Передача збудження у вегетативних синапсах. Вегетативні синапси і їх властивості
text_fields
text_fields
arrow_upward
прегангліонарних синапси утворюються нервовими відростками вставних нейронів вегетативних центрів на нервових клітинах вегетативних гангліїв. Число нейронів у вегетативному ганглії дуже велике і в 2-30 разів перевищує кількість вхідних в ганглій прегангліонарних провідників. Тому кожне прегангліонарне волокно гілкується і утворює синапси на декількох нейронах ганглія. У той же час, на кожному нейроні ганглія є численні синапси різних прегангліонарних волокон. Ці особливості забезпечують нейронам гангліїв високу здатність до просторової і часової сумації збуджень.
Прегангліонарних синапси відрізняють три особливості:
1) значна синаптическая затримка проведення, приблизно в 5 разів триваліший, ніж в центральних синапсах,
2) суттєво більша тривалість ВПСП,
3) наявність вираженої і тривалої слідової гіперполяризації нейронів ганглія. Завдяки цим особливостям прегангліонарних синапси мають невисоку лабільністю і забезпечують трансформацію ритму збуджень з частотою імпульсації в постгангліонарному волокні не більше 15 / с.
Медіатором у всіх прегангліонарних синапсах і симпатичного, і парасимпатичного відділів вегетативної нервової системи є ацетилхолін. Хімічні клітинні рецептори постсинаптичної мембрани, що зв'язують ацетилхолін, називають холинорецепторамиі відносять в прегангліонарних синапсах до никотіночувствітельниє, так як вони активуються нікотином (Н-холінорецептори). Специфічними блокаторами цих рецепторів є кураре і курареподібних речовини (бензогексоній, дитилин і ін.), Що входять До групи гангліоблокаторів. Крім основних, що беруть участь у передачі збудження Н-холінорецепторів, прегангліонарних синапси мають і М-холінорецептори (активуються алкалоїдом мускарином - муськаріночувствітельнимі), роль яких, очевидно, зводиться до регуляції звільнення медіатора і чутливості Н-холінорецепторів
Постгангліонарні або периферичні синапси
text_fields
text_fields
arrow_upward
Постгангліонарні або периферичні синапси, утворені еферентних провідником на ефектори, відрізняються у двох описуваних відділів вегетативної нервової системи.
2.1. симпатичні синапси
Симпатичні синапси утворюються не тільки в області численних кінцевих розгалужень симпатичного нерва, як у всіх інших нервових волокон, а й у мембран варикозів- численних розширень периферичних ділянок симпатичних волокон в області іннервіруємих тканин. Варикози також містять синаптичні пухирці з медіатором, хоча і в менших концентраціях, ніж термінальні закінчення.
а) Медіатор симпатичних синапсів - норадреналін
Основним медіатором симпатичних синапсів є норадреналін і такі синапси називають адренергическими.Рецептори, що зв'язують адренергический медіатор отримали назву блокатори.Розрізняють два типи адренорецепторів - альфаі бета,кожен з яких ділять на два підтипи - 1 і 2. Невелика частина симпатичних синапсів використовує медіатор ацетилхолін і такі синапси називають холинергическими,а рецептори - холинорецепторами.Холінергічні синапси симпатичної нервової системи виявлені в потових залозах. В адренергічних синапсах крім норадреналіну в значно менших кількостях містяться адреналін і дофамін, також відносяться до катехоламінів, тому медіаторна речовина у вигляді суміші трьох з'єднань раніше називали сімпатіном.
Синтез норадреналіну з амінокислоти тирозину за допомогою трьох ферментів - тирозингідроксилази, ДОФА-декарбоксилази і дофамін-бета-гідроксилази - відбувається у всіх частинах постгангліонарний нейрона: його тілі, аксоні, варикозах і термінальних синаптичних закінченнях. Однак з тіла з струмом аксоплазми надходить менше 1% норадреналіш, основна ж частина медіатора синтезується в периферичних відділах аксона і зберігається і гранулах синаптичних пухирців. Що міститься в гранулах норадреналін перебуває в двох фондах або пулах (запасних формах) - стабільному або резервному (85-90%) і лабільному, що мобілізуються в синаптичну щілину під час передачі порушення. Норадреналін лабільного фонду в разі потреби повільно поповнюється із стабільного пулу. Поповнення запасів норадреналіну, крім процесів синтезу, здійснюється потужним зворотним його захопленням з синаптичної щілини пресинаптичної мембраною (до 50% виділеного в синаптичну щілину кількості), після чого захоплений медіатор частково надходить в бульбашки, а не потрапив в бульбашки - руйнується ферментом моноаміноксидази (МАО) .
б) Механізми виділення норадреналіну в синаптичну щілину
Звільнення медіатора в синаптичну щілину відбувається квантами під впливом імпульсу збудження, при цьому число квантів пропорційно частоті нервових імпульсів. Процес вивільнення медіатора протікає за допомогою екзоцитозу і є Са-залежним.
Виділення норадреналіну в синаптичну щілину регулюється кількома спеціальними механізмами:
1) зв'язування норадреналіну в синаптичній щілині з альфа-2-адренорецепторами пресинаптичної мембрани (рис.3.10), що грає роль негативного зворотного зв'язку і пригнічує звільнення медіатора;
2) зв'язування норадреналіну з пресинаптичними бета-адренорецепторами, що грає роль позитивного зворотного зв'язку і підсилює звільнення медіатора.
При цьому, якщо порції звільняється норадреналіну невеликі, то медіатор взаємодіє з бета-адренорецепторами, що підвищує його звільнення, а при високих концентраціях медіатор зв'язується з альфа-2 ~ адренорецептором, що пригнічує його подальше звільнення;
3) освіту клітинами ефектора і виділення в синаптичну щілину простагландинів групи Е, пригнічують звільнення медіатора через пресинаптичних мембрану;
4) надходження в синаптичну щілину адренергического синапсу з поруч розташованого холинергического синапсу ацетилхоліну, що зв'язується з М-холінорецептори пресинаптичної мембрани і викликає пригнічення вивільнення норадреналіну.
в) Доля виділився в синаптичну щілину норадреналіну
Доля виділився в синаптичну щілину медіатора залежить від чотирьох процесів:
1) зв'язування з рецепторами пост- і пре-синаптичних мембран,
2) зворотного захоплення пресинаптической мембраною,
3) руйнування в області рецепторів постсинаптичної мембрани за допомогою ферменту катехол- О-метилтрансферази (КОМТ),
4) дифузії з синаптичної щілини в кровотік, звідки норадреналін активно захоплюється клітинами багатьох тканин.
Диффундируя до постсинаптичні мембрані, норадреналін зв'язується з розташованими на ній адренорецепторами двох типів - альфа-1і бета, Утворюючи медіатор-рецепторний комплекс (рис.3.10).
Кількість альфа-1 і бета-адреноблокатори в різних тканинах неоднаково, наприклад, в гладких м'язах артеріальних судин внутрішніх органів переважають альфа-адренорецептори, а клітинах міокарда - бета-адренорецептори. Активація медіатором альфа- 1-адреноблокатори призводить до деполяризації і формуванню ВПСП, більш полого, низькоамплітудного і тривалого, ніж ВПСП нервових клітин і ПКП скелетних м'язів. Стимуляція альфа-адреноблокатори викликає також зсув метаболізму в мембрані клітин і утворення специфічних молекул, званих вториннийними посередниками медиаторного ефекту.Вторинними посередниками стимуляції альфа-адренорецепторів є инозитол-3-фосфат і іонізований кальцій. Більш докладно системи вторинних посередників будуть розглянуті в розділі, присвяченому гуморальної регуляції функцій.
Бета-адренорецептори,також як і альфа-, ділять на 2 підтипи: бета-1і бета-2.
Бета-1-адренорецептори знаходяться в серцевому м'язі і їх стимуляція забезпечує активацію основних фізіологічних властивостей міокарда (автоматии, збудливості, провідності і скоротливості).
Бета-2-адренорецептори розташовані в гладких м'язах артеріальних судин, особливо скелетних м'язів, коронарних артерій, бронхів, матки, сечового міхура і їх стимуляція викликає гальмівний ефект у вигляді розслаблення гладких м'язів.
Хоча при цьому і відбувається гиперполяризация постсинаптичної мембрани, виявити ТПСП не вдається через дуже повільного процесу і вкрай низьких амплітуд гіперполяризації. Стимуляція бета-блокатори пускає в хід іншу систему вторинних посередників - аденилатциклаза-цАМФ, причому вважається, що бета-адренорецептор або пов'язаний з аденилатциклазой, або взагалі є цим білком-ферментом.
Симпатична нервова система є найважливішим регулятором обміну речовин в організмі. З метаболічними ефектами симпатичної нервової системи пов'язане її трофічна дія на тканини. класичним експериментальним підтвердженням трофічного впливу симпатичної нервової системи є феномен Орбелі - Гинецинський, суть якого полягає в наступному. Реєструється амплітуда скорочень литкового м'яза жаби при подразненні иннервирующих її передніх корінців спинного мозку. Поступово розвивається стомлення і амплітуда скорочень падає. Якщо в цей момент провести роздратування симпатичного прикордонного стовбура в цій області, то амплітуда скорочень відновлюється, тобто стомлення зникає
2.2. парасимпатичні синапси
а) Медіатор симпатичних синапсів - ацетилхоліну
Парасимпатичні постгангліонарні або периферичні синапси використовують в якості медіатора ацетилхолін, який знаходиться в аксоплазме і синаптичних бульбашках пресинаптических терміналі в трьох основних пулах або фондах. це,
по перше, Стабільний, міцно пов'язаний з білком, що не готовий до звільнення пул медіатора;
по-друге, Мобілізаційний, менш міцно пов'язаний і придатний до звільнення, пул;
по-третє, Готовий до звільнення спонтанно або активно виділяється пул. У пресинаптическом закінчення постійно відбувається переміщення пулів з метою поповнення активного пулу, причому цей процес здійснюється і шляхом просування синаптичних бульбашок до пресинаптичної мембрани, так як медіатор активного пулу міститься в тих бульбашках, які безпосередньо прилягають до мембрани. Звільнення медіатора відбувається квантами, спонтанне виділення одиничних квантів змінюється активним під час вступу імпульсів збудження, деполяризующих пресинаптическую мембрану. Процес звільнення квантів медіатора, також як і в інших синапсах, є кальцій-залежним.
б) Механізм регуляції звільнення ацетилхоліну в синаптичну щілину
Регуляція звільнення ацетилхоліну в синаптичну щілину забезпечується наступними механізмами:
1) Зв'язуванням ацетилхоліну з М-холинорецепторами пресинаптичної мембрани, що робить гальмуючий вплив на вихід ацетилхоліну - негативний зворотний зв'язок;
2) Зв'язуванням ацетилхоліну з Н-холінорецептори, що підсилює звільнення медіатора - позитивний зворотний зв'язок;
3) Надходженням в синаптичну щілину парасимпатического синапсу норадреналіну з рядом розташованого симпатичного синапсу, що надає гальмівний ефект на звільнення ацетилхоліну;
4) Виділенням в синаптичну шель під впливом ацетилхоліну з постсинаптичної клітини великого числа молекул АТФ, Які зв'язуються з пуринергічні рецепторами пресинаптичної мембрани і пригнічують звільнення медіатора - механізм, який отримав назву ретро-інгібування.(Рис.3.11)
|
Рис.3.11. Парасимпатический синапс і його регуляція. |
1 - пресинаптичне закінчення, 2 - синаптична бульбашка, 3 - синаптична щілину з квантами ацетіпхоліна (АХ), 4 - постсинаптична мембрана ефекторних клітини, 5 - поруч розташований адренергический синапс. М - мускаринові холінорецептор, Н - нікотиновий холінорецептор, ХЕ - холінестераза, ГЦ-цГМФ - система вторинного посередника: гуанілатциклазу - циклічний гуанозинмонофосфат, НА - норадреналін, (+) - стимуляція звільнення медіатора, (-) - придушення звільнення медіатора. |
в) Доля виділився в синаптичну щілину ацетилхоліну
Що виділився в синаптичну щілину ацетилхолін видаляється з неї кількома шляхами:
По перше, Частина медіатора зв'язується з холинорецепторами пост- і пресинаптичної мембрани;
по-друге, Медіатор руйнується ацетилхолінестеразою з утворенням холіну та оцтової кислоти, Які піддаються зворотному захопленню пресинаптичної мембраною і знову використовуються для синтезу ацетилхоліну;
по-третє, Медіатор шляхом дифузії виноситься в міжклітинний простір і кров, причому цей процес відбувається після зв'язування медіатора з рецептором. При видаленні медіатора останнім шляхом інактивується майже половина виділився ацетилхоліну.
На постсинаптичні мембрані ацетилхолін зв'язується з холинорецепторами, що відносяться до М (муськаріночувствітельнимі) типу.
Освіта на мембрані медіатор-реіепторного комплексу призводить до загальних для різних видів клітин реакцій:
по перше, До активації рецепторуправляемие іонних каналів і зміни заряду мембрани;
по-друге, До активації систем вторинних посередників в клітинах.
У гладких і секреторних клітинах шлунково-кишкового тракту, сечового міхура і сечоводу, бронхів, коронарних та легеневих судин комплекс ацетилхолін-М-холино-рецептор активує Na-канали, призводить до деполяризації і формуванню ВПСП, внаслідок чого клітини збуджуються і відбувається скорочення гладких м'язів або секреція травних соків. Цьому ж ефекту сприяє активація вторинних посередників - інозитол-три-фосфату і іонізованого кальцію. У той же час в клітинах провідної системи серця, гладких м'язах судин статевих органів комплекс ацетилхолін-М-холінорецептор активує К-канали та виходить ток К +, приводячи до гіперполяризації і гальмівним ефектів - зниження автоматии, провідності і збудливості в міокарді, розширенню артерій статевих органів. Одночасно в цих клітинах активується система вторинних посередників - гуанілатциклазу-циклічний гуанозинмонофосфат. Різноспрямованість ефектів парасимпатичної регуляції при утворенні на мембранах різних клітин комплексу ацетилхолін-М-холінорецептор дає підставу припускати наявність на постсинаптичні мембрані постгангліонарних синапсів двох типів М-холінорецепторів, подібно типам блокатори описаним вище. Разом з тим, все М-холінорецептори блокуються атропіном, що знімає як парасимпатическую стимуляцію скорочення гладких м'язів, так і парасимпатичної гальмування діяльності серця.
Ефективність синаптичної передачі залежить від кількості активних рецепторів на постсинаптичні мембрані, що відображає функції ефекторних клітини, що синтезує мембранні рецептори. Клітка ефектора регулює число мембранних рецепторів в залежності від інтенсивності роботи синапсу, тобто виділення в ньому медіатора. Так, при перерезке вегетативного нерва (припинення виділення медіатора) чутливість иннервируемой їм тканини до відповідного медіатора зростає через збільшення числа мембранних рецепторів, здатних зв'язувати-медіатор. Підвищення чутливості денервірованних структур або сенситизация тканини є прикладом саморегуляції на рівні ефектора.
