Учение о медиаторах нервной системы

Медиатор (посредник, трансмиттер) - это химическое вещест­во, передающее возбуждение с нервного окончания на клетку. На уровне медиатора происходит объединение нервного и гумо­рального механизмов передачи возбуждения.

Различают следующие этапы учения о медиаторах: 1-й этап - Отто Леей, А.Ф. Самойлов. Леви экспериментиро­вал на сердце, изолированном на специальную кастрюлю с пи­тательным веществом.

Одновременно выделялись веточки нервных волокон. Леви раздражал ветвь от п. уа^ш и наблюдал замедление сердечной деятельности. Затем забирал жидкость из полости сердца и переносил в другое сердце — наблюдалось замедление и его работы. По аналогии проводились опыты с симпатическими нервами.

Был сделан вывод: возбуждение с нерва на сердце передается с помощью химических веществ, которые находятся в омывающей сердце жидкости.

Веществ! опосредующие передачу возбуждения с п. \а%ш, — это вагус штофф, а с симпатического нерва — симпатикус-штофф. Сс мойлов проводил опыты на нервно-мышечном препарате и вь явил, что передача возбуждения с нерва на мышцу происходи с помощью медиаторов. Вагус-штофф — ацетилхолин, симш кус-штофф = норадреналин;

• 2-й этап — 40-е гг. XX в. Костяков проводил эксперименты н вегетативных ганглиях и обнаружил, что возбуждение передг ется с помощью ацетилхолина. В эти же годы Шевелева обнг ружила, что для передачи возбуждения необходим не тольк медиатор, но и нормально функционирующие рецепторы. Он изучала передачу возбуждения в центральных ганглиях;

• 3-й этап — 60-е гг. XX в. Быков, изучая передачу возбуждени в ЦНС, обнаружил, что в качестве медиатора в ЦНС испож зуются ацетилхолин и норадреналин.

На современном этапе известно, что большая роль в передач возбуждения принадлежит рецепторам на постсинаптическо мембране. Эффект медиатора обеспечивается не особенность] его строения, а видом рецептора, с которым он взаимодействует.

2. В 30-е гг. XX в. Дейл обнаружил, что на всех окончания нервных клеток выделяется один и тот же медиатор. Эта осе бенность есть лишь у зрелых клеток, молодые могут выделя! различные виды медиаторов. По виду выделенного медиатора нервной системе различают большое количество нейроно] Чаще всего в качестве медиаторов используются ацетилхолин норадреналин, поэтому большинство нейронов холинэргтескъ и адренэргические.

К холинэргическим нейронам, т. е. нервным клеткам, которы используют в качестве медиатора ацетилхолин, относятся:

• все мотонейроны ЦНС;

• все преганглионарные нейроны ВНС;

• все постганглионарные нейроны парасимпатической нервно системы;

• все постганглионарные нейроны СНС, которые иннервирук потовые железы и вызывают расширение некоторых сосудов;

• часть нейронов головного и спинного мозга.

К адренэргическим нейронам, которые используют в качестве медиатора норадреналин, относятся:

• постганглионарные нейроны СНС, кроме тех, которые иннер-вируют потовые железы и вызывают расширение некоторых сосудов;

• часть нейронов ЦНС (головного и спинного мозга).

 41. Холинэргические и адренэргические механизмы нервной системы

Т. Холинэргические механизмы нервной системы — это вещества, которые обеспечивают передачу возбуждения в холинэргическом синапсе.

Медиатор ацетилхолин (эфир холина и уксусной кислоты) об­разуется из аминокислоты холина и ацетил-СоА на пресинап-тическом окончании нервного волокна. Он поступает в вези­кулы, частично может оставаться в свободном состоянии. При возбуждении медиатор выделяется из везикул. Процесс выде­ления медиатора С-зависим.

