Поперечные каналы объединяют клетки не только электрически, но и химически, т.к. они проходимы для многих метаболитов.

Электрические синапсы различаются по значению коэффициента передачи электрического сигнала, по отсутствию или наличию выпрямляющих свойств (т.е. по тому, передается ли сигнал односторонне или двусторонне). Синапсы нейронов с одинаковой функцией (например, синапсы между двумя чувствительными нейронами) обладают двусторонним проведением возбуждения, а синапсы между разнофункциональными нейронами (сенсорными и моторными) обладают односторонним проведением.

Функции электрических синапсов заключаются в обеспечении срочных реакций (они расположены в структурах, обеспечивающих реакцию бегства, спасения от опасности и т.д.).

Общими свойствами возбуждающих электрических синапсов являются:

- быстродействие (отсутствие синаптической задержки);

- слабость следовых эффектов при передаче (невозможность интегрирования, суммации сигналов);

- высокая надежность передачи возбуждения;

- низкая утомляемость;

- устойчивость к влияниям среды.

Химические синапсы – наиболее распространенный тип у позвоночных.

