуляция и модуляторы?

Модуляция – это влияние веществ, непосредственно не меняющих проводимость синаптических мембран и выделяемых, как правило, вместе с медиатором, на интенсивность и продолжительность действия классических медиаторов. Вещества, вызывающие модуляцию, называются модуляторами.

Тем не менее, принятие физиологами принципа Дейла способствовало появлению традиции обозначать нейроны по типу медиато­ра, который выделяют их окончания. Нейроны, освобождающие ацетилхолин, называют холинергическими, серотонин — серотонинергическими и т.д. Этот же принцип может быть использован для обозначения различных химических синапсов. Иными словами, различают холинергические, серотонинергические и другие синапсы. Теперь мы знаем, что придерживаться этой традиции надо очень осторожно.

Следует также признать, что в синапсах, как правило, можно выделить доминирующий медиатор и, следовательно, говорить об относительной специфичности синапса.

Холинергические синапсы:

ü мионевральные;

ü синапсы, образуемые возвратными коллатералями аксонов двигательных нейронов спинного мозга на вставочных клетках Реншоу, которые в свою очередь с помощью другого медиатора оказывают тормозящее воздействие на мотонейроны;

ü нейронов спинного мозга, иннервирующих хромаффинные клетки;

ü преганглионарных нейронов, иннервирующих нервные клетки интрамуральных и экстрамуральных ганглиев;

ü нейронов в составе ретикулярной формации среднего мозга, мозжечка, базальных ганглиях и коры.

Катехоламины выполняют медиаторную функцию не только в периферических, но и в центральных синапсах.

Дофаминергические синапсы:

ü нейронов полосатого тела, где обнаруживаются особенно большие количества этого медиатора;

ü нейронов среднего мозга, образующих так называемую нигростриарную систему;

ü нейронов гипо­таламуса.

Адренергические (норадренергические) синапсы:

ü нейронов среднего мозга, моста мозга и продолговатого мозга;

ü аксонов (нейронов), образующих восходя­щие пути, направляющиеся в гипоталамус, таламус, лимбические отделы коры и в моз­жечок;

ü нисходящих волокон нейронов, иннервирующих нервные клетки спинного мозга.

Серотонинергические синапсы:

ü нейронов, локализующихся, главным образом, в стволе мозга, входящих в состав дорсального и медиального ядер шва продолговатого мозга, моста и среднего мозга;

ü нейронов, распространяющих влияния на новую кору, гиппокамп, бледный шар, миндалину, подбугровую область, стволовые структуры, кору мозжечка, спинной мозг.

Серотонин играет важную роль в нисходящем контроле активности спинного мозга и в гипоталамическом контроле температуры тела. Нарушения серотонинового обмена, возникающие при действии ряда фармакологических препаратов, могут вызы­вать галлюцинации. Нарушения функции серотонинергических синапсов наблюдаются при шизофрении и других психических расстройствах.

Аминокислоты. Две основные дикарбоксильные кислоты L-глутамат и L-аспартат находятся в большом количестве в ЦНС и могут выполнять функцию медиа­торов.

В ЦНС млекопитающих глутамат обнаруживается в высоких концентрациях. По-видимому, он является одним из самых распространенных медиаторов в центральных синапсах позвоночных животных. Полагают, что его функция связана главным образом с синаптической передачей возбуждения.

Глутамат исчезает из синаптической щели вследствие захвата его нервными и глиальными клетками и пресинаптическими окончаниями. Глутамат принимает участие в ряде важных метаболических процессов и входит в цикл синтеза g-аминомасляной кислоты. Сходное с ним действие оказывает на центральные нейроны аспартат.

ГАМК содержится в нейронах спинного и головного мозга. Медиаторная функция глицина ограничивается главным образом спинным мозгом, где это вещество выполняет роль медиатора постсинаптического торможения.

Полипептиды обнаруживаются во многих частях ЦНС. Особен­но высока их концентрация в области черного вещества. Наличие вещества Р в задних корешках спинного мозга позволяет предполагать, что оно может служить медиатором в синапсах, образуемых центральными окончаниями аксонов некоторых первичных афферентных нейронов. Действительно, вещество Р оказывает возбуждающее действие на определенные нейроны спинного мозга.

Медиаторная роль других нейропептидов выяснена хуже.

Вспомним биохимию медиаторов.

Ацетилхолин. Ацетилхолин является уксуснокислым эфиром холина, т.е. относится к простым эфирам. Он образуется при ацетилировании холина, причем этот процесс происходит при участии фермента ацетилхолинтрансферазы. Особенностью ацетилхолина как медиатора является быстрое его разрушение после высвобождения из пресинапти­ческих окончаний с помощью фермента ацетилхолинэстеразы.

Катехоламины. Три родственных в химическом отношении вещества: дофамин, норадреналин и адреналин — являются производными тирозина. По­следовательно образуются ДОФА, дофамин, норадреналин - адреналин.

Серотонин. Подобно катехоламинам, серотонин относится к группе моноаминов, синтезируется из аминокислоты триптофана.

Аминокислоты. Две основные дикарбоксильные кислоты L-глутамат и L-аспартат. L-глутаминовая кислота представляет собой дикарбоновую аминокислоту, входя­щую в состав многих белков и пептидов. Она плохо проходит через гематоэнцефалический барьер и поэтому не поступает в мозг из крови, образуясь в самой нервной ткани (главным образом из глюкозы).

ГАМК представляет собой продукт декарбоксилирования L-глутаминовой кислоты. Эта реак­ция катализируется декарбоксилазой глутаминовой кислоты. Отмечено значительное совпадение локализации этого фермента и ГАМК в пределах ЦНС. Другой фермент нервной ткани — трансаминаза — катализирует перенос аминогруппы ГАМК на a-кетоглутаровую кислоту, в результате чего последняя превращается в семиальдегид янтарной кислоты.

Под названием «вещество Р» подразумевается группа агентов, впервые экстрагиро­ванных из кишечника.

Синтез медиатора совершается в пресинаптическом эле­менте, куда попадают исходные продукты для синтеза медиа­тора и ферменты, необходимые в синтезе. Ферменты синтези­руются в соме нейрона и по аксону примерно со скоростью 6 мм/сутки, попадают в пресинапс, где используются в процес­се синтеза медиатора. Угнетение активности этих ферментов фармакологическим путем может привести к истощению за­пасов медиатора в синапсе и, следовательно, к снижению его функциональной способности.

Рецепторы ПОСТСИНАПТИЧЕСКИХ МЕМБРАН - это белковые структуры, которые являются интегральными белками плазматической мембраны, они синтезируются в эндоплазматическом ретикулюме клетки, после чего они попадают (встраиваются) в постсинаптическую мембрану, пройдя предварительно "сортировку" в аппарате Гольджи.При нарушении белкового синтеза концентрация рецепторов может существенно снижаться и приводить к уменьшению функциональных возможностей синаптической передачи. В ряде случаев у человека могут вырабатываться антитела к собственным рецепторам постсинаптической мембраны. Это приводит к нарушению функции синапса. Синтез рецепторов - контролируемый процесс. Например, если мышца денервирована, то число рецепторов области постсинаптической мембраны снижается. Одновременно во внесинаптических областях возрастает концентрация рецепторов, это делает мышцу более чувствительной в отношении циркулирующего в крови медиатора.

Каждый рецептор постсинаптической мембраны взаимодействует со своим специфическим медиатором. Однако такая специфичность не абсолютна – практически все рецепторы способны связываться с другими веществами. Такие вещества для медиаторов являются АГОНИСТАМИ (полными или частичными). Если вещество, связываясь с рецепторами, не вызывает возбуждения, а при этом мешает действию медиатора, то его называют АНТАГОНИСТОМ. Точнее, конкурентным антагонистом

Дата добавления: 2015-07-26; просмотров: 325; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!