Низкомолекулярные быстродействующие медиаторы. Ацетилхолин

Обновлено: 28.03.2024

Медиатор ацетилхолин - сложный эфир четвертичного аминоспирта холина и уксусной кислоты. Синтезируется в цитоплазме окончаний холинергических нервов при участии холинацетилазы и депонируется в везикулах. Изменение потенциала мембраны нервного окончания, вызываемого импульсом, приводит к поступлению в цитоплазму ионов кальция, которые, активируя кальмодулин, вызывают высвобождение медиатора из везикулы и выброс его в синаптическую щель. Ацетилхолин связывается с холинорецепторами постсинаптической мембраны и гидролизуется (разрушается) внутрисинаптической ацетилхолинэстеразой (истинной холинэстеразой). В плазме крови имеется другая холинэстераза, называемая ложной или псевдохолинэстеразой (бутирилхолинэстераза). Последняя образуется в печени и, поступая в кровь, легко разрушает соединения, представляющие собой низкомолекулярные сложные эфиры, в том числе ацетилхолин и некоторые лекарства, например, новокаин, дикаин, дитилин, атропин и др.

Взаимодействие ацетилхолина с холинорецепторами изменяет проницаемость постсинаптических мембран для ионов. Ионы натрия входят, а калия выходят из клетки, мембранный потенциал снижается (деполяризация), клетка возбуждается; в нейроне возбуждение в виде потенциала действия распространяется по аксону. Почти одновременно ацетилхолин разрушается, и рецепторы освобождаются, полярность мембраны восстанавливается (реполяризация), нормализуется содержание натрия и калия - за счет работы натрий-калиевого насоса избыток натрия выходит из клетки в обмен на калий.

Холинорецепторы неоднородны, они проявляют неодинаковую чувствительность к различным веществам. Выделяют холинорецепторы, реагирующие на мускарин (яд гриба мухомора) - их называют М-холинорецепторы (мускариночувствительные), и Н- холинорецепторы (никотиночувствительные), они возбуждаются малыми дозами никотина.

М-холинорецепторы локализованы в мембранах:

1) клеток, иннервируемых постганглионарными парасимпатическими волокнами (проводящая система сердца, глаз, железы внешней секреции, гладкомышечные клетки, в том числе бронхов и желудочно-кишечного тракта);

2) клеток потовых желез, иннервируемых постганглионарными симпатическими волокнами холинергического типа;

3) нейронов некоторых отделов центральной нервной системы (кора головного мозга, ретикулярная формация и др.).

1) в нейронах симпатических и парасимпатических ганглиев;

2) в синокаротидных клубочках (расположены в месте деления сонных артерий);

3) в хромаффинных клетках мозгового слоя надпочечников;

4) в клетках скелетных мышц;

5) в нейронах некоторых отделов ЦНС. Лекарственные вещества, действующие подобно ацетилхолину, называют холиномиметиками (от греческого mimeticos -подражающий) и подразделяют на:

1) М- и Н-холиномиметики (возбуждающие и М-, и Н-холинорецепторы);

2) М-холиномиметики (возбуждающие М-холинорецепторы);

3) Н-холиномиметики (возбуждающие Н-холинорецепторы); Лекарственные средства, блокирующие холинорецепторы - холиноблокаторы, или холинолитики (от греч. lyticos -разрушающий) включают:

1) М- и Н-холинолитики - блокирующие М- и Н-холинорецепторы;

2) М-холинолитики - блокирующие М-холинорецепторы;

3) Н-холинолитики - блокирующие Н-холинорецепторы.

Большинство холинергических средств имеет общие с ацетилхолином особенности химической структуры - именно поэтому связываются с холинорецептором. Они являются основаниями, эфирами и содержат третичные или четвертичные атомы азота. Соединения третичного азота не диссоциируют, хорошо растворимы в жирах. легко всасываются в желудочно-кишечном тракте, проникают через гематоэнцефалический барьер и поэтому могут оказывать действие на центральную нервную систему. Четвертичные азотсодержащие соединения имеют четырехвалентный азот, у которого три валентности прочно связаны, а четвертая может образовывать ионную связь с анионами, например, кислот. Эти соединения плохо растворимы в жирах, практически не всасываются в пищеварительном тракте, гематоэнцефалический барьер не проходят, а значит не влияют на головной и спинной мозг. Для них характерны, в основном, периферические эффекты.

Низкомолекулярные быстродействующие медиаторы. Ацетилхолин

Низкомолекулярные быстродействующие медиаторы. Ацетилхолин

В большинстве случаев низкомолекулярные медиаторы синтезируются в цитозоле пресинаптической терминали и абсорбируются путем активного транспорта в многочисленные медиаторные везикулы терминали. Затем каждый раз, когда потенциал действия достигает пресинаптической терминали, несколько везикул одновременно выделяют свой медиатор в синаптическую щель.

Обычно это происходит в течение миллисекунды или менее посредством механизма, изложенного ранее. Последующее действие низкомолекулярных медиаторов на мембранные рецепторы постсинаптического нейрона обычно также происходит в пределах следующей миллисекунды или даже меньше.

Чаще всего результатом может быть увеличение или уменьшение проводимости через ионные каналы; например, увеличение натриевой проводимости вызывает возбуждение, а увеличение проводимости для калия или хлора ведет к торможению.

Низкомолекулярные быстродействующие медиаторы. Ацетилхолин

а) Рециркуляция везикул с низкомолекулярными медиаторами. Везикулы, хранящие и освобождающие низкомолекулярные медиаторы, непрерывно рециркулируют и используются снова и снова. После того как везикулы сливаются с синаптической мембраной и открываются, выделяя медиатор, их мембрана сначала становится частью синаптической мембраны.

Однако через несколько секунд или минут везикулярная часть мембраны снова инвагинирует внутрь пресинаптической терминали и отщепляется, формируя новую везикулу. Мембрана новой везикулы по-прежнему содержит соответствующие ферментные и транспортные белки, необходимые для синтеза и/или концентрирования новых молекул медиатора внутри пузырька.

Ацетилхолин — типичный низкомолекулярный медиатор, синтез и освобождение которого подчиняется принципам, изложенным ранее. Этот медиатор синтезируется в пресинаптической терминали из ацетилкоэнзима А (ацетилКоА) и холина в присутствии фермента холинацетилтрансферазы. Затем он транспортируется в специфические везикулы.

После выделения ацетилхолина в синаптическую щель во время передачи нервного сигнала он снова быстро расщепляется на ацетат и холин ферментом холинэстеразой, который присутствует в протеогликановой сети, заполняющей пространство си-наптической щели. Внутри пресинаптической терминали везикулы вступают в повторный цикл; холин активно транспортируется назад в терминаль, чтобы снова использоваться для синтеза нового ацетилхолина.

б) Характеристики некоторых наиболее важных низкомолекулярных медиаторов. Наиболее важными низкомолекулярными медиаторами являются следующие.

Ацетилхолин секретируется нейронами во многих областях нервной системы, особенно:

(1) терминалями больших пирамидных клеток моторной коры;

(2) несколькими разными типами нейронов в базальных ганглиях;

(3) мотонейронами, иннервирующими скелетные мышцы;

(4) преганглионарными нейронами автономной нервной системы;

(5) постганглионарными нейронами парасимпатической нервной системы;

(6) некоторыми из постганглионарных нейронов симпатической нервной системы.

В большинстве случаев эффект ацетилхолина возбуждающий; однако известно, что он имеет тормозной эффект в некоторых окончаниях парасимпатических нервов, например торможение сердца блуждающим нервом.

Редактор: Искандер Милевски. Дата обновления публикации: 18.3.2021

Информация на сайте подлежит консультации лечащим врачом и не заменяет очной консультации с ним.
См. подробнее в пользовательском соглашении.

Медиаторы

Медиа́торы (нейромедиаторы) (от лат. mediator — посредник), химические вещества, молекулы которых способны реагировать со специфическими рецепторами клеточной мембраны и изменять ее проницаемость для определенных ионов, вызывая возникновение (генерацию) потенциала действия — активного электрического сигнала. Выделяясь под влиянием нервных импульсов, медиаторы участвуют в их передаче с нервного окончания на рабочий орган и с одной нервной клетки на другую. В центральной нервной системе роль медиаторов осуществляют ацетилхолин, норадреналин, дофамин, серотонин, гамма-аминомасляная и глутаминовая кислоты, глицин . Эти же соединения обнаружены в растениях, где, вероятно, также выполняют регуляторные и сигнальные функции.

Медиаторы (нейромедиаторы, нейротрансмиттеры) (лат. mediator — посредник), химические передатчики нервного импульса с нервного окончания на другие нервные клетки или на клетки периферических органов.

Предположение, касающееся возможности того, что некоторые химические соединения могут опосредовать нервные влияния возникло в первой четверти 20 века. Впервые Т. К. Эллиот в 1904 году высказал мысль о том, что адреналин может быть посредником в действии нервов симпатической нервной системы . В 1921 О. Леви показал, что перфузат сердца после раздражения блуждающего нерва способен тормозить работу другого сердца, т. е. оказывать такое же действие, как и сам блуждающий нерв. Впоследствии активное вещество, этого перфузата было идентифицировано как ацетилхолин, а медиатором симпатической нервной системы оказалось вещество, близкое по строению к адреналину — норадреналин . В 1924 А. Ф. Самойлов показал, что передача возбуждения с нервного на мышечное волокно принципиально отличается от проведения нервного импульса, и предположил, что в этом процессе преобладают химические способы воздействия. В дальнейшем эта гипотеза была подтверждена А. В. Кибяковым на материале межнейронных взаимодействий.

Местом действия медиаторов является синапс, где они находятся в специальных синаптических пузырьках, которые образуются в аппарате Гольджи, а затем транспортируются по аксону в синаптическое окончание и заполняются медиаторами. При деполяризации синаптического окончания медиаторов при участии ионов кальция освобождается в синаптическую щель, после чего происходит его диффузия и связывание с рецепторным белком постсинаптической мембраны. Многие медиаторы способны взаимодействовать с рецепторами различных типов, различающимся по их способности связываться с различными агонистами и антагонистами данного медиатора. Избыток медиатора либо разрушается специальными ферментами, либо захватывается обратно в пресинаптическое окончание. Существует ряд критериев, которым должно удовлетворять вещество для того, чтобы оно могло быть идентифицировано как медиатор в данном нейроне. К ним относится анатомический критерий (присутствие вещества в пресинаптических окончаниях), биохимический (наличие в нейроне ферментов, синтезирующих и разрушающих это вещество), физиологический (выделение вещества при раздражении пресинаптического нейрона и сходство эффектов, вызываемых таким раздражением, с теми, которые наблюдаются при аппликации этого вещества на постсинаптическую клетку) и фармакологический (соответствие действия фармакологических препаратов, влияющих на синтез, освобождение вещества, связывания его с рецептором и пр., ожидаемым эффектам). Выявление локализации конкретных медиаторов производится преимущественно радиоиммуноцитохимическими методами.

Действие медиаторов может в значительной степени модифицироваться веществами, называемыми нейромодуляторами. Понятие «модуляторные вещества» было предложено Э. Флори в 60-х годах. В отличие от медиаторов нейромодуляторы не обладают самостоятельным действием, но влияют на эффекты медиаторов. Нейромодуляторы могут освобождаться не только из синаптических окончаний, но также из тел нейронов и даже из глии, и действуют, помимо постсинаптической мембраны, также на другие участки нейрона, причем это действие может продолжаться до нескольких минут, что значительно превышает время действия медиаторов.

Подавляющее большинство медиаторов подразделяется на две группы: низкомолекулярные медиаторы и пептидные медиаторы. К числу наиболее распространенных в центральной нервной системе позвоночных низкомолекулярных медиаторов относятся ацетилхолин, моноамины (норадреналин, дофамин, серотонин и гистамин) и нейромедиаторные аминокислоты (L-глутаминовая, аспарагиновая, γ-аминомасляная кислоты, глицин и таурин). Было также показано, что АТФ или ее производные является медиатором проведения влияний вегетативной нервной системы к гладким мышцам.

Интересно, что в онтогенезе медиаторы возникают значительно раньше нервной системы. Так, было показано, что уже на самых ранних стадиях дробления зародыша взаимодействие между бластомерами осуществляется при участии таких классических медиаторов, как серотонин, ацетилхолин и др., причем механизмы их внутриклеточного действия опосредуются процессами, весьма сходными с теми, которые возникают в постсинаптических нервных клетках.

Регуляторные пептиды составляют большую группу нейромодуляторов, но многие из них удовлетворяют критериям медиаторов. К числу наиболее вероятных пептидных кандидатов на роль медиаторов относятся вещество Р, участвующее в проведении сенсорных, в том числе болевых, сигналов, вазоактивный интестинальный пептид (ВИП), соматостатин, нейропептид У, люлиберин и эндогенные опиоиды (эндорфины и энкефалины). В синаптических окончаниях пептидные медиаторы и нейромодуляторы могут локализоваться либо в отдельных пузырьках, которые в таком случае характеризуются большими размерами и высокой электронной плотностью, либо совместно с низкомолекулярными медиаторами. Типичными функциональными отличиями пептидных медиаторов от низкомолекулярных («классических») являются: во-первых, их более продолжительное (до нескольких минут) действие, во-вторых, значительно большее количество и, в-третьих, способность продуктов их распада оказывать самостоятельное физиологическое действие.

Ерофеев Н.П. Физиология центральной нервной системы

40 Тема 1. Организация и функции центральной нервной системы.

Помните! Передача возбуждения с нерва на скелетную мышцу осуществляется тоже с помощью химического синапса, однако работа синапсов ЦНС отличается и по структуре и по функции. Сравните свойства нервно-мышечного синапса и синапса между двумя нервными клетками, заполнив табл. 2.

Сравнительная характеристика центральных (в нервной системе)

и нервно-мышечных синапсов

(в нервной системе) синапсы

Нейромедиатор (один или несколько)

Ширина синаптической щели

1.4. Нейротрансмиттеры в ЦНС

Физиология центральной нервной системы

Нейротрансмиттеры в зависимости от их химической природы делятся на несколько групп (приведите примеры):

1. Аминокислоты: ______________________________________________

2. Моноамины: ________________________________________________

3. Нейропептиды: ______________________________________________

4. Пурины: ____________________________________________________

5. Газы: ______________________________________________________

Нейротрансмиттеры запасаются в нервных окончаниях в синаптических везикулах и с помощью кальцийзависимого транспорта высвобождаются из пресинаптической мембраны, кроме этого, медиаторы синтезируются в соме нервной клетки и посредством аксонного транспорта доставляются в пресинаптическую терминаль. Далее они (нейромедиаторы) связываются на постсинаптической мембране с участками их узнавания, располагающимися на трансмембранных белках, что вызывает изменение проницаемости мембраны для ионов. Медиаторы оказывают на постсинаптические мембраны два действия: быстрое и медленное. Быстрые эффекты оказывают низкомолекулярные химические вещества, к которым относят: ацетилхолин; группу моноаминов: адреналин, гистамин, норадреналин, серотонин; группу аминокислот: аспартат, глутамат, гаммааминомасляная кислота (ГАМК), глицин; газы: оксид азота. Низкомолекулярные быстродействующие нейротрансмиттеры производятся в цитоплазме пресинаптического окончания

и сосредоточиваются в пузырьках терминали. В основном низкомолекулярные нейромедиаторы быстро в течение миллисекунды или меньше действуют на постсинаптическую мембрану нейрона, управляя ее ионной проницаемостью. В случае открытия натриевых каналов постсинаптическая мембрана возбуждается, а раскрытие ионных калиевых или хлорных каналов снижает проводимость мембраны

и вызывает торможение деятельности нейрона. Медленные эффекты на постсинаптическую мембрану оказывают нейротрансмиттеры другого класса, к которым относятся нижеперечисленные группы нейропептидов и факторов роста.

Тиротропин — рилизинг-гормон. Лютеотропин — рилизинг-гормон.

Соматостатин — тормозящий фактор гормона роста.

α-меланоцитстимулирующий гормон. β-эндорфин. Адренокортикотропный гормон. Вазопрессин.

Гормон роста. Лютеинизирующий гормон. Окситоцин.

Пептиды, действующие на кишечник и головной мозг.

42 Тема 1. Организация и функции центральной нервной системы.

Вазоактивный интестинальный полипептид. Вещество Р.

Лейцин энкефалин. Метионин энкефалин. Нейротензин.

Нейротропный фактор мозгового происхождения. Фактор некроза нервов.

Из других тканей.

Ангиотензин II. Брадикинин. Кальцитонин. Карнозин. Пептиды сна.

Нейропептиды синтезируются в соме нервной клетки на рибосомах в виде фрагментов больших белковых молекул. После этого они дефрагментируются путем ферментативного расщепления на более мелкие части внутри эндоплазматического ретикулума, в аппарате Гольджи мелкие фрагменты формируют малого размера медиаторные везикулы, которые попадают в цитозоль нейрона. В дальнейшем с помощью медленного аксонного транспорта со скоростью в несколько сантиметров в сутки везикулы доставляются в нервное окончание. Приходящие

в терминаль потенциалы действия вызывают выход везикул в синаптическую щель, где они связываются с рецепторным белком постсинаптической мембраны и затем подвергаются аутолизу, то есть повторно не используются. Нейропептидов

в синаптическую щель выделяется значительно меньше, чем низкомолекулярных нейромедиаторов. Однако эффекты действия нейропептидов выражены сильнее

в тысячу и более раз. Длительность действия — это еще одно существенное свойство нейропептидов как медиаторов. Под их влиянием, например, могут быть длительное время закрытыми кальциевые каналы, активироваться и инактивироваться специфические гены в ядре клетки и/или длительное время сохраняться трансформация количества возбуждающих или тормозных рецепторов. Эффект нейротрансмиттера — постсинаптический потенциал — определяется тем, какой вид ионных каналов откроется (см. рис. 25, поз. 5 а , 5 б ). Постсинаптические потенциалы — это локальное уменьшение или увеличение поляризации постсинаптической мембраны нейрона в ответ на связывание нейромедиатора с расположенным на ней рецептором.

Физиология центральной нервной системы

Открытие Na + -каналов вызывает входящий ток положительных зарядов

в клетку, в результате чего возникает локальная деполяризация мембраны, которая называется возбуждающий постсинаптический потенциал — ВПСП .

Если нейротрансмиттер открывает каналы постсинаптической мембраны для входа ионов Cl - , происходит ток отрицательных ионов в клетку, и МП увеличивает

свою отрицательность, возникает локальная гиперполяризация мембраны, которая называется тормозный постсинаптический потенциал — ТПСП .

Протеины — рецепторы постсинаптической мембраны нейрона, которые связывают молекулы нейротрансмиттеров и реализуют их действие на нервные

клетки, бывают двух видов (рис. 26).

Ионотропные — являются ионными каналами (лиганд-управляемые ионные каналы), так как каналы открываются в результате взаимодействия рецептора на мембране с молекулами химического вещества, что приводит к изменению МП

Метаботропные — их активация также открывает ионные каналы, но в этом участвует G-белок, он активирует внутриклеточные метаболические процессы с помощью вторичных посредников (аденилатциклаза или фосфолипаза С).

Рис. 26. Схема действия нейротрансмиттеров на рецепторы постсинаптической мембраны:

связывание с ионотропным рецептором ( А ), связывание с метаботропным рецептором ( Б ) ( a-, b-, y -субъединицы G-белка)

44 Тема 1. Организация и функции центральной нервной системы.

В нормальном состоянии рецепторы для нейротрансмиттеров находятся только в области постсинаптической мембраны. Однако во многих синапсах существуют рецепторы для нейротрансмиттеров и в пресинаптической мембране — это ауторецепторы. Они с помощью механизма обратной связи (положительной или отрицательной) управляют выходом нейротрансмиттера из пресинаптической мембраны. На ауторецепторы оказывает влияние и входящий Са 2+ -ток в пресинаптическом окончании.

1.4.1. Котрансмиттеры (комедиаторы)

Обычно нейрон синтезирует один нейротрансмиттер, например ацетилхолин или норадреналин. Однако в синапсах ЦНС может наблюдаться сочетанное освобождение нескольких химических передатчиков в одном возбужденном синапсе. Такие сосуществующие с основным нейромедиатором нейротрансмиттеры называются котрансмиттеры, или комедиаторы. Для комедиаторов характерны совместное с основным медиатором высвобождение (экзоцитоз) при одной и той же активации пресинаптической мембраны и действие на общую клетку-мишень. Везикулы, в которых содержатся комедиаторы, в пресинаптической мембране отличаются по форме и размеру от везикул с основным нейротрансмиттером.

Комедиаторы локализуются в нейроне в одном и том же сочетании, например, ацетилхолин сосуществует с энкефалином, вазоинтестинальным пептидом, веществом Р, соматостатином и нейротензином.

анатомическому адресу (принцип «точка-в-точку»). Открытия последних десятилетий, особенно медиаторной функции нейропептидов, показали, что в нервной системе возможен принцип передачи и по химическому адресу. Это означает, что нейромедиатор может действовать не только на «свою» постсинаптическую мембрану, но и за пределами данного синапса – на мембраны других нейронов, имеющих соответствующие рецепторы. Таким образом, физиологическая реакция обеспечивается не точечным анатомическим контактом, а наличием соответствующего рецептора на клетке-мишени. Этот принцип был давно известен в эндокринологии, а исследования последних лет обосновали наличие его в ЦНС, где он получил название механизма объемной передачи. Для формирования объемной передачи используется внесинаптический путь трансляции сигналов, основанный на явлении спилловера (от англ. spillover — перелив, растекание). Спилловер представляет собой диффузию нейромедиаторов из синаптической щели возбужденного синапса в межклеточное пространство и действие их на внесинаптические рецепторы соседних нейронов (рис. 27). Внесинаптические рецепторы располагаются на соме, дендритах, аксоне, глиальных клетках.

Физиология центральной нервной системы

Таким образом, внесинаптический механизм передачи изменяет активность целой группы нейронов, располагающихся на расстоянии от источника выделения нейромедиатора.

Рис. 27. Схема передачи возбуждения с помощью нейротрансмиссии — А (синаптическая передача) и спилловера — Б (внесинаптическая передача)

Кроме механизма объемной передачи за счет внесинаптических влияний, в нервной системе процессы передачи сигналов могут быть модифицированы посредством других химических веществ. Такие химические вещества не осуществляют синаптическую передачу, но изменяют эффекты нейротрансмиттеров. Они называются нейромодуляторами. Нейромодуляторы высвобождаются не только из нервных клеток, нейроглия также может синтезировать ряд нейромодуляторов. Нейромодуляторы усиливают синаптическую передачу и возбудимость нейронов. Действие нейромодуляторов развивается медленно и имеет большую продолжительность.

Нейротрофины — регуляторные белки нервной ткани, которые синтезируются в нейронах и глии. Они действуют локально в месте высвобождения и особенно интенсивно индуцируют ветвление дендритов (аборизацию) и рост аксонов (спрутинг) в направлении клеток-мишеней. Нейротрофины оказывают трофическую поддержку нейронов. Нейротрофины путем эндоцитоза проникают в нейроны и ретроградным аксонным транспортом доставляются в тело нервной клетки. Здесь они оказывают влияние прямо на ядерный аппарат клетки, управляют образованием ферментов, которые регулируют синтез нейротрансмиттеров и рост нервов. В 1968 году Rita Levi-Montalcini выделила первого представителя нейротрофинов — фактор роста нервов ( nerve growth factor — NGF). Это открытие отмечено присуждением Нобелевской премии. Наиболее полно изучены три нейротрофина, которые близки друг другу по структуре: уже упомянутый фактор роста нервов

46 Тема 1. Организация и функции центральной нервной системы.

(NGF), фактор роста, выделенный из головного мозга (BDNF), и нейротрофин-3 (NT-3). Различают две формы рецепторов к факторам в тканях: низкоаффинные рецепторы и высокоаффинные рецепторы, с которыми связываются трофические факторы. Аксоны при росте устанавливают связь с клеткой-мишенью путем образования синапса.

1.5. Рефлекc и рефлекторная дуга

Любая мышечная активность человека связана с рефлекторными и произвольными движениями. Рефлекс является универсальным инструментом управления в ЦНС.

— рецептора – нервное звено, воспринимающее раздражение;

— афферентного звена — центростремительное нервное волокно – отростки рецепторных нейронов, осуществляющие передачу импульсов от чувствительных нервных окончаний в центральную нервную систему;

Рис. 28. Схема двух рефлекторных дуг соматического рефлекса: А)_________________ рефлекса, Б)____________________ рефлекса

Физиология центральной нервной системы

— центрального звена — нервный центр;

— эфферентного звена — центробежное нервное волокно, проводящее возбуждение от центральной нервной системы на периферию;

— эффектора — исполнительный орган, деятельность которого изменяется

в результате рефлекса.

_______________________________, считаете вы эту связь прямой/непрямой (зачеркните неправильное).

В рефлекторной дуге Б на рис. 28 дайте другое название нейрону

____________________ , связывающему сенсорный и моторный нейроны рефлекторной дуги.

Анализ рефлекторной дуги

Цель работы: доказать, что при нарушении целостности любого звена реф-

лекторной дуги рефлекс не осуществляется.

Проведение работы и полученные результаты:

1. Приготовить спинальный препарат лягушки, укрепить его за нижнюю челюсть в штативе.

2. Сжать пинцетом голень задней лапки (механическое раздражение рецепторов кожи). Происходит сгибание лапки? ________________________________

3. Снять кожу с голени и снова сжать пинцетом голень лапки. Отметить, есть ли

в данном случае рефлекторный ответ.__________________________________

Какое звено рефлекторной дуги повреждено в данном случае?

4. Проверить наличие рефлекторной реакции при раздражении кожи голени лапки противоположной стороны. Происходит сгибание лапки?

5. Удерживая задние лапки лягушки левой рукой, сделать разрез на зад-

ней поверхности бедра конечности с неповрежденным кожным покровом, раздвинуть мышцы, найти седалищный нерв и перерезать его. Сжать пинцетом голень этой конечности, отметить, есть ли рефлекторный ответ.____________ Какое звено рефлекторной дуги повреждено в данном случае?____________________________________________________________

48 Тема 1. Организация и функции центральной нервной системы.

6. Разрушить спинной мозг. Существует ли после такой манипуляции возможность вызвать рефлекторную деятельность? ____________________________

Объясните почему: ________________________________________________

Какое звено рефлекторной дуги повреждено в данном случае?____________

Нарисовать схему рефлекторной дуги, обозначить составляющие ее звенья. На схеме отметить звенья дуги, которые были повреждены.

Вывод: Для осуществления рефлекса: все звенья рефлекторной дуги _______

Приведите примеры рефлексов, которые осуществляются моносинаптической дугой (см. рис. 28, А) ______________________________________________

вызывается путем раздражения рецептивного поля.

Рецепторы — это высокоспецифичные нервные образования, служащие для преобразования световой, механической, химической, термической энергии стимулов среды (внешней и внутренней) в нервные импульсы (ПД). В зависимости от модальности раздражителя рецепторы делятся на механорецепторы и хеморецепторы.

В зависимости от положения в организме и выполняемой функции выделяются:

1) экстерорецепторы — сюда относятся дистантные рецепторы, получающие информацию на некотором расстоянии от источника раздражения: обонятельные, слуховые, зрительные, вкусовые;

2) интерорецепторы — сигнализируют о раздражителях (температуре, дав-

лении, парциальном давлении кислорода, рН, концентрации отдельных ионов

и т. п.) внутренней среды (внутренних органов); 3) проприорецепторы — сигнализируют о состоянии двигательной системы

организма (мышц, суставов, сухожилий).

Физиология центральной нервной системы

Отдельные рецепторы анатомически связаны друг с другом и образуют рецептивные поля , способные перекрываться (рис. 29).

Рис. 29. Схема рецептивных полей от разных рецепторов кожи

Некоторые рецептивные зоны перекрываются.

Рецептивное поле — это участки кожи, сетчатки и других частей тела человека, с которыми связаны конкретные нервные клетки на разных уровнях центральной нервной системы. Каждая точка (рецептивное поле) на коже представлена в соматосенсорной области коры больших полушарий определенным участком, на который проецируются потенциалы действия от рецептивного поля на коже при его стимуляции. По пути к корковым нейронам нервные импульсы имеют релейные переключения на разных уровнях ЦНС, например в специфических ядрах таламуса.

Рецептивное поле рефлекса. Спинальные рефлексы

Спинальными называются рефлексы, замыкающиеся в пределах одного или нескольких сегментов спинного мозга. Они развертываются на базе рефлекторных дуг и выражаются в реакциях преимущественно оборонительного, защитного порядка. Каждый спинальный рефлекс имеет свое рецептивное поле (рефлексогенную зону) на коже, при раздражении которого возникает специализированный рефлекс. Рецепторные поля перекрывают друг друга, поэтому раздражение, например, механорецепторов на коже может служить источником появления двух и более рефлексов. Характер ответной реакции определяется не только местоположением рефлексогенной зоны, но также силой, продолжительностью действия раздражителя и функциональным состоянием нервных центров.

Н-Холинолитики

  • Н-холинолитики — группа химических веществ, воздействующая на никотиновые рецепторы, расположенные преимущественно на постсинаптической мембране, в синапсах, расположенных в скелетной мышечной ткани, клетках вегетативных ганглиев, ткани мозгового слоя надпочечников и синокаротидной зоны.

Препарат, попадая в организм человека, взаимодействует с рецепторами, блокируя их способность воспринимать ацетилхолин, в результате не происходит передача нервного импульса через заблокированный синапс. Нейромедиатор выделяется, но рецепторы постсинаптической мембраны блокированы и не воспринимают раздражитель.

В зависимости от преимущественного воздействия на один из типов Н-холинорецепторов выделяют:

* Противоэпилептические средства (центральные холинолитики)

Связанные понятия

Холинергические синапсы — синапсы, в которых передача возбуждения осуществляется посредством ацетилхолина.

Холинэргические рецепторы (ацетилхолиновые рецепторы) — трансмембранные рецепторы, эндогенным лигандом-агонистом которых является ацетилхолин. Ацетилхолин служит нейротрансмиттером как в пре-, так и в постганглионарных синапсах парасимпатической системы и в преганглионарных симпатических синапсах, в ряде постганглионарных симпатических синапсов, нервно-мышечных синапсах (соматическая нервная система), а также в некоторых участках ЦНС. Нервные волокна, выделяющие ацетилхолин из своих окончаний, называются.

Нейромедиа́торы (нейротрансмиттеры, посредники, «медиаторы») — биологически активные химические вещества, посредством которых осуществляется передача электрохимического импульса от нервной клетки через синаптическое пространство между нейронами, а также, например, от нейронов к мышечной ткани или железистым клеткам. Нервный импульс, поступающий в пресинаптическое окончание, вызывает освобождение в синаптическую щель медиатора. Молекулы медиаторов реагируют со специфическими рецепторными белками клеточной.

Синаптогенез - процесс формирования синапсов между нейронами в нервной системе. Синаптогенез происходит на протяжении всей жизни здорового человека, а взрыв формирования синапсов, т. н. избыточный синаптогенез (exuberant synaptogenesis), наблюдается на ранних стадиях развития головного мозга. Синаптогенез особенно важен в ходе критического периода развития особи (в биологии развития, такого периода, когда нервная система особенно чувствительна к экзогенным стимулам), когда имеет место быть интенсивное.

Метаботропные глутаматные рецепторы (mGluR), в отличие от «быстродействующих» ионотропных, обеспечивают медленную реакцию на глутаматергические сигналы. У человека известно восемь mGluR. Структурно mGluR входят в C-класс G-белок-сопряжённых рецепторов.

Пуринерги́ческая переда́ча сигна́ла (англ. purinergic signalling) — тип межклеточной передачи сигнала, опосредованный пуриновыми нуклеотидами и нуклеозидами, например, аденозином и ATP. Пуринергическая передача сигнала включает активацию пуринергических рецепторов клетки или соседних клеток, тем самым регулируя клеточные функции. Пуринергическая передача сигнала может происходить между клетками в самых разных тканях и органах, а её нарушения нередко ассоциированы с различными заболеваниями.

Хемореце́птор — периферическая структура сенсорной системы (рецептор), чувствительная к воздействию химических веществ и собирающая информацию об окружающей среде. Хеморецепторы преобразуют химические сигналы в возбуждение (нервные импульсы), распространяющееся в центральные структуры сенсорной системы. У млекопитающих делятся на вкусовые и обонятельные рецепторы. Содержат белковый комплекс, который, взаимодействуя с определённым веществом, изменяет свои свойства, что вызывает каскад внутренних реакций.

Танициты — специализированные эпендимные клетки биполярной формы, выстилающие дно третьего желудочка мозга и участвующие в обмене веществ между кровотоком и спинномозговой жидкостью. Длинные отростки таницитов углубляются в гипоталамус. Танициты образуются при развитии мозга из клеток радиальной глии, разделяют некоторые свойства с астроцитами, но также имеют свои уникальные морфологические, молекулярные и функциональные особенности.Выделяют четыре популяции таницитов: альфа-1, альфа-2, бета-1, бета.

Мантийные (саттелитные) глиоциты — это глиальные клетки, которые покрывают тела нейронов в спинальных, симпатических и парасимпатических ганглиях. Мантийные глиоциты также, как и Шванновские клетки, развиваются из клеток нервного гребня. Мантийные глиоциты выполняют множество разных функций, включая контроль микросреды симпатических ганглиев. Считается, что они выполняют ту же функцию, что и астроциты в центральной нервной системе (ЦНС). Они снабжают питательными веществами окружающие их нейроны.

Сенситизация (сенсибилизация) — патологический процесс в нервной ткани, следствием которого является гипералгезия (усиление болевой реакции на вредные стимулы), аллодиния (снижение болевого порога), гиперпатия (чрезмерная субъективная реакция на болевые и неболевые стимулы, которая сохраняется в течение длительного времени) и вторичная гипералгезия (распространение болевых ощущений за границы тканевого повреждения).

Каннабиноидные рецепторы — класс клеточных рецепторов, принадлежащих суперсемейству G-протеинсвязанных мембранных рецепторов. Каннабиноидные рецепторы имеют три типа лигандов.

Серотони́н, 5-гидрокситриптамин, 5-НТ — один из основных нейромедиаторов. По химическому строению серотонин относится к биогенным аминам, классу триптаминов. Серотонин часто называют «гормоном хорошего настроения» и «гормоном счастья».

Нейропепти́ды — пептиды (разновидность молекул белка), образующиеся в центральной или периферической нервной системе и регулирующие физиологические функции организма человека и животных.

Каротидные тельца представляют собой парные скопления артериальных хеморецепторов, расположенных в области каротидного синуса около места разветвления сонной артерии на внутреннюю и наружную дугу, на задней стенке общей артерии. Происходят они из третьей редуцированной дуги сонной артерии и клеток нервного гребня. Функция каротидных телец сводится главным образом к обнаружению изменений парциального давления кислорода, а также косвенным образом углекислого газа, pH и температуры.

Реце́птор — объединение из терминалей (нервных окончаний) дендритов чувствительных нейронов, глии, специализированных образований межклеточного вещества и специализированных клеток других тканей, которые в комплексе обеспечивают превращение влияния факторов внешней или внутренней среды (раздражитель) в нервный импульс. В некоторых рецепторах (например, вкусовых и слуховых рецепторах человека) раздражитель непосредственно воспринимается специализированными клетками эпителиального происхождения или.

Вегетати́вная не́рвная систе́ма (от лат. vegetatio — возбуждение, от лат. vegetativus — растительный), ВНС, автономная нервная система, ганглионарная нервная система (от лат. ganglion — нервный узел), висцеральная нервная система (от лат. viscera — внутренности), органная нервная система, чревная нервная система, systema nervosum autonomicum (PNA) — часть нервной системы организма, комплекс центральных и периферических клеточных структур, регулирующих функциональный уровень организма, необходимый.

Астроцит (лат. astrocytus; от греч. astron — звезда; и kýtos, здесь — клетка) — тип нейроглиальной клетки звездчатой формы с многочисленными отростками. Совокупность астроцитов называется астроглией.

Нейрогумора́льная регуля́ция (от греч. neuron — нерв и лат. humor — жидкость) — одна из форм физиологической регуляции в организме человека и животных, при которой нервные импульсы и переносимые кровью и лимфой вещества (метаболиты, гормоны, а также другие нейромедиаторы) принимают совместное участие в едином регуляторном процессе.

Дофами́н (допами́н, DA) — нейромедиатор, вырабатываемый в мозге некоторых животных. Также гормон, вырабатываемый мозговым веществом надпочечников и другими тканями (например, почками), но в подкорку мозга из крови этот гормон почти не проникает. По химической структуре дофамин относят к катехоламинам. Дофамин является биохимическим предшественником норадреналина (и адреналина).

В нейробиологии возбуждающий постсинаптический потенциал (ВПСП) — это постсинаптический потенциал, который делает нейрон более возбудимым и, следовательно, повышает вероятность генерации потенциала действия. При этом временная деполяризация постсинаптического мембранного потенциала вызывается током положительно заряженных ионов внутрь постсинаптической клетки, в результате открытия лиганд-зависимых ионных каналов. Это противоположность тормозным постсинаптическим потенциалам (ТПСП), которые обычно.

Глициновый рецептор — один из наиболее распространенных тормозных рецепторов в центральной нервной системе, белок-рецептор с четвертичной структурой, находящийся на постсинаптической мембране многих нейронов, чьим лигандом является глицин. Глициновый рецептор играет важную роль в передаче тормозного сигнала в ЦНС.

В молекулярной биологии и биохимии под термином эффектор или эффекторная молекула обычно понимается малая небелковая молекула, которая селективно связывается с теми или иными белками и регулирует их биологическую активность. В этом смысле эффекторные молекулы работают как специфические лиганды, которые могут повышать или снижать активность ферментов, транскрипцию и экспрессию генов, или внутриклеточный либо межклеточный процесс передачи сигнала. Эффекторные молекулы также могут непосредственно регулировать.

Си́напс (греч. σύναψις, от συνάπτειν — соединение, связь) — место контакта между двумя нейронами или между нейроном и получающей сигнал эффекторной клеткой. Служит для передачи нервного импульса между двумя клетками, причём в ходе синаптической передачи амплитуда и частота сигнала могут регулироваться. Передача импульсов осуществляется химическим путём с помощью медиаторов или электрическим путём, посредством прохождения ионов из одной клетки в другую.

Рецептор вазопрессина — GPCR, лигандом которого служит вазопрессин. Известны V1, V2 и V3 подтипы рецепора вазопрессина. Эти три подтипа отличаются по локализации, функции и механизмам трансдукции сигнала.

Ядро одиночного пути (лат. nucleus tractus solitarii) — одно из ядер продолговатого мозга у человека и млекопитающих. Представляет собой тяж серого вещества, который тянется вдоль одиночного пути. Отростки нейронов ядра входят в состав лицевого, языко-глоточного и блуждающего нервов. Ядро является местом входа чувствительных нервов от внутренних органов, служит переключателем вагусных рефлексов. Участвует в автономной регуляции сердечно-сосудистой, иммунной, пищеварительной и дыхательной систем.

Апудоци́ты (APUD-клетки) — диффузно расположенные секретирующие клетки, способные поглощать аминокислоты-предшественницы и производить из них активные амины и/или низкомолекулярные пептиды с помощью реакции декарбоксилирования (удаления карбоксильной группы у аминокислоты-предшественницы).

Надпо́чечники (лат. glandulae suprarenales) — парные эндокринные железы, расположенные над верхней частью почек позвоночных животных и человека.

Тетанотоксин (тетаноспазмин, TeTx, TeNT) — чрезвычайно сильнодействующий нейротоксин, продуцируемый вегетативными клетками Clostridium tetani в анаэробных условиях, является причиной мышечных спазмов при столбняке. Неизвестно, какую функцию выполняет этот токсин в естественных для бактерии условиях (грунте).

Волосковые клетки — рецепторы слуховой системы и вестибулярного аппарата у всех позвоночных. У млекопитающих слуховые волосковые клетки расположены в Кортиевом органе на тонкой базилярной мембране в улитке, которая находится во внутреннем ухе. Они получили своё название из-за нитей стереоцилий, которые высовываются из волоскового пучка на верхней поверхности клетки, в канале улитки (трубе, заполненной жидкостью). Улиточные волосковые клетки у млекопитающих делятся на 2 типа, которые имеют разное.

Чёрная субстанция, также чёрное вещество (лат. Substantia nigra) — составная часть экстрапирамидной системы, находящаяся в области четверохолмия среднего мозга. Играет важную роль в регуляции моторной функции, тонуса мышц, осуществлении статокинетической функции участием во многих вегетативных функциях: дыхании, сердечной деятельности, тонусе кровеносных сосудов. Впервые обнаружена французским анатомом и врачом Феликсом Вик-д'Азиром в 1784 году.

Эксайтотоксичность (от англ. to excite — возбуждать, активировать) — патологический процесс, ведущий к повреждению и гибели нервных клеток под воздействием нейромедиаторов, способных гиперактивировать NMDA- и AMPA-рецепторы. При этом излишнее поступление ионов кальция в клетку активирует ряд ферментов (фосфолипаз, эндонуклеаз, протеаз (кальпаины)), разрушающих цитозольные структуры и приводит к запуску апоптоза клетки. В качестве эксайтотоксинов могут выступать L-глутамат и глутаматомиметики (α-аминометилизоксазолпропионат.

Ноцице́пция; ноциперце́пция; физиологи́ческая боль — это активность в афферентных (чувствительных) нервных волокнах периферической и центральной нервной системы, возбуждаемая разнообразными стимулами, обладающими пульсирующей интенсивностью. Данная активность генерируется ноцицепторами, или по-другому рецепторами боли, которые могут отслеживать механические, тепловые или химические воздействия, превышающие генетически установленный порог возбудимости. Получив повреждающий стимул, ноцицептор передаёт.

Ацетилхолин (лат. Acetylcholinum), сокр. АЦХ — органическое соединение, четвертичное аммониевое основание, производное холина, первый открытый нейромедиатор, осуществляющий нервно-мышечную передачу, а также основной нейромедиатор в парасимпатической нервной системе. В организме очень быстро разрушается специализированным ферментом — ацетилхолинэстеразой. Играет важнейшую роль в таких процессах, как память и обучение.

Секреторные нейроны — клетки мозга, специализированные на функции синтеза и секреции биологически активных веществ, например, клетки нейросекреторных ядер гипоталамуса.

Синаптическая передача (также называемая нейропередача) — электрические движения в синапсах, вызванные распространением нервных импульсов. Каждая нервная клетка получает нейромедиатор из пресинаптического нейрона или из терминального окончания или из постсинаптического нейрона или дендрида вторичного нейрона и посылает его обратно нескольким нейронам, которые повторяют данный процесс, таким образом, распространяя волну импульсов до тех пор, пока импульс не достигнет определенного органа или специфической.

Гема́то-энцефали́ческий барье́р (ГЭБ) (от др.-греч. αἷμα, род. п. αἵματος — «кровь» и др.-греч. ἐγκέφαλος — «головной мозг») — физиологический барьер между кровеносной системой и центральной нервной системой. ГЭБ имеют все позвоночные.

Терморецепторы — рецепторы, воспринимающие температурные сигналы окружающей среды. Они являются составной частью системы терморегуляции, обеспечивающей поддержание температурного гомеостаза у теплокровных животных.

Тормозный постсинапти́ческий потенциа́л — это разновидность постсинаптического потенциала, которая приводит к тому, что активность постсинаптического нейрона понижается, и менее вероятным становится возникновение потенциала действия.Противоположностью тормозному постсинаптическому потенциалу является возбуждающий постсинаптический потенциал, который приводит к тому, что активность постсинаптического нейрона повышается, и возникновение потенциала действия становится более вероятным.

Серотониновые рецепторы (5-HT-рецепторы) — мембранные рецепторы 5-гидрокситриптамина (5-HT), нейромедиатора и гормона, известного под названием серотонин, взаимодействующие также с множеством медицинских препаратов и психоактивных веществ. Активация рецепторов запускает внутриклеточные процессы, влияющие на активность других медиаторных систем — глутаматной, дофаминовой и ГАМК.

Бета-эндорфин — нейропептид из группы эндорфинов, образующийся во многих клетках ЦНС и являющийся эндогенным лигандом-агонистом опиоидных рецепторов. Впервые описан в 1976 году.

Хеморецепция — способность организмов воспринимать химические стимулы в окружающей среде либо во внутренней среде организма и реагировать на них. Первичный процесс хеморецепции — взаимодействие вещества-раздражителя с трансмембранными белковыми комплексами, активирующими внутриклеточную сигнальную цепь. Хеморецепция является эволюционно наиболее древним видом рецепции и свойственна всем видам — от прокариот до млекопитающих.

Пирамидальные нейроны, или пирамидные нейроны, — основные возбудительные нейроны мозга млекопитающих. Также обнаруживаются у рыб, птиц, рептилий. Напоминают по форме пирамиду, из которой вверх ведёт большой апикальный дендрит; имеют один аксон, идущий вниз, и множество базальных дендритов. Впервые были исследованы Рамон-и-Кахалем. Отмечены в таких структурах, как кора мозга, гиппокамп, миндалевидное тело (амигдала), но отсутствуют в обонятельной луковице, стриатуме, среднем мозге, ромбовидном мозге.

Осморецептор — рецептор, воспринимающий изменения осмотической концентрации окружающей жидкости. У позвоночных животных осморецепторы, как правило, являются интерорецепторами, у насекомых они могут находиться на ротовых конечностях и выполнять функции рецепторов «водного вкуса» .

Обоня́ние млекопита́ющих — процесс восприятия млекопитающими присутствия в воздухе летучих веществ, проявляющийся в формировании специфического ощущения (ощущение запаха), анализа запаха и формирования субъективных ощущений, на основании которых животное реагирует на изменения, происходящие во внешнем мире. За данный процесс у млекопитающих несёт ответственность обонятельный анализатор, возникший ещё на раннем этапе эволюции хордовых.

Стабилизация синапса — критически важный процесс как в формирующейся, так и во взрослой нервной системе, который является результатом поздней фазы долговременной потенциации. Механизмы этого процесса включают в себя укрепление и поддержание активных синапсов (через увеличение экспрессии элементов цитоскелета и внеклеточного матрикса, а также постсинаптических структурных белков, опосредующих сигнальные пути) и ликвидацию неактивных. Большую роль в стабилизации и поддержании структуры синапса играют.

Глутами́новая кислота (2-аминопентандиовая кислота) — органическое соединение, алифатическая дикарбоновая аминокислота. В живых организмах глутаминовая кислота входит в состав белков, ряда низкомолекулярных веществ и в свободном виде. Глутаминовая кислота играет важную роль в азотистом обмене.

Гормо́ны (др.-греч. ὁρμάω — двигаю, побуждаю) — биологически активные вещества органической природы в вашем теле, вырабатывающиеся в специализированных клетках желёз внутренней секреции, поступающие в кровь, связывающиеся с рецепторами клеток-мишеней и оказывающие регулирующее влияние на обмен веществ и физиологические функции. Гормоны служат гуморальными (переносимыми с кровью) регуляторами определённых процессов в различных органах.

Адренокортикотропный гормон, или АКТГ, кортикотропин, адренокортикотропин, кортикотропный гормон (лат. adrenalis-надпочечный, лат. cortex-кора и греч. tropos — направление) — тропный гормон, вырабатываемый базофильными клетками передней доли гипофиза. По химическому строению АКТГ является пептидным гормоном.

Читайте также: