Сводная таблица по медиаторам цнс

Строение головного мозга человека, функции полушарий. Схема связей в стриопаллидарной системе. Расположение центра восприятия письменной речи. Причины моторной афазии. Последствия поражения сенсорного центра Вернике. Различия стриатума и паллидума.

Рубрика	Медицина
Вид	задача
Язык	русский
Дата добавления	10.10.2016
Размер файла	1,3 M

• посмотреть текст работы

• скачать работу можно здесь

• полная информация о работе

• весь список подобных работ

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Задания по нейрофизиологии

1. Составить сводную таблицу по медиаторам ЦНС

большинство постганглионарных нейронов симпатической нервной системы, ЦНС

возбуждающее и тормозное

Медиатор а мотонейронов спинного мозга иннервирует скелетную мышцу

Возбуждение на тормозные клетки реншоу

В нейронах ствола мозга

Возбуждение и торможение в промежуточном мозге, черной субстанции, лимбической системе

В лимбической системе, ядрах шва

Возбуждение м торможение влияние в стволе мозга, в коре- тормозящее

В гипофизе и в срединном возвышении гипоталамуса

H1 - рецепторы участвуют в регуляции потребления пиши, терморегуляции, секреции пролактина и антидиуретического гормона

H2 - рецепторы обнаружены в глиальных клетках

Кислые аминокислоты ( глицин, У - аминомасляная кислота

Тормозные медиаторы в синапсах ЦНС и действуют на тормозные рецепторы

Нейтральные а/к (а-глутамат, а-аспарат)

Мозжечек, таламус, гиппокампа, кора большого мозга

В дорсальных корешках спинного мозга

В гипоталамической области

Передают сигналы мозга

Энкефалины и эндорфины

На клетках лимбической системы, нервной субстанции субстанции, ядра промежуточного мозга

Блокируют болевую пульсацию

Потребность организма к воде

Медиаторы головного мозга

Гипоталамус и симпатическая н.с.

Регулирует настроение, эмоции, поддержание бодрствования, участвует в механизмах формирования фаз сна

Средний отдел мозга

Формирует чувство удовольствия, регуляция эмоций, поддержание бодрствования

В полосатом теле регулирует сложные мышечные движения

Ускоряет процессы обучения, формирование болевых ощущений, сенсорное восприятие, засыпание

2. Разработка схем спинальных рефлексов

Изображаются рефлекторные дуги рефлексов: рефлекс растяжения, перекрестные сгибательный и разгибательный рефлекс

В результате возбуждения альфа-мотонейронов экстрафузальные волокна сокращаются и растягиваются мышцы уменьшается и наоборот, когда мышца достаточно сократилась, мышечные веретена, находящиеся в ней, укорачиваются и импульс от рецепторов растяжения становятся слабее; уменьшается их активирующее влияние на мотонейроны, в результате тонус мышц снижается и ее длина возвращается к исходной.

Рефлексы растяжения моносинаптический (I, от мышечных веретён, приводит к сокращению той же мышцы) и полисинаптический (II)

Реципрокное торможение. А -сгибательный рефлекс. Б - перекрестный разгибательный рефлекс

3. Составление таблицы по таламическим ядрам

сенсорная область коры

Вентральное переднее ядро

Спино-таламический путь, медиальная петля, тройничная петля

Вентральное латеральное ядро

Вентральное заднелатеральное ядро

Сенсорная область коры

Вентральное заднемедиальное ядро

4. Разработка топографической карты локализации корковых функций

При разработке топографической карты указываются двигательные области коры, первичные и вторичные проекционные поля анализаторов, ассоциативные области коры, речевые центры. Для каждого поля приводится нумерация по Бродману.

1-я зона - двигательная - представлена центральной извилиной и лобной зоной впереди нее - 4, 6, 8, 9 поля Бродмана.

В коре головного мозга различают зоны - поля Бродмана (нем. физиолог).

При ее раздражении - различные двигательные реакции; при ее разрушении - нарушения двигательных функций: адинамия, парез, паралич (соответственно - ослабление, резкое снижение, исчезновение).

В 50-е годы ХХ в. установили, что в двигательной зоне различные группы мышц представлены неодинаково. Мышцы нижней конечности - в верхнем отделе 1-ой зоны. Мышцы верхней конечности и головы - в нижнем отделе 1-й зоны. Наибольшую площадь занимают проекция мимической мускулатуры, мышц языка и мелких мышц кисти руки.

2-я зона - чувствительная - участки коры головного мозга кзади от центральной борозды (1, 2, 3, 4, 5, 7 поля Бродмана). При раздражении этой зоны - возникают ощущения, при ее разрушении - выпадение кожной, проприо-, интерочувствительности.

Гипостезия - снижение чувствительности, анестезия - выпадение чувствительности, парестезия - необычные ощущения (мурашки). Верхние отделы зоны - представлена кожа нижних конечностей, половых органов. В нижних отделах - кожа верхних конечностей, головы, рта.

1-я и 2-я зоны тесно связаны друг с другом в функциональном отношении.

В двигательной зоне много афферентных нейронов, получающих импульсы от проприорецепторов - это мотосенсорные зоны. В чувствительной зоне много двигательных элементов - это сенсомоторные зоны - отвечают за возникновение болевых ощущений.

3-я зона - зрительная зона - затылочная область коры головного мозга (17, 18, 19 поля Бродмана). При разрушении 17 поля - выпадение зрительных ощущений (корковая слепота).

Различные участки сетчатки неодинаково проецируются в 17 поле Бродмана и имеют различное расположение при точечном разрушении 17 поля выпадает видение окружающей среды, которое проецируется на соответствующие участки сетчатки глаза.

При поражении 18 поля Бродмана страдают функции, связанные с распознаванием зрительного образа и нарушается восприятие письма. При поражении 19 поля Бродмана - возникают различные зрительные галлюцинации, страдает зрительная память и другие зрительные функции.

4-я - зона слуховая - височная область коры головного мозга (22, 41, 42 поля Бродмана). При поражении 42 поля - нарушается функция распознавания звуков. При разрушении 22 поля - возникают слуховые галлюцинации, нарушение слуховых ориентировочных реакций, музыкальная глухота. При разрушении 41 поля - корковая глухота.

5-я зона - обонятельная - располагается в грушевидной извилине (11 поле Бродмана).

6-я зона - вкусовая - 43 поле Бродмана.

7-я зона - речедвигательная зона (по Джексону - центр речи) - у большинства людей (праворуких) располагается в левом полушарии.

Эта зона состоит из 3-х отделов.

Речедвигательный центр Брока - расположен в нижней части лобных извилин - это двигательный центр мышц языка. При поражении этой области - моторная афазия.

Сенсорный центр Вернике - расположен в височной зоне - связан с восприятием устной речи.

При поражении возникает сенсорная афазия - человек не воспринимает устную речь, страдает произношение, та как нарушается восприятие собственной речи. мозг полушарие паллидум афазия вернике

Центр восприятия письменной речи - располагается в зрительной зоне коры головного мозга - 18 поле Бродмана аналогичные центры, но менее развитые, есть и в правом полушарии, степень их развития зависит от кровоснабжения.

Если у левши повреждено правое полушарие, функция речи страдает в меньшей степени. Если у детей повреждается левой полушарие, то его функцию на себя берет правое. У взрослых способность правого полушария воспроизводить речевые функции - утрачивается.

Всего различают (по Бродману) - 53 поля.

5. Составление таблицы по показателям изменения функций различных органов при стимуляции симпатических и парасимпатических нервов

Медиатор (лат. mediator — посредник) — химическое вещество, с помощью которого сигнал передается от одной клетки к другой. В головном мозге к настоящему времени обнаружено около 30 БАВ (табл. 5).

Таблица 5. Основные медиаторы и нейропептиды ЦНС: место синтеза и физиологические эффекты

Вещество	Синтез и транспорт	Физиологическое действие
Норадреналин (возбуждающий медиатор)	Ствол мозга, гипоталамус, ретикулярная формация, лимбическая система, симпатический отдел ВНС	Регуляция настроения, эмоциональные реакции, поддержание бодрствования, формирование сна, сновидений
Дофамин (допамин) (возбуждающий, может оказывать тормозное действие)	Средний мозг, черная субстанция, лимбичесая система	Формирование чувства удовольствия, регуляция эмоциональных реакций, поддержание бодрствования
Влияние на полосатое тело (бледный шар, скорлупа) базальных ганглиев	Участе в регуляции сложных движений
Серотонин (возбуждающий и тормозной медиатор)	Спинной мозг, ствол мозга (ядро шва), головной мозг, гипоталаму, таламус	Терморегуляция, формирование болевых ощущений, сенсорное восприятие, засыпание
Ацетилхолин (возбуждающий медиатор)	Спинной и голвной мозг, ВНС	Возбуждающие влияние на эффекторы
ГАМК (гамма-аминомасляная кислота) тормозной медиатор	Спинной и головной мозг	Сон, торможение в ЦНС
Глицин (тормозной медиатор)	Спинной и головной мозг	Торможение в ЦНС
Ангиотензин II	Ствол мозга, гипоталамус	Повышение давления, торможение синтеза катехоламинов, стимуляция синтеза гормонов, информирует ЦНС об осмотическом давлении крови
Олигопептиды:	Лимбическая система, гипофиз, гипоталамус	Эмоциональные реакции, настроение, половое поведение
1.Веществ Р	Передача болевого возбуждения от периферии в ЦНС, формирование болевых ощущений
2.Энкефалины, эдорфины	Антиболевые (обезболивающие) рекции головного мозга
3.Пептид, вызывающий дельта-сон	Повышение устойчивости к стрессу, сон
4.Гастрин	Информирует мозг о пищевой потребности
Простогландины	Кора больших полушарий, мозжечок	Формирование болевых ощущений, повышение свертываемости крови; регуляциятонуса гладких мышц; усиление физиологическог эффекта медиаторов и гормонов
Моноспецифические белки	Различные отделы головного мозга	Влияние на процессы обучения, память, биоэлектрическую активность и химическую чувствительность нервных клеток

Вещество, из которого образуется медиатор (предшественник медиатора), попадает в сому или аксон из крови и ликвора, в результате биохимических реакций под действием ферментов превращается в соответствующий медиатор, затем транспортируется в синаптические везикулы. Медиатор может синтезироваться в теле нейрона или его окончании. При передаче сигнала с нервного окончания на другую клетку медиатор высвобождается в синаптическую щель и действует на рецептор постсинаптической мембраны. Как отмечалось выше, по механизму реагирования на медиатор все эффекторные рецепторы подразделяют на ионотропные и метаботропные. Большинство ионотропных и метаботропных рецепторов связано с G-белками (ГТФ-связывающие белки).

При действии медиатора на ионотропные рецепторы открываются ионные каналы непосредственно с помощью G-белка, и вследствие движения ионов в клетку или из клетки формируются ВПСП или ТПСП. Ионотропные рецепторы называют также рецепторами быстрого ответа (например, N-холинорецептор, ГАМК₁-, глицино-, 5-НТ₃(S₃)- серотонинорецепторы).

При действии медиатора на метаботропные рецепторы ионные каналы активируются через G-белок с помощью вторых посредников. Далее формируются ВПСП, ПД, ТПСП (электрофизиологические явления), с помощью которых запускаются биохимические (метаболические) процессы; при этом возбудимость нейрона и амплитуда ВПСП могут быть повышенными в течение секунд, минут, часов и даже дней. Вторые посредники могут также изменять активность ионных каналов.

Амины (дофамин, норадреналин, серотонин, гистамин) встречаются в разных отделах ЦНС, в значительных количествах — в нейронах ствола мозга. Амины обеспечивают возникновение процессов возбуждения и торможения, например, в промежуточном мозге, в черной субстанции, в лимбической системе, в полосатом теле.

Серотонин является возбуждающим и тормозным медиатором в нейронах ствола мозга, тормозным — в коре большого мозга. Известно семь типов серотонинорецепторов (5-НТ, Б-рецепторы), большинство из них метаботропные (вторые посредники — цАМ Ф и ИФ₃/ДАГ). Ионотропным является S₃-рецептор (имеется, в частности, в ганглиях ВНС). Серотонин содержится главным образом в структурах, имеющих отношение к регуляции вегетативных функций. Особенно много его в ядрах шва (ЯШ), лимбической системе. Аксоны этих нейронов проходят в бульбоспинальных путях и оканчиваются на нейронах различных сегментов спинного мозга. Здесь они контактируют с клетками преганглионарных симпатических нейронов и со вставочными нейронами желатинозной субстанции. Полагают, что часть этих симпатических нейронов (а может быть, и все) являются серотонинергическими нейронами ВНС. Их аксоны, согласно последним данным, идут к органам ЖКТ и оказывают мощное стимулирующее влияние на его моторику. Повышение уровня серотонина и норадреналина в нейронах ЦНС типично для маниакальных состояний, снижение — для депрессивных.

Норадреналин является возбуждающим медиатором в гипоталамусе, в ядрах эпиталамуса, тормозным — в клетках Пуркинье мозжечка. В ретикулярной формации (РФ) ствола мозга и гипоталамусе обнаружены α- и β-адренорецепторы. Норадренергические нейроны сконцентрированы в области голубого пятна (средний мозг), где их насчитывается всего несколько сотен, но ответвления их аксонов встречаются по всей ЦНС.

Дофамин является медиатором нейронов среднего мозга, гипоталамуса. Дофаминорецепторы подразделяют на Д₁- и Д₂-подтипы. Д₁-рецепторы локализуются на клетках полосатого тела, действуют посредством дофаминчувствительной аденилатциклазы, как и Д₂-рецепторы. Последние обнаружены в гипофизе.

При действии на них дофамина угнетаются синтез и секреция пролактина, окситоцина, меланоцитстимулирующего гормона, эндорфина. Д₂-рецепторы найдены на нейронах полосатого тела, где их функция пока не очень ясна. Содержание дофамина в нейронах ЦНС повышено при шизофрении и снижено при паркинсонизме.

Гистамин реализует свое влияние с помощью вторых посредников (цАМФ и ИФ₃/ДАГ). В значительной концентрации обнаружен в гипофизе и срединном возвышении гипоталамуса — здесь же локализовано основное количество гистаминергических нейронов. В остальных отделах ЦНС уровень гистамина очень низок. Медиаторная роль гистамина изучена мало. Выделяют Н₁-, Н₂- и Н₃-гистаминорецепторы. Н₁-рецепторы имеются в гипоталамусе и участвуют в регуляции потребления пищи, в терморегуляции, секреции пролактина и антидиуретического гормона (АДГ). Н₂-рецепторы обнаружены на глиальных клетках.

Ацетилхолин встречается в коре большого мозга, в спинном мозге. Известен в основном как возбуждающий медиатор; в частности, является медиатором α-мотонейронов спинного мозга, иннервирующих скелетную мускулатуру. С помощью ацетилхолина α-мотонейроны по коллатералям своих аксонов передают возбуждающее влияние на тормозные клетки Реншоу; ацетилхолин имеется в РФ ствола мозга, в гипоталамусе. Обнаружены М- и N-холинорецепторы. Установлено семь типов М-холинорецепторов; основными являются и М₁- и М₂-рецепторы. М₁-холинорецепторы локализуются на нейронах гиппокампа, полосатого тела, коры большого мозга, М₂—холинорецепторы — на клетках мозжечка, ствола мозга. N-холинорецепторы довольно плотно расположены в области гипоталамуса и покрышки. Эти рецепторы изучены достаточно хорошо, они выделены с помощью α-бунгаротоксина (основной компонент яда ленточного крайта) и α-нейротоксина, содержащегося в яде кобры. При взаимодействии ацетилхолина с N-холинорецепторным белком последний изменяет свою конформацию, в результате чего открывается ионный канал. При взаимодействии ацетилхолина с М-холинорецептором активация ионных каналов (К + , Са 2+ ) осуществляется с помощью вторых внутриклеточных посредников (цАМФ — циклический аденозинмонофосфат — для М₂-рецептора; ИФ₃/ДАГ — для М₁рецептора).

Ацетилхолин активирует и тормозные нейроны с помощью М-холинорецепторов в глубоких слоях коры большого мозга, в стволе мозга, хвостатом ядре.

Аминокислоты. Глицин и γ-аминомасляная кислота (ГАМК) являются тормозными медиаторами в синапсах ЦНС и действуют на соответствующие рецепторы, глицин — в основном, в спинном мозге, ГАМК — в коре большого мозга, мозжечке, стволе мозга, спинном мозге. Передают возбуждающие влияния и действуют на соответствующие возбуждающие рецепторы α-глутамат и α-аспартат . Рецепторы глутаминовой и аспарагиновой аминокислот имеются на клетках спинного мозга, мозжечка, таламуса, гиппокампа, коры большого мозга. Глутамат — это основной возбуждающий медиатор ЦНС (75% возбуждающих синапсов мозга). Глутамат реализует свое влияние посредством метаботропных (связанных с активацией цАМФ и ИФ3/ДАГ) и ионотропных (связанных с К + -, Са 2+ -, Na + -ионным и каналами рецепторов).

Полипептиды встречаются в синапсах различных отделов ЦНС.

Энкефалины и эндорфины — опиоидные медиаторы нейронов, блокирующих, например, болевую импульсацию. Реализуют свое влияние посредством соответствующих опиатных рецепторов, которые особенно плотно располагаются на клетках лимбической системы; много их также на клетках черной субстанции, ядрах промежуточного мозга и солитарного тракта, имеются и на клетках голубого пятна, спинного мозга. Их лигандами являются (β-эндорфин, динорфин, лей- и метэнкефалины. Различные опиатные рецепторы обозначаются буквами греческого алфавита: α, ε, κ, μ, χ.

Вещество Р является медиатором нейронов, передающих сигналы боли. Особенно много этого полипептида содержится в дорсальных корешках спинного мозга. Это позволило предположить, что вещество Р может быть медиатором чувствительных нервных клеток в области их переключения на вставочные нейроны. Большое количество вещества Р содержится в гипоталамической области. Различают два вида рецепторов вещества Р: рецепторы типа 8Р-Е (Р₁, расположенные на нейронах коры большого мозга, и рецепторы типа 8Р-Р (Р₂), расположенные на нейронах мозговой перегородки.

Вазоинтестинальный пептид (ВИП), соматостатин, холецистокинин (ХЦК) также выполняют медиаторную функцию. ВИП-рецепторы и рецепторы к соматостатину выявлены на нейронах головного мозга. Рецепторы к ХЦК обнаружены на клетках коры большого мозга, хвостатого ядра, обонятельных луковиц. Действие ХЦК на рецепторы повышает проницаемость мембран для Са 2+ посредством активации аденилатциклазной системы.

Ангиотензин участвует в передаче информации о потребности организма в воде. Рецепторы к ангиотензину обнаружены на нейронах коры большого мозга, среднего и промежуточного мозга. Связывание ангиотензина с рецепторами вызывает увеличение проницаемости клеточных мембран для Са 2+ . Эта реакция обусловлена процессами фосфорилирования мембранных белков вследствие активации аденилатциклазной системы и изменением синтеза простагландинов.

Люлиберин участвует в формировании половой потребности.

Пурины (АТФ, аденозин, АДФ) выполняют в основном моделирующую функцию. В частности, АТФ в спинном мозге выделяется вместе с ГАМК. Рецепторы к АТФ весьма разнообразны: Одни из них ионотропные, другие — метаботропные. АТФ и аденозин ограничивают перевозбуждение ЦНС и участвуют в формировании болевых ощущений.

Гипоталамические нейрогормоны, регулирующие функцию гипофиза, также выполняют медиаторную роль.

Физиологические эффекты действия некоторых медиаторов головного мозга. Дофамин участвует в формировании чувства удовольствия, в регуляции эмоциональных реакций, поддержании бодрствования. Дофамин полосатого тела регулирует сложные мышечные движения. Норадреналин регулирует настроение, эмоциональные реакции, обеспечивает поддержание бодрствования, участвует в механизмах формирования некоторых фаз сна, сновидений. Серотонин ускоряет процессы обучения, формирование болевых ощущений, сенсорное восприятие, засыпание. Эндорфины, энкефалины, пептид, дают антиболевые эффекты, повышают устойчивость к стрессу, способствуют сну. Простагландины вызывают повышение свертываемости крови, изменение тонуса гладких мышц, усиливают физиологические эффекты медиаторов и гормонов. Олигопептиды — медиаторы настроения, полового поведения, передачи ноцицептивного возбуждения от периферии к ЦНС, формирования болевых ощущений.

Таким образом, нейроны ЦНС возбуждаются или тормозятся, в основном, под влиянием специфических медиаторов.

Эффект действия медиатора зависит в основном от свойств ионных каналов постсинаптической мембраны и вторых посредников. Это явление особенно ярко демонстрируется при сравнении эффектов отдельных медиаторов в ЦНС и в периферических синапсах организма. Ацетилхолин, например, в коре мозга при микроаппликациях на разные нейроны может вызывать возбуждение и торможение, в синапсах сердца — только торможение, в синапсах гладкой мускулатуры ЖКТ — только возбуждение. Катехоламины тормозят сокращения желудка и кишечника, но стимулируют сердечную деятельность. Глутамат является только возбуждающим медиатором ЦНС.

Медиаторы (трансмиттеры) — физиологически активные вещества, непосредственно передающие информацию от одной клетки к другой через специальные межклеточные контакты — синапсы.

На периферии медиаторами чаще всего служат два вещества — АХ (нервно-мышечные синапсы и синапсы парасимпатического отдела ВНС) и НА (синапсы постганглиоиарных волокон симпатического отдела ВНС). Но в ЦНС возбуждение и торможение могут передаваться с нейрона на нейрон при помощи многих медиаторов. Среди возбуждающих медиаторов чаще всего встречаются глутамат, АХ, НА, Д, серотонин, а среди тормозных — ГАМК и глицин. Но есть и довольно редко встречающиеся химические посредники, вырабатываемые в относительно малом числе нервных клеток. Считают, что медиаторами в нашем мозге являются не менее 35—40 различных веществ. Именно нарушения в выработке или утилизации медиаторов являются основной причиной множества нервных и психических расстройств.

Свойства вещества, способного стать медиатором, представлены на рис. 9.4.

Рис. 9.4. Требования к потенциальному медиатору:

1 — медиатор и его химические предшественники должны присутствовать в нейроне; 2 — медиатор должен содержаться в высоких концентрациях в синаптических везикулах; 3 — в синаптическом окончании и (или) в теле нейрона должна содержаться ферментативная система синтеза медиатора; 4 — медиатор должен высвобождаться из везикул в синаптическую щель при приходе ПД к нервному окончанию; 5 — выбросу медиатора в синаптическую щель при стимуляции должен предшествовать вход в окончание ионов кальция; 6 — в синаптической щели должна присутствовать система деградации медиатора и (или) система его обратного захвата в пресинаптическое окончание; 7 — на постсинаптической мембране должны присутствовать рецепторы к медиатору

Некоторые медиаторы, обнаруженные в организме животных

Ацстилхолин, НА, Д, серотонин, глутамат, гистамин, пурины (АТФ, АДФ, аденозин)

Субстанция Р нейропептид Y, эикефалины, эидорфииы и др.