Для нормальной работы синапса необходим запас медиатора, поэтому на пресинаптической мембране осуществляется ре-синтез ацетилхолина. Для этого аминокислота холин выделяет­ся из постсинаптической мембраны, частично из синаптиче-ской щели (возврат медиатора). Для образования медиатора необходима энергия митохондрий.

Фермент, способствующий синтезу ацетилхолина, - ацетилхо-линтрансфераза или холинацетилаза. Этот фермент образуется в теле нейрона и поступает в нервные окончания. Для нор­мального образования медиатора необходима целостность тела нейрона. Изолированное нервное волокно не может долго вы­делять медиатор.

Фермент, расщепляющий ацетилхолин, — ацетилхолинэстераза. Этот фермент обладает высоким сродством к ацетилхолину, ко­торый находится в виде комплекса, и Х-рецепторам. Различают:

• истинную ацетилхолинэстеразу (находится в синапсах и эрит­роцитах), которая расщепляет ацетилхолин в физиологических концентрациях;

• ложную ацетилхолинэстеразу (в жидкостях организма — слюн плазме и т. д.), которая расщепляет ацетилхолин в высои концентрациях и разрушает различные производные ацетилх! лина (курарекодовые препараты).

Освобожденный холин с помощью переносчиков поступает I пресимпатическую мембрану, а уксусная кислота и глюкоза в кровь через межтканевую жидкость.

Х-рецепторы ^ белковые молекулы, обладающие высоки сродством к ацетилхолину.

Существует 2 вида холинореиепторов — М и Н:

• М-холинорецепторы чувствительны к мускалину (яду мухом< ра), расположены в основном во внутренних органах, эндокринных железах, сердце, сосудах, дыхательных путях, ЖК Они обладают медленным, но продолжительным действие] могут суммировать возбуждение. Существуют 2 вида М-холинорецепторов — во внутренних органах и в эндокринных железа При возбуждении М-холинорецепторов происходит тормож ние сердечной деятельности, расширение сосудов, активащ деятельности ЖКТ, изменяется секреция некоторых эндо] ринных желез;

• Н-холинорецепторы чувствительны к никотину. Располагают* в вегетативных ганглиях, мионевральных синапсах, в хлор(фильной ткани надпочечников. Эти рецепторы обладают быстры кратковременным действием, не могут суммировать возбужд ние. Существует 3 их разновидности, за счет чего рецептор могут блокироваться различными веществами. В ЦНС болы] Н-холинорецепторов. М-холинорецепторы преобладают в 01 ласти ствола мозга, подкорковых узлах, лимбической систем ретикулярной формации, гипоталамусе.

2. Адренэргические механизмы нервной системы осуществляю ся за счет норадреналина (90%) и других катехоламин< (10%). Предшественники норадреналина — изопропилнорадрен* лин, дофамин. Для синтеза необходимы аминокислоты тир(нин, фениламин, которые поступают с постсинаптическс мембраны и из тела нейрона. Любые структуры могут обр зовывать норадреналин, но 95% его образуется на пресимп, тической мембране.

Ферменты синтеза норадреналина — трансаминазы. Ферменты \ разрушения норадреналина — группа катехоламинтрансфераз,. часто моноаминоуксусная кислота и моноаминооксидант.     \

Адренорецепторы — белковые молекулы, обладающие сродст­вом к норадреналину и его производным. Эти рецепторы — наружная субъединица крайней белковой молекулы, внутрен­няя субъединица может быть ферментом (адемилат- и гуани-латциклазы). При взаимодействии с рецептором изменяется структура молекулы белка и, как следствие, изменяется актив­ность фермента. Существуют 2 вида адренореиепторов:

• а-адренорецепторы — блокируются дегидроэрготамином, обла­дают повышенной чувствительностью к норадреналину, имеют низкий порог раздражения, при выделении необходимого ко­личества медиатора возбуждаются а-рецепторы. Они располо­жены в некоторых внутренних органах и сосудистой стенке, встречаются в ЦНС. Различают:

• а-1-адренорецепторы — при их возбуждении происходит су­жение сосудов, сокращение капсулы селезенки, матки (осо­бенно беременной), сужение зрачка и т. д., торможение ЖКТ (моторной и секреторной), сокращение сфинктеров;

• а-2-адренорецепторы — в основном в ЦНС;

• р-адренорецепторы — блокируются р-блокаторами (пропрано-лол), обладают высоким порогом раздражения, так как менее схожи с норадреналином. Чувствительны к различным произ­водным норадреналина (изопротеренолол). Различают'.