Взаємозв'язку симпатичної і парасимпатичної регуляції функцій
text_fields
text_fields
arrow_upward
Оскільки більшість ефектів симпатичної і парасимпатичної нервової регуляції є протилежними, їх взаємовідносини характеризують іноді як антагоністичні.Разом з тим, існуючі взаємозв'язки між вищими вегетативними центрами і навіть на рівні постгангліонарних синапсів в тканинах, які отримують подвійну іннервацію, дозволяють застосовувати поняття про реципрокною регуляції. Прикладом реципрокних взаємин на рівні ефектора є акцентований антагонізм або взаємно посилюючий протидію.
Структурно-функціональні особливості вегетативної нервової системи
Всі функції організму умовно ділять на соматичні і вегетативні. Перші пов'язані з діяльністю м'язової системи, другі виконуються внутрішніми органами, кровоносними судинами, кров'ю, залозами внутрішньої секреції і т.д. Однак цей поділ умовний, так як така вегетативна функція, як обмін речовин, властива скелетних м'язів. З іншого боку, рухова активність супроводжується зміною функцій внутрішніх органів, судин, залоз.
Вегетативною нервовою системою називають сукупність нервових клітин спинного, головного мозку і вегетативних гангліїв, які іннервують внутрішні органи і судини.
Дуга вегетативного рефлексу відрізняється тим, що її еферентної ланка має двухнейронной будова, тобто від тіла першого еферентної нейрона, розташованого в ЦНС, йде прегангліонарне волокно, яке закінчується на нейронах вегетативного ганглія, розташованого поза ЦНС. Від цього другого еферентної нейрона йде постгангліонарний волокно до виконавчого органу. Нервові імпульси по вегетативним рефлекторним дугам поширюються значно повільніше, ніж по соматичним. По-перше, це обумовлено тим, що навіть найпростіший вегетативний рефлекс є полісінаптіческім, а більшість вегетативних нервових центрів включає величезну кількість нейронів і синапсів. По-друге, прегангліонарних волокна відносяться до групи «В», а постгангліонарні - «С». Швидкість проведення збудження по ним найменша. Всі вегетативні нерви мають значно меншу вибірковість (наприклад, n. Vagus), ніж соматичні.
Вегетативна нервова система ділиться на 2 відділи: симпатичний і парасимпатичний. Тіла прегангліонарних симпатичних нейронів лежать в бічних рогах грудних і поперекових сегментів спинного мозку. Аксони цих нейронів виходять в складі передніх корінців і закінчуються в паравертебральних гангліях симпатичних ланцюжків. Від гангліїв йдуть постгангліонарні волокна, що іннервують гладкі м'язи органів і судин голови, грудної, черевної порожнин малого таза, а також травні залози. Існує симпатична іннервація не тільки артерій і вен, а й артеріол. В цілому функція симпатичної нервової системи полягає в мобілізації енергетичних ресурсів організму за рахунок процесів дисиміляції, підвищенні його активності, в тому числі і нервової системи.
Тіла прегангліонарних парасимпатичних нейронів знаходяться в сакральному відділі спинного мозку, довгастому і середньому мозку в області ядер III, VII, IX і X пар черепно-мозкових нервів. Ті, що йдуть від них прегангліонарних волокна закінчуються на нейронах парасимпатичних гангліїв. Вони розташовані близько іннервіруємих органів (параорганно) або в їх товщі (інструментально). Тому постгангліонарні волокна дуже короткі. Парасимпатичні нерви, що починаються від стовбурових центрів, також іннервують органи і невелика кількість судин голови, шиї, а також серце, легені, гладкі м'язи і залози шлунково-кишкового тракту (ШКТ). В ЦНС парасимпатических закінчень немає. Нерви, що йдуть від крижових сегментів, іннервують тазові органи і судини. Загальною функцією парасимпатичного відділу є забезпечення відновних процесів в органах і тканинах, за рахунок посилення асиміляції. Таким чином, зберігається гомеостаз.
Вищі центри регуляції вегетативних функцій знаходяться в гіпоталамусі. Однак, на вегетативні центри впливає і кора великих півкуль. Це вплив визначається лімбічної системою і центрами гіпоталамуса. Багато внутрішні органи мають подвійну, тобто симпатичну і парасимпатичну іннервацію. Це серце, органи шлунково-кишкового тракту, малого тазу та інші. У цьому випадку вплив відділів вегетативної нервової системи носить антагоністичний характер. Наприклад, симпатичні нерви посилюють роботу серця, гальмують моторику органів травлення, скорочують сфінктери вивідних проток травних залоз і розслаблюють сечовий міхур. Парасимпатичні нерви впливають на функції цих органів протилежним чином. Тому в фізіологічних умовах функціональний стан цих органів визначається переважанням впливу того чи іншого відділу вегетативної нервової системи. Однак для організму їх вплив є синергічний. Наприклад, така функціональна синергія виникає при порушенні барорецепторів судин, коли підвищується артеріальний тиск. В результаті їх збудження підвищується активність парасимпатичних і знижується симпатичних центрів. Парасимпатичні нерви зменшують частоту і силу серцевих скорочень, а гальмування симпатичних центрів призводить до розслаблення судин. Артеріальний тиск знижується до норми. У багатьох органах, що мають подвійну вегетативну іннервацію, постійно переважають регуляторні впливу парасимпатичної нервової системи. Це залізисті клітини шлунково-кишкового тракту, сечовий міхур та інші. Є органи, які мають тільки одну іннервацію. Наприклад, більшість судин інервується тільки симпатичними нервами, які постійно підтримують їх в звуженому стані, тобто тонусі.
У 80-х роках А.Д. Ноздрачева сформульована концепція метасімпатіческой нервової системи. Відповідно до неї, інтрамуральні ганглії вегетативної нервової системи, що утворюють нервові сплетення, є простими нейронними мережами, аналогічними ядер ЦНС. У цих невеликих нейронних скупченнях, що переважно знаходяться в стінці органів травного каналу, відбувається сприйняття роздратування, переробка інформації і передача до еферентних нейронів, а потім виконавчим органам. Ними є клітини гладеньких м'язів травного каналу, матки, кардіоміоцити., Тобто ганглії досить автономні від ЦНС. Однак сигнали від них надходять і в ЦНС, переробляються в ній, а потім через екстрамуральние парасимпатические нерви передаються на еферентні нейрони ганглія, а від нього на виконавчий орган, тобто еферентні нейрони гангліїв є загальним кінцевим шляхом і для екстрамуральних парасимпатичних нервів і для інших нейронів гангліїв.
У стінці стравоходу, шлунка, кишечника є 3 пов'язаних між собою сплетіння: подсерозной, міжм'язової (ауербаховому), подслизистое (Мейснерово). Клітини, що складають сплетення відносяться за класифікацією А.С. Догеля до трьох типів:
I тип - нейрони з численними короткими дендритами і довгими аксонами. Аксон закінчується на клітинах гладеньких м'язів і залізистих клітинах травного каналу. Ці нейрони є ефекторними.
II тип - більші нейрони, що мають кілька дендритів і короткий аксон, який утворює синапс на нейронах першого типу. Закінчення дендритів знаходиться в підслизовій і слизової оболонках, тобто ці клітини є чутливими.
III тип - служать для передачі сигналів між іншими нейронами гангліїв. Їх можна вважати асоціативними, тобто інтернейронамі. Їх менше інших.
Крім того, в сплетеннях виділяють так звані нейрони-генератори. Вони мають автоматией і задають частоту ритмічної активності гладких м'язів шлунково-кишкового тракту.
Таким чином, відмітною особливістю метасімпатіческой нервової системи є те, що її еферентні нейрони завжди розташовані інструментально і регулюють частоту ритмічних скорочень серця, кишечника, матки і т.д. Тому, навіть після перерізання всіх екстрамуральних нервів, що йдуть до цих органів, їх нормальна функція зберігається.
Наявність метасімпатіческой системи сприяє звільненню ЦНС від зайвої інформації, так як метасимпатична рефлекси замикаються в інтрамуральних гангліях. Вона забезпечує підтримання гомеостазу, керуючи роботою тих внутрішніх органів, які мають її.
Регуляція функцій вегетативної нервової системою здійснюється по рефлекторному принципом, тобто роздратування периферичних рецепторів призводить до виникнення нервових імпульсів, які після аналізу і синтезу в вегетативних центрах надходять на еферентні нейрони, а потім виконавчі органи. Тому все вегетативні рефлекси, в залежності від ділянки рецепторного і еферентної ланки, діляться на наступні групи:
1. Вісцеро-вісцеральний. Це рефлекси, які виникають внаслідок подразнення інтерорецептолров внутрішніх органів і проявляються змінами їх функцій. Наприклад, при механічному подразненні очеревини або органів черевної порожнини відбувається уражень і ослаблення серцевих скорочень (рефлекс Гольця).
2. Вісцеро-дермальниє. Роздратування интерорецепторов внутрішніх органів, призводить до зміни потовиділення, просвіту судин шкіри, шкірної чутливості.
3. Сомато-вісцеральні. Дія подразника на соматичні рецептори, наприклад, рецептори шкіри, призводить до зміни діяльності внутрішніх органів. До цієї групи належать рефлекси Данини-Ашнера (уражень серцебиття при натисканні на очні яблука).
4. Вісцеро-соматичні. Роздратування интерорецепторов викликає зміна рухових функцій. Порушення хеморецепторів судин вуглекислим газом, сприяє посиленню скорочень міжреберних дихальних м'язів. Парі порушення механізмів вегетативної регуляції виникають зміни вісцеральних функцій. Зокрема, психосоматичні захворювання.
Механізми синаптичної передачі в вегетативної нервової системи
Синапси вегетативної нервової системи мають в цілому таку саму будову, що і центральні. Однак спостерігається значне розмаїття хеморецепторів постсинаптических мембран.
Передача нервових імпульсів з прегангліонарних волокон на нейрони всіх вегетативних гангліїв здійснюється Н-холинергическими синапсами, тобто синапсами, на постсинаптичні мембрані яких розташовані нікотінчувствітельние холінорецептори.
Постгангліонарні холинергические волокна утворюють на клітинах виконавчих органів (залоз, гладких клітин органів травлення, судин і т.д.) М-холінергічні синапси. Їх постсинаптична мембрана містить мускарінчувствітельние рецептори (блокатор - атропін).
І в тих, і в інших синапсах передача збудження здійснюється ацетилхоліном. М-холінергічні синапси надають збудливу вплив на гладкі м'язи травного каналу, сечовивідної системи (крім сфінктерів), залози шлунково-кишкового тракту. Однак вони зменшують збудливість, провідність і скоротність серцевого м'яза і викликають розслаблення деяких судин голови і тазу.
Постгангліонарні синаптичні волокна утворюють 2 типу адренергічних синапсів на ефекторів: альфа-адренегріческіе і бета-адренергічні. Постсинаптическая мембрана перших містить бета1- і бета2 адренорецептори.
При впливі норадреналіну на альфа-1-адренорецептори відбувається звуження артерій і артеріол внутрішніх органів і шкіри, скорочення м'язів матки, сфінктерів шлунково-кишкового тракту, але одночасно розслаблення інших гладких м'язів травного каналу.
Постсинаптические бета-адренорецептори також діляться на бета1- і бета2-типи. Бета 1 -адренорецептори розташовані в клітинах серцевого м'яза. При дії на них норадреналіну підвищується збудливість, провідність і скоротність кардіоміоцитів. Активність бета 2 -адренорецепторів призводить до розширення судин легенів, серця і скелетних м'язів, розслаблення гладких м'язів бронхів, сечового міхура, гальмування моторики органів травлення.
Крім того, виявлені постгангліонарні волокна, які утворюють на клітинах внутрішніх органів гістамінергіческіе, серетонінергіческіе, пуринергічні (АТФ) синапси.
Синапс - це певна зона контакту відростків нервових клітин та інших незбудливих і збудливих клітин, які забезпечують передачу інформаційного сигналу. Синапс морфологічно утворюється контактирующими мембранами 2-х клітин. Мембрана, що відноситься до відростка зветься пресинаптичної мембраною клітини, в яку надходить сигнал, друга її назва - постсинаптична. Разом з приналежністю постсинаптичної мембрани синапс може бути міжнейрональні, нейромускулярним і нейросекреторні. Слово синапс було введено в 1897 р Чарльзом Шеррингтоном (англ. Фізіологом).
Що ж таке синапс?
Синапс - це спеціальна структура, яка забезпечує передачу від нервового волокна нервового імпульсу на інше нервове волокно або нервову клітину, а щоб відбувся вплив на нервове волокно від рецепторной клітини (області зіткнення один з одним нервових клітин і іншого нервового волокна), потрібно дві нервові клітини .
Синапс - це невеликий відділ в закінченні нейрона. При його допомозі йде передача інформації від першого нейрона до другого. Синапс знаходиться в трьох ділянках нервових клітин. Також синапси знаходяться в тому місці, де нервова клітина вступає в з'єднання з різними залозами або м'язами організму.
З чого складається синапс
Будова синапсу має просту схему. Він утворюється з 3-х частин, в кожній з яких здійснюються певні функції під час передачі інформації. Тим самим така будова синапсу можна назвати відповідним для передачі Безпосередньо на процес впливають дві головні клітини: сприймає і передає. В кінці аксона передавальної клітини знаходиться пресинаптичне закінчення (початкова частина синапсу). Воно може вплинути в клітці на запуск нейротрансмітерів (це слово має кілька значень: медіатори, посередники або нейромедіатори) - визначені за допомогою яких між 2-ма нейронами реалізується передача електричного сигналу.
Синаптичної щілиною є середня частина синапсу - це проміжок між 2-ма вступають у взаємодію нервовими клітинами. Через цю щілину і надходить від передавальної клітини електричний імпульс. Кінцевою частиною синапсу вважається сприймає частина клітини, яка і є постсинаптическим закінченням (контактує фрагмент клітини з різними чутливими рецепторами в своїй структурі).
медіатори синапсу
Медіатор (від латинського Media - передавач, посередник або середина). Такі медіатори синапсу дуже важливі в процесі передачі
Морфологічна відмінність гальмівного і збудливого синапсу полягає в тому, що вони не мають механізм звільнення медіатора. Медіатор в гальмівному синапсі, мотонейронами і другом гальмівному синапсі вважається амінокислотою гліцином. Але гальмівний або збудливий характер синапсу визначається не їх медіаторами, а властивістю постсинаптичної мембрани. Наприклад, ацетилхолін дає збудливу дію в нервово-м'язовому синапсі терміналі (блукаючих нервів в міокарді).
Ацетилхолін служить збудливим медіатором у холінергічну синапсах (пресинаптичних мембрану в ньому грає закінчення спинного мозку мотонейрона), в синапсі на клітинах Реншоу, в пресинаптическом терміналі потових залоз, мозкової речовини надпоченіков, в синапсі кишечника і в гангліях симпатичної нервової системи. Ацетілхолі-нестеразу і ацетилхолін знайшли також у фракції різних відділів мозку, іноді в великій кількості, Але крім холінергічну синапсу на клітинах Реншоу поки не змогли ідентифікувати інші холінергічні синапси. За словами вчених, медіаторная збудлива функція ацетилхоліну в ЦНС вельми вірогідна.
Кателхоміни (дофамін, норадреналін і адреналін) вважаються адренергіческіх медіаторами. Адреналін і норадреналін синтезуються в закінченні симпатичного нерва, в клітці головного речовининаднирника, спинного і головного мозку. Амінокислоти (тирозин і L-фенілаланін) вважаються вихідною речовиною, а адреналін заключним продуктом синтезу. Проміжна речовина, в яке входять норадреналін і дофамін, теж виконують функцію медіаторів в синапсі, створених в закінченнях симпатичних нервів. Ця функція може бути або гальмівний (секреторні залози кишечника, кілька сфінктерів і гладка м'яз бронхів і кишечника), або збудливою (гладкі м'язи певних сфінктерів і кровоносних судин, в синапсі міокарда - норадреналін, в подкровних ядрах головного мозку - дофамін).
Коли завершують свою функцію медіатори синапсу, катехоламін поглинається пресинаптическим нервовим закінченням, при цьому включається трансмембранний транспорт. Під час поглинання медіаторів синапси знаходяться під захистом від передчасного виснаження запасу протягом довгої і ритмічної роботи.
Синапс: основні види та функції
Ленглі в 1892 році було припущено, що синаптична передача у вегетативної ганглії ссавців неелектричних природи, а хімічної. Через 10 років Еліотта було з'ясовано, що з надниркових залоз адреналін виходить від того ж впливу, що і стимуляція симпатичних нервів.
Після цього припустили, що адреналін здатний секретироваться нейронами і при порушенні виділятися нервовим закінченням. Але в 1921 році Леві зробив досвід, в якому встановив хімічну природу передачі в вегетативному синапсі серед серця і блукаючих нервів. Він заповнив судини фізіологічним розчином і стимулював блукаючий нерв, створюючи уповільнення серцебиття. Коли рідина перенесли з загальмованою стимуляції серця в нестімулірованое серце, воно билося повільніше. Ясно, що стимуляція блукаючого нерва викликала звільнення в розчин гальмуючого речовини. Ацетилхолін повністю відтворював ефект цієї речовини. У 1930 р роль в синаптичній передачі ацетилхоліну в ганглії остаточно встановив Фельдберг і його співробітник.
синапс хімічний
Хімічний синапс принципово відрізняється передачею роздратування за допомогою медіатора з пресинапса на постсінапс. Тому і утворюються відмінності в морфології хімічного синапсу. Хімічний синапс більш поширений в хребетної ЦНС. Тепер відомо, що нейрон здатний виділяти і синтезувати пару медіаторів (співіснують медіаторів). Нейрони теж мають нейромедиаторную пластичність - здатність змінювати головний медіатор під час розвитку.
Нервово-м'язовий синапс
Даний синапс здійснює передачу збудження, однак цей зв'язок можуть зруйнувати різні чинники. Передача закінчується під час блокади викидання в синаптичну щілину ацетилхоліну, також і під час надлишку його змісту в зоні постсинаптических мембран. Безліч отрут і лікарських препаратів впливають на захоплення, вихід, який пов'язаний з холинорецепторами постсинаптичної мембрани, тоді м'язовий синапс блокує передачу збудження. Організм гине під час задухи і зупинки скорочення дихальних м'язів.
Ботулинус - мікробний токсин в синапсі, він блокує передачу збудження, руйнуючи в пресинаптическом терміналі білок сінтаксін, керований виходом в синаптичну щілину ацетилхоліну. Кілька отруйних бойових речовин, Фармокологіческіе препаратів (неостигмін і прозерин), а також інсектициди блокують проведення збудження в нервово-м'язовий синапс за допомогою інактивації ацетилхолінестерази - ферменту, який руйнує ацетилхолін. Тому йде накопичення в зоні постсинаптичної мембрани ацетилхоліну, знижується чутливість до медіатора, проводиться вихід з постсинаптических мембран і занурення в цитозоль рецепторного блоку. Ацетилхолін буде неефективний, і синапс буде заблокований.
Синапс нервовий: особливості та компоненти
Синапс - це з'єднання місця контакту серед двох клітин. Причому кожна з них укладена в свою Електрогене мембрану. Нервовий синапс складається з трьох головних компонентів: постсинаптична мембрана, синаптична щілину і пресинаптическая мембрана. Постсинаптическая мембрана - це нервове закінчення, яке проходить до м'яза і опускається всередину м'язової тканини. У пресинаптичною області є везикули - це замкнуті порожнини, які мають медіатор. Вони завжди знаходяться в русі.
Підходячи до мембрани нервових закінчень, везикули зливаються з нею, і медіатор потрапляє в синаптичну щілину. В одній везикул міститься квант медіатора і мітохондрії (вони потрібні для синтезу медіатора - головного джерела енергії), далі синтезується з холіну ацетилхолін і під впливом ферменту ацетілхолінтрансферрази переробляється в ацетилСоА).
Синаптична щілину серед пост- і пресинаптичних мембран
У різних синапсах величина щілини різна. наповнене міжклітинної рідиною, в якій є медіатор. Постсинаптическая мембрана накриває місце контакту нервового закінчення з иннервируемой кліткою в міоневрального синапсі. У певних синапсах постсинаптична мембрана створює складку, зростає контактна площа.
Додаткові речовини, що входять до складу постсинаптичної мембрани
У зоні постсинаптичної мембрани присутні наступні речовини:
Рецептор (холінорецептор в міоневрального синапсі).
Ліпопротеїн (володіє великою схожістю з ацетилхоліном). У цього білка присутній електрофільні кінець і іонна головка. Головка надходить в синаптичну щілину, відбувається взаємодія з катіоновий головкою ацетилхоліну. Через це взаємодії йде зміна постсинаптичної мембрани, потім відбувається деполяризація, і розкриваються потенційно залежні Na-канали. Деполяризація мембрани не вважається самоподкрепляющим процесом;
Градуален, його потенціал на постсинаптичні мембрані залежить від числа медіаторів, тобто потенціал характеризується властивістю місцевих збуджень.
Холінестерази - вважається білком, у якого є ферментна функція. За будовою вона схожа з холінорецептори і володіє схожими властивостями з ацетилхоліном. Холінестеразою руйнується ацетилхолін, спочатку той, який пов'язаний з холінорецептори. Під дією холінестерази холінорецептор прибирає ацетилхолін, утворюється реполяризация постсинаптичної мембрани. Ацетілхоліном розщеплюється до оцтової кислоти і холіну, необхідного для трофіки м'язової тканини.
За допомогою чинного транспорту виводиться на пресинаптичних мембрану холін, він використовується для синтезу нового медіатора. Під впливом медіатора змінюється проникність в постсинаптичні мембрані, а під холінестеразою чутливість і проникність повертається до початкової величини. Хеморецептори здатні вступати у взаємодію з новими медіаторами.
Під вегетативної (від лат. Vegetare - рости) діяльністю організму розуміють роботу внутрішніх органів, яка забезпечує енергією та іншими необхідними для існування компонентами всі органи і тканини. В наприкінці XIX століття французький фізіолог Клод Бернар (Bernard C.) прийшов до висновку, що "сталість внутрішнього середовища організму - запорука його вільної і незалежної життя". Як відзначав він ще в 1878 році, внутрішнє середовище організму підкоряється строгому контролю, що утримує її параметри в певних рамках. У 1929 році американський фізіолог Уолтер Кеннон (Cannon W.) запропонував позначати відносну сталість внутрішнього середовища організму і деяких фізіологічних функцій терміном гомеостаз (грец. Homoios - рівний і stasis - стан). Є два механізми збереження гомеостазу: нервовий і ендокринний. У цьому розділі буде розглянуто перший з них.
11.1. Вегетативна нервова система
Вегетативна нервова система іннервує гладку мускулатуру внутрішніх органів, серце і зовнішнєсекреторні залози (травні, потові і т.д.). Іноді цю частину нервової системи називають вісцеральної (від лат. Viscera - нутрощі) і дуже часто - автономної. Останнє визначення підкреслює важливу особливість вегетативної регуляції: вона відбувається лише рефлекторно, тобто не усвідомлює і не підпорядковується довільному контролю, тим самим принципово відрізняючись від соматичної нервової системи, иннервирующей скелетні м'язи. В англомовній літературі як правило використовується термін автономна нервова система, у вітчизняній її частіше називають вегетативної.
У самому кінці XIX століття британський фізіолог Джон Ленглі (Langley J.) поділив вегетативну нервову систему на три відділи: симпатичний, парасимпатичний і ентеральний. Ця класифікація залишається загальновизнаною і в даний час (хоча у вітчизняній літературі ентеральний відділ, що складається з нейронів міжм'язового і підслизового сплетінь шлунково-кишкового тракту, досить часто називають метасимпатична). У цьому розділі описано, як два відділи вегетативної нервової системи. Кеннон звернув увагу на їх різні функції: симпатичний управляє реакціями боротьби або втечі (в англійському рими варіанті: fight or flight), а парасимпатичний необхідний для спокою і засвоєння їжі (rest and digest). Швейцарський фізіолог Вальтер Хесс (Hess W.) запропонував називати симпатичний відділ ерготропна, тобто сприяє мобілізації енергії, інтенсивної діяльності, а парасимпатичний - трофотропним, тобто регулюючим живлення тканин, відновлювальні процеси.
11.2. Периферичний відділ вегетативної нервової системи
Перш за все необхідно відзначити, що периферичний відділ вегетативної нервової системи є виключно еферентних, він служить тільки для проведення збудження до ефекторами. Якщо в соматичної нервової системи для цього потрібен всього лише один нейрон (мотонейрон), то в вегетативної використовуються два нейрона, що з'єднуються через синапс в спеціальному вегетативному ганглії (Рис. 11.1).
Тіла прегангліонарних нейронів розташовані в стовбурі мозку і спинному мозку, а їх аксони направляються до ганглиям, де знаходяться тіла постгангліонарних нейронів. Робочі органи іннервуються аксонами постгангліонарних нейронів.
Симпатичний і парасимпатичний відділи вегетативної нервової системи відрізняються насамперед місцем знаходження прегангліонарних нейронів. Тіла симпатичних нейронів розташовані в бічних рогах грудного і поперекового (два-три верхніх сегмента) відділів. Прегангліонарних нейрони парасимпатичного відділу знаходяться, по-перше, в стовбурі мозку, звідки аксони цих нейронів виходять в складі чотирьох черепно-мозкових нервів: окорухового (III), лицьового (VII), язикоглоткового (IX) і блукаючого (Х). По-друге, парасимпатичні прегангліонарних нейрони містяться в крижовому відділі спинного мозку (Рис. 11.2).
Симпатичні ганглії прийнято поділяти на два типи: паравертебральні і превертебральние. Паравертебральні ганглії утворюють т.зв. симпатичні стовбури, що складаються із сполучених поздовжніми волокнами вузлів, які розташовуються по обидва боки від хребта на протязі від основи черепа до крижів. У симпатичному стовбурі більшість аксонів прегангліонарних нейронів передають збудження постгангліонарних нейронів. Менша частина прегангліонарних аксонів проходить через симпатичний стовбур до превертебральних ганглиям: шийним, зірчасті, черевний, верхньому і нижньому брижєєчним - в цих непарних утвореннях так само, як і в симпатичному стовбурі, знаходяться симпатичні постгангліонарні нейрони. Крім того, частина симпатичних прегангліонарних волокон іннервує мозкову речовину надниркових залоз. Аксони прегангліонарних нейронів тонкі і, незважаючи на те, що багато хто з них покриті мієлінової оболонкою, швидкість проведення збудження по ним значно менше, ніж по аксонах мотонейронів.
У гангліях волокна прегангліонарних аксонів розгалужуються і утворюють синапси з дендритами багатьох постгангліонарних нейронів (явище дивергенції), які, як правило, мультиполярними і мають в середньому близько десятка дендритів. На один прегангліонарний симпатичний нейрон доводиться в середньому близько 100 постгангліонарних нейронів. Разом з тим, в симпатичних гангліях спостерігаються і конвергенція багатьох прегангліонарних нейронів до одних і тих же постгангліонарних. Завдяки цьому відбувається сумація збудження, а значить підвищується надійність передачі сигналу. Більшість симпатичних гангліїв розташовується досить далеко від іннервіруємих органів і тому у постгангліонарних нейронів досить довгі аксони, які позбавлені миелинового покриття.
У парасимпатическом відділі прегангліонарних нейрони мають довгі волокна, частина яких міелінізірованних: вони закінчуються поблизу іннервіруємих органів або в самих органах, де і знаходяться парасимпатические ганглії. Тому у постгангліонарних нейронів аксони виявляються короткими. Співвідношення пре- і постгангліонарних нейронів в парасимпатичних гангліях відрізняється від симпатичних: воно становить тут лише 1: 2. Більшість внутрішніх органів має як симпатичну, так і парасимпатичну іннервацію, важливий виняток з цього правила становлять гладкі м'язи кровоносних судин, які регулюються тільки симпатичним відділом. І лише артерії статевих органів мають подвійну іннервацію: і симпатичну, і парасимпатичну.
11.3. Тонус вегетативних нервів
Багато вегетативні нейрони виявляють фонову спонтанну активність, тобто здатність мимовільно генерувати потенціали дії в умовах спокою. Це означає, що іннервіруемие ними органи при відсутності будь-якого роздратування із зовнішнього або внутрішнього середовища все одно отримують збудження, зазвичай з частотою від 0,1 до 4 імпульсів в секунду. Така низькочастотна стимуляція мабуть підтримує постійне невелике скорочення (тонус) гладких м'язів.
Після перерізання або фармакологічної блокади певних вегетативних нервів іннервіруемие органи позбавляються їх тонічного впливу і така втрата відразу ж виявляється. Так, наприклад, після односторонньої перерізання симпатичного нерва, контролюючого судини вуха кролика, виявляється різке розширення цих судин, а після перерізання або блокади блукаючих нервів у експериментальної тварини частішають скорочення серця. Зняття блокади відновлює нормальну частоту скорочень серця. Після перерізання нервів частоту скорочень серця і судинний тонус можна відновити, якщо штучно дратувати периферичні відрізки електричним струмом, підібравши його параметри так, щоб вони були близькі до природного ритму імпульсації.
В результаті різних впливів на вегетативні центри (що ще належить розглянути в цьому розділі) їх тонус може змінюватися. Так, наприклад, якщо по симпатичних нервах, контролюючим гладкі м'язи артерій, проходить 2 імпульсу в секунду, то ширина артерій типова для стану спокою і тоді реєструється нормальний артеріальний тиск. Якщо тонус симпатичних нервів підвищиться і частота надходять до артерій нервових імпульсів збільшиться, наприклад до 4-6 в секунду, то гладкі м'язи судин будуть скорочуватися сильніше, просвіт судин зменшиться, а артеріальний тиск зросте. І навпаки: при зниженні симпатичного тонусу частота надходять до артерій імпульсів стає менше звичайного, що призводить до розширення судин і зниження артеріального тиску.
Тонус вегетативних нервів має виключно важливе значення в регуляції діяльності внутрішніх органів. Він підтримується завдяки надходженню до центрів аферентних сигналів, дії на них різних компонентів ліквору і крові, а також координує впливу ряду структур головного мозку, в першу чергу - гіпоталамуса.
11.4. Аферентні ланка вегетативних рефлексів
Вегетативні реакції можна спостерігати при подразненні майже будь-який рецептивної області, але частіше за все вони виникають у зв'язку зі зрушеннями різних параметрів внутрішнього середовища і активацією интерорецепторов. Так, наприклад, активація механорецепторов, що знаходяться в стінках порожнистих внутрішніх органів (кровоносні судини, травний тракт, сечовий міхур і т.д.) відбувається при зміні в цих органах тиску або об'єму. Порушення хеморецепторів аорти і сонних артерій відбувається внаслідок підвищення в артеріальній крові напруги вуглекислого газу або концентрації іонів водню, а також при зниженні напруги кисню. Осморецептори активуються залежно від концентрації солей в крові або в лікворі, глюкорецептори - в залежності від концентрації глюкози - будь-яка зміна параметрів внутрішнього середовища викликає роздратування відповідних рецепторів і рефлекторну реакцію, спрямовану на збереження гомеостазу. У внутрішніх органах є і больові рецептори, які можуть порушуватися при сильному розтягуванні або скорочення стінок цих органів, при їх кисневому голодуванні, при запаленні.
Інтерорецептори можуть належати одному з двох типів чутливих нейронів. По-перше, вони можуть бути чутливими закінченнями нейронів спінальних гангліїв, і тоді збудження від рецепторів проводиться, як правило, в спинний мозок і потім, за допомогою вставних клітин, до відповідних симпатичним і парасимпатичних нейронів. Перемикання збудження з чутливих на вставні, а потім і еферентні нейрони часто відбувається в певних сегментах спинного мозку. При сегментарної організації діяльність внутрішніх органів контролюють вегетативні нейрони, що знаходяться в тих же самих сегментах спинного мозку, до яких надходить афферентная інформація від цих органів.
По-друге, поширення сигналів від интерорецепторов може здійснюватися по чутливих волокнах, що входять до складу самих вегетативних нервів. Так, наприклад, велика частина волокон, що утворюють блукаючий, язикоглоткового, черевний нерви, належить не вегетативним, а чутливим нейронам, тіла яких знаходяться в відповідних гангліях.
11.5. Характер симпатичного і парасимпатичного впливу на діяльність внутрішніх органів
Більшість органів мають подвійну, тобто симпатичну і парасимпатичну іннервацію. Тонус кожного з цих відділів вегетативної нервової системи може бути урівноважений впливом іншого відділу, але при певних ситуаціях можна знайти підвищена активність, переважання одного з них і тоді проявляється справжній характер впливу цього відділу. Таке ізольоване дію можна виявити і в експериментах з перерізанням або фармакологічної блокадою симпатичних або парасимпатичних нервів. Після такого втручання діяльність робочих органів змінюється під впливом зберіг з ним зв'язок відділу вегетативної нервової системи. Інший спосіб експериментального вивчення полягає в почерговому подразненні симпатичних і парасимпатичних нервів спеціально підібраними параметрами електричного струму - цим моделюється підвищення симпатичного або парасимпатичного тонусу.
Вплив двох відділів вегетативної нервової системи на керовані органи найчастіше протилежно за спрямованістю зрушень, що навіть дає привід говорити про антагоністичному характері відносин симпатичного і парасимпатичного відділів. Так, наприклад, при активації симпатичних нервів, які керують роботою серця, відбувається збільшення частоти і сили його скорочень, зростає збудливість клітин провідної системи серця, а при підвищенні тонусу блукаючих нервів реєструються протилежні зрушення: частота і сила серцевих скорочень зменшуються, збудливість елементів провідної системи знижується . Інші приклади протилежного впливу симпатичних і парасимпатичних нервів можна бачити в табліце11.1
Незважаючи на те, що вплив симпатичного і парасимпатичного відділів на багато органів виявляється протилежним, вони діють як синергисти, тобто содружественно. При підвищенні тонусу одного з цих відділів синхронно знижується тонус іншого: це означає, що фізіологічні зрушення будь-якої спрямованості обумовлені узгодженими змінами активності обох відділів.
11.6. Передача збудження в синапсах вегетативної нервової системи
У вегетативних гангліях і симпатичного, і парасимпатичного відділів медіатором є одне і те ж речовина - ацетилхолін (Рис. 11.3). Цей же медіатор служить хімічним посередником для передачі збудження від парасимпатических постгангліонарних нейронів до робочих органів. Основним медіатором симпатичних постгангліонарних нейронів є норадреналін.
Хоча в вегетативних гангліях і в передачі збудження від парасимпатических постгангліонарних нейронів на робочі органи використовується один і той же медіатор, що взаємодіють з ним холінорецептори не однакові. У вегетативних гангліях з медіатором взаємодіють нікотин-чутливі або Н-холінорецептори. Якщо в експерименті змочити клітини вегетативних гангліїв 0,5% розчином нікотину, то вони перестають проводити збудження. До такого ж результату приводить введення розчину нікотину в кров експериментальних тварин і створення, тим самим, високої концентрації цієї речовини. У малій же концентрації нікотин діє подібно ацетилхоліну, тобто збуджує цей тип холинорецепторов. Такі рецептори пов'язані з іонотропнимі каналами і при їх порушенні відкриваються натрієві канали постсинаптичної мембрани.
Холінорецептори, що знаходяться в робочих органах і взаємодіючі з ацетилхоліном постгангліонарних нейронів, належать до іншого типу: вони не реагують на нікотин, зате їх можна порушити малою кількістю іншого алкалоїду - мускарину або блокувати високою концентрацією цієї ж речовини. Мускарин-чутливі або М-холінорецептори забезпечують метаботропних управління, в якому беруть участь вторинні посередники, а викликані дією медіатора реакції розвиваються повільніше і зберігаються довше, ніж при іонотропних управлінні.
Медіатор симпатичних постгангліонарних нейронів норадреналін може зв'язуватися метаботропнимі адренорецепторами двох типів: a- або b, співвідношення яких в різних органах не однаково, що і визначає різні фізіологічні реакції на дію норадреналіну. Наприклад, в гладких м'язах бронхів переважають b-адренорецептори: дія медіатора на них супроводжується розслабленням м'язів, що веде до розширення бронхів. У гладких м'язах артерій внутрішніх органів і шкіри більше a-адреноблокатори і тут м'язи під дією норадреналіну скорочуються, що веде до звуження цих судин. Секрецію потових залоз контролюють особливі, холінергічні симпатичні нейрони, медіатором яких є ацетилхолін. Є відомості і про те, що артерії скелетних м'язів теж іннервують симпатичні холінергічні нейрони. Відповідно до іншої точки зору артерії скелетних м'язів управляються адренергіческіх нейронами, причому норадреналін діє на них через a-адренорецептори. А той факт, що при м'язовій роботі, завжди супроводжується підвищенням симпатичної активності, артерії скелетних м'язів розширюються, пояснюють дією гормону мозкової речовини надниркових залоз адреналіну на b-адренорецептори
При симпатичної активації адреналін у великих кількостях виділяється з мозкової речовини надниркових залоз (слід звернути увагу на іннервацію мозкової речовини надниркових залоз симпатичними прегангліонарними нейронами), і теж взаємодіє з адренорецепторами. Це підсилює симпатичну реакцію, оскільки кров приносить адреналін і до тих клітинам, поблизу яких немає закінчень симпатичних нейронів. Норадреналін і адреналін стимулюють розщеплення глікогену в печінці і ліпідів в жировій тканині, діючи там на b-адренорецептори. У серцевому м'язі b-рецептори набагато чутливіші до норадреналіну, ніж до адреналіну, тоді як в судинах і бронхах їх легше активує адреналін. Ці відмінності послужили підставою для поділу b-рецепторів на два типи: b1 (в серце) і b2 (в інших органах).
Медіатори вегетативної нервової системи можуть діяти не тільки на постсинаптическую, але і на пресинаптичних мембрану, де теж є відповідні рецептори. Пресинаптические рецептори використовуються для регуляції кількості виділяється медіатора. Наприклад, при підвищеній концентрації норадреналіну в синаптичній щілині він діє на пресинаптичні a-рецептори, що призводить до зменшення його подальшого виділення з пресинаптичного закінчення (негативний зворотний зв'язок). Якщо ж концентрація медіатора в синаптичній щілині стає низькою, з ним взаємодіють переважно b-рецептори пресинаптичної мембрани, а це веде до підвищення виділення норадреналіну (позитивний зворотний зв'язок).
За таким же принципом, тобто за участю пресинаптических рецепторів, здійснюється регуляція виділення ацетилхоліну. Якщо закінчення симпатичних і парасимпатичних постгангліонарних нейронів виявляються поблизу один від одного, то можливо реципрокное вплив їх медіаторів. Наприклад, пресинаптические закінчення холінергіческіх нейронів містять a-адренорецептори і, якщо на них подіє норадреналін, то виділення ацетилхоліну зменшиться. Таким же чином ацетилхолін може зменшувати виділення норадреналіну, якщо приєднається до М-холінорецепторів адренергіческіх нейрона. Таким чином, симпатичний і парасимпатичний відділи конкурують навіть на рівні постгангліонарних нейронів.
Дуже багато лікарських препаратів діють на передачу збудження у вегетативних гангліях (гангліоблокатори, a-адреноблокатори, b-блокатори і т.д.) і тому широко застосовуються в медичній практиці для корекції різного роду порушень вегетативної регуляції.
11.7. Центри вегетативної регуляції спинного мозку і стовбура
Багато прегангліонарних і постгангліонарні нейрони здатні активуватися незалежно один від одного. Наприклад, одні симпатичні нейрони управляють потовиділенням, а інші - шкірним кровотоком, секрецію слинних залоз підвищують одні парасимпатические нейрони, а секрецію залізистих клітин шлунка - інші. Існують такі методи виявлення активності постгангліонарних нейронів, які дозволяють відрізнити судинозвужувальні нейрони шкіри від холінергіческіх нейронів, які керують судинами скелетних м'язів або від нейронів, що діють на волоскові м'язи шкіри.
Топографічно організований вхід аферентних волокон від різних рецептивних областей до певних сегментах спинного мозку або різним областям стовбура збуджує вставні нейрони, а вони передають збудження прегангліонарним вегетативним нейронам, замикаючи таким чином рефлекторну дугу. Поряд з цим для вегетативної нервової системи характерна інтеграційна діяльність, яка особливо виражена в симпатичному відділі. При певних обставинах, наприклад, при переживанні емоцій може підвищуватися активність всього симпатичного відділу, а відповідно до цього знижується активність парасимпатичних нейронів. Крім того, активність вегетативних нейронів узгоджується з діяльністю мотонейронів, від яких залежить робота скелетних м'язів, але їх постачання необхідними для роботи глюкозою і киснем здійснюється під контролем вегетативної нервової системи. Участь вегетативних нейронів в інтегративної діяльності забезпечують вегетативні центри спинного мозку і стовбура.
У грудному і поперековому відділах спинного мозку знаходяться тіла симпатичних прегангліонарних нейронів, які утворюють проміжно-бічне, вставні і невелике центрально-вегетативне ядра. Симпатичні нейрони, які контролюють потові залози, судини шкіри і скелетних м'язів розташовуються латерально по відношенню до нейронів, що регулює діяльність внутрішніх органів. За таким же принципом розташовані в крижовому відділі спинного мозку парасимпатичні нейрони: латерально - иннервирующие сечовий міхур, медіально - товстий кишечник. Після відділення спинного мозку від головного вегетативні нейрони здатні ритмічно розряджатися: наприклад, симпатичні нейрони дванадцяти сегментів спинного мозку, об'єднані внутрішньоспінальними провідними шляхами, можуть, певною мірою, рефлекторно регулювати тонус кровоносних судин. Однак у спінальних тварин число разряжающихся симпатичних нейронів і частота розрядів виявляються менше, ніж у інтактних. Це означає, що контролюючі тонус судин нейрони спинного мозку стимулюються не тільки аферентні входом, а й центрами головного мозку.
У стовбурі мозку знаходяться судиноруховий і дихальний центри, які ритмічно активують симпатичні ядра спинного мозку. До стовбура безперервно надходить афферентная інформація від баро-і хеморецепторів і відповідно до її характером вегетативні центри визначають зміни тонусу не тільки симпатичних, але і парасимпатичних нервів, контролюючих, наприклад, роботу серця. Це рефлекторна регуляція, до якої залучаються і мотонейрони дихальних м'язів - вони ритмічно активуються дихальним центром.
У формації мозкового стовбура, де розташовані вегетативні центри, використовується кілька медіаторних систем, що здійснюють контроль найважливіших гомеостатичних показників і перебувають у складних відносинах між собою. Тут одні групи нейронів можуть стимулювати діяльність інших, гальмувати активність третє і одночасно відчувати вплив і тих, і інших на собі. Поряд з центрами регуляції кровообігу і дихання тут знаходяться нейрони, які координують багато травні рефлекси: слиновиділення і ковтання, виділення шлункового соку, моторику шлунка; окремо можна згадати захисний блювотний рефлекс. Різні центри постійно координують свою діяльність один з одним: наприклад, при ковтанні рефлекторно закривається вхід в дихальні шляхи і, завдяки цьому, попереджається вдих. Активність стовбурових центрів підпорядковує собі діяльність вегетативних нейронів спинного мозку.
11. 8. Роль гіпоталамуса в регуляції вегетативних функцій
На гіпоталамус припадає менше 1% обсягу мозку, однак він відіграє вирішальну роль в регуляції вегетативних функцій. Це пояснюється декількома обставинами. По-перше, гіпоталамус оперативно отримує інформацію від интерорецепторов, сигнали від яких надходять до нього через стовбур мозку. По-друге, сюди приходить інформація від поверхні тіла і від ряду спеціалізованих сенсорних систем (зорова, нюхова, слухова). По-третє, деякі нейрони гіпоталамуса мають власні осмо, термо- і глюкорецептори (такі рецептори називаються центральними). Вони можуть реагувати на зрушення осмотичного тиску, температури і рівня глюкози в лікворі і крові. У зв'язку з цим слід нагадати, що в гіпоталамусі менше, в порівнянні з рештою мозком, проявляються властивості гематоенцефалічного бар'єру. По-четверте, гіпоталамус має двосторонні зв'язки з лімбічної системою мозку, ретикулярної формацією і корою великих півкуль, що дозволяє йому координувати вегетативні функції з певним поведінкою, наприклад, з переживанням емоцій. По-п'яте, гіпоталамус утворює проекції на вегетативні центри стовбура і спинного мозку, що дозволяє йому здійснювати прямий контроль діяльності цих центрів. По-шосте, гіпоталамус контролює найважливіші механізми ендокринної регуляції (Див. Главу 12).
Найважливіші для вегетативної регуляції перемикання здійснюють нейрони ядер гіпоталамуса (Рис. 11.4), в різних класифікаціях їх налічують від 16 до 48. У 40-х роках ХХ століття Вальтер Хесс (Hess W.) через введені за допомогою стереотаксичної техніки електроди послідовно дратував різні області гіпоталамуса у експериментальних тварин і виявив при цьому різні комбінації вегетативних і поведінкових реакцій.
При стимуляції задньої області гіпоталамуса і прилеглого до водопроводу сірої речовини у піддослідних тварин підвищувався кров'яний тиск, збільшувалася частота скорочень серця, частішало і поглиблювалося подих, розширювалися зіниці, а також піднімалася шерсть, вигиналася горбом спина і оскалівает зуби, тобто вегетативні зрушення говорили про активацію симпатичного відділу, а поведінка була афективно-оборонним. Роздратування ростральних відділів гіпоталамуса і преоптической області викликало у тих же тварин харчова поведінка: вони починали їсти, навіть якщо були досхочу нагодовані, при цьому збільшувалася виділення слини і посилювалася моторика шлунка і кишечника, а частота серцевих скорочень і дихання зменшувалася, ставав меншим і м'язовий кровотік , що цілком характерно для підвищення парасимпатичного тонусу. Одну область гіпоталамуса з легкої руки Хесса стали називати ерготропной, а іншу - трофотропной; їх відокремлює один від одного якихось 2-3 мм.
З цих та багатьох інших досліджень поступово склалося уявлення про те, що активація різних областей гіпоталамуса запускає вже предуготованного комплекс поведінкових і вегетативних реакцій, а значить роль гіпоталамуса полягає в тому, щоб оцінити інформацію, що надходить до нього з різних джерел інформацію і на її основі вибрати той чи інший варіант, який об'єднує поведінку з певною активністю обох відділів вегетативної нервової системи. Саме ж поведінка можна в цій ситуації розглядати як діяльність, спрямовану на попередження можливих зрушень внутрішнього середовища. Слід звернути увагу, що не тільки вже відбулися відхилення гомеостазу, а й будь-який потенційно загрозливе гомеостазу подія може активувати необхідну діяльність гіпоталамуса. Так, наприклад, при раптовій загрозу вегетативні зрушення у людини (збільшення частоти скорочень серця, підвищення кров'яного тиску і т.п.) відбуваються швидше, ніж він звернеться до втечі, .т.е. такі зрушення вже враховують характер наступної м'язової активності.
Безпосередній контроль тонусу вегетативних центрів, а значить і вихідний активності вегетативної нервової системи, гіпоталамус здійснює за допомогою еферентних зв'язків з трьома найважливішими областями (Рис. 11.5):
1). Ядро солитарного тракту в верхньому відділі довгастого мозку, яке є головним адресатом сенсорної інформації від внутрішніх органів. Воно взаємодіє з ядром блукаючого нерва і інших парасимпатических нейронів і бере участь в контролі температури, кровообігу і дихання. 2). Ростральная вентральна область довгастого мозку, що має вирішальне значення в підвищенні загальної вихідний активності симпатичного відділу. Ця активність проявляється в підвищенні кров'яного тиску, збільшення частоти скорочень серця, секреції потових залоз, розширення зіниць і скорочення м'язів, які піднімають волосся. 3). Вегетативні нейрони спинного мозку, на які гіпоталамус може надавати прямий вплив.
11.9. Вегетативні механізми регуляції кровообігу
У замкнутої мережі кровоносних судин і серця (Рис. 11.6) постійно рухається кров, обсяг якої становить в середньому 69 мл / кг маси тіла у дорослих чоловіків і 65 мл / кг маси тіла у жінок (тобто при масі тіла 70 кг він складе відповідно 4830 мл і 4550 мл). У стані спокою від 1/3 до 1/2 цього обсягу не циркулює по судинах, а знаходиться в кров'яних депо: капілярах і венах черевної порожнини, печінки, селезінки, легенів, підшкірних судин.
При фізичній роботі, емоційних реакціях, стресі ця кров переходить з депо в загальний кровотік. Рух крові забезпечують ритмічні скорочення шлуночків серця, кожне з яких виганяє в аорту (лівий шлуночок) і легеневу артерію (правий шлуночок) приблизно по 70 мл крові, а при важкій фізичному навантаженні у добре тренованих людей цей показник (його називають систолічним або ударним об'ємом) може збільшуватися до 180 мл. Серце дорослої людини скорочується в спокої приблизно 75 разів на хвилину, а значить за цей час через нього має пройти понад 5 літрів крові (75'70 \u003d 5250 мл) - цей показник називається хвилинним об'ємом кровообігу. При кожному скороченні лівого шлуночка тиск в аорті, а потім в артеріях підвищується до 100-140 мм рт. ст. (Систолічний тиск), а до початку наступного скорочення опускається до 60-90 мм (діастолічний тиск). У легеневої артерії ці показники менше: систолічний - 15-30 мм, діастолічний - 2-7 мм - це пов'язано з тим, що т.зв. мале коло кровообігу, що починається від правого шлуночка і доставляє кров до легким, коротше великого, а тому чинить менший опір току крові і не вимагає високого тиску. Таким чином, головними показниками функції кровообігу виявляються частота і сила серцевих скорочень (від неї залежить систолічний об'єм), систолічний та діастолічний тиск, які визначаються обсягом рідини в замкнутій системі кровообігу, хвилинним об'ємом кровотоку і опором судин цьому кровотоку. Опір судин змінюється в зв'язку зі скороченнями їх гладких м'язів: чим вже стає просвіт судини, тим більший опір кровотоку він надає.
Постійність об'єму рідини в організмі регулюють гормони (Див. Главу 12), але яка частина крові буде перебувати в депо, а яка циркулювати по судинах, який опір нададуть судини кровотоку - залежить від управління судинами симпатичним відділом. Роботу серця, а значить і величину артеріального тиску, в першу чергу систолічного, контролюють і симпатичні, і блукаючі нерви (хоча ендокринні механізми і місцева саморегуляція тут теж відіграють важливу роль). Механізм спостереження за змінами найважливіших параметрів системи кровообігу досить простий, він зводиться до безперервної реєстрації барорецепторами ступеня розтягування дуги аорти і місця поділу загальних сонних артерій на зовнішні і внутрішні (ця область називається каротидного синусів). Цього достатньо, оскільки розтягнення вказаними посудинами відображає і роботу серця, і опір судин, і об'єм крові.
Чим сильніше розтягуються аорта і сонні артерії, тим з більшою частотою поширюються від бароцепторов нервові імпульси по чутливих волокнах язикоглоткового і блукаючого нервів до відповідних ядер довгастого мозку. Це призводить до двох наслідків: підвищення впливу блукаючого нерва на серце і зниження симпатичного впливу на серце і судини. В результаті зменшується робота серця (знижується хвилинний об'єм) і знижується тонус судин, чинять опір кровотоку, а це призводить до зменшення розтягування аорти і сонних артерій і відповідного зменшення імпульсації від барорецепторів. Якщо вона стане знижуватися, то відбудеться підвищення симпатичної активності і знизиться тонус блукаючих нервів, а в результаті знову відновиться належне значення найважливіших параметрів кровообігу.
Безперервний рух крові необхідно, в першу чергу, для того, щоб доставляти працюючим клітинам кисень від легких, а що утворюється в клітинах вуглекислий газ відносити до легких, де він виділяється з організму. Зміст цих газів в артеріальній крові підтримується на незмінному рівні, який відображають значення їх парціального тиску (від лат. Pars - частина, тобто часткового від цілого атмосферного): кисню - 100 мм рт. ст., вуглекислого газу - близько 40 мм рт. ст. Якщо тканини стануть працювати інтенсивніше, то вони почнуть забирати з крові більше кисню і віддавати в неї більше вуглекислого газу, що призведе відповідно до зниження вмісту кисню і підвищення - вуглекислого газу в артеріальній крові. Ці зрушення вловлюють хеморецептори, розташовані в тих же судинних областях, що і барорецептори, тобто в аорті і розвилках сонних артерій, що живлять мозок. Надходження більш частих сигналів від хеморецепторів в довгастий мозок призведе до активації симпатичного відділу і зменшення тонусу блукаючих нервів: в результаті посилиться робота серця, підвищиться тонус судин і під великим тиском кров стане швидше циркулювати між легкими і тканинами. Одночасно з цим збільшена за частотою імпульсація від хеморецепторів судин призведе до почастішання і поглиблення дихання і швидко циркулює кров стане швидше насичуватися киснем і звільнятися від надлишків вуглекислого газу: в результаті показники газового складу крові нормалізуються.
Таким чином, барорецептори і хеморецептори аорти і сонних артерій негайно реагують на зрушення гемодинамічних параметрів (що виявляються збільшенням або зменшенням розтягування стінок цих судин), а також на зміни насичення крові киснем і вуглекислим газом. Вегетативні центри, які отримали від них інформацію, так змінюють тонус симпатичного і парасимпатичного відділів, що чиниться ними на робочі органи вплив призводить до нормалізації відхилилися від гомеостатичних констант параметрів.
Звичайно, це лише частина складної системи регуляції кровообігу, в якій поряд з нервовими існують ще гуморальні і місцеві механізми регуляції. Наприклад, будь-який з особливою інтенсивністю працюючий орган споживає більше кисню і утворює більше недоокислених продуктів обміну, які здатні самі розширювати судини, що забезпечують орган кров'ю. В результаті він починає забирати із загального потоку крові більше, ніж забирав перш, а тому в центральних судинах через що зменшується об'єму крові знижується тиск і виникає необхідність регулювати цей зсув вже за допомогою нервових і гуморальних механізмів.
При фізичній роботі система кровообігу повинна пристосовуватися і до м'язових скорочень, і до підвищеного споживання кисню, і до накопичення продуктів обміну, і до змінного активності інших органів. При різних поведінкових реакціях, при переживанні емоцій в організмі відбуваються складні зміни, що відбиваються на сталості внутрішнього середовища: в таких випадках весь комплекс таких змін, що активують різні області мозку, неодмінно відбивається на активності нейронів гіпоталамуса, а він вже координує механізми вегетативної регуляції з м'язової роботою , емоційним станом або поведінковими реакціями.
11.10. Основні ланки регуляції дихання
При спокійному диханні в легені під час вдиху входить близько 300-500 куб. см повітря і такий же обсяг повітря при видиху йде в атмосферу - це т.зв. дихальний обсяг. Після спокійного вдиху можна додатково вдихнути 1,5-2 літра повітря - це резервний обсяг вдиху, а після звичайного видиху можна вигнати з легких ще 1-1,5 літра повітря - це резервний обсяг видиху. Сума дихального і резервних обсягів становить т.зв. життєву ємність легенів, яку зазвичай визначають за допомогою спірометра. Дорослі люди дихають в середньому 14-16 разів на хвилину, вентіліруя за цей час через легені 5-8 літрів повітря - це хвилинний обсяг дихання. При збільшенні глибини дихання за рахунок резервних обсягів і одночасному підвищенні частоти дихальних рухів можна в кілька разів збільшити хвилинну вентиляцію легенів (в середньому до 90 літрів в хвилину, а треновані люди здатні подвоїти і цей показник).
Повітря надходить в альвеоли легенів - повітряні осередки, густо обплетені мережею кровоносних капілярів, що несуть венозну кров: вона мало насичена киснем і надлишково - вуглекислим газом (Рис. 11.7).
Дуже тонкі стінки альвеол і капілярів не перешкоджають газообміну: по градієнту парціальних тисків кисень з альвеолярного повітря переходить у венозну кров, а вуглекислий газ дифундує в альвеоли. В результаті від альвеол тече артеріальна кров з парціальним тиском в ній кисню близько 100 мм рт. ст., а вуглекислого газу - не більше 40 мм рт. ст .. Вентиляція легенів весь час оновлює склад альвеолярного повітря, а безперервний кровотік і дифузія газів через легеневу мембрану дозволяють постійно перетворювати венозну кров в артеріальну.
Вдих відбувається завдяки скороченням дихальних м'язів: зовнішніх міжреберних і діафрагми, які управляються руховими нейронами шийного (діафрагма) і грудного відділу спинного мозку (міжреберні м'язи). Ці нейрони активуються спадними з дихального центру стовбура мозку шляхами. Дихальний центр утворюють кілька груп нейронів довгастого мозку і моста, одна з них (дорсальная инспираторная група) мимовільно активується в умовах спокою 14-16 разів на хвилину, а це порушення проводиться до рухових нейронів дихальних м'язів. У самих легких, в покриває їх плеврі і в повітроносних шляхах є чутливі нервові закінчення, які порушуються при розтягуванні легких і русі повітря по дихальних шляхах під час вдиху. Сигнали від цих рецепторів надходять в дихальний центр, який на їх основі регулює тривалість і глибину вдиху.
При нестачі кисню в повітрі (наприклад, в виряджені повітрі гірських вершин) і при фізичній роботі насичення крові киснем зменшується. При фізичній роботі одночасно з цим зростає вміст вуглекислого газу в артеріальній крові, оскільки легені, працюючи в звичайному режимі, не встигають очищати від нього кров до необхідної кондиції. На зрушення газового складу артеріальної крові реагують хеморецептори аорти і сонних артерій, сигнали від яких надходять до дихального центру. Це призводить до зміни характеру дихання: вдих відбувається частіше і робиться глибше за рахунок резервних обсягів, видих, зазвичай пасивний, стає при таких обставинах форсованим (активується вентральна група нейронів дихального центру і починають діяти внутрішні міжреберні м'язи). В результаті цього збільшується хвилинний обсяг дихання і велика вентиляція легенів при одночасно збільшеному потоці крові через них дозволяє відновити газовий склад крові до гомеостатического стандарту. Відразу після інтенсивної фізичної роботи у людини зберігається задишка і прискорений пульс, які припиняються, коли кисневий борг буде погашений.
Ритм активності нейронів дихального центру пристосовується і до ритмічної діяльності дихальних, і інших скелетних м'язів, від пропріоцепторів яких він безперервно отримує інформацію. Координацію дихальної ритміки з іншими гомеостатическими механізмами здійснює гіпоталамус, він же, взаємодіючи з лімбічної системою і корою, змінює модель дихання при емоційних реакціях. Кора великих півкуль може надавати прямий вплив на функцію дихання, пристосовуючи його до розмови або співу. Тільки безпосередній вплив кори дозволяє довільно змінювати характер дихання, навмисно затримувати його, урежает або учащати, але все це можливо лише в обмежених межах. Так, наприклад, довільна затримка дихання у більшості людей не перевищує хвилини, після чого воно мимоволі відновлюється через надмірне накопичення вуглекислого газу в крові і одночасного зменшення в ній кисню.
резюме
Сталість внутрішнього середовища організму є гарантом його вільної діяльності. Швидке відновлення зміщених гомеостатических констант здійснює вегетативна нервова система. Вона здатна також попереджати можливі зрушення гомеостазу, пов'язані зі змінами зовнішнього середовища. Два відділу вегетативної нервової системи одночасно контролюють діяльність більшості внутрішніх органів, надаючи на них протилежний вплив. Підвищення тонусу симпатичних центрів проявляється ерготропнимі реакціями, а підвищення парасимпатичного тонусу - трофотропное. Активність вегетативних центрів координує гіпоталамус, він погоджує їх діяльність з роботою м'язів, емоційними реакціями і поведінкою. Гіпоталамус взаємодіє з лімбічної системою мозку, ретикулярної формацією і корою великих півкуль. Вегетативні механізми регуляції грають головну роль в здійсненні життєво важливих функцій кровообігу і дихання.
Питання для самоконтролю
165. В якому відділі спинного мозку знаходяться тіла парасимпатических нейронів?
А. Шийний; Б. Грудний; В. Верхні сегменти поперекового відділу; Г. Нижні сегменти поперекового відділу; Д. Крижовий.
166. Які черепно-мозкові нерви не містять волокон парасимпатических нейронів?
А. трійчастого; Б. Окорухових; В. Особові; Г. Блукаючі; Д. Язикоглоткового.
167. Які ганглії симпатичного відділу слід віднести до паравертебральним?
А. Симпатичний стовбур; Б. Шийний; В. Зірчастий; Г. Черевний; В. Нижній брижових.
168. Який із зазначених нижче ефекторів отримує в основному лише симпатичну іннервацію?
А. Бронхи; Б. Жолдак; В. Кишечник; Г. Кровоносні судини; Д. Січовий міхур.
169. Що з перерахованого відображає підвищення тонусу парасимпатичного відділу?
А. Розширення зіниць; Б. Розширення бронхів; В. Підвищення частоти скорочень серця; Г. Підвищення секреції травних залоз; Д. Підвищення секреції потових залоз.
170. Що з зазначеного характерно для підвищення тонусу симпатичного відділу?
А. Підвищення секреції бронхіальних залоз; Б. Посилення моторики шлунка; В. Підвищення секреції слізних залоз; Г. Скорочення мускулатури сечового міхура; Д. Збільшене розщеплення вуглеводів в клітинах.
171. Діяльність якої ендокринної залози контролюється симпатичними прегангліонарними нейронами?
А. Кора надниркових залоз; Б. Мозкова речовина надниркових залоз; В. Підшлункова залоза; Г. Щитовидна залоза; Д. Околощітовідние залози.
172. За допомогою якого нейромедіатора відбувається передача збудження в симпатичних вегетативних гангліях?
А. Адреналін; Б. Норадреналин; В. Ацетилхолін; Г. Дофамин; Д. Серотонін.
173. За допомогою якого медіатора парасимпатические постгангліонарні нейрони зазвичай діють на ефектори?
А. Ацетилхолін; Б. Адреналін; В. Норадреналін; Г. Серотонін; Д. Речовина Р.
174. Що з зазначеного характеризує Н-холінорецептори?
А. Належать постсинаптичні мембрані робочих органів, регульованих парасимпатическим відділом; Б. іонотропних; В. Активуються мускарином; Г. Ставляться тільки до парасимпатическому відділу; Д. Знаходяться тільки на пресинаптичної мембрани.
175. Які рецептори повинні зв'язатися з медіатором, щоб в ефекторних клітині почалося підвищене розщеплення вуглеводів?
А. a-адренорецептори; Б. b-адренорецептори; В. Н-холінорецептори; Г. М-холінорецептори; Д. іонотропних рецептори.
176. Яка структура мозку здійснює координацію вегетативних функцій і поведінки?
А. Спинний мозок; Б. Довгастий мозок; В. Середній мозок; Г. Гіпоталамус; Д. Кора великих півкуль.
177. Який гомеостатический зрушення надасть безпосередній вплив на центральні рецептори гіпоталамуса?
А. Підвищення артеріального тиску; Б. Підвищення температури крові; В. Збільшення об'єму крові; Г. Підвищення парціального тиску кисню в артеріальній крові; Д. Зниження кров'яного тиску.
178. Чому дорівнює величина хвилинного обсягу кровообігу, якщо ударний обсяг дорівнює 65 мл, а частота скорочень серця - 78 в одну хвилину?
А. 4820 мл; Б. 4960 мл; В. 5070 мл; Г. 5140 мл; Д. 5360 мл.
179. Де розташовані барорецептори, які постачають інформацію вегетативним центрам довгастого мозку, що здійснює регуляцію роботи серця і артеріального тиску?
А. Серце; Б. Аорта і сонні артерії; В. Великі вени; Г. Дрібні артерії; Д. Гіпоталамус.
180. В положенні лежачи у людини рефлекторно зменшується частота скорочень серця і артеріальний тиск. Активація яких рецепторів викликає ці зміни?
А. інтрафузальних рецептори м'язів; Б. Сухожильні рецептори Гольджі; В.Вестібулярние рецептори; Г. Механорецептори дуги аорти і сонних артерій; Д. внутрішньосерцевих механорецептори.
181. Яка подія швидше за все відбудеться внаслідок підвищення напруги вуглекислого газу в крові?
А. Зменшення частоти дихання; Б. Зменшення глибини дихання; В. Зменшення частоти скорочень серця; Г. Зменшення сили скорочень серця; Д. Підвищення артеріального тиску.
182. Чому дорівнює життєва ємність легенів, якщо дихальний обсяг становить 400 мл, резервний обсяг вдиху - 1500 мл, а резервний обсяг видиху - 2 л?
А. 1900 мл; Б. 2400 мл; В. 3,5 л; Г. 3900 мл; Д. За наявними даними життєву ємність легенів визначити неможливо.
183. Що може статися внаслідок нетривалої довільній гіпервентиляції легких (частого і глибокого дихання)?
А. Підвищення тонусу блукаючих нервів; Б. Підвищення тонусу симпатичних нервів; В. Підвищення імпульсація від судинних хеморецепторів; Г. Підвищення імпульсація від барорецепторів судин; Д. Підвищення систолічного тиску.
184. Що розуміють під тонусом вегетативних нервів?
А. Їх здатність збуджуватися при дії подразника; Б. Здатність проводити збудження; В. Наявність спонтанної фонової активності; Г. Підвищення частоти проведених сигналів; Д. Будь-яка зміна частоти переданих сигналів.
Симпатична нервова система поряд з парасимпатичної є складовою частиною вегетативної (ефекторних) нервової системи, яка регулює мимовільну активність внутрішніх органів тварин і людини.Симпатична нервова система, як і парасимпатична, складається з рухових нейронів, що іннервують гладку мускулатуру ефекторних органів, і включає нейрони 2 типів - прегангліонар- Цінні та постгангліонарні.
Тіла прегангліонарних нейронів вегетативної нервової системи лежать в головному або спинному мозку, а їх неміелінізірованние аксони залишають центральну нервову систему (ЦНС) в складі передніх корінців сегментарного нерва і утворюють синапси з дендріта- ми постгангліонарних нейронів. Тіла постгангліонарних нейронів знаходяться в ганглії, а неміелізірованние аксони направляються до органу-ефектору. Загальний контроль активності вегетативної нервової системи здійснюється центрами, розташованими в спинному і довгастому мозку, а також гіпоталамусі.
До симпатичної нервової системи відносять волокна (симпатичні нервові волокна), що беруть початок від нейронів, розташованих в грудино-поперековому відділі спинного мозку. Виділяють пре- і постгангліонарні симпатичні волокна.
За що утворюється в синапсах вегетативної нервової системи медіаторів все еферентні нерви вегетативної нервової системи можна розділити на адренергічні (медіатор норадреналін) і холінергічні (медіатор ацетилхолін).
З усіх синапсів вегетативної нервової системи, розташованих в гангліях і в області закінчень постгангліонарних волокон, норадреналін є медіатором тільки в закінченнях постгангліонарних волокон, які відповідають прегангліонарним волокнам, які виходять за межі грудино-поперекового відділу спинного мозку.
Наведені фізіологічні дані лежать в основі сучасною класифікацією речовин, що діють в області синаптичної передачі нервових імпульсів, як адренергічних і холінергічних.
Крім симпатичної нервової системи, адренергічна регуляція внутрішніх органів реалізується за участю структур, анатомічно з нею не пов'язаних, наприклад внесінаптіческого (неін- нервіруемих) блокатори, які реагують в основному на катехоламіни, що циркулюють в кровоносній руслі.
Якщо екзогенні адренергические речовини активують адренергическую регуляцію внутрішніх органів, їх називають адреномиметическими засобами (адреномиметиками)\u003e якщо ж вони її пригнічують, то їх називають антиадренергічних засобами (речовинами) (раніше використовувався термін - адренолитики).
Адреноміметики відтворюють, а антиадренергические речовини блокують в організмі повністю або частково ефекти основних ендогенних катехоламінів організму - адреналіну і норадреналіну.
Термін «норадреналін» походить від умовного німецького скорочення «NOR», яке розшифровується як Nohne Radikale, тобто адреналін без радикала (метильного) при атомі азоту.
У літературі поряд з терміном «адреналін» і «норадреналін» вживаються терміни «адреналін» (від грец. Ерь - на, над та перкгов - нирка) і «норадреналін» відповідно.
за хімічною будовою катехоламіни, адреналін і норадреналін є амінами, у яких МН 2-група через етільний радикал пов'язана з пірокатехін (катехол, ортодіоксібензолом), тобто адреналін і норадреналін - це похідні пірокатехінеті- ламина (рис. 4.1).
пірокатехінетідамін (катехоламін) За хімічною будовою адреналін і норадреналін близькі один до одного; обидві речовини містять в p-положенні гідроксильну групу і відрізняються лише наявністю додаткової метильної групи у адреналіну при атомі азоту аміногрупи.
Основною мішенню дії адренергічних речовин є адренергічні синапси.
Синапс (від грец. Synapsis - з'єднання) являє собою структурне утворення на місці контакту одного нейрона з іншим нейроном або на місці контакту закінчення еферентної нерва з кліткою ефекторних органу.
Синапс складається з 3 основних елементів: пресинаптичної мембрани, синаптичної щілини і постсинаптичної мембрани, що виконують певні функції.
В області пресинаптичної мембрани синтезується і виділяється медіатор (в разі адренергического синапсу норадреналін), який надає збудливу дію на постсинаптическую мембрану иннервируемой клітини.
У разі адренергического синапсу постсинаптична мембрана володіє виборчої чутливістю до хімічного агенту - норадреналіну і практично нечутлива до електричних подразнень.
Виборча чутливість постсинаптичної мембрани до певних хімічних речовин і медіаторів пов'язана з наявністю на її поверхні рецепторів - молекул, що володіють властивостями специфічної взаємодії з молекулами медіатора. Рецептори до медіатора, крім постсинаптичної мембрани, можуть перебувати і в віддалених від синапсу областях на поверхні мембрани.
 |
Норадреналін (НА) - основний медіатор (нейромедіатор, нейротрансмиттер) адренергічних синапсів синтезується в області пресинаптичної мембрани синапсу в ході багатоступінчастого процесу (рис. 4.2) з амінокислоти тирозину, одержуваної або з їжі, або з незамінної амінокислоти фенілаланіну, яка в печінці окислюється шляхомгідроксилювання в тирозин. Тирозин з печінки з потоком крові приноситься до нервових закінчень, захоплюється ними, і в аксоплазме починається ланцюг перетворень, що приводить до утворення з тирозину НА. Синтез катехоламінів є ферментативним процесом. Ферменти, які беруть участь в синтезі катехоламінів, синтезуються в ЕПР тіла нервової клітини. З природним струмом аксоплазми вони переносяться по аксону до нервового закінчення, де відбуваються всі етапи синтезу катехоламінів, аж до утворення НА.
На стадії освіти норадреналіну закінчується процес біосинтезу катехоламінів в симпатичних нервових закінченнях. У хромафинних клітинах мозкового шару надниркової залози він триває до утворення адреналіну. Процес перетворення норадреналіну в адреналін каталізується цитозольним ферментом фенілетаноламін-М-метилтрансферазою, який, крім мозкового шару надниркових залоз, в невеликих кількостях може бути присутнім в нервових закінченнях.
НА знаходиться в симпатичних нервових закінченнях в 2 основних формах - вільної та зв'язаної.
Вільний НА, не пов'язаний з будь-якими структурами, складається з знову синтезованого в цитоплазмі нервових клітин і назад захопленого з синаптичної щілини. Його кількість становить 10-20% від всього НА, що знаходиться в нервових закінченнях.
Пов'язаний НА включає міцно пов'язаний НА, локалізований в великих синаптичних бульбашках (везикулах), і НУ, лабільно пов'язаний, локалізований в малих синаптичних бульбашках.
Пов'язаний НА в синаптичних бульбашках, як і вільний НА, складається з знову синтезованого і захопленого з аксоплазми нервових клітин.
Синаптичні пухирці відіграють центральну роль в процесах освіти, зберігання і викиду медіатора в синаптичну щілину.
У великих синаптичних бульбашках відбувається заключний етап біосинтезу НА. Малі синаптичні бульбашки в основному накопичують НА і беруть участь в його секреції в синаптичну щілину.
Значна різниця в концентрації НА в синаптичних бульбашках і навколишнього аксоплазме свідчить про те, що в синаптичних бульбашках існують спеціальні механізми для поглинання НА. Припускають, що існує два механізми надходження НА в малий синаптический бульбашка: пасивний, по градієнту концентрації, і активний, спрямований проти градієнта концентрації, захоплення НА. Останній механізм захоплення НА реалізується в присутності АТФ за участю ферменту Н + -АТФ-ази неспецифічним білковим переносником (переносить НА, дофамін, адреналін, серотонін).
Процес вивільнення НА з нервових закінчень через пресинаптичних мембрану в синаптичну щілину здійснюється не шляхом дифузії через пресинаптичних мембрану, а шляхом ек зоцітоза, тобто без попереднього виходу в цитоплазму нервової клітини.
Вважають, що збільшення вмісту Са 2+ в адренергічних закінченнях під впливом нервового імпульсу індукує секрецію НА з синаптичних бульбашок через пресинаптичних мембрану. Са 2+ надходить в нервову клітину з позаклітинної рідини (його концентрація зовні приблизно в 10 000 разів більше) після того, як нервовий імпульс викликає деполяризацію нервового закінчення. При цьому зменшується різниця потенціалів на його мембрані і відкриваються залежні від різниці потенціалів кальцієві канали.
Поступив в ході деполяризації в нервове закінчення Са 2+ викликає вивільнення НА з синаптичних бульбашок в синаптичну щілину шляхом екзоцитозу.
Після злиття синаптичних пухирців з пресинаптичної мембраною і викиду їх вмісту в синаптичну щілину ділянки пресінаптічекой мембрани, вбудувати в неї в ході екзоцитозу, піддаються «вирізання» і ендоцитозу, після чого пре- синаптическая мембрана відновлює свої колишні розміри.
При цьому надійшли назад в аксоплазме синаптичні пухирці або повторно використовуються, або піддаються в апараті Гольджі часткової реконструкції або руйнуються в фаголізосо- мах.
Що виділився під впливом нервового імпульсу з нервового закінчення НА:
взаємодіє з пре- і постсинаптичні адренорецепторами в синаптичної області і внесінаптіческого адренорецепторами;
метаболізується в постсинаптичної клітці, в синаптичної щілини, а також після дифузії в кровотік у печінці;
назад захоплюється нервовими закінченнями з подальшим повторним використанням і часткової ферментативної інактивацією; зворотне захоплення притаманний також різним ненейрональная тканинам.
Суть зворотного захоплення полягає в зменшенні концентрації, що виділився в ході нервового імпульсу або екзогенно введеного медіатора норадреналіну в синаптичній щілині за рахунок його поглинання нейрональними або клітинними мембранами інших тканин.
При цьому вважають, що приблизно 80% НА, провзаімодейство- вавшего з адренорецепторами, видаляється (інактивується) з синаптичної щілини за рахунок механізму зворотного захоплення. Необхідність швидкого видалення НА з синаптичної щілини диктується суто регуляторними причинами. Медіатор повинен зникнути з рецепторной області досить швидко, так як в противному випадку його вплив був би занадто тривалим і точна регуляція була б неможливою.
Процес нейронального зворотного захоплення є -залежних
і діє за участю кількох виборчих білкових переносників не тільки по відношенню до НУ, але і адреналіну, дофаміну, серотоніну і ряду близьких за хімічною будовою синтетичних і природних аналогів, наприклад амфетаміну.
Ферментативна інактивація КА здійснюється в основному за рахунок 2 ферментів - моноаміноксидази (МАО) і катехол-О-ме тілтрансферази (КОМТ), локалізованих в різних органах, особливо в печінці та нирках (рис. 4.3). МАО і КОМТ руйнують близько 10% виділився медіатора. В ЦНС ферментативне руйнування норадреналіну та інших К А в більшою мірою здійснюється МАО, ніж КОМТ; в периферичної нервової системи існують зворотні відносини.
МАО є мембранозв'язаних ферментів, локалізованим в зовнішніх мембранах мітохондрій, які непроникні для амінів. Субстратом МАО тканин тварин є первинні, вторинні і третинні аміни. Четвертинні аміни МАО що не окислюється. Розрізняють ізоферменти МАО типу А (МАО А) і МАО типу В (МАО В), що відрізняються чутливістю до субстратів і інгібіторів. МАО А дезамінується переважно норадреналін і серотонін і чутлива до інгібітору хлоргіліну. МАО В дезамінується фенілетиламін і бензиламінів і відзначено зниження ДИФЕНІЛИ.
КОМТ - переважно розчинний цитозольний фермент, кофактором КОМТ є Mg 2+. Суттєвою активності КОМТ у фракціях синаптичних пухирців, синаптичних мембран і мітохондрій не виявлено. КОМТ - внутрішньоклітинний фермент і не локалізується на зовнішній стороні постсинаптичної мембрани, але може проникати в синаптичну щілину. Існують суперечливі дані про наявність КОМТ в плазмі крові. Функціональна роль КОМТ полягає в інактивації вільних катехоламінів в ефекторних клітинах, особливо іннервіруємих периферичної нервової системою. Знаходяться в крові ендогенні і екзогенні катехоламіни в основному инактивируются КОМТ печінки. КОМТ каталізує О-метилювання катехоламінів. О-метиловані похідні катехоламінів мають в 100 разів меншою біологічною активністю, ніж катехоламіни. Цей шлях більш ефективний в плані зниження активності КА, ніж дезаминирование.
Результат спільної дії МАО і КОМТ - освіту дезамінірованного і метилованого продукту - З-метокси-4 гідроксіміндальной кислоти.
Основним об'єктом впливу виділився в синаптичну щілину НА є адренергічні рецептори (адренорецептори), розташовані на постсинаптичні мембрані і, в меншій мірі, розташовані поза синапсу (неіннервіруемие); останні реагують в основному на катехоламіни, що циркулюють в кровоносній руслі (адреналін).
Класифікація адренорецепторів заснована на наступних їх властивості (Теппермен Дж., Теппермен X., 1989): 1) інтенсивність реакції на різні агоністи (активатори адренорецепторів), «перевагу» деяких емпірично відкритих синтетичних агоністів;
2) ступінь їх блокади окремими синтетичними антагоністами (блокаторами адренорецепторів); 3) механізм трансформації (стимуляція або пригнічення аденілатциклази, стимуляція кругообігу фосфатіділінозітолполіфосфатов і ін.).
За допомогою цих критеріїв в даний час виділяють два основних типи адренергічнихрецепторів - а й р і кілька їх підтипів - з ^, а 2, Р 1? Р 2, Р 3, а також, за останніми даними, Р 4 (рис. 4.4).
 Мал. 4.4. Типи і підтипи адренорецепторів |
Більш детальне дослідження, в тому числі за допомогою методів молекулярного клонування, дозволило виявити в кожному підтип а-адреноблокатори ще кілька різновидів - а 1А, а 2А і ін.
Адренорецептори є представниками великого сімейства рецепторів плазматичних мембран клітин, що реагують на позаклітинні сигнальні молекули.
Це сімейство крім а- і р-адреноблокатори включає також М-холінорецептори, серотонінові рецептори і ін.
За своєю структурою рецептори цього сімейства мають велику схожість в будові і запускають клітинну реакцію за допомогою нуклеотідсвязивающіх білків (в-білків) (див. Нижче).
Адренергічні рецептори широко поширені в організмі. За локалізацією розрізняють центральні та периферичні адренорецептори.
Центральні адренорецептори знаходяться в різних областях мозку і беруть участь в регуляції функції ЦНС.
Периферичні адренорецептори регулюють функції внутрішніх органів і досліджені більш детально (табл. 4.1).
Основний внесок в реакцію того чи іншого органу на катехоламіни і адренергічні речовини вносять пост- і внесінаптіческого розташовані адренорецептори.
У більшості випадків пост- і внесінаптіческого адренорецептори локалізовані на поверхні гладких або секреторних клітин органів і тканин, і їх порушення призводить або до посилення скорочення (або секреції), або до розслаблення (зменшення секреції).
з ^ - і р ^ Адренорецептори в периферичних органах зазвичай мають постсинаптическую локалізацію і тому реагують головним чином на що виділяється з адренергічних нервових закінчень НА.
а 2 -, Р 2 -адренорецептори є пресинаптичними, пост- і внесінаптіческого рецепторами. В останньому випадку вони часто розташовуються на клітинах крові і на клітинах гладеньких м'язів судин і реагують в першу чергу на катехоламіни, що знаходяться в кровоносній руслі.
Адренорецептори і їх підтипи нерівномірно розподілені по окремим органам. В одних органах і тканинах можуть перебувати адренорецептори декількох типів і підтипів (серце, судини, шлунково-кишкового тракту та ін.), В інших - рецептори тільки одного типу.
Безумовно, наявність в органі чи тканині різних підтипів адренорецепторів полегшує тонку регуляцію функцій органів і тканин. З іншого боку, наявність рецепторів однакових типів і підтипів в різних тканинах не дозволяє отримати виборчого ефекту щодо того чи іншого органу.
Фармакологічний відповідь завжди буде являти собою результат взаємодії лікарської речовини з рецепторами, розташованими в різних органах і тканинах. Така ситуація в області фармакотерапії триватиме до тих пір, поки не буде встановлено відмінність в будові блокатори окремих органів (якщо вони взагалі є) і не будуть синтезовані речовини, вибірково взаємодіють з адренорецепторами окремих органів і тканин організму.
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Орган, тканина | Адренорецептори (АР) | |
| а-адренорецептори | (3-адренорецептори | |
| скелетні м'язи | Р 2 - підвищення скорочувальної активності (тремор) | |
| Жовчний міхур і позапечінкові жовчні протоки | Р 2 - розслаблення | |
| Сечовий міхур і сечоводи | а 1 - посилення тонусу сечоводів а х - скорочення сфінктера сечового міхура | Р 2 - розслаблення стінок сечового міхура |
| Жирова тканина (ліпоціти) | а 2 - пригнічення ліполізу | Р1, Р2, Р3 - посилення ліполізу |
| селезінка | а 1 - скорочення капсули селезінки | Р 2 - розслаблення капсули селезінки |
| очі | а 1 - скорочення радіальної м'язи райдужної оболонки (розширення зіниці) | |
| Шкіра, піломоторних м'язи | з ^ - скорочення м'язів, які піднімають волосся (пілоерекція) | |
| тромбоцити | а 2 - стимуляція агрегації тромбоцитів | |
| гладкі клітини | Р 2 - пригнічення вивільнення гістаміну | |
Примітка. Якщо не обумовлено мова йде про пост-і внесінаптіческого адренорецептори. При стимуляції обох типів адренорецепторів (а і Р) кінцевий ефект визначається їх відносною щільністю в тканинах (наприклад, звуження або розширення судин залежить від переважання в окремих судинах судинозвужувальних з ^ -АР або судинорозширювальних Р 2 -АР.Пресінаптіческіе рецептори безпосередньо на функції органів і тканин не впливають.
Будучи локалізованими в області пресинаптичної мембрани, вони за принципом зворотного зв'язку регулюють викид медіатора в синаптичну щілину.
Так, активація норадреналином пресинаптических ^ адренорецепторів зменшує виділення НА з адренергічних нервових закінчень за рахунок пригнічення активності аденілатциклази та пригнічення входу іонів Са 2+ в нервове закінчення в період генерації потенціалу дії, а також посилення калієвого струму.
Залежно від типу (а 2 або Р 2) при активації вони можуть або послаблювати, або посилювати виділення НА в синаптичну щілину, зменшуючи або збільшуючи тим самим діючу на адренорецептори концентрацію медіатора і відповідно надаючи гнітюче або збудливу дію на функцію ефекторних клітин.
а-Адренорецептори діляться на 2 основні підтипи: з ^ - і аз-адренорецептори, що відрізняються за своєю локалізації, функції та механізму реалізації біологічного сигналу.
По розташуванню в організмі розрізняють центральні та периферичні а-адренорецептори. За локалізацією в синапсі пре-, пост- і внесінаптіческого а-адренорецептори.
В останні роки методами молекулярного клонування було показано наявність 3 підгруп блокатори в кожному з підтипів а-адреноблокатори (відповідно а 1А, а 1В, а ш і а 2А, а 2В а 2С). Вивчення їх розподілу в організмі, структури і фармакологічних властивостей триває. Виборча активація або пригнічення окремих з них (а 2А в нейронах головного мозку і а 1А в гладких м'язах передміхурової залози) знаходить практичне застосування в клініці для лікування захворювань серцево-судинної системи і передміхурової залози.
Широка поширеність а-адреноблокатори обумовлює різноманіття біологічних ефектів, що виникають при їх порушенні або фармакологічної блокаді.
а 1 -адренорецептори переважно локалізовані на постсинаптичні мембрані ефекторних клітин; лише в останні роки отримані докази наявності пресинаптических а 1 -адренорецепторів.
Топографія постсинаптических а ^ і а 2 -адренорецепторів, їх роль в організмі і механізм функціонування розрізняються.
У серцево-судинній системі знайдені а-адренорецептори (а-АР) обох типів. У тканини серця виявлено значне число постсинаптических з ^ -АР; при їх порушенні спостерігається посилення сили і частоти серцевих скорочень.
Знаходяться в артеріях і венах з ^ - і а 2 -АР викликають скорочення судин.
У більшості випадків в артеріальних клітинах гладеньких м'язів постсинаптические сц-АР розташовані на постсинаптичні мембрані. а 2 -АР розташовані на клітинах гладеньких м'язів внесі- наптіческі, тобто в областях, безпосередньо не примикають до адренергічних синапси.
Вважають, що про ^ -АР реагує на НА, що вивільняється з адренергічних нервових закінчень, а внесінаптіческого розташовані а 2 -АР взаємодіють з катехоламинами, циркулюючими в кровоносній руслі.
Вважають, що при гіпертонічній хворобі відбувається тривала активація а 2 -АР, яка веде до збільшення судинного опору.
Крім серцево-судинної системи про ^ -АР розташовані і в ряді інших органів і тканин, де їх порушення призводить до посилення скорочень гладких м'язів і збільшення секреції.
сц-АР викликають скорочення капсули селезінки, мигательной перетинки, піломоторов, матки, дистальнихвідділів дихальних шляхів легенів, сфінктерів шлунка, кишечника, сечового міхура. Порушення а, -АР кишечника викликає його розслаблення.
У печінці під впливом сц-АР активується фермент глико- генфосфорілаза, посилюється глікогеноліз. Під впливом з ^ -АР, що знаходяться в бурої жирової тканини, підсилюється ліполіз.
Широко поширені в організмі а 2 -адренорецептори (а 2 -АР), які бувають 2 видів - пре- і постсинаптичні. Пре синаптичні а 2 -АР, розташовані по ходу холінергічних нервів, що іннервують ШКТ, викликають затримку виділення ацетил холіну, що призводить до його розслабленню і пригнічення секреторної функції. а 2 -АР, що знаходяться в жирових клітинах, пригнічують ліполіз, в р-клітинах підшлункової залози зменшують вивільнення інсуліну (останнє може служити підставою для використання а 2 -адреноблокаторов в антидіабетичної терапії).
Активація а 2 -АР циркулюючих в крові тромбоцитів викликає їх агрегацію.
У різних областях ЦНС присутні з ^ - і а 2 -АР, функції яких уточнюються.
Центральні а 2 -АР - мішень для гіпотензивних препаратів кло- нідіна, гуанфацінаі а-метилдофи (що діє через а-метілнор- адреналін).
Центральні а 2 -АР у великій кількості локалізовані в Пон- томедуллярной області, в якій спостерігається висока щільність (нор) адренергічних синапсів. Основні ядра цієї області: вазомоторний центр, ядра солитарного тракту і блукаючого нерва. а 2 -АР присутні у всіх трьох ядрах.
При дії агоністів а 2 -адренорецепторів на пресинаптичні а 2 -АР відбувається затримка виділення медіаторів ЦНС, зокрема, таких як серотонін, ацетилхолін і дофамін. Контроль а 2 -АР за виділенням декількох медіаторів пояснює різноманітність змін в ЦНС під впливом агоністів а 2 -АР.
Активація а 2 -АР може бути причиною розвитку седативного ефекту, аналгезії, брадикардії, гіпотензії та інших явищ.
р-адренорецептори (р-АР) підрозділяють на два основних підтипи - р ^ і р 2 -подтіпи.
В даний час синтезовано значну кількість більш-менш виборчих щодо р-АР агоністів і антагоністів.
На відміну від рецепторів інших типів, речовин, які є виборчими агоністами р ^ АР, порівняно мало. Найбільш відоме з них - добутамін. У порівнянні з блокаторами Р ^ АР також невелика кількість з'єднань вибірково блокують р 2 -АР. Найбільш відоме з них бутоксамін.
Дослідження по визначенню підтипів р г АР і Р 2 -АР поки не виявили наявності гетерогенності всередині р ^ АР і р 2 -АР, хоча не виключено, що вона існує.
В даний час виділяють наявність 3 підтипів р-адренорецеп- торів в організмі: р ^, р 2 - і Р 3 -АР.
Підтипи р-АР розрізняються як по локалізації в межах синапсів, так і за розподілом в організмі.
Як і для а-АР, розрізняють центральні та периферичні р-АР. На відміну від а-АР, р-АР по відношенню до синапси в основному розташовані постсинаптически (р ^ АР) або внесінаптіческого (р 2 -АР). В периферичної частини нервової системи знайдені пресинаптические р-АР, (мабуть, підтипу р 2 -АР). Їх збудження за принципом позитивного зворотного зв'язку призводить до вивільнення НА, а блокада пресинаптического р 2 -АР відповідними антагоністами гальмує виділення НА в синаптичну щілину. В ЦНС пресинаптические р-АР поки не виявлені.
Так само як і для а-АР, широка поширеність і гетерогенність р-АР в організмі зумовлюють різноманіття біологічних ефектів, що виникають при їх порушенні або блокаді фармакологічними засобами.
Р * АР і їх підтипи зустрічаються практично у всіх тканинах і органах організму. При цьому в клітинах одного типу можуть бути р-АР різних підтипів.
У різних відділах серця переважають Р ^ АР. Їх порушення призводить до збільшення сили і частоти серцевих скорочень, провідності, підвищення збудливості і автоматизму, активації гли- когеноліза, розширенню коронарних судин.
Активація Р, -АР, що знаходяться в шлунково-кишковому тракті, викликає його розслаблення; в білій і бурої жирової тканини вони підсилюють ліполіз.
У порівнянні з Р ^ АР Р 2 -АР більш поширені в організмі. В силу своєї внесінаптіческого локалізації вони реагують в першу чергу на катехоламіни, що циркулюють в кровоносній руслі.
р 2 -АР знаходяться в легенях, кровоносних судинах, матці, а також в серці, жирової тканини, печінки, скелетних м'язах, підшлунковій залозі, щитовидній залозі, сім'яниках, слізних залозах.
Їх порушення призводить до розширення бронхів і судин, розслаблення матки, збільшення секреції реніну, інсуліну та йодовмісних гормонів, активації глікогенолізу в скелетних м'язах і печінці, ліполізу в жировій тканині.
Пресинаптические р 2 -АР розташовані на закінченнях периферичних симпатичних і холінергічних нервів. При їх активації збільшується вивільнення норадреналіну і ацетилхоліну.
р 3 -АР беруть участь в регуляції ліполізу в жировій тканині, що призводить до підвищення теплопродукції. Вони мають набагато вищою спорідненістю до НА, ніж до адреналіну; на вiдмiну вiд ^ Арі р 2 -АР слабо реагують на р-блокатори типу пропранололу і не схильні до десенситизации. В даний час розробляються синтетичні агоністи Р 3 -АР, які, підвищуючи інтенсивність обмінних процесів в організмі, могли б використовуватися при ожирінні.
За хімічною будовою а- і р-АР є глікопротеїнами з молекулярної масою 70 000-90 000 дальтон, що містять кілька сотень амінокислот (наприклад, р, -АР, р 2 -АР і р 3 -АР людини містять 477,413 і 408 амінокислот відповідно) .
Білкова ланцюг рецептора складається з 7 гідрофобних доменів, кожен з яких утворює трансмембранну а-спіраль, з розташованими між ними гідрофільними доменами (петлями), розташованими поперемінно з обох боків клітинної мембрани.
Кінцева область білкової ланцюга рецептора, яка містить аміногрупу (МН 2), розташована внеклеточно, а що містить карбоксильну (СООН) групу - внутрішньоклітинно.
Трансмембранні гідрофобні домени приблизно однакові за розмірами і містять по 20-25 амінокислотних залишків, гідрофільні домени (петлі) більш варіабельні по довжині. Сім трансмембранних доменів розташовані в мембрані в формі «кишені» (pocket).
Трансмембранні домени різних блокаторів мають подібні ділянки амінокислотних послідовностей. Так, а- і р-АР подібні між собою на 40%. Більша схожість в будові мають окремі підтипи адренорецепторів (підтипи ctj-AP і а 2 -АР подібні між собою на 75%). Амінокислотні послідовності трансмембранних доменів, що пов'язують ендогенні катехоламіни, подібні на 60% для всіх трьох підтипів p-адреноблокатори.
Різні області рецептора функціонально гетерогенні: виділені зони, відповідальні за взаємодію рецептора з адренергическими речовинами (надалі - адренергічні ліганди або просто ліганди) і G-білками.
Порівняльний аналіз хімічної структури і активності адренергічних лигандов виявив їх структурні особливості, необхідні для взаємодії з рецепторами. Зокрема, для прояву максимальної активності по відношенню до всіх типів адренорецепторів необхідна наявність катехолового кільця (бензольне кільце, що містить 2 гідроксильні групи в 3-м і 4-м положеннях), яке утворює водневі зв'язки і вступає в гідрофобні взаємодії з амінокислотними бічними ланцюгами в лігандсвязивающей зоні рецептора.
Експерименти з заміною амінокислот в білкової ланцюжку рецептора показали важливу роль окремих амінокислот для ліганд- рецепторної взаємодії.
Так, заміна або навіть видалення окремих ділянок в гідрофільних петлях блокаторів не впливає на ліганд-рецепторні зв'язування.
У той же час заміна окремих амінокислот в трансмембранних гідрофобних доменах надає на нього істотний вплив, наприклад заміна аспарагінової амінокислоти під номером 113 (Asp 113) в 3 гідрофобному домені призводить до різкого зниження зв'язуючої здатності р 2-адренорецепторів як щодо агоністів, так і антагоністів .
Аналогічні експерименти з іншими амінокислотами трансмембранних ділянок білкового ланцюжка рецептора дозволили висловити припущення про важливу роль окремих амінокислот в його взаємодії з катехоламинами. Однією з найбільш вивчених в цьому плані є структура Р 2 -АР, що має багато спільного зі структурою інших типів адренорецепторів (рис. 4.5).
 |
Серед них аспарагінова амінокислота під номером 113 (Asp 113), що знаходиться в 3 трансмембранному гідрофобному домені і має в своєму складі несучу негативний заряд карбоксильну групу, з якою завдяки електростатичного (іонного) взаємодії зв'язується позитивно заряджена протонированная аминогруппа катехоламіну.
Гідроксили катехолового кільця молекули ліганда утворюють водневі зв'язки з гідроксильних груп 2 молекул серину під номерами 204 і 207 (Ser 204 і Ser 207), що знаходяться в 5 трансмембранному домені.
Крім того, катехоловое кільце лиганда може вступати в гідрофобна взаємодія з гідрофобним ароматичним кільцем амінокислоти фенілаланіну під номером 290 (Phe 290), що знаходиться в 6-м трансмембранному домені.
Знаходження лігандсвязивающего ділянки рецептора всередині фосфолипидного бислоя клітинної мембрани пояснює, чому гідрофобні ß-адреноблокатори зв'язуються міцніше, ніж ендогенні гідрофільні катехоламіни.
Інший функціонально значимий центр ß-AP - область взаємодії з G-білками, які регулюють активність ефекторних систем ферментів і іонних каналів (для всіх підтипів ß-AP - аде- нілатціклази). Зв'язування адренорецептора з G-білками відбувається з боку внутрішньої поверхні плазматичної мембрани в місці знаходження найбільшої 3-й внутрішньоклітинної петлі адренорецептора.
Для зв'язування з G-білками і активації аденілатциклази абсолютно необхідна область петлі, що складається з 8 амінокислот (залишки 222-229) і утворює зв'язок між карбоксильним кінцем 5-го трансмембранного домену та 3-й внутрішньоклітинної петлею.
Модель ß-адренорецептори, представлена \u200b\u200bна рис. 4.5, робоча, заснована на фармакологічному аналізі мутантних рецепторів і аналізі залежності «структура-активність» адренергічних лігандів.
Зазначена модель взаємодії розроблена для ß 2 -AP, але вона універсальна для адренергічнихрецепторів, так як встановлено, що всі рецептори, що зв'язують катехоламіни, містять Asp в позиції, аналогічної Asp 113 в 3 трансмембранному домені ß-адренорецептори, два Ser в 5-м трансмембранному домені і Phe - в 6-м, відмінності стосуються в основному порядкового номера амінокислот у поліпептидному ланцюзі рецептора, що беруть участь у формуванні його активного центру.
Крім обов'язкових для зв'язування катехоламинергических лигандов амінокислот, полипептидная ланцюжок блокатори містить і інші амінокислотні залишки (аспарагина, тирозину, треоніну, триптофану, цистеїну і ін.), Що визначають особливості взаємодії рецептора з різними адренергическими агоністами і антагоністами.
Найважливішу роль в зміні функціонально-біохімічних процесів в клітинах при дії катехоламінів і споріднених їм сполук (агоністів) на адренорецептори грають G-білки.
Саме G-білки здійснюють трансдукцію (передачу) адренергического сигналу з адренорецептора на ефекторні (реалізують ефект) ферменти і іонні канали.
G-білки - гетеротрімери і складаються з 3 субодиниць (а, ß, у). Найважливішу роль з них грає а-субодиниця, яка забезпечує зв'язування з рецептором і приєднує ГТФ (гуанозинтрифосфат).
Стимулюючі і інгібуючі відбілювання і & -белкі відрізняються за будовою а-субодиниці (Про д містить а 8 -субодиниці, в. Містить а-субодиницю). р- і у-Субодиниці ідентичні у обох типів білків.
Передача сигналу з рецептора на ефекторні структури відбувається в основному за допомогою а-субодиниці. На а-субодиниці розташована ділянка, який може зв'язувати або ГТФ, або ГДФ (гуанозиндифосфат).
Вільна а-субодиниця О-білка - це фермент, що володіє ГТФ-азной активністю, він переводить ГТФ в ГДФ.
Взаємодія активованого адренергическими лигандами рецептора з О-білками в складі комплексу АР О-білок еффектор- ний фермент (або іонний канал) активує останні з подальшими функціонально-біохімічними змінами в клітинах. Послідовність подій при цьому виглядає наступним чином.
У неактивованому (не збудженому) стані в мембрані комплекс рецептора і О-білка знаходиться окремо від ефекторних ферменту або іонного каналу.
У збудженому стані а-субодиниця О-білка пов'язана з молекулою ГДФ.
Взаємодія адренергического лиганда з відповідальними за зв'язування трансмембранними доменами призводить до зміни конформації третього петлевого домену, з яким за рахунок карбоксильного кінця зв'язується О-білок, що супроводжується зміною властивостей а-субодиниці О-білка - остання втрачає спорідненість до ГДФ і зв'язується з молекулою ГТФ.
Зв'язування ГТФ з а-субодиницею О-білка призводить до його отщеплению від рецептора і дисоціації на а- і міцно пов'язані між собою (Зу-субодиниці.
Після дисоціації активована ГТФ а-субодиниця і комплекс Ру-субодиниць О-білка діють на різні ефекторні системи (ферменти і іонні канали), що далі через систему вторинних месенджерів (посередників) змінює внутрішньоклітинні процеси.
Якщо об'єктом регуляції О-білків є аденилатциклаза (наприклад, для всіх підтипів р-АР), то при її активації в клітці з АТФ синтезується цАМФ - вторинний месенджер, що запускає процеси, що лежать в основі активації клітини.
Існує кілька основних типів О-білків стимулюючі (О з) і інгібуючі (О) аденилатциклазу, що активують фосфоліпази (Про ч), що впливають на іонні канали (Про о). Кожен основний підтип адренорецептора віддає перевагу специфічного класу
О-білків: а ^ АР - а 2 -АР - 0 / о, р-АР - О в.
Об'єктом регуляції О-білків крім аденілатциклази можуть бути і інші ферментативні білки - гуанілатциклазу, фосфоліпаза С, фосфоліпаза А 2, іонні канали (К + і Са +) і ін.
Так як а-субодиниця має внутрішню ГТФ-азной активністю, то в подальшому відбувається гідроліз пов'язаного з а-субодиницею ГТФ з утворенням ГДФ і Р. і реассоціаціі а-субодиниці з Ру-субодиницями. В кінцевому підсумку а-субодиниця отщепляется від ефекторних ферменту і приєднується до рецептора. Система приходить в початковий стан.
Для кожного з підтипів адренорецепторів існує певний механізм трансформації хімічного сигналу в біологічну реакцію клітини, який реалізується при зв'язуванні з рецептором відповідного адренергического агоніста.
Так, основним механізмом, відповідальним за роботу а ^ АР, є активація О-білками (Про ч -белок) фосфоліпази С, яка гідролізує мембранний фосфолипид фосфатидилинозитол-4,5- біфосфат до инозитол-1,4,5-трифосфату (1Р 3 , ІТФ) та діацілгліце- рина (ДАГ). 1Р 3, зв'язуючись зі специфічними Са 2+ -каналами ЕПР, викликає вивільнення з нього Са 2+, що призводить до підвищення вмісту Са 2+ в цитоплазмі і активує кальційзалежних процеси - скорочення гладких м'язів і секрецію залоз. Під впливом ДАГ в присутності кальцію активується протеинкиназа С. В шлунково-кишковому тракті стимуляція а ^ АР і збільшення вмісту Са 2 ^ в клітинах, навпаки, викликають розслаблення гладких м'язів через гіперполяризації, що розвивається при відкриванні залежних від кальцію калієвих каналів (Са 2 + -залежних калієвих каналів).
Активація кожного з підтипів р-блокатори - р ^ р 2 і р 3 - призводить до зростання опосередкованої через Про д -белок активності аденілатциклази, до підвищення рівня цАМФ, до наступної активації цАМФ-залежної протеїнкінази (протеинкиназа А), яка за рахунок фосфорилювання різних білків, зокрема ферментативних, змінює функціональнометаболіческіе процеси в клітці.
У розвитку клітинної реакції на активацію блокатори можуть брати участь і інші механізми, пов'язані з О-білками.
Як відомо, при тривалому впливі катехоламінів (КА) і їх аналогів відбувається поступове зниження до них чутливості тканин. Механізми зниження реакції тканин на КА різноманітні. Одним з них може бути так звана десенситизация рецепторів, добре вивчена в разі р-адреноретдепторов. При зв'язуванні адренергічних агоністів з (3-АР останній активується протягом декількох секунд. Тривале взаємодія агоніста з р-АР призводить до прогресуючого зменшення здатності р-АР реагувати на пов'язаний агонист. Це явище і носить назву десен- сітізаціі адренорецепторів і на молекулярному рівні полягає в відщепленні адренорецептора від комплексу Про д -белок-аденилатциклаза. Процес десенситизации адренорецепторів розвивається протягом декількох хвилин в ході безпосередньої взаємодії рецептора з агоністом і обумовлений конформаційними змінами в області внутрішньоклітинного карбоксильного (-СООН) кінця рецептора, що створюють умови для фосфорилювання його окремих амінокислотних залишків. Рецептори, що зв'язують О-білки, містять багаті серинові і треонінових (Еег / ТЬг) амінокислотними залишками області на карбоксильних кінці і в 3-й внутрішньоклітинної петлі, гідроксильні групи (ОН) яких можуть фосфорильованій під впливом протеинкиназ, серед яких цАМФ-залежна протеинкиназа (протеинкиназа А) і кіназа (3-адренорецепторів. Фосфорильовані кінази (3-адренорецепторів амінокислотні залишки адренорецептора зв'язуються зі специфічним білком р-аррестіном, що послаблює взаємодію між рецептором і 0 8 -белком і підсилює Десенсіті зацию. Таким чином, фосфорілірованний р- АР стає функціонально незалежним від Про д -белка і аденілатциклази, що зменшує її стимуляцію. Десенситизация, як правило, оборотна. Після видалення адренергического лиганда під впливом клітинних фосфатаз відбувається відщеплення фосфатних груп від рецептора (дефосфорілірованіе), і він повертається в початковий стан. в відміну від р-АР дані про можливості десенситизации а-а Р суперечливі.
При тривалій стимуляції р-блокаторів може припинитися і синтез нових молекул рецептора.
Теоретично кожен процес, що протікає в ході функціонування адренореактівних структур, може бути об'єктом стимулюючого або гнітючої дії, але практично в даний час найбільш вивчений і клінічно значущий процес вплив лікарських речовин на наступні адренергические процеси і структури:
синаптичні і внесінаптіческого адренорецептори;
вивільнення медіатора з нервового закінчення;
нейрональне або екстранейрональний захоплення КА;
депонування і вивільнення КА з синаптичних бульбашок;
ферментативний розпад КА.
Завантаження ...