Любой медиатор, независимо от химической или физической природы, имеет свой жизненный цикл, включающий следующие этапы:

• — синтез;
• — транспорт в пресинаптическое окончание;
• — накопление в везикулах;
• — выделение в синаптическую щель;
• — взаимодействие с рецептором на постсинаптической мембране;
• — разрушение в синаптической щели;
• — транспорт получившихся метаболитов обратно в пресинаптическое окончание.

Выброс медиатора в синаптическую щель происходит в тот момент, когда ПД достигает нервной терминали и пресинаптическая мембрана деполяризуется (рис. 9.5).

Рис. 9.5. Передача возбуждения через химический синапс:

• 1 — ПД в иресинаптическом волокне, приводящий к частичной деполяризации нервного окончания; 2 — Са 2+ во внеклеточном пространстве; 3 — Са 2+ -канал, открывающийся при деполяризации мембраны; 4 — везикулы с медиатором;
• 5 — везикула взаимодействует с Са 2+ и встраивается в пресинаптическую мембрану, выбрасывая медиатор в синаптическую щель; 6 — везикула взаимодействует с Са 2+ и формирует краткосрочный контакт с нресинаптической мембраной для выброса медиатора в щель; 7 — Са 2+ быстро удаляется из нресинаптического окончания в межклеточную среду, эндоплазматическую сеть и митохондрии

Как только медиатор оказался в щели, необходимо очень быстро убрать вошедший в нервное окончание кальций. Для этого существуют специальные связывающие кальций белки-буферы, а также кальциевые насосы, откачивающие кальций в эндоплазматическую сеть, в митохондрии и во внешнюю среду. В это время опустошенные (kiss-and-run) или заново формирующиеся в нервном окончании везикулы снова наполняются молекулами медиатора.

Передача сигнала через мембрану включает в себя три стадии:

• 1) взаимодействие сигнальной молекулы с рецептором;
• 2) изменение формы (конформации) рецепторной молекулы, приводящее к изменениям активности специализированных мембранных белков- посредников;
• 3) образование в клетке молекул или ионов (вторичных мессенджеров, или вторичных посредников), которые активируют или, напротив, тормозят определенные внутриклеточные механизмы, изменяя деятельность всей клетки.

Выделяют два основных вида рецепторов — ионотропные (канальные) и метаботропные.

Примером канального рецептора может служить лиганд-активируемый (хемочувствительный) рецептор для АХ, располагающийся на мембране волокон скелетных мышц (см. рис. 8.17). Такие рецепторы помимо природного АХ активируются алкалоидом табака — никотином. Поэтому их называют никотиновыми или Н-холинорецепторами. Кроме поперечно-полосатых мышц такие рецепторы встречаются и в ЦНС. Канал состоит из пяти белковых субъединиц, собранных в своеобразную трубку, пронизывающий мембрану насквозь. Две субъединицы одинаковы и обозначаются а. Когда две молекулы медиатора АХ присоединяются к специальным местам связывания на а-субъединицах, канал открывается для катионов Na + и Са 2+ (рис. 9.6).

гировать на новые порции медиатора. Канальный вид рецепции очень быстр, однако он сводится или к деполяризации постсинаптической клетки посредством открытия катионных каналов, или к се гиперполяризации путем открытия хлорных каналов.

Рис. 9.6. Модель строения никотинового холинорецептора:

а — схема строения; 6 — капа.;: закрыт; в — канал открыт; А — ангстрем (1СГ 10 м)

Рис. 9.7. Метаботропный рецептор, связанный с G-белком:

а, р, у — субъединицы G-бел ка

В настоящее время обнаружено множество подобных рецепторных белков, причем часть белковой молекулы, обращенная внутрь клетки, связана с соответствующим G-белком. G-белки получили свое название за способность расщеплять ГТФ (гуанозинтрифосфат) до ГДФ (гуанозиндифосфат) и остатка фосфорной кислоты. Эти белки состоят из трех субъединиц: а, р, у (см. рис. 9.7), причем известно несколько подтипов а-субъединиц. Тот или иной подтип а-субъединиц, входящих в состав G-белка, определяет, на какой процесс в клетке будет влиять данный G-белок. Например, Gj.-белок (т.е. включающий в себя а₅-субъединицу) стимулирует фермент АЦ, G_q стимулирует фосфолипазу С, G₀ связывается с ионными каналами, Gj тормозит активность АД. Часто одна разновидность G-белка воздействует на несколько процессов в клетке. В отсутствие лиганда (медиатора или гормона), который может связаться с метаботропным рецептором, G-белок неактивен. Если же с рецептором связался соответствующий ему активирующий лиганд — а-субъединица активируется (ГДФ замещается на ГТФ), отсоединяется от комплекса субъединиц Ру и короткое время взаимодействует с белками-мишенями, запуская или, напротив, тормозя внутриклеточные процессы. Субъединицы G-белка не могут существовать раздельно в течение долгого времени и после гидролиза ГТФ а-субъедииицей образуют единый неактивный G-белок. Действуя на целый ряд ферментов и ионных каналов, активированные G-белки запускают каскад внутриклеточных химических реакций, в результате которых меняется концентрация ряда регуляторных молекул — вторичных посредников (первичные посредники — молекулы, переносящие сигнал от клетки к клетке, г.е. медиатор, гормон).

К наиболее распространенным вторичным посредникам (мессенджерам) относят цАМФ, который образуется из АТФ под действием фермента АЦ. Если же в результате воздействия лиганда на рецептор активируется G^-форма белка, то она активирует фермент фосфолипазу С, которая в свою очередь стимулирует образование из фосфолипидов мембран двух посредников: ИФ₃ (инозитолтрифосфата) и ДАГ (диацилглицерола). Оба посредника приводят к увеличению в клетке концентрации кальция за счет его поступления извне (через ионные каналы) или при выбросе его из внутриклеточных депо. Са 2+ — мощнейший внутриклеточный стимулятор процессов жизнедеятельности клетки. Кроме того, ИФ₃ и ДАГ стимулируют рост клеток, способствуют экспрессии генов, высвобождению медиаторов, секреции гормонов и т.п. Однако вторичный посредник прямо или через ряд промежуточных стадий влияет на хемочувствительные ионные каналы — открывает или закрывает их. Это способствует развитию возбуждения или торможения клетки, в зависимости от того, какие каналы подверглись воздействию. Величина и продолжительность потенциалов будет зависеть от вида, количества и времени взаимодействия молекул медиатора с рецепторами, а в итоге — от того, какая система вторичных посредников активируется под действием медиатора.

Характерной чертой метаботропной рецепции является ее каскадность, позволяющая многократно усилить воздействие медиатора на клетку (рис. 9.8).

Рис. 9.8. Принципиальная схема каскада путей передачи сигнала после воздействия лиганда на метаботропный рецептор

Как уже говорилось, медиатор не должен взаимодействовать с ионотропным или метаботропным рецептором дольше 1—2 мс. В нервно-мышечных синапсах АХ очень быстро разрушается ферментом ацетилхолинэстеразой до холина и ацетата. Образовавшийся холин транспортируется в пресинап- тическое окончание и снова используется для синтеза АХ. Аналогично разрушаются соответствующими ферментами в синаптической щели и другие медиаторы (АТФ, пептиды).

В процессе эволюции природа создала множество физиологически активных веществ, действующих на метаболизм медиаторов. Много таких веществ производят растения в целях защиты. Вместе с тем, яды, действующие на жизненный цикл медиаторов и синаптическую передачу, вырабатывают некоторые животные: для нападения на жертву или для обороны от хищников.

Огромное количество химических соединений, влияющих на работу медиаторных систем, создается искусственно человеком в поисках новых лекарственных средств, оказывающих влияние на функционирование НС.