• р-1-адренорецепторы — в миокарде; при их возбуждении увеличивается сила сердечных сокращений, ускоряются об­менные процессы в миокарде, увеличивается ЧСС;

. р-2-адренорецепторы — в сосудах, внутренних органах, эн­докринных железах. При их возбуждении обеспечивается тормозной эффект, расширение сосудов (коронарных, ске­летных мышц), расслабление гладких мышц, дыхательных путей.

В сосудах могут встречаться а-1- и р-2-рецепторы. Альфа-1-ре­цепторы обеспечивают сужение, а р-2- — расширение сосудов. Эффект зависит от количества медиаторов, количества рецеп­торов данного вида.

 42. Дофамин-, серотонин-, гистамин-, пурин-, ГАМКэргические нейроны нервной системы. Пресинаптические рецепторы

1. Медиатор 2-дофамин относится к катехоламинам. Эти нейрон! есть лишь в ЦНС — в образованиях среднего мозга, в состав! базальных ганглиев (полосатом теле), лимбической систем! (гиппокампе), гипоталамусе. При возбуждении этих нейроно] изменяется мышечный тонус, двигательная активность и пове­денческие реакции. Обнаружены рецепторы для дофамина ] эндокринных железах, некоторых сосудах. За счет дофамино-рецепторов осуществляется взаимодействие нервной и гумо­ральной регуляции деятельности эндокринных желез. Существуют 4 вида дофаминорецепторов. Кроме того, дофа­мин может действовать через р-адренорецепторы.

2. Медиатор серотонин обеспечивает медиаторную функцию I ЦНС. Эти нейроны входят в состав лимбической системы, ба­зальных ганглиев, гипоталамуса. Существует несколько видо! серотониновых рецепторов. Могут оказывать как возбуждаю­щий, так и тормозной эффект. Серотонинэргические нейронь; играют большую роль в возникновении различных видов памяти.

3. Медиатор гистамин выполняет ту же функцию, что и серто-нинэргические нейроны. Гистамин — тормозной медиатор. Пуринэргические нейроны: медиатор — пуриновые основания (аденозин АТФ). Встречаются в ЦНС, ЖКТ, обладают, как правило, тормозным эффектом.

ГАМКэргические нейроны: медиатор ГАМК — тормозные интер­нейроны ЦНС. Различают 2 вида ГАМК-рецепторов (есть в ЦНС и внутренних органах).

К другим веществам с возможным медиаторным действием от­носятся:

• глицин (тормозной медиатор) — в тормозных интернейронах ЦНС, в мотонейронах;

• таурин (тормозной медиатор) — в ЦНС;

• глютаминовая кислота;

• нейропептиды (в ЦНС);

• олигопептиды (в частности, антифизретический гормон) — ча­ще оказывают тормозной эффект.

4. Пресинаптические рецепторы рассмотрим на примере холин-эргического синапса. На пресинаптической мембране есть М- и Н-холинорецепторы. Выделяющийся ацетилхолин взаи­модействует с М-рецепторами, что уменьшает выделение аце-тилхолина, т. е. реализуется принцип "отрицательной обратной связи". Если ацетилхолин взаимодействует с Н-рецепторами, то выделение ацетилхолина стимулируется по принципу "по­ложительной обратной связи". Пресинаптические рецепторы участвуют не в передаче сигнала, а в регуляции количества вы­деляемого медиатора.

Лдренэргический синапс, при взаимодействии с (3-рецепторами выделение медиатора стимулируется, при взаимодействии с а-рецепторами — тормозится.

