Klassifisering av CNS-synapser utføres i henhold til flere kriterier. Basert på typen celler som er koblet til, skilles følgende synapser ut: internuronal, lokalisert i sentralnervesystemet og autonome ganglier ; nevroeffektor(nevromuskulær og nevrosekretorisk), forbinder efferente nevroner i det somatiske og autonome nervesystemet med eksekutive celler (stripete og glatte muskelfibre, sekretoriske celler); nevroreseptor(kontakter i sekundære reseptorer mellom reseptorcellen og dendritten til det afferente nevronet0.
I henhold til morfologisk organisasjon skiller de: aksosomaisk, aksodendritisk, aksoaksonisk, dendrosomatisk, dendrodendritisk.
I henhold til metoden for signaloverføring - kjemisk synapser der mellomledd (mediator) for overføring er et kjemisk stoff; elektrisk, der signaler overføres av elektrisk strøm; blandede synapser - elektrokjemisk.
I henhold til den funksjonelle effekten - eksitatorisk og hemmende.
2.2.1 Kjemiske synapser og sendere.
Kjemiske synapser, i henhold til mediatorens natur, er delt inn i kolinerge (mediator - acetylkolin), adrenerge (naradrenalin), dopaminerge (dopamin), GABAergiske (gamma - aminosmørsyre), etc.
De strukturelle elementene i en kjemisk synapse inkluderer: presynaptiske og postsynaptiske membraner, synaptisk spalte (fig. 24).
Den presynaptiske terminalen inneholder synaptiske vesikler (vesikler) med en diameter på opptil 200 nm. De dannes i nevronkroppen og, ved hjelp av rask aksonal transport, leveres de til den presynaptiske terminalen, hvor de fylles med en nevrotransmitter, eller mediator (transmitter). Den presynaptiske terminalen inneholder mitokondrier, som gir energi til prosessene med synaptisk overføring. Endoplasmatisk retikulum inneholder lagret Ca++. Mikrotubuli og mikrofilamenter er involvert i bevegelsen av vesikler. Bindingen av Ca++ til vesikkelskallproteiner fører til eksocytose av transmitteren inn i synaptisk spalte.
Den synaptiske kløften har en bredde på 20 til 50 nm, inneholder intercellulær væske og mukapolysakkaridtett stoff for å sikre forbindelser mellom pre- og postsynaptiske membraner, samt enzymer.
Den postsynaptiske membranen til synapsen inneholder kjemoreseptorer som kan binde transmittermolekyler. Det er to typer reseptorer på den postsynaptiske membranen - ionreseptorer, som inneholder en ionekanal som åpner seg når mediatormolekyler binder seg til et spesifikt sted (gjenkjenningssenter) på reseptormolekylet; metabotropiske reseptorer, åpner ionekanalen indirekte gjennom en kjede av biokjemiske reaksjoner, spesielt ved å aktivere syntesen av spesielle molekyler, de såkalte second messengers (budbringere) Rollen til sekundære budbringere kan utføres av stoffer som c. GTP, c. AMP og kalsiumioner. De utløser mange biokjemiske reaksjoner i cellen relatert til proteinsyntese, enzymaktivering, etc.
Ris. 24. Sentrale synapser
I sentralnervesystemet utføres mediatorfunksjonen ikke av ett stoff, men av en heterogen gruppe stoffer.
Det er flere kriterier etter hvilke et bestemt stoff kan klassifiseres som en mediator for en gitt type synapse.
1. Dette stoffet må være tilstede i tilstrekkelige mengder i presynaptiske nerveender, der det må eksistere et enzymatisk system for dets syntese. Syntetiseringssystemet kan lokaliseres et annet sted, men stoffet må tilføres virkestedet.
2. Når presynaptiske nevroner eller nerver stimuleres, bør dette stoffet frigjøres fra endene i tilstrekkelige mengder.
3. Når det administreres kunstig, bør den aktiverende eller hemmende effekten av dette stoffet på den postsynaptiske cellen være identisk med effekten av stimulering av den presynaptiske nerven.
4. I området av den synaptiske spalten må det være et enzymsystem som inaktiverer dette stoffet etter at dets virkning har funnet sted, og dermed gjør det mulig for den postsynaptiske membranen å raskt gå tilbake til en tilstand av beredskap.
5. Den postsynaptiske membranen må inneholde reseptorer med høy affinitet for dette stoffet.
Acetylkolin er en ganske utbredt eksitatorisk transmitter i sentralnervesystemet. Den ble oppdaget på 30-tallet av den østerrikske forskeren O. Levi. Av kjemisk natur er acetylkolin eddiksyreesteren av kolin og dannes ved acetylering av kolin med deltakelse av enzymet acetylkolintransferase. Når det er frigjort fra presynaptiske terminaler, blir acetylkolin raskt ødelagt av enzymet acetylkolinesterase.
Kolinerge nevroner inkluderer alfamotoriske nevroner i ryggmargen. Ved hjelp av acetylkolin overfører alfamotoriske nevroner en eksitatorisk effekt langs kololateralene til deres aksoner til de hemmende Renshaw-cellene.
To typer reseptorer som er følsomme for acetylkolin har blitt oppdaget: muskarine (M - reseptorer) og nikotinreseptorer (N - reseptorer). På musklene i kroppen vår er det nikotiniske reseptorer for acetylkolin. Gift er en nikotinreseptorblokker curare, d – tubokurarin, diplasin, flaxedil(acetylkolin-antagonister). Curare-gift ble brukt av indianere når de jaktet på dyr. For tiden er syntetiske analoger av curare mye brukt for å immobilisere pasienter under abdominale operasjoner under kunstig åndedrett. Reseptorer for acetylkolin i hjertemuskelen er av muskarin type og curare stopper ikke hjertet.
Nikotinreseptorer finnes også i noen strukturer i hjernen (retikulær dannelse av hjernestammen, hypothalamus).
Effekten av acetylkolin kan enten være aktiverende eller inaktiverende gjennom eksitasjon av hemmende interneuroner. Acetylkolin utøver sin hemmende effekt gjennom M-kolinerge reseptorer i de dype lagene av hjernebarken, hjernestammen og caudatkjernen.
Hjernenuroner, begeistret gjennom muskarine acetylkolinreseptorer, spiller en viktig rolle i manifestasjonen av visse mentale funksjoner. Det er kjent at døden til slike nevroner fører til senil demens (Alzheimers sykdom).
Biogene aminer inkluderer to grupper av meklere: katekolaminer(noradrenalin, adrenalin, dopamin) og indolamin(serotonin).
Katekolaminer er tyrosinderivater og utfører en mediatorfunksjon i perifere og sentrale synapser. Virkningen av katekolaminer, som regulatorer av metabolisme, formidles gjennom alfa- og beta-reseptorer og et system av sekundære budbringere.
Noradrenerge nevroner er hovedsakelig konsentrert i midthjernen (i locus coeruleus). Aksonene til disse nevronene er vidt distribuert i hjernestammen, lillehjernen og hjernehalvdelene. I medulla oblongata er en stor klynge av noradrenerge nevroner lokalisert i den ventrolaterale kjernen til retikulærformasjonen.
Noradrenalin er en hemmende transmitter i Purkinje-celler i lillehjernen, og en eksitatorisk transmitter i hypothalamus og epithalamuskjerner.
Noradrenerge nevroner finnes i stort antall i det perifere nervesystemet.
Noradrenalin regulerer humør, emosjonelle reaksjoner, opprettholder våkenhet og deltar i dannelsesmekanismene til visse faser av søvn og drømmer.
Dopaminerge nevroner finnes først og fremst i mellomhjernen og også i hypothalamus-regionen. Dopaminsystemet til substantia nigra i mellomhjernen er godt studert. Dette systemet inneholder 2/3 av hjernens dopamin. Prosessene til nevroner i substantia nigra projiserer inn i striatum, som spiller en viktig rolle i reguleringen av toniske bevegelser. Degenerasjon av nevroner i substantia nigra fører til Parkinsons sykdom.
Dopamin er involvert i dannelsen av nytelsesfølelser, regulering av følelsesmessige reaksjoner og opprettholdelse av våkenhet.
For tiden er to undertyper av dopaminreseptorer identifisert (D 1 og D2 undertyper). D1- og D2-reseptorer finnes på nevroner i striatum. D2-reseptorer finnes i hypofysen; når dopamin virker på dem, hemmes syntesen og sekresjonen av prolaktin, oksytocin, melanostimulerende hormon og endorfin.
Serotonin (5-hydroksytryptamin) sammen med katekolaminer, tilhører de aminerge mediatorene. Det dannes ved hydroksylering av aminosyren tryptofan etterfulgt av dekarboksylering. Den kjemiske strukturen til serotonin ble dechiffrert i 1952. 90% av serotonin produseres i kroppen av enterokromaffinceller i slimhinnen i hele fordøyelseskanalen. Det meste av serotoninet binder seg til blodplater og føres gjennom hele kroppen gjennom blodet. Intracellulært serotonin inaktiveres av monoaminoksidase (MAO) inneholdt i mitokondrier. Noe av serotoninet virker som et lokalt hormon, fremmer autoregulering av tarmmotilitet, samt modulerer epitelsekresjon og absorpsjon i tarmkanalen.
Serotonerge nevroner er vidt distribuert i sentralnervesystemet, hovedsakelig i strukturene til autonome funksjoner. Hos mennesker finnes det i ulike deler av hjernen (hjernestamme, pons, raphe-kjerner). Ved hjelp av serotonin overføres eksitatoriske og hemmende påvirkninger i nevroner i hjernestammen. Den høyeste konsentrasjonen av serotonin finnes i pinealkjertelen. Her omdannes serotonin til melatonin, som er involvert i hudpigmentering og påvirker aktiviteten til de kvinnelige gonadene.
Serotonin utøver sin innflytelse gjennom ionotrope og metabotrope reseptorer. Det finnes flere typer serotoninreseptorer lokalisert på både de presynaptiske og postsynaptiske membranene. Serotoninreseptorantagonisten er lysergsyredietylamid (LSD), som er et kraftig hallusinogen.
De fysiologiske effektene av serotonin er assosiert med dets deltakelse i læringsprosessen, dannelsen av smerte og søvnregulering. Serotonin spiller en viktig rolle i synkende kontroll av ryggmargsaktivitet og hypotalamisk kontroll av kroppstemperatur. Dysfunksjon av serotonerge synapser er observert ved schizofreni og andre psykiske lidelser.
Formidler(lat. formidler- mellomledd) - et kjemisk stoff ved hjelp av hvilket et signal overføres fra en celle til en annen. Omtrent 30 biologisk aktive stoffer har blitt oppdaget i hjernen til dags dato (tabell 5).
Tabell 5. Hovedmediatorer og nevropeptider i sentralnervesystemet: syntesested og fysiologiske effekter
| Substans | Syntese og transport | Fysiologisk virkning |
| Noradrenalin (eksitatorisk nevrotransmitter) | Hjernestam, hypothalamus, retikulær formasjon, limbisk system, sympatisk deling av ANS | Humørregulering, følelsesmessige reaksjoner, opprettholdelse av våkenhet, dannelse av søvn, drømmer |
| Dopamin (dopamin) (spennende, kan ha en hemmende effekt) | Midthjerne, substantia nigra, limbisk system | Danner en følelse av nytelse, regulerer følelsesmessige reaksjoner, opprettholder våkenhet |
| Effekt på striatum (globus pallidus, putamen) av basalgangliene | Involvert i regulering av komplekse bevegelser | |
| Serotonin (eksitatorisk og hemmende nevrotransmitter) | Ryggmarg, hjernestamme (raphe nucleus), hjerne, hypothalamus, thalamus | Termoregulering, dannelse av smerte, sensorisk persepsjon, innsovning |
| Acetylkolin (eksitatorisk nevrotransmitter) | Ryggmarg og hjerne, ANS | Spennende innflytelse på effektorer |
| GABA (gamma-aminosmørsyre) hemmende nevrotransmitter | Ryggmarg og hjerne | Søvn, hemming i sentralnervesystemet |
| Glycin (hemmende nevrotransmitter) | Ryggmarg og hjerne | Hemming i sentralnervesystemet |
| Angiotensin II | Hjernestammen, hypothalamus | Å øke blodtrykket, hemme syntesen av katekolaminer, stimulere syntesen av hormoner, informerer sentralnervesystemet om det osmotiske trykket i blodet |
| Oligopeptider: | Limbisk system, hypofyse, hypothalamus | Emosjonelle reaksjoner, humør, seksuell atferd |
| 1. Stoffer P | Overføring av smerteeksitasjon fra periferien til sentralnervesystemet, dannelse av smertefølelser | |
| 2.Enkefaliner, edorfiner | Antismerte (smertestillende) reaksjoner i hjernen | |
| 3. Delta søvninduserende peptid | Økt motstand mot stress, søvn | |
| 4. Gastrin | Informerer hjernen om ernæringsbehov | |
| Prostaglandiner | Cerebral cortex, cerebellum | Dannelse av smerte, økt blodpropp; regulering av glatt muskeltonus; forsterker den fysiologiske effekten av mediatorer og hormoner |
| Monospesifikke proteiner | Ulike deler av hjernen | Påvirkning på læringsprosesser, hukommelse, bioelektrisk aktivitet og kjemisk følsomhet av nerveceller |
Stoffet som mediatoren er dannet fra (forløperen til mediatoren) kommer inn i somaen eller aksonet fra blodet og cerebrospinalvæsken, som et resultat av biokjemiske reaksjoner under påvirkning av enzymer omdannes det til den tilsvarende mediatoren, og transporteres deretter til synaptisk vesikler. Mediatoren kan syntetiseres i nevronkroppen eller dens terminal. Når et signal overføres fra en nerveende til en annen celle, slippes transmitteren ut i synaptisk spalte og virker på reseptoren på den postsynaptiske membranen. Som nevnt ovenfor, i henhold til mekanismen for respons på mediatoren, er alle effektorreseptorer delt inn i ionotrope og metabotrope. De fleste ionotrope og metabotrope reseptorer er koblet til G-proteiner (GTP-bindende proteiner).
Når en mediator virker på ionotrope reseptorer ionekanaler åpnes direkte ved hjelp av G-proteinet, og på grunn av bevegelsen av ioner inn eller ut av cellen, dannes EPSP-er eller IPSP-er. Ionotrope reseptorer kalles også hurtigresponsreseptorer (for eksempel N-kolinerg reseptor, GABA 1 -, glycin, 5-HT 3 (S 3) - serotoninreseptorer).
Når en mediator virker på metabotropiske reseptorer ionekanaler aktiveres gjennom G protein ved bruk av andre mellommenn. Deretter dannes EPSP, AP, IPSP (elektrofysiologiske fenomener), ved hjelp av hvilke biokjemiske (metabolske) prosesser lanseres; i dette tilfellet kan nevroneksitabilitet og EPSP-amplitude økes i sekunder, minutter, timer og til og med dager. Second messengers kan også endre aktiviteten til ionekanaler.
Aminer ( dopamin, noradrenalin, serotonin, histamin) finnes i forskjellige deler av sentralnervesystemet, i betydelige mengder i nevroner i hjernestammen. Aminer sikrer forekomsten av prosesser med eksitasjon og inhibering, for eksempel i diencephalon, i substantia nigra, i det limbiske systemet, i striatum.
Serotonin er en eksitatorisk og hemmende transmitter i nevroner i hjernestammen, hemmende i hjernebarken. Det er syv typer serotoninreseptorer (5-HT, B-reseptorer), de fleste av dem er metabotropiske (second messengers - cAM F og IF 3 / DAG). S3-reseptoren er ionotrop (spesielt tilgjengelig i gangliene til ANS). Serotonin finnes hovedsakelig i strukturer knyttet til regulering av autonome funksjoner. Det er spesielt mye av det i raphe nuclei (RN), det limbiske systemet. Aksonene til disse nevronene passerer gjennom bulbospinalkanalene og ender på nevroner i forskjellige segmenter av ryggmargen. Her kontakter de cellene til preganglioniske sympatiske nevroner og interneuroner i substantia gelatinosa. Det antas at noen (eller kanskje alle) av disse sympatiske nevronene er serotonerge nevroner av ANS. Aksonene deres, ifølge de siste dataene, går til mage-tarmkanalen og har en kraftig stimulerende effekt på dens motilitet. En økning i nivået av serotonin og noradrenalin i nevronene i sentralnervesystemet er typisk for maniske tilstander, en nedgang er typisk for depressive tilstander.
Noradrenalin er en eksitatorisk transmitter i hypothalamus, i epithalamuskjernene, og en hemmende transmitter i Purkinje-cellene i lillehjernen. α- og β-adrenerge reseptorer ble funnet i den retikulære formasjonen (RF) av hjernestammen og hypothalamus. Noradrenerge nevroner er konsentrert i locus coeruleus (midthjernen), hvor det bare er noen få hundre av dem, men deres aksonale grener finnes i hele sentralnervesystemet.
Dopamin er en nevrotransmitter av nevronene i mellomhjernen og hypothalamus. Dopaminreseptorer delt inn i D 1 og D 2 undertyper. D1-reseptorer er lokalisert på cellene i striatum og virker gjennom dopaminsensitiv adenylatcyklase, som D2-reseptorer. Sistnevnte finnes i hypofysen.
Når dopamin virker på dem, hemmes syntesen og sekresjonen av prolaktin, oksytocin, melanocyttstimulerende hormon og endorfin. D2-reseptorer finnes på nevroner i striatum, hvor funksjonen deres ennå ikke er veldig klar. Innholdet av dopamin i CNS-neuroner økes ved schizofreni og reduseres ved parkinsonisme.
Histamin innser sin innflytelse ved hjelp av andre budbringere (cAMP og IF 3 / DAG). Det finnes i betydelige konsentrasjoner i hypofysen og median eminens av hypothalamus - det er her hoveddelen av histaminerge nevroner er lokalisert. I andre deler av sentralnervesystemet er histaminnivåene svært lave. Histamins mediatorrolle er lite studert. Det er H 1 -, H 2 - og H 3 -histaminreseptorer. H1-reseptorer er tilstede i hypothalamus og er involvert i regulering av matinntak, termoregulering og utskillelse av prolaktin og antidiuretisk hormon (ADH). H 2 -reseptorer finnes på gliaceller.
Acetylkolin finnes i hjernebarken og ryggmargen. Kjent først og fremst som en eksitatorisk nevrotransmitter; spesielt er det en mediator av α-motoneuroner i ryggmargen som innerverer skjelettmuskulaturen. Ved hjelp av acetylkolin overfører α-motoneuroner en eksitatorisk effekt langs kollateralene til deres aksoner til de hemmende Renshaw-cellene; acetylkolin er tilstede i RF av hjernestammen, i hypothalamus. M- og N-kolinerge reseptorer ble påvist. Syv typer M-kolinerge reseptorer er identifisert; de viktigste er både M 1- og M 2-reseptorer. M 1 -kolinerge reseptorer lokalisert på nevroner i hippocampus, striatum, cerebral cortex, M 2-kolinerge reseptorer- på cellene i lillehjernen, hjernestammen. N-kolinerge reseptorer ganske tett plassert i området av hypothalamus og tegmentum. Disse reseptorene har blitt studert ganske godt; de har blitt isolert ved bruk av α-bungarotoksin (hovedkomponenten i båndets krait-gift) og α-nevrotoksin inneholdt i kobragift. Når acetylkolin interagerer med det N-kolinerge reseptorproteinet, endrer sistnevnte konformasjon, noe som resulterer i åpning av en ionekanal. Når acetylkolin interagerer med den M-kolinerge reseptoren, utføres aktivering av ionekanaler (K +, Ca 2+) ved hjelp av andre intracellulære budbringere (cAMP - syklisk adenosinmonofosfat - for M2-reseptoren; IF 3 / DAG - for M1-reseptoren).
Acetylkolin aktiverer også hemmende nevroner ved hjelp av M-kolinerge reseptorer i de dype lagene av hjernebarken, i hjernestammen og caudatkjernen.
Aminosyrer. Glycin og y-aminosmørsyre(GABA) er hemmende mediatorer i synapsene i sentralnervesystemet og virker på de tilsvarende reseptorene, glycin - hovedsakelig i ryggmargen, GABA - i hjernebarken, lillehjernen, hjernestammen, ryggmargen. α-glutamat og α-aspartat overfører stimulerende påvirkninger og virker på de tilsvarende stimulerende reseptorene. Reseptorer for glutaminsyre og asparaginsyre er tilstede på celler i ryggmargen, lillehjernen, thalamus, hippocampus og hjernebarken. Glutamat er den viktigste eksitatoriske transmitteren av sentralnervesystemet (75 % av eksitatoriske synapser i hjernen). Glutamat utøver sin innflytelse gjennom metabotropisk (assosiert med aktivering av cAMP og IP3/DAG) og ionotropisk (assosiert med K + -, Ca 2+ -, Na + -ion og reseptorkanaler).
Polypeptider funnet ved synapser i ulike deler av sentralnervesystemet.
Enkefaliner og endorfiner- opioide mediatorer av nevroner som blokkerer for eksempel smerteimpulser. De innser sin innflytelse gjennom de tilsvarende opiatreseptorene, som er spesielt tett plassert på cellene i det limbiske systemet; Det er også mange av dem på cellene til substantia nigra, kjernene i diencephalon og solitærkanalen, og det er også på cellene i locus coeruleus og ryggmargen. Deres ligander er (β-endorfin, dynorfin, leu- og metenkefaliner. Ulike opiatreseptorer er betegnet med bokstavene i det greske alfabetet: α, ε, κ, μ, χ.
Stoff P er en mediator av nevroner som overfører smertesignaler. Dette polypeptidet er spesielt rikelig i de dorsale røttene av ryggmargen. Dette antydet at substans P kan være en mediator av sensitive nerveceller i området for overgang til interneuroner. En stor mengde stoff P finnes i hypothalamus-regionen. Det er to typer reseptorer for substans P: reseptorer av 8P-E-typen (P 1, lokalisert på nevronene i hjernebarken, og reseptorer av 8P-P (P 2)-typen, lokalisert på nevronene i hjernebarken. septum.
Vasointestinalt peptid (VIP), somatostatin, kolecystokinin (CCK) også utføre en meklerfunksjon. VIP-reseptorer og somatostatinreseptorer oppdaget på hjerneneuroner. Reseptorer for CCK finnes på celler i hjernebarken, caudate nucleus og olfactory bulbs. Effekten av CCK på reseptorer øker permeabiliteten av membraner til Ca 2+ gjennom aktivering av adenylatcyklasesystemet.
Angiotensin deltar i overføring av informasjon om kroppens behov for vann. Reseptorer for angiotensin finnes på nevroner i hjernebarken, mellomhjernen og diencephalon. Bindingen av angiotensin til reseptorer forårsaker en økning i permeabiliteten av cellemembraner for Ca 2+. Denne reaksjonen er forårsaket av fosforylering av membranproteiner på grunn av aktivering av adenylatcyklasesystemet og endringer i syntesen av prostaglandiner.
Luliberin deltar i dannelsen av seksuell lyst.
Puriner(ATP, adenosin, ADP) utfører hovedsakelig en modelleringsfunksjon. Spesielt frigjøres ATP i ryggmargen sammen med GABA. ATP-reseptorer er svært forskjellige: Noen av dem er ionotrope, andre er metabotrope. ATP og adenosin begrenser overeksitasjon av sentralnervesystemet og er involvert i dannelsen av smerte.
Hypothalamus nevrohormoner som regulerer funksjonen til hypofysen utfører også formidler rolle.
Fysiologiske effekter av noen mediatorer hjerne. Dopamin deltar i dannelsen av nytelsesfølelser, i reguleringen av følelsesmessige reaksjoner og opprettholder våkenhet. Striatal dopamin regulerer komplekse muskelbevegelser. Noradrenalin regulerer humør, emosjonelle reaksjoner, opprettholder våkenhet og deltar i dannelsesmekanismene til visse faser av søvn og drømmer. Serotonin akselererer læringsprosesser, dannelse av smerte, sanseoppfatning og innsovning. Endorfiner, enkefaliner, peptider, gir anti-smerteeffekter, øker motstanden mot stress og fremmer søvn. Prostaglandiner forårsaker økt blodpropp, endringer i glatt muskeltonus og forsterker de fysiologiske effektene av mediatorer og hormoner. Oligopeptider er mediatorer av humør, seksuell atferd, overføring av nociseptiv eksitasjon fra periferien til sentralnervesystemet og dannelsen av smerte.
De siste årene er det innhentet fakta som har nødvendiggjort tilpasninger til det velkjente Dale-prinsippet. I henhold til Dales prinsipp syntetiserer en nevron og bruker den samme senderen i alle grener av aksonet ("én nevron - en sender"). Det viste seg imidlertid at, i tillegg til hovedmediatoren, kan andre medfølgende mediatorer (comeditors) som spiller en modulerende rolle eller opptrer langsommere frigjøres ved aksonendene. I tillegg, i hemmende nevroner i ryggmargen, er det i de fleste tilfeller to hurtigvirkende typiske sendere i ett hemmende nevron - GABA og glycin.
Dermed blir CNS-neuroner begeistret eller hemmet hovedsakelig under påvirkning av spesifikke mediatorer.
Effekten av mekleren avhenger hovedsakelig av egenskapene til ionekanalene til den postsynaptiske membranen og andre budbringere. Dette fenomenet er spesielt tydelig demonstrert når man sammenligner effekten av individuelle mediatorer i sentralnervesystemet og i kroppens perifere synapser. Acetylkolin, for eksempel, i hjernebarken med mikroapplikasjoner på forskjellige nevroner kan forårsake eksitasjon og inhibering, i hjertets synapser - bare hemming, i synapsene til glatt muskulatur i mage-tarmkanalen - kun eksitasjon. Katekolaminer hemmer sammentrekninger av mage og tarm, men stimulerer hjerteaktivitet. Glutamat er den eneste eksitatoriske nevrotransmitteren i sentralnervesystemet.
Frigjøringen av nevrotransmittere fra de presynaptiske endene til nevronene ligner sekresjonen av endokrine kjertler som frigjør hormonene deres til blodet. Men hormoner virker vanligvis på celler som ligger i avstand fra selve kjertelen, mens målene for nevrotransmittere kun er postsynaptiske nevroner. Derfor har enhver mediator en veldig kort vei til målet, og handlingen er rask og nøyaktig. Nøyaktigheten blir hjulpet av tilstedeværelsen av aktive soner, spesialiserte områder av den presynaptiske membranen der nevrotransmitterfrigjøring vanligvis forekommer. Hvis mediatoren frigjøres gjennom uspesifikke områder av membranen, reduseres nøyaktigheten av dens handling, og handlingen i seg selv reduseres. Dette bildet observeres for eksempel i synapser dannet mellom nevroner i det autonome nervesystemet og glatte muskler.
Men noen ganger er mediatorens handling ikke begrenset bare til nabocellen, og i slike tilfeller fungerer den som en modulator med et ganske bredt spekter av aktiviteter. Og individuelle nevroner frigjør produktet sitt i blodet, og så fungerer det som et nevrohormon. Til tross for at mange nevrotransmittere er betydelig forskjellige i sin kjemiske natur, bestemmes resultatet av deres innflytelse på den postsynaptiske cellen (dvs. eksitasjon eller inhibering) ikke av den kjemiske strukturen, men av typen ionekanaler som senderen kontrollerer ved hjelp av postsynaptiske reseptorer.
Det er flere kriterier som gjør at et bestemt stoff kan identifiseres som en nevrotransmitter:
1. Syntesen av dette stoffet skjer i nerveceller.
2. Syntetiserte stoffer akkumuleres i presynaptiske avslutninger, og etter å ha blitt frigjort derfra, har de en spesifikk effekt på den postsynaptiske nevronen eller effektoren.
3. Når dette stoffet administreres kunstig, finner man samme effekt som etter dets naturlige frigjøring.
4. Det er en spesifikk mekanisme for å fjerne mediatoren fra stedet for dens handling.
Noen forskere mener at strømmen av kalsium inn i den presynaptiske terminalen, som fører til frigjøring av en transmitter, også bør betraktes som et av kriteriene for at et stoff er bestemt til å være en nevrotransmitter. Og et annet bevis er evnen til å blokkere effekten av en antatt mediator med spesielt utvalgte farmakologiske stoffer. Det er ikke alltid mulig å eksperimentelt bekrefte eksistensen av alle disse kriteriene samtidig.
Avhengig av den kjemiske strukturen skilles nevrotransmittere med lav molekylvekt og peptid (fig. 6.1).
Lavmolekylære mediatorer inkluderer acetylkolin, biogene aminer, histamin, aminosyrer og deres derivater. Listen over proteinmediatorer inkluderer over 50 korte peptider. Nevroner som skiller ut en spesifikk transmitter, samt synapsene den brukes i og de postsynaptiske reseptorene for den kalles vanligvis ...-ergic, hvor navnet på den spesifikke senderen er plassert i stedet for en ellipse: for eksempel GABAergic nevroner, adrenerge synapser, kolinerge reseptorer, peptiderge strukturer, etc. P.
Stoffer som har samme effekt på postsynaptiske reseptorer som selve transmitteren kalles agonister, og stoffer som binder seg til postsynaptiske reseptorer og blokkerer dem uten transmitterens iboende virkning kalles antagonister. Disse begrepene brukes vanligvis for å karakterisere alle farmakologiske stoffer: for eksempel fører introduksjonen av agonister til den vanlige eller til og med økt aktivitet av synapsen for mediatoren, og introduksjonen av en antagonist blokkerer synapsen slik at mediatoren ikke kan forårsake dens vanlige effekt.
6.2. Syntese av nevrotransmitter
Hver nevrotransmitter har sine egne syntesemekanismer. Acetylkolin, for eksempel, dannes av enzymet acetyltransferase fra acetylkoenzym A, som bare finnes i nerveceller, og kolin som tas opp av nevronet fra blodet. Biogene aminer syntetiseres fra aminosyren tyrosin i følgende rekkefølge: tyrosin Þ L-DOPA (dioksyfenylalanin) Þ dopamin Þ noradrenalin Þ adrenalin, hvor hver konvertering utføres av et spesifikt enzym. Serotonin produseres ved enzymatisk oksidasjon og dekarboksylering av aminosyren tryptofan.
GABA vises fra dekarboksylering av glutaminsyre, og glycin og glutamat er to av de tjue aminosyrene som er tilgjengelige i kroppen, men til tross for deres eksistens i nesten alle celler, brukes ikke disse aminosyrene som mediatorer av alle nevroner. Det er nødvendig å skille mellom rent metabolsk glycin eller glutamat som finnes i en rekke celler fra de som er lagret i synaptiske vesikler - bare i sistnevnte tilfelle brukes aminosyrer som mediatorer.
Enzymer for syntese av nevrotransmittere med lav molekylvekt finnes vanligvis i cytoplasmaet, og syntese skjer på frie polysomer. De resulterende mediatormolekylene pakkes inn i synaptiske vesikler og leveres til aksonterminalen ved langsom aksoplasmatisk transport. Men selv på slutten kan syntesen av lavmolekylære mediatorer oppstå.
Peptidnevrotransmittere dannes kun i cellekroppen fra forløperproteinmolekyler. Syntesen deres skjer i det endoplasmatiske retikulumet, ytterligere transformasjoner skjer i Golgi-apparatet. Derfra kommer transmittermolekyler i sekretoriske vesikler inn i nerveenden ved hjelp av rask aksonal transport. Enzymer – serinproteaser – deltar i syntesen av peptidmediatorer. Peptider kan fungere som både eksitatoriske og hemmende mediatorer. Noen av dem, som gastrin, sekretin, angiotensin, vasopressin osv., var tidligere kjent som hormoner som virker utenfor hjernen (i mage-tarmkanalen, nyrene). Men hvis de virker direkte på stedet for utgivelsen, regnes de også som nevrotransmittere.
For at transmittermolekyler skal komme inn i den synaptiske kløften, må den synaptiske vesikkelen først smelte sammen med den presynaptiske membranen i dens aktive sone. Etter dette dannes det et hull i den presynaptiske membranen, økende til ca. 50 nm i diameter, gjennom hvilket hele innholdet i vesikkelen tømmes inn i gapet (fig. 6.2). Denne prosessen kalles eksocytose. Når det ikke er behov for å frigjøre en transmitter, er de fleste synaptiske vesiklene festet til cytoskjelettet av et spesielt protein (kalt synapsin), som i sine egenskaper ligner det kontraktile muskelproteinet aktin.
Når et nevron er opphisset og aksjonspotensialet når den presynaptiske terminalen, åpnes spenningsstyrte kanaler for kalsiumioner i den. Deres tetthet er spesielt høy i området med aktive soner - omtrent 1500/μm2. I de fleste nevroner observeres også strømmen av kalsiumioner inn i nerveenden ved hvilemembranpotensialet, noe som skyldes den elektrokjemiske gradienten. Men under membrandepolarisering øker kalsiumstrømmen, og på toppen av toppen av aksjonspotensialet blir den maksimal og ca. 0,2 ms etter dette frigjøres senderen.
Kalsiumioners rolle er å konvertere depolarisasjonen forårsaket av nevroneksitasjon til ikke-elektrisk aktivitet - frigjøring av en sender. Uten en innkommende strøm av kalsiumioner, blir nevronet effektivt fratatt sin utgangsaktivitet. Kalsium er nødvendig for samspillet mellom membranproteinene til synaptiske vesikler - synaptotagmin og synaptobrevin med proteinene i aksonplasmamembranen - syntaksin og neurexin. Som et resultat av interaksjonen mellom disse proteinene beveger synaptiske vesikler seg til aktive soner og fester seg til plasmamembranen. Først etter dette begynner eksocytose (fig. 6.3).
Noen nevrotoksiner, som botulinum, skader synaptobrevin, som forhindrer frigjøring av senderen - de alvorlige konsekvensene av botulisme ble allerede diskutert i forrige kapittel. Et annet nevrotoksin, giften til edderkopper av slekten Latrodectus, binder et annet protein, neurexin, som fører til rask tømming av vesikler med senderen. Etter en bit fra en karakurt, en av representantene for denne slekten av edderkopper, blir en persons ben nummen, han lider av kvelning, magemusklene blir harde som et brett, uutholdelige smerter oppstår i magen og brystet, alvorlig mental opphisselse oppstår , frykt for døden, og noen ganger selve døden. Den amerikanske slektningen til karakurten, den svarte enken, bruker samme gift som karakurten, men den er underlegen karakurten når det gjelder å drepe makt.
En liten mengde av senderen frigjøres uten eksitasjon av nevronet; dette skjer i små porsjoner - quanta, som først ble oppdaget i den nevromuskulære synapsen. Som et resultat av frigjøringen av ett kvante, vises et miniatyr underterskelpotensial på omtrent 0,5 - 1 mV på membranen til endeplaten. Det ble funnet at for slik depolarisering av endeplaten, må minst 2000 kanaler åpnes i den, og for å åpne så mange kanaler, trengs det omtrent 5000 molekyler acetylkolin, derfor er kvantumet en del av senderen som finnes i bare en synaptisk vesikkel. For at det normale endeplatepotensialet skal oppstå, er det nødvendig å frigjøre omtrent 150 kvanter av mediatoren, men i løpet av svært kort tid - ikke mer enn 2 ms.
I de fleste synapser i sentralnervesystemet, etter at kalsiumioner har kommet inn i den presynaptiske terminalen, frigjøres fra 1 til 10 kvanter av transmitteren, så enkeltaksjonspotensialer viser seg nesten alltid å være underterskel. Mengden sender som frigjøres øker når en serie høyfrekvente aksjonspotensialer ankommer den presynaptiske terminalen. I dette tilfellet øker også amplituden til det postsynaptiske potensialet, det vil si at det oppstår en midlertidig summering.
Etter høyfrekvent stimulering av den presynaptiske terminalen observeres en økning i effektiviteten av synaptisk overføring innen flere minutter, og i individuelle nevroner enda lenger - opptil en time, når som svar på et enkelt handlingspotensial, frigjøres senderen mer enn vanlig. Dette fenomenet kalles post-tetanisk potensering. Det forklares med det faktum at med høyfrekvent eller tetanisk stimulering øker konsentrasjonen av fritt kalsium i nerveenden og buffersystemer, først og fremst det endoplasmatiske retikulum og mitokondrier, er mettet med det. I denne forbindelse aktiveres et spesialisert enzym: kalsium-calmodulin-avhengig proteinkinase. Dette enzymet forårsaker økt avgang av synaptiske vesikler fra cytoskjelettet. De frigjorte synaptiske vesiklene ledes til den presynaptiske membranen og smelter sammen med den, hvoretter eksocytose oppstår.
Å øke effektiviteten av synaptisk overføring er en av mekanismene for minnedannelse, og akkumulering av kalsiumioner i den presynaptiske terminalen kan betraktes som en av måtene å lagre informasjon om den tidligere høye aktiviteten til et nevron.
Konseptet med reseptorer ble formulert på slutten av 1800-tallet av den berømte tyske vitenskapsmannen Paul Erlich (Erlich P.): "Kjemiske stoffer påvirker bare de vevselementene de kan komme i kontakt med. Denne forbindelsen må være spesifikk, dvs. kjemiske grupper må samsvarer med hverandre som en nøkkel og en lås." Postsynaptiske reseptorer er transmembranproteiner hvis ytre del gjenkjenner og binder transmittermolekyler. Samtidig kan de også betraktes som effektorer som kontrollerer åpning og lukking av kjemoavhengige ionekanaler. Det er to fundamentalt forskjellige måter å kontrollere kanaler på: ionotropisk og metabotropisk.
Med ionotrop kontroll er reseptoren og kanalen et enkelt makromolekyl. Hvis en mediator er festet til reseptoren, endres konformasjonen av hele molekylet slik at det dannes en pore i midten av kanalen og ioner passerer gjennom den. Ved metabotropisk kontroll er ikke reseptorene direkte koblet til kanalen, og derfor er bindingen av senderen og åpningen av kanalen atskilt av flere mellomliggende trinn der andre budbringere er involvert. Den primære budbringeren er selve mediatoren, som under metabotrop kontroll fester seg til en reseptor som virker på flere molekyler av G-protein, som er en lang kronglete aminosyrekjede som trenger inn i cellemembranen med sine syv løkker. Det er omtrent et dusin kjente varianter av G-proteiner, som alle er bundet til nukleotid guanosintrifosfat (GTP). Tilknytningen av en nevrotransmitter til en reseptor fører til at flere G-proteinmolekyler bundet til den samtidig konverterer en energifattig forløper, guanosindifosfat (BNP), til GTP.
Denne typen transformasjon, forårsaket av tilsetning av en fosforsyrerest, kalles fosforylering. Den nydannede bindingen er rik på energi, så G-proteinmolekylene som omdanningen av GDP til GTP har skjedd i blir aktivert (fig. 6.4). Aktivering av proteinmolekyler kan manifestere seg i en endring i deres konformasjon, og i enzymer oppdages det i en økning i affinitet for substratet som enzymet virker på.
Den ervervede aktiviteten til G-proteiner er rettet mot å stimulere eller undertrykke aktiviteten (avhengig av type G-protein) til visse enzymer (adenylatcyklase, guanylatcyklase, fosfolipaser A 2 og C), som, hvis de aktiveres, forårsaker dannelsen av andre budbringere. Det spesifikke forløpet av ytterligere hendelser avhenger av typen protein som konverterer signalet. Ved direkte kontroll av ionekanaler beveger det aktiverte G-proteinmolekylet seg langs den indre overflaten av membranen til nærmeste ionekanal og binder seg til den, noe som fører til åpningen av denne kanalen. Med indirekte kontroll bruker det aktiverte G-proteinet et av systemene til andre budbringere, som enten kontrollerer ionekanaler, eller endrer stoffskiftets natur - metabolske prosesser i cellen, eller forårsaker ekspresjon av visse gener, etterfulgt av syntese av nye proteiner, noe som til slutt også fører til en endring i naturen til metabolske prosesser. Av de andre budbringerne er den best studerte syklisk adenosinmonofosfat (cAMP), hvis dannelse skjer i flere stadier (fig. 6.5).
Aktivert G-protein virker på det integrerte proteinet i cellemembranen - adenylatcyklase, som er et enzym. Aktivert adenylatcyklase forårsaker konvertering av adenosintrifosfat (ATP) molekyler til syklisk adenosin monofosfat (cAMP), med ett adenylat cyklase molekyl som forårsaker dannelsen av mange cAMP molekyler. cAMP-molekyler kan diffundere fritt i cytoplasmaet, og blir dermed bærere av det mottatte signalet inne i cellen. Der finner de enzymer - cAMP-avhengige proteinkinaser og aktiverer dem. Proteinkinaser stimulerer visse biokjemiske reaksjoner - naturen til metabolske prosesser endres retningsbestemt.
Oppmerksomhet bør rettes mot styrkingen av det svake synaptiske signalet under denne hendelsesforløpet. Festingen av ett nevrotransmittermolekyl til reseptoren er ledsaget av aktivering av flere G-proteinmolekyler. Hvert G-proteinmolekyl kan aktivere flere molekyler av adenylatcyklase. Hvert adenylatcyklasemolekyl forårsaker dannelsen av mange cAMP-molekyler. Etter samme prinsipp, men med deltakelse av andre typer G-protein, aktiveres andre systemer med kjente andre budbringere (fig. 6.6).
Noen andre budbringere kan diffundere over cellemembranen og ha effekt på nabonevroner, inkludert den presynaptiske (fig. 6.7).
Dermed er ionotrop kontroll direkte: så snart senderen slutter seg til reseptoren, åpnes ionekanalen, og alt skjer veldig raskt, innen tusendeler av et sekund. Med metabotropisk kontroll er responsen på tilsetningen av en mediator indirekte, den krever deltakelse av transformerende proteiner og inkluderer aktivering av sekundære budbringere, og vises derfor mye senere enn den ionotrope: etter sekunder og noen ganger minutter. Men med metabotropisk kontroll varer endringer forårsaket av mediatorens handling lenger enn med ionotrop kontroll. Ionotrop kontroll brukes oftere av lavmolekylære mediatorer, og nevropeptider aktiverer oftere sekundære messenger-systemer, men disse forskjellene er ikke absolutte. Ionotrope reseptorer inkluderer H-kolinerge reseptorer, en type reseptor for GABA, to typer reseptorer for glutamat, glycin og serotoninreseptorer. Metabotropiske reseptorer inkluderer nevropeptidreseptorer, M-kolinerge reseptorer, alfa- og betaadrenerge reseptorer, en type reseptor hver for GABA, glutamat og serotonin, samt luktreseptorer.
En annen type reseptor ligger ikke på den postsynaptiske, men på den presynaptiske membranen - disse er autoreseptorer. De er assosiert med G-proteinet til den presynaptiske membranen, deres funksjon er å regulere antall transmittermolekyler i den synaptiske kløften. Noen autoreseptorer binder seg til mediatoren hvis konsentrasjonen blir for høy, andre - hvis den er utilstrekkelig. Etter dette endres intensiteten av senderfrigjøring fra den presynaptiske terminalen: den reduseres i det første tilfellet og øker i det andre. Autoreseptorer er en viktig tilbakemeldingskobling som regulerer stabiliteten til synaptisk overføring.
6.5. Fjerning av sendere fra synaptisk spalte
Ordtaket gjelder skjebnen til en mekler som har oppfylt sin rolle i å overføre signalet: maureren har gjort jobben sin - maureren må forlate. Hvis senderen forblir på den postsynaptiske membranen, vil den forstyrre overføringen av nye signaler. Det er flere mekanismer for å eliminere brukte mediatormolekyler: diffusjon, enzymatisk nedbrytning og resirkulering.
Ved diffusjon forlater alltid en del av transmittermolekylene den synaptiske kløften, og i noen synapser er denne mekanismen den viktigste. Enzymatisk nedbrytning er hovedmetoden for å fjerne acetylkolin ved det nevromuskulære krysset: dette gjøres av kolinesterase, som er festet til kantene av foldene på endeplaten. Det resulterende acetatet og kolin blir returnert til den presynaptiske terminalen ved hjelp av en spesiell fangstmekanisme.
Det er to kjente enzymer som bryter ned biogene aminer: monoaminoksidase (MAO) og katekol-o-metyltransferase (COMT). Nedbrytningen av nevrotransmittere av proteinnatur kan skje under påvirkning av ekstracellulære peptidaser, selv om slike mediatorer vanligvis forsvinner fra synapsen saktere enn lavmolekylære og ofte forlater synapsen ved diffusjon.
Gjenbruk av mediatorer er basert på mekanismer som er spesifikke for forskjellige nevrotransmittere for opptak av molekylene deres av både nevroner selv og gliaceller; spesielle transportmolekyler er involvert i denne prosessen. Spesifikke resirkuleringsmekanismer er kjent for noradrenalin, dopamin, serotonin, glutamat, GABA, glysin og kolin (men ikke acetylkolin). Noen psykofarmakologiske stoffer blokkerer gjenbruk av nevrotransmittere (f.eks. biogene aminer eller GABA) og forlenger derved deres virkning.
6.6. Separate mediatorsystemer
Den kjemiske strukturen til de viktigste nevrotransmitterne er presentert i figur 6.1.
6.6.1. Acetylkolin
Det dannes ved hjelp av enzymet acetyltransferase fra acetylkoenzym A og kolin, som nevroner ikke syntetiserer, men fanges opp fra synaptisk spalte eller fra blodet. Dette er den eneste transmitteren av alle motoriske nevroner i ryggmargen og autonome ganglier; ved disse synapsene formidles dens virkning av H-kolinerge reseptorer, og kontrollen av kanalene er direkte, ionotropisk. Acetylkolin frigjøres også av de postganglioniske ender av den parasympatiske deling av det autonome nervesystemet: her binder det seg til M-kolinerge reseptorer, dvs. virker metabotropisk. I hjernen brukes den som en nevrotransmitter av en rekke pyramidale celler i cortex, som virker på basalgangliene, for eksempel i caudate-kjernen frigjøres omtrent 40 % av den totale mengden acetylkolin produsert i hjernen. Ved hjelp av acetylkolin begeistrer mandlene i hjernen cellene i hjernebarken.
M-kolinerge reseptorer finnes i alle deler av hjernen (cortex, strukturer i det limbiske systemet, thalamus, hjernestamme), og det er spesielt mange av dem i retikulær formasjon. Ved hjelp av kolinerge fibre er mellomhjernen forbundet med andre nevroner i de øvre delene av hjernestammen, den visuelle thalamus og cortex. Det er mulig at aktivering av disse banene er nødvendig for overgangen fra søvn til våkenhet; i alle fall bekrefter karakteristiske endringer i elektroencefalogrammet etter inntak av kolinesterasehemmere denne versjonen.
Ved progressiv demens, kjent som Alzheimers sykdom, har en reduksjon i acetyltransferaseaktivitet blitt oppdaget i nevroner av Meynerts kjerner, lokalisert i den basale forhjernen, rett under striatum. I denne forbindelse blir kolinerg overføring forstyrret, noe som anses som en viktig kobling i utviklingen av sykdommen.
Acetylkolinantagonister, som vist i dyreforsøk, hindrer dannelsen av betingede reflekser og reduserer effektiviteten av mental aktivitet. Kolinesterasehemmere fører til akkumulering av acetylkolin, som er ledsaget av forbedret korttidshukommelse, akselerert dannelse av betingede reflekser og bedre oppbevaring av minnespor.
Det er en ganske populær idé om at de kolinerge systemene i hjernen er ekstremt nødvendige for implementeringen av dens intellektuelle aktivitet og for å gi informasjonskomponenten i følelser.
6.6.2. Biogene aminer
Som allerede nevnt, syntetiseres biogene aminer fra tyrosin, og hvert trinn i syntesen styres av et spesielt enzym. Hvis en celle har et komplett sett med slike enzymer, vil den skille ut adrenalin og, i mindre mengder, forløperne - noradrenalin og dopamin. For eksempel den såkalte kromaffinceller i binyremargen skiller ut adrenalin (80 % sekresjon), noradrenalin (18 %) og dopamin (2 %). Hvis det ikke er noe enzym for dannelsen av adrenalin, kan cellen bare skille ut noradrenalin og dopamin, og hvis det ikke er noe enzym som kreves for syntesen av noradrenalin, vil den eneste frigjorte mediatoren være dopamin, forløperen til dette, L- DOPA, brukes ikke som formidler.
Dopamin, noradrenalin og epinefrin kombineres ofte under betegnelsen katekolaminer. De kontrollerer metabotropiske adrenerge reseptorer, som ikke bare finnes i nervesystemet, men også i andre vev i kroppen. Adrenerge reseptorer er delt inn i alfa-1 og alfa-2, beta-1 og beta-2: de fysiologiske effektene forårsaket av bindingen av katekolaminer til forskjellige reseptorer varierer betydelig. Forholdet mellom forskjellige reseptorer varierer mellom forskjellige effektorceller. Sammen med de adrenerge reseptorene som er felles for alle katekolaminer, er det spesifikke reseptorer for dopamin, som finnes i sentralnervesystemet og i annet vev, for eksempel i den glatte muskulaturen i blodårene og i hjertemuskelen.
Adrenalin er hovedhormonet i binyremargen; beta-reseptorer er spesielt følsomme for det. Det er også informasjon om bruk av adrenalin av enkelte hjerneceller som mediator. Noradrenalin skilles ut av postganglioniske nevroner i den sympatiske deling av det autonome nervesystemet, og i sentralnervesystemet av individuelle nevroner i ryggmargen, lillehjernen og hjernebarken. Den største klyngen av noradrenerge nevroner er locus coeruleus - kjernene i hjernestammen.
Det antas at begynnelsen av den paradoksale søvnfasen er assosiert med aktiviteten til disse noradrenerge nevronene, men deres funksjon er ikke begrenset til dette. Rostralt til locus coeruleus er det også noradrenerge nevroner, hvis overdreven aktivitet spiller en ledende rolle i utviklingen av den såkalte. panikksyndrom, ledsaget av en følelse av overveldende redsel.
Dopamin syntetiseres av nevroner i mellomhjernen og diencefaliske regionen, som danner tre dopaminerge systemer i hjernen. Dette er for det første det nigrostriatale systemet: det er representert av nevroner fra substantia nigra i mellomhjernen, hvis aksoner ender i caudatkjernene og putamen. For det andre er dette det mesolimbiske systemet, dannet av nevronene i det ventrale tegmentum av pons; deres aksoner innerverer skilleveggen, mandlene og en del av frontal cortex, dvs. strukturene til det limbiske systemet i hjernen. Og for det tredje, det mesokortikale systemet: dets nevroner er i midthjernen, og deres aksoner ender i den fremre cingulate cortex, dype lag av frontal cortex, entorhinal og piriform (piriform) cortex. Den høyeste konsentrasjonen av dopamin finnes i frontal cortex.
Dopaminerge strukturer spiller en fremtredende rolle i dannelsen av motivasjoner og følelser, i mekanismene for å opprettholde oppmerksomhet og valget av de viktigste signalene som kommer inn i sentralnervesystemet fra periferien. Degenerasjon av nevroner i substantia nigra fører til et kompleks av bevegelsesforstyrrelser kjent som Parkinsons sykdom. For å behandle denne sykdommen brukes en dopaminforløper - L-DOPA, som i motsetning til dopamin selv er i stand til å krysse blod-hjerne-barrieren. I noen tilfeller har man forsøkt å behandle Parkinsons sykdom ved å injisere fosterets binyremarvvev inn i hjerneventrikkelen. De injiserte cellene kan overleve i opptil ett år og fortsatt produsere betydelige mengder dopamin.
Ved schizofreni påvises økt aktivitet av mesolimbiske og mesokortikale systemer, som av mange anses å være en av hovedmekanismene for hjerneskade. I motsetning til dette, med den såkalte Major depresjon krever bruk av medikamenter som øker konsentrasjonen av katekolaminer i synapsene i sentralnervesystemet. Antidepressiva hjelper mange pasienter, men de er dessverre ikke i stand til å gjøre lykkelige friske mennesker som rett og slett går gjennom en ulykkelig tid i livet.
6.6.3. Serotonin
Denne lavmolekylære nevrotransmitteren dannes av aminosyren tryptofan ved hjelp av to enzymer involvert i syntesen. Betydelige konsentrasjoner av serotonerge nevroner finnes i raphe-kjernene, en tynn stripe langs midtlinjen av den kaudale retikulære formasjonen. Funksjonen til disse nevronene er assosiert med å regulere oppmerksomhetsnivået og regulere søvn-våkne-syklusen. Serotonerge nevroner samhandler med kolinerge strukturer i pontine tegmentum og noradrenerge nevroner i locus coeruleus. En av blokkeringene av serotonerge reseptorer er LSD; konsekvensen av å ta dette psykotrope stoffet er uhindret overgang til bevissthet om slike sensoriske signaler som normalt er forsinket.
6.6.4. Histamin
Dette stoffet fra gruppen av biogene aminer er syntetisert fra aminosyren histidin og finnes i de største mengder i mastceller og basofile granulocytter i blodet: der er histamin involvert i reguleringen av ulike prosesser, inkludert dannelsen av umiddelbare allergiske reaksjoner . Hos virvelløse dyr er det en ganske vanlig transmitter; hos mennesker brukes den som en nevrotransmitter i hypothalamus, hvor den er involvert i reguleringen av endokrine funksjoner.
6.6.5. Glutamat
Den vanligste eksitatoriske nevrotransmitteren i hjernen. Det skilles ut av aksonene til de fleste sensoriske nevroner, pyramidale celler i den visuelle cortex og nevroner i den assosiative cortex som danner projeksjoner til striatum.
Reseptorer for denne mediatoren er delt inn i ionotrope og metabotrope. Ionotropiske glutamatreseptorer er delt inn i to typer, avhengig av deres agonister og antagonister: NMDA (N-metyl-D-aspartat) og ikke-NMDA. NMDA-reseptorer er assosiert med kationkanaler som flyten av natrium-, kalium- og kalsiumioner er mulig gjennom, og kanalene til ikke-NMDA-reseptorer lar ikke kalsiumioner passere gjennom. Kalsium som kommer inn gjennom NMDA-reseptorkanaler aktiverer en kaskade av reaksjoner av kalsiumavhengige sekundære budbringere. Denne mekanismen antas å spille en svært viktig rolle i dannelsen av minnespor. Kanaler assosiert med NMDA-reseptorer åpnes sakte og bare i nærvær av glycin: de blokkeres av magnesiumioner og det narkotiske hallusinogenet fencyklidin (som kalles "englestøv" i engelsk litteratur).
Aktiveringen av NMDA-reseptorer i hippocampus er assosiert med fremveksten av et veldig interessant fenomen - langtidspotensialering, en spesiell form for nevronal aktivitet som er nødvendig for dannelsen av langtidshukommelse (Se kapittel 17). Det er også interessant å merke seg at en for høy konsentrasjon av glutamat er giftig for nevroner - denne omstendigheten må tas i betraktning i noen hjernelesjoner (blødninger, epileptiske anfall, degenerative sykdommer, for eksempel Huntingtons chorea).
6.6.6. GABA og glycin
To aminosyrenevrotransmittere er de viktigste hemmende transmitterne. Glycin hemmer aktiviteten til interneuroner og motoriske nevroner i ryggmargen. En høy konsentrasjon av GABA finnes i den grå substansen i hjernebarken, spesielt i frontallappene, i de subkortikale kjernene (caudate nucleus og globus pallidus), i thalamus, hippocampus, hypothalamus og retikulær formasjon. Noen nevroner i ryggmargen, luktekanalen, netthinnen og lillehjernen bruker GABA som en hemmende transmitter.
En rekke GABA-avledede forbindelser (piracetam, aminolon, natriumhydroksybutyrat eller GHB - gamma-hydroksysmørsyre) stimulerer modningen av hjernestrukturer og dannelsen av stabile forbindelser mellom populasjoner av nevroner. Dette fremmer minnedannelse, noe som førte til bruk av disse forbindelsene i klinisk praksis for å akselerere utvinningsprosesser etter ulike hjernelesjoner.
Det antas at den psykotrope aktiviteten til GABA bestemmes av dens selektive innflytelse på de integrerende funksjonene til hjernen, som består i å optimalisere aktivitetsbalansen til interagerende hjernestrukturer. For eksempel, i tilfeller av frykt og fobier, blir pasienter hjulpet av spesielle anti-fryktmedisiner - benzodiazepiner, hvis effekt er å øke følsomheten til GABAerge reseptorer.
6.6.7. Nevropeptider
For tiden regnes rundt 50 peptider som mulige nevrotransmittere, noen av dem var tidligere kjent som nevrohormoner, utskilt av nevroner, men virker utenfor hjernen: vasopressin, oksytocin. Andre nevropeptider ble studert for første gang som lokale hormoner i fordøyelseskanalen, for eksempel gastrin, kolecystokinin, etc., samt hormoner produsert i andre vev: angiotensin, bradykinin, etc.
Deres eksistens i sin tidligere kapasitet er fortsatt ikke i tvil, men når det er mulig å fastslå at et bestemt peptid skilles ut av en nerveende og virker på et nabonevron, blir det med rette klassifisert som en nevrotransmitter. I hjernen brukes en betydelig mengde nevropeptider i hypothalamus-hypofysesystemet, selv om funksjonen til peptider for å overføre smertefølsomhet i ryggmargens dorsale horn ikke er mindre kjent, for eksempel.
Alle peptider er avledet fra store forløpermolekyler som syntetiseres i cellekroppen, modifiseres i cytoplasmatisk retikulum, omdannes i Golgi-apparatet og leveres til nerveenden ved rask aksonal transport i sekretoriske vesikler. Nevropeptider kan fungere som eksitatoriske og hemmende transmittere. De oppfører seg ofte som nevromodulatorer, det vil si at de ikke overfører et signal selv, men, avhengig av behovet, øker eller reduserer følsomheten til individuelle nevroner eller deres populasjoner for virkningen av eksitatoriske eller hemmende nevrotransmittere.
Identiske deler av aminosyrekjeden kan avsløre likheter mellom individuelle nevropeptider. For eksempel har alle endogene opiatpeptider i den ene enden av kjeden samme aminosyresekvens: tyrosin-glycin-glycin-fenylalanin. Denne regionen er det aktive sentrum av peptidmolekylet. Ofte indikerer oppdagelsen av slike likheter mellom individuelle peptider deres genetiske forhold. I samsvar med dette forholdet har flere hovedfamilier av nevroaktive peptider blitt identifisert:
1. Opiatpeptider: leucin-enkefalin, metionin-enkefalin, alfa-endorfin, gamma-endorfin, beta-endorfin, dynorfin, alfa-neoendorfin.
2. Neurohypophysis-peptider: vasopressin, oksytocin, neurofysin.
3. Tachykininer: substans P, bombesin, physalemin, cassinin, uperolein, eledoisin, substans K.
4. Sekretiner: sekretin, glukagon, VIP (vasoaktivt tarmpeptid), somatotropinfrigjørende faktor.
5. Insuliner: insulin, insulinlignende vekstfaktorer I og II.
6. Somatostatiner: somatostatin, bukspyttkjertelpolypeptid.
7. Gastriner: gastrin, kolecystokinin.
Noen nevroner kan samtidig frigjøre peptid- og lavmolekylære transmittere, for eksempel acetylkolin og VIP, begge fungerer som synergister på samme mål. Men det kan være annerledes, som for eksempel i hypothalamus, hvor glutamat og dynorfin frigitt av ett nevron virker på ett postsynaptisk mål, men glutamat eksiterer, og opioidpeptidet hemmer. Mest sannsynlig fungerer peptider i slike tilfeller som nevromodulatorer. Noen ganger frigjøres også ATP sammen med nevrotransmitteren, som i noen synapser også regnes som en mediator, dersom det selvfølgelig kan bevises at det finnes reseptorer for det på den postsynaptiske membranen.
6.7. Opiatpeptider
Opiatpeptidfamilien inkluderer over et dusin stoffer, hvis molekyler inneholder fra 5 til 31 aminosyrer. Disse stoffene har felles biokjemiske trekk, selv om synteseveiene deres kan variere. For eksempel er syntesen av beta-endorfin assosiert med dannelsen av adrenokortikotropisk hormon (ACTH) fra et vanlig stort molekyl forløperprotein, proopiomelanokortin, mens enkefaliner dannes fra en annen forløper, og dynorfin fra en tredje.
Jakten på opiatpeptider startet etter oppdagelsen av opiatreseptorer i hjernen som binder opiumalkaloider (morfin, heroin osv.). Siden det er vanskelig å forestille seg utseendet til slike reseptorer for å binde bare fremmede stoffer, begynte de å lete etter dem inne i kroppen. I 1975 rapporterte tidsskriftet Nature oppdagelsen av to små peptider som besto av fem aminosyrer, bundet til opiatreseptorer og var kraftigere enn morfin. Forfatterne av denne rapporten (Hughes J., Smith T.W., Kosterlitz H.W., et al.) kalte de påviste stoffene enkefaliner (dvs. i hodet). Etter kort tid ble ytterligere tre peptider isolert fra hypothalamus-hypofyseekstraktet, som ble kalt endorfiner, dvs. endogene morfiner, deretter ble det oppdaget dynorfin osv.
Alle opiatpeptider kalles noen ganger endorfiner. De binder seg bedre til opiatreseptorer enn morfin og er 20-700 ganger mer potente. Fem funksjonelle typer opiatreseptorer er beskrevet, sammen med selve peptidene danner de et svært komplekst system. Festingen av peptidet til reseptoren fører til dannelsen av andre budbringere som tilhører cAMP-systemet.
Det høyeste innholdet av opioide peptider finnes i hypofysen, men de syntetiseres hovedsakelig i hypothalamus. En betydelig mengde beta-endorfin finnes i det limbiske systemet i hjernen, og det finnes også i blodet. Konsentrasjonen av enkefaliner er spesielt høy i de dorsale hornene i ryggmargen, der signaler fra smerteslutt overføres: der reduserer enkefaliner frigjøringen av substans P, en mediator for overføring av informasjon om smerte.
Hos forsøksdyr kan smertelindring induseres ved å mikroinjisere beta-endorfin i hjerneventrikkelen. En annen metode for smertelindring er elektrisk stimulering av nevroner som ligger rundt ventrikkelen: dette øker konsentrasjonen av endorfiner og enkefaliner i cerebrospinalvæsken. Det samme resultatet, dvs. smertelindring, ble oppnådd ved administrering av b-endorfiner og stimulering av den periventrikulære (periventrikulære) regionen hos kreftpasienter. Interessant nok øker nivået av opiatpeptider i cerebrospinalvæsken både ved smertelindring med akupunktur og under placeboeffekten (når pasienten tar et legemiddel uten å vite at det ikke inneholder en aktiv ingrediens).
I tillegg til den smertestillende, dvs. smertestillende effekten, påvirker opioidpeptider dannelsen av langtidshukommelse, læringsprosessen, regulerer appetitt, seksuelle funksjoner og seksuell atferd, de er et viktig ledd i stressresponsen og tilpasningsprosessen, de gir en forbindelse mellom nervesystemet, det endokrine systemet og immunsystemet (opiatreseptorer finnes i blodlymfocytter og monocytter).
Sammendrag
Sentralnervesystemet bruker både lavmolekylære og peptidnevrotransmittere for å overføre informasjon mellom celler. Ulike populasjoner av nevroner bruker forskjellige mediatorer; dette valget er genetisk bestemt og gitt av et visst sett med enzymer som er nødvendige for syntese. For samme transmitter har forskjellige celler forskjellige typer postsynaptiske reseptorer, med ionotrop eller metabotrop kontroll. Metabotropisk kontroll utføres med deltakelse av transformerende proteiner og forskjellige systemer av andre budbringere. Noen nevroner skiller også ut en peptidtransmitter samtidig med en lavmolekylær. Nevroner som er forskjellige i nevrotransmitteren som frigjøres, er konsentrert i en bestemt rekkefølge i forskjellige hjernestrukturer.
Spørsmål for selvkontroll
81. Hvilket av følgende er ikke et kriterium for å klassifisere et stoff som en nevrotransmitter?
A. Syntetisert i en nevron; B. Akkumulerer i den presynaptiske terminalen; B. Har en spesifikk effekt på effektoren; G. Slipp ut i blodet; D. Ved kunstig administrering observeres en effekt som ligner på det som skjer ved naturlig utskillelse.
A. Hindrer frigjøring av senderen fra den presynaptiske enden; B. Fungerer som en mellommann; B. Handler annerledes enn en mekler; D. Blokkerer postsynaptiske reseptorer; D. Bindes ikke til postsynaptiske reseptorer.
83. Hvilket av følgende er karakteristisk for peptidnevrotransmittere?
A. Dannet under enzymatisk oksidasjon av aminosyrer; B. Dannet som et resultat av dekarboksylering av aminosyrer; B. Kan syntetiseres i den presynaptiske terminalen; D. Levert til den presynaptiske terminalen ved langsom aksoplasmatisk transport; D. Dannet i cellekroppen til et nevron.
84. Hva forårsaker strømmen av kalsiumioner inn i den presynaptiske terminalen under overføring av informasjon over synapsen?
A. Handlingspotensial; B. Hvilepotensial; B. Eksocytose; D. Forbindelse av synaptiske vesikler med cytoskjelettet; D. Utseendet til et postsynaptisk potensial.
85. Hva konverterer eksitasjonen av den presynaptiske terminalen til ikke-elektrisk aktivitet (frigjøring av en nevrotransmitter)?
A. Eksocytose; B. Innkommende strøm av kalsiumioner; B. Inngang av natriumioner ved eksitasjon av terminalen; D. Frigjøring av kaliumioner under repolarisering; D. Øke aktiviteten til enzymer som er nødvendige for syntesen av mediatoren.
86. Hva forårsaker post-tetanisk potensering?
A. Oppsummering av mediator kvanta; B. Øke diffusjonshastigheten til mediatoren; B. En økning i konsentrasjonen av kalsiumioner i den presynaptiske terminalen; D. Øke aktiviteten til enzymer for syntese av mediatorer; D. Høy tetthet av kanaler for kalsium i området med aktive soner.
87. Hvilken av følgende hendelser fører til aktivering av G-proteiner?
A. Konvertering av BNP til GTP; B. Konvertering av ATP til cAMP; B. Aktivering av adenylatcyklase; D. Aktivering av proteinkinase; D. Dannelse av et postsynaptisk potensial.
88. Hvilke av følgende hendelser bør oppstå først under metabotropisk behandling?
A. Dannelse av cAMP; B. Aktivering av proteinkinase; B. Aktivering av adenylatcyklase; D. Aktivering av G-protein; D. Åpning av en ionekanal.
89. Hvilken funksjon utfører autoreseptorene til den presynaptiske membranen?
A. Implementering av omvendt transport av nevrotransmittere; B. Regulering av mengden sender i synaptisk spalte; B. Aktivering av mediator splittende mekanismer; D. Ionotrop kontroll av presynaptiske membrankanaler; D. Binding av transmitter frigjort fra det postsynaptiske nevronet.
90. Hvilken av følgende mekanismer brukes ikke til å fjerne sendere fra synaptisk spalte?
A. Enzymatisk fordøyelse; B. Innfanging av mediatormolekyler av gliaceller; B. Innfanging av transmittermolekyler av en postsynaptisk nevron; D. Transport av transmittermolekyler til enden av det presynaptiske nevronet; D. diffusjon.
91. Ved progressiv demens (Alzheimers sykdom) er syntesen av en av nevrotransmitterne svekket. Dette:
A. Acetylkolin; B. Glutamat; B. Dopamin; G. noradrenalin; D. GABA.
92. Hvilken transmitter frigjøres av nevronene i locus coeruleus?
A. dopamin; B. glysin; B. Glutamat; G. noradrenalin; D. Adrenalin.
93. Hvilken transmitter syntetiseres i nevronene til substantia nigra i mellomhjernen?
A. dopamin; B. noradrenalin; B. Acetylkolin; G. b-endorfin; D. Glutamat.
94. I hvilken av følgende hjernestrukturer finnes den høyeste konsentrasjonen av dopamin?
A. Retikulær formasjon; B. Occipital cortex; B. Frontal cortex; G. Lillehjernen; D. Thalamus.
95. Hvilken transmitter frigjøres av nevronene i raphe-kjernene?
A. dopamin; B. noradrenalin; B. Serotonin; G. Histamin; D. Glycin.
96. Hvilken mediator virker på NMDA-reseptorer?
A. Acetylkolin; B. Glutamat; V. glysin; G. Enkephalin; D. Adrenalin.
97. For å fremskynde restitusjonsprosesser og forbedre hukommelsen etter hjerneskade, brukes derivater av en av nevrotransmitterne. Vennligst angi det.
A. GABA; B. glysin; B. Acetylkolin; G. Glutamat; D. Dopamin.
98. Hvilket av følgende stoffer er ikke en peptidnevrotransmitter?
A. Endorfin; B. glysin; B. Stoff P; G. Somatostatin; D. Enkephalin.
99. Hvilken transmitter syntetiseres av noen nevroner i hjernen og påvirker overføringen av informasjon om smertefulle stimuli i ryggmargen?
A. Endorfin; B. Enkefalin; B. Substans R.G. Oksytocin; D. Vasopressin.
100. I hvilket område av hjernen brukes peptidnevrotransmittere spesielt ofte som mediatorer?
A. Lillehjernen; B. Retikulær formasjon; B. Hypothalamus og hypofysen; G. Frontal cortex; D. Subkortikale kjerner.
Nerveceller kontrollerer kroppsfunksjoner ved hjelp av kjemiske signalstoffer, nevrotransmittere og nevrohormoner. Nevrotransmittere- kortlivede stoffer med lokal virkning; de slippes ut i synaptisk spalte og overfører et signal til naboceller (produsert av nevroner og lagret i synapser; ved mottak av en nerveimpuls frigjøres de til synaptisk spalte og binder seg selektivt til spesifikk reseptor på den postsynaptiske membranen til en annen nevron eller muskelcelle, og stimulerer disse cellene til å utføre sine spesifikke funksjoner). Stoffet som transmitteren er syntetisert fra (forløperen til transmitteren) kommer inn i nevronet eller dets terminal fra blodet eller cerebrospinalvæsken (væske som sirkulerer i hjernen og ryggmargen) og som et resultat av biokjemiske reaksjoner under påvirkning av enzymer , omdannes til den tilsvarende senderen, og transporteres deretter til synaptisk spalte i form av bobler (vesikler). Mediatorer syntetiseres også i presynaptiske terminaler.
Virkningsmekanismen. Mediatorer og modulatorer binder seg til reseptorer på den postsynaptiske membranen til naboceller. De fleste nevrotransmittere stimulerer åpningen av ionekanaler, og bare noen få stimulerer lukkingen. Arten av endringen i membranpotensialet til den postsynaptiske cellen avhenger av typen kanal. En endring i membranpotensialet fra -60 til +30 mV på grunn av åpningen av Na +-kanaler fører til fremkomsten av et postsynaptisk aksjonspotensial. En endring i membranpotensial fra -60 mV til -90 mV på grunn av åpning av Cl - kanaler hemmer aksjonspotensialet (hyperpolarisering), som et resultat av at eksitasjon ikke overføres (hemmende synapse). I henhold til deres kjemiske struktur kan mediatorer deles inn i flere grupper, hvorav de viktigste er aminer, aminosyrer og polypeptider. En ganske utbredt transmitter ved CNS-synapser er acetylkolin.
Acetylkolin finnes i ulike deler av sentralnervesystemet (hjernebarken, ryggmargen). Kjent hovedsakelig som spennende formidler. Spesielt er det en mediator av alfamotoriske nevroner i ryggmargen som innerverer skjelettmuskulaturen. Disse nevronene overfører en eksitatorisk påvirkning på de hemmende Renshaw-cellene. M- og N-kolinerge reseptorer ble funnet i den retikulære dannelsen av hjernestammen og i hypothalamus. Acetylkolin aktiverer også hemmende nevroner, som bestemmer effekten.
Aminer ( histamin, dopamin, noradrenalin, serotonin) finnes for det meste i betydelige mengder i nevroner i hjernestammen; mindre mengder oppdages i andre deler av sentralnervesystemet. Aminer sikrer forekomsten av eksitasjons- og inhiberingsprosesser, for eksempel i diencephalon, substantia nigra, limbiske system, striatum.
Noradrenalin. Noradrenerge nevroner er hovedsakelig konsentrert i locus coeruleus (midthjernen), hvor det bare er noen få hundre av dem, men deres aksonale grener finnes i hele sentralnervesystemet. Noradrenalin er en hemmende transmitter i Purkinje-celler i lillehjernen og en eksitatorisk transmitter i hypothalamus og epithalamuskjerner. Alfa- og beta-adrenerge reseptorer finnes i den retikulære dannelsen av hjernestammen og hypothalamus. Noradrenalin regulerer humør, emosjonelle reaksjoner, sikrer opprettholdelse av våkenhet, og deltar i mekanismene for dannelse av visse faser av søvn og drømmer.
Dopamin. Dopaminreseptorer er delt inn i D1- og D2-undertyper. D1-reseptorer er lokalisert i cellene i striatum og virker gjennom dopaminsensitiv adenylatcyklase, som D2-reseptorer. D2-reseptorer finnes i hypofysen; når dopamin virker på dem, hemmes syntesen og sekresjonen av prolaktin, oksytocin, melanostimulerende hormon og endorfin . Dopamin er involvert i dannelsen av nytelsesfølelser, regulering av følelsesmessige reaksjoner og opprettholdelse av våkenhet. Striatal dopamin regulerer komplekse muskelbevegelser.
Serotonin. Ved hjelp av serotonin overføres eksitatoriske og hemmende påvirkninger i nevroner i hjernestammen, og hemmende påvirkninger overføres i hjernebarken. Det finnes flere typer serotoninreseptorer. Serotonin utøver sin innflytelse gjennom ionotrope og metabotrope reseptorer som påvirker biokjemiske prosesser gjennom andre budbringere - cAMP og IF 3 / DAG. Inneholdt hovedsakelig i strukturer knyttet til regulering av autonome funksjoner . Serotonin akselererer læringsprosesser, dannelse av smerte, sanseoppfatning og innsovning; angiotesinøker blodtrykket (BP), hemmer syntesen av katekolaminer, stimulerer utskillelsen av hormoner; informerer sentralnervesystemet om det osmotiske trykket i blodet.
Histamin funnet i ganske høye konsentrasjoner i hypofysen og median eminens av hypothalamus - det er her hoveddelen av histaminerge nevroner er konsentrert. I andre deler av sentralnervesystemet er histaminnivåene svært lave. Dens meglerrolle er lite studert. Det er H1-, H2- og H3-histaminreseptorer.
Aminosyrer.Sure aminosyrer(glycin, gamma-aminosmørsyre) er hemmende mediatorer i synapsene i sentralnervesystemet og virker på de tilsvarende reseptorene. Glycin- i ryggmargen, GABA– i hjernebarken, lillehjernen, hjernestammen og ryggmargen. Nøytrale aminosyrer(alfa-glutamat, alfa-aspartat) overfører stimulerende påvirkninger og virker på de tilsvarende eksitatoriske reseptorene. Glutamat antas å være en nevrotransmitter av afferenter i ryggmargen. Reseptorer for glutaminsyre og asparaginsyre er tilstede på celler i ryggmargen, lillehjernen, thalamus, hippocampus og hjernebarken . Glutamat er den viktigste eksitatoriske transmitteren av sentralnervesystemet (75%). Glutamatreseptorer er ionotrope (K +, Ca 2+, Na +) og metabotrope (cAMP og IF 3 / DAG). Polypeptider utfører også en mediatorfunksjon i synapsene i sentralnervesystemet. Spesielt, substans P er en mediator av nevroner som overfører smertesignaler. Dette polypeptidet er spesielt rikelig i de dorsale røttene av ryggmargen. Dette antydet at substans P kan være en mediator av sensitive nerveceller i området for overgang til interneuroner.
Enkefaliner og endorfiner - mediatorer av nevroner som blokkerer smerteimpulser. De innser sin innflytelse gjennom de tilsvarende opiatreseptorene, som er spesielt tett plassert på cellene i det limbiske systemet; det er også mange av dem på cellene til substantia nigra, kjernene i diencephalon og solitærkanalen, de er tilstede på cellene i locus coeruleus i ryggmargen Endorfiner, enkefaliner, beta-søvnfremkallende peptid , gir anti-smertereaksjoner, økt motstand mot stress og søvn. Angiotensin deltar i overføring av informasjon om kroppens behov for vann, luliberin - i seksuell aktivitet. Oligopeptider – mediatorer av humør, seksuell atferd, overføring av nociseptiv eksitasjon fra periferien til sentralnervesystemet, dannelse av smerte.
Kjemikalier som sirkulerer i blodet(noen hormoner, prostaglandiner, har en modulerende effekt på aktiviteten til synapser. Prostaglandiner (umettede hydroksykarboksylsyrer), frigjort fra celler, påvirker mange deler av den synaptiske prosessen, for eksempel utskillelsen av transmitteren, arbeidet til adenylatsyklaser. De har høy fysiologisk aktivitet, men inaktiveres raskt og virker derfor lokalt.
hypotalamiske nevrohormoner, regulering av funksjonen til hypofysen fungerer også som en mediator.
Dales prinsipp. I henhold til dette prinsippet syntetiserer og bruker hver nevron den samme mediatoren eller de samme mediatorene i alle grener av sitt akson (ett nevron - en mediator), men som det viste seg, kan andre medfølgende mediatorer frigjøres ved aksonendene ( komikere), som spiller en modulerende rolle og handler langsommere. I ryggmargen er to hurtigvirkende sendere installert i ett hemmende nevron - GABA og glycin, samt en hemmende (GABA) og en eksitatorisk (ATP). Derfor høres Dales prinsipp i den nye utgaven slik ut: "én nevron - én rask synaptisk effekt." Effekten av mekleren avhenger hovedsakelig av egenskapene til ionekanalene til den postsynaptiske membranen og andre budbringere. Dette fenomenet er spesielt tydelig demonstrert når man sammenligner effekten av individuelle mediatorer i sentralnervesystemet og perifere synapser i kroppen. Acetylkolin, for eksempel, i hjernebarken med mikroapplikasjoner til forskjellige nevroner kan forårsake eksitasjon og inhibering, i hjertesynapsene - inhibering, i synapsene til glatte muskler i mage-tarmkanalen - eksitasjon. Katekolaminer stimulerer hjerteaktivitet, men hemmer sammentrekninger av mage og tarm.
Fullført av en studentgruppe PSOp-14
Alexandrova Inna
Nervesystemmediatorer
Formidlere av det autonome nervesystemet erkjemiske forbindelser som muliggjør prosessen
overføring av nerveimpulser fra en celle til en annen.
Dermed kobler de sammen mange lenker
nervesystemet i en kjede, noe som gir en harmonisk
funksjonen til hele menneskekroppen. Som svar på ankomsten av en nerveimpuls ved synapsen
en mekler løslates; mediator molekyler
koble til postsynaptiske reseptorer
membraner, som fører til åpningen av det ioniske
kanal eller til aktivering av intracellulær
reaksjoner. Takket være forskning de siste tiårene har denne ordningen
har blitt ganske komplisert. Fremveksten av immunkjemiske metoder
gjort det mulig å vise at i én synapse kan de sameksistere
flere grupper av meklere. For tiden, ved klassifisering av mediator stoffer
Det er vanlig å skille mellom meglere:
1) primær – virker direkte på reseptorer
postsynaptisk membran;
2) medfølgende og mediatorer-modulatorer - trigger
kaskade av enzymatiske reaksjoner
3) allosteriske mediatorer - delta i samarbeid
prosesser for interaksjon med reseptorer til den primære mediatoren. En mekler kan ikke bare handle "på egen hånd"
postsynaptisk membran, men også utenfor denne synapsen - på
membraner av andre nevroner som har tilsvarende reseptorer.
Dermed er den fysiologiske responsen gitt av en unøyaktig
anatomisk kontakt, og tilstedeværelsen av en medfølgende reseptor på
målcelle. Typer kjemoreseptorer på den postsynaptiske membranen:
1. Ionotrope reseptorer, som inkluderer ion
kanal som åpner seg når nevrotransmittermolekyler binder seg til
"gjenkjennende" senter
2. Metabotropiske reseptorer åpner en ionekanal
indirekte (gjennom en kjede av biokjemiske reaksjoner), i
spesielt gjennom aktivering av spesielle intracellulære
proteiner Noen av de vanligste er meklere,
som tilhører gruppen av biogene aminer. Denne gruppen
meklere identifiseres ganske pålitelig
mikrohistologiske metoder.
Funksjoner: mediator, hormonell, regulering
embryogenese.
Biogene aminer
Katekolaminer
(dopamin,
noradrenalin,
adrenalin)
Indolamin
(serotonin) I medulla oblongata er det en stor ansamling
noradrenerge nevroner er lokalisert i
ventrolateral kjerne av retikulær formasjon.
I diencephalon (hypothalamus) noradrenerg
nevroner, sammen med dopaminerge nevroner, er inkludert i
sammensetningen av hypothalamus-hypofysesystemet. Noradrenerge nevroner er rikelig
inneholdt i den perifere NS. Kroppene deres ligger i
sympatisk kjede og i noen intramurale
ganliyakh. Dopaminerge nevroner er hovedsakelig lokalisert
i mellomhjernen (nigro-neostriatalsystemet), samt i
hypotalamisk region. Dopaminkretsløp i hjernen
pattedyr er godt studert, 3 hovedkjeder er kjent,
de består alle av en enkelt-nevronkjede. Nevroncellelegemer
befinner seg i hjernestammen og sender aksoner til andre
GM-områder. En krets er veldig enkel. Nevronkroppen er lokalisert i regionen
hypothalamus og sender et kort akson til hypofysen. Denne stien er inkludert
del av hypothalamus-hypofysesystemet og kontrollerer systemet
endokrine kjertler.
Det andre dopaminsystemet er substantia nigra. Aksonene til disse
nevroner projiserer til striatum. Dette systemet inneholder
omtrent ¾ av GM dopamin. Det tredje systemet er involvert i manifestasjonen av schizofreni og
noen andre psykiske lidelser. Nevroncellelegemer
ligge i mellomhjernen ved siden av substantia nigra. De
projisere aksoner inn i de overliggende strukturene i hjernen, hjernen
cortex og limbisk system, spesielt til frontal cortex, til
septalregion og entorhinal cortex. Entorhinal
cortex er hovedkilden til projeksjoner til hippocampus. Serotonin er et kjemikalie som dannes som et resultat av metabolismen
aminosyrer og tilhører gruppen av såkalte biogene aminer.
Serotonin har en vasokonstriktor effekt og er involvert i sentral regulering
blodtrykk, kroppstemperatur, respirasjon, nyrefiltrering.
Normal serotoninmetabolisme sikrer en positiv følelsesmessig stemning.
Det er bevist at det er serotonin vi skylder evnen til å oppleve glede og lykke
og interesse for livet, kunne jobbe og ha god tone. I populærlitteratur kalles det "gledehormonet". Dette er bare riktig
halvparten: glede - ja, men i sin struktur er serotonin ikke et hormon, men
nevrotransmitter.
Den bærer nerveimpulser og deltar i prosessene med eksitasjon og hemming.
Uten det er normal funksjon av nerve- og hjernevev umulig.
Når serotoninmetabolismen er forstyrret, sykdommer som depresjon,
schizofreni, migrene, ulike allergier, hemoragisk diatese, toksikose
graviditet, svekket immunitet med hyppige forkjølelser, enurese. Serotonerge nevroner er utbredt
i sentralnervesystemet. De finnes i preracial og
mediale raphe-kjerner av medulla oblongata, samt i
mellomhjernen og pons.
Serotonerge nevroner innerverer omfattende
hjerneområder inkludert PD cortex, hippocampus,
globus pallidus, amygdala, hypotalamisk region. En annen gruppe CNS-mediatorer er aminosyrer.
Nervevev inneholder en hel rekke aminosyrer:
glutaminsyre, glutamin, asparaginsyre,
gamma-aminosmørsyre (GABA).
Glutamat i nervevev dannes hovedsakelig fra
glukose. Mest glutamat finnes i finalen
hjerne og lillehjernen. I ryggmargen opptar glutamat
de bakre hornene er større enn de fremre. Responsen til den postsynaptiske membranen på dens aktivering av glutamat (skjema).
a - med lav og 6 - med høy frekvens av synaptisk
aktivering. I tilfelle a aktiverer glutamat (GLU) både NMDA og
quisgulat/kainat (Q/K) reseptorer, kanaler åpne,
permeable Na+ og K+ ioner. NMDA-kanaler er blokkert av Mg++. I
tilfelle b er det en stabil depolarisering av postsynaptikum
membraner, Mg++-ioner forlater NMDA-kanaler og de begynner
la Ca++, Na+ og K+ ioner passere gjennom. Depolarisering kan også
aktivere spenningsstyrte kalsiumkanaler. Av de hemmende nevrotransmitterne er GABA mest
fordelt i sentralnervesystemet.
To typer GABA-reseptorer på den postsynaptiske membranen:
1. GAMKA – åpner kanaler for Cl-ioner
2. GABAB – åpner K + kanaler avhengig av celletype
og Ca++ GABA-reseptoren inneholder
benzodiazin
reseptor, tilstedeværelse
som er forklart
handlingen til den såkalte
liten (dag)
beroligende midler
(mediatormolekyler
spesiell mekanisme
absorberes fra
synaptisk kløft
neuron cytoplasma)
Av GABA-antagonistene
Velkjente
bicuculline. Han er god
går gjennom
hematoencefalisk
barriere, gjengir
sterk innvirkning på
kroppen selv i liten
doser, forårsaker
kramper og død.
GABA finnes i
en rekke cerebellare nevroner
(i Purkinje-celler,
Golgi-celler,
kurvceller)
hippocampus (i
kurvceller), i
lukte pære og
substantia nigra. En annen velkjent hemmende nevrotransmitter er glycin.
Glysineriske nevroner finnes hovedsakelig i dorsale og
medulla oblongata. Disse cellene virker hemmende
interneuroner.
Aminoeddiksyre hjelper sentralnervesystemets funksjon
systemer. Det gir den enkelte med tilstrekkelig søvn, fratar
en person med angst, forbedrer psykologisk og
den emosjonelle tilstanden til faget generelt. Takk til
glycin, tåler hjernen økt mental
belastning, og minnet forbedres betydelig. Acetylkolin er en av de
først studert
formidlere. Bred
utbredt i
perifer NS.
Et eksempel vil være
ryggmargsmotoriske nevroner
og nevroner i CN-kjernene.
Kolinerge kretsløp i
hjernen bestemmes av
tilstedeværelse av enzym
kolinesterase. I GM-kropper
kolinerge nevroner i
septal kjerne, kjerne
motorbunt og
basale ganglier.
Hvis det er mangel
acetylkolin reduseres
muskelsammentrekningsstyrke Disse gruppene av nevroner utgjør faktisk én populasjon
kolinerge nevroner: kjernen i forhjernen. Aksoner
tilsvarende nevroner projiserer til strukturer
forhjernen, spesielt i neocortex og hippocampus.
Acetylkolinsystemet spiller en viktig rolle i prosessene
som krever minne
Acetylkolin
reseptorer
Muscarinics
Nikotin