На пресинаптической мембране холинэргического синапса кроме М- и Н-рецепторов есть также а-рецепторы, при возбу­ждении которых (под влиянием норадреналина) уменьшается количество выделяемого ацетилхолина.

Дополнительные холинорецепторы и дофаминовые рецепторы в адренэргическом синапсе также регулируют количество вы­деляемого медиатора. Таким образом, на уровне пресинаптиче­ской мембраны осуществляется связь симпатической и пара­симпатической нервных систем.

 43. Физиологические механизмы боли

1. Боль — это системная реакция организма, возникающая на дей­ствие повреждающего фактора и направленная на избавление ор­ганизма от него (П.К. Анохин).

Системная реакция проявляется комплексом следующих реакций: ' соматические (двигательные) — обеспечивают уход организма от повреждающего агента;

' вегетативные — перестройка работы внутренних органов на новый уровень, изменяется гемодинамика. В результате обес­печивается работа органов на постоянном уровне. Эти реакции возможны за счет вовлечения в ответный процесс ВНС и же­лез внутренней секреции;

' эмоциональные реакции — обеспечиваются высшими отдела­ми ЦНС.

Боль — психофизиологический феномен, обеспечивающий пе­рестройку внутри организма, меняющий его отношения с внешней средой.

Как системная реакция организма боль состоит из 3 процессов: ' возбуждение рецепторов;

' проведение импульсов в ЦНС и возбуждение центральных структур;

' комплекс эффективных реакций, направленных на избавление организма от вредного фактора.

, Впервые боль описана Гёзом, который проводил эксперименты на себе. В процессе опыта перерезал, а затем сшивал веточки нервов. Было обнаружено, что по мере срастания нервных во­локон возникали болевые ощущения.

Выделяют 2 вида болевой чувствительности: протопатическую — возникает под действием любого неповре­ждающего фактора (прикосновение, температура).

Это сильная боль тянущего характера, не имеет точной локализации, не вы­зывает адаптации (т. е. к ней нельзя привыкнуть). Наиболее примитивный вид болевой чувствительности; эпикритическую — возникает только под действием повреж­дающего фактора: носит острый режущий характер, обладает точной локализацией, но к ней можно приспособиться (явле­ние адаптации).

Это более новый путь болевой чувствительности. Классифицировать боль можно по следующим основаниям: по причине возникновения болевых ощущений. 1» физиологическая — возникает как адекватная ответная реакция на действия повреждающего фактора; патологическая — возникает при поражении нервной системы или на действие неповреждающего фактора (каузалгия); времени возникновения и продолжительности болевых ощущений: \

• острая — кратковременная, в виде приступов; «хроническая — более длительная; локализации болевых ощущений:

• местная — в зоне действия повреждающего фактора;

«проекционная — в зоне иннервации поврежденного волокна; виду раздражаемых рецепторов:

• интероцептивная;. экстрацептивная;

• проприоцептивная;

Выделяют также соматическую и висцеральную боль. Соматическая боль подразделяется:

на поверхностную — возникает при поражении кожи и слизи­стых оболочек, подкожной жировой клетчатки — от экстероре-цепторов — характеризуется свойствами эпикритической боле­вой чувствительности;

глубокую — возникает при поражении мышц, суставов, сустав­ных сумок, других глубоко расположенных образований — от проприорецепторов — характеризуется всеми свойствами про-топатической болевой чувствительности.

Висцеральная боль возникает при поражении внутренних орга­нов — от интерорецепторов — при максимальном растяжении полых органов, действии химических веществ, нарушения ге­модинамики. Характеризуется свойствами протопатической болевой чувствительности.

Известны 2 теории механизма возникновения болевых ощущений: предложенная Фреем (1895) теория специфичности — болевые ощущения возникают при возбуждении специфических рецеп­торов (ноцицепторов);

предложенная Гольдшейдером (1894) теория интенсивности — болевые ощущения могут возникать в любых рецепторах, но при действии на них очень сильных раздражителей. В настоящее время обе теории приняты, т. е. возникшие боле­вые ощущения возможны при возбуждении ноцицепторов и обычных рецепторов.

Ноцицепторы — специфические рецепторы, при возбуждении которых возникают болевые ощущения. Это свободные нерв­ные окончания, которые могут быть расположены в любых ор-

ппоколниками болевой чувстви-

тельности. Нервные окончания + проводники болевой чувст­вительности = сенсорная болевая единица. Большинство но­цицепторов имеют двойной механизм возбуждения, т. е. могут возбуждаться под действием повреждающих и неповреждаю­щих агентов. •, >

Ноцицепторы подразделяются:

• на механорецепторы, которые:

«располагаются в коже, слизистых оболочках, эпидермисе, мышцах, суставах;

. возбуждаются механическими раздражителями (или повреж­дающими факторами), тепловыми раздражителями (до 40 °С);

. импульсы поступают в ЦНС по волокнам группы А, от ре­цепторов эпидермиса — по волокнам группы С;

. обеспечивают целостность покровов (оболочек);

• хеморецепторы, которые:

• располагаются в коже, подкожножировой клетчатке, внут­ренних органах, наружной стенке сосудов, мышцах;

•  возбуждаются под действием механических раздражителей охлаждения и нагревания (14 °С и выше), растяжения по­лых органов;

«импульсы поступают в ЦНС по волокнам группы С;

• регулируют процессы тканевого дыхания.

В организме выделены вещества, которые являются адекват­ными (специфическими) раздражителями для хеморецепто-ров — алгоеены:

/ нейропептиды — вещество Р (медиатор боли). При различных раздражениях на терминальных нервных волокнах выделяется вещество Р, которое взаимодействует с хеморецепторами и ге­нерирует болевые импульсы;

/ тканевые — освобождаются при травме ткани — серотонин, гистамин, некоторые простагландины, М⁺, Са²⁺ Эта группа веществ может воздействовать на хемоноцицепторы и иннер-вировать нервные болевые импульсы;

/ плазменные — находятся в плазме крови в неактивном состоя­нии. Активируются при травме ткани и повышают действие основного медиатора боли — вещества Р (т. е. сами боль не вы­зывают). Это кинины (брадикинин), калидин, XII плазменный фактор.

 

 44. Проводящие пути болевой чувствительности

При возбуждении импульсы поступают в ЦНС. В синном мозге они входят в состав задних корешков. Первый нейрон располагается в спинном ганглии.

Импульсы от них поступают с нейронам задних рогов спинного мозга. 15—20% могут вхо-щть в спинной мозг в составе передних рогов (это касается импульсов от рецепторов внутренних органов, т. е. ВНС).

В задних рогах спинного мозга различают

3 вида нейронов, обеспечивающих болевую чувствительность:

• нейроны, которые возбуждаются только под действием ноциимпульсации (волокна А и С);

• полимодальные (конвергентные) нейроны — в них поступают ноцицептивные и неноцицептивные импульсы;

• нейроны желатинозной субстанции — в основном тормозные интернейроны, тормозящие активность нейронов первых 2 групп.

Таким образом, на уровне задних рогов спинного мозга распо­лагается 1-й интеграционный центр болевой чувствительности.

В головной мозг импульсы от задних рогов идут

2 путями:

• экстралемнисковым.— в составе тонкого и клиновидного пуч­ков (т. е. задних столбов спинного мозга), прерываются на различных уровнях головного мозга (в ретикулярной формации продолговатого мозга (гигантоклеточные ядра), в различных ядрах таламуса); поступают к гипоталамусу, ядрам стриопали-дарной системы и лимбической системы.

В КГМ импульсы распределяются дифференцированно по всей чувствительной зоне, лобной и теменной, при этом возникают сильные боле­вые ощущения. Это проводящий путь протопатической чувст­вительности;

• лемнисковым — в составе спиноталамического пути (тракта). Идет в зрительные бугры к вентробазальному комплексу ядер, где на уровне таламуса располагается 2-й интеграционный центр болевой чувствительности. От таламуса импульсы посту­пают в 1-ю и 2-ю сенсорные зоны коры (1-я — в постцентральной извилине, 2-я — в области сильвиева водопровода). Первая сенсорная зона обеспечивает двигательные реакции, ко­торые возникают при болевом раздражении, способствует чет­кой локализации раздражителя. Вторая сенсорная зона способ­ствует опреДЬлёйию степени опасности повреждающего факто­ра. По лемнисковому пути передается эпикритическая болевая чувствительность.

 45. Антиноцицептивная система. Формирование функциональных систем с участием боли

I. Антиноцицептивная система обеспечивает снижение болевых ощущений внутри организма. В процессе нормальной жизне­деятельности в организме есть эти механизмы.

Воротный механизм, описанный в 1865 г. Уоллом и Милъреном, представляет собой регуляцию болевой чувствительности на уровне задних рогов спинного мозга (нейронов желатинозной субстанции).

При возбуждении неноцицептивных рецепторов импульсы поступают в ЦНС по толстым миелиновым волок­нам группы А.

Эти волокна посылают импульсы полимодаль­ным нейронам, которые обеспечивают болевую чувствитель­ность. Нейроны возбуждаются, и болевые импульсы поступают в головной мозг. Одновременно по коллатералям аксонов им­пульсы поступают к нейронам желатинозной субстанции.

Ее нейроны тормозят активность (по принципу пресинаптическо-го торможения) полимодальных нейронов. В результате боле­вая чувствительность снижается.

Если возбуждаются ноцицепторы, то импульсы поступают по волокнам группы А и С в ЦНС на полимодальные нейроны, вызывая их возбуждение, а по коллатералям — в желатинозную субстанцию, где по принципу постсинаптического торможения тормозятся, т. е. уменьшается их влияние на полимодальные нейроны, и болевая чувствительность повышается.

Активность нейронов желатинозной субстанции зависит от количества им­пульсов, поступающих к ним. При возбуждении небольшого числа рецепторов можно уменьшить количество болевой информации (иглоукалывание).

Поток болевой чувствительформации (иглоукалывание). Поток болевой чувствительности зависит от деятельности тормозных клеток желатинозной суб­станции.

В головном мозге можно выделить несколько уровней антиноцептивной системы

• уровень продолговатого и среднего мозга, где обезболивающим _; эффектом обладает нейронный центр серого околоводопро- (водного вещества и ядра нерва. При их возбуждении наблюдается стойкий обезболивающий эффект;

• уровень гипоталамуса и лимбической системы. При раздражении их ядер обеспечивается стойкий обезболивающий эффект; ';

• уровень КГМ, где обезболивающий эффект возникает при воз-; буждении 2-й сенсорной зоны. Эти образования связаны двусторонними связями.

Механизм действия состоит в следующем:  

при раздражении нейронов антиноцицептивной системы выделяются особые вещества, вызывающие обезболивающий эффект (эндогенные опиоиды — энкефалины и эндорфины).

Все они производные гормона гипофиза — β-липотрофина.

Эндогенные опиоиды взаимодействуют с хеморецепторами, благодаря чему уменьшается выделение алгогенных веществ.

 Эндорфины могут взаимодействовать с хомоноцицепторами и блокировать их, препятствуя взаимодействию с веществом Р.

Обнаружены различные группы рецепторов для опиоидов, в зависимости от их вида различаются степени обезболивания.

Возбуждение М1-рецепторов в КГМ вызывает галлюцинации.

Помимо опиоидного механизма, в возникновении болевых ощущений участвуют серотонин-, адрен-, холин- и ГАМКэргические нейроны, которые не оказывают обезболивающего действия, но увеличивают действие опиоидных веществ, обеспе­чивают возникновение сосудистых рефлексов на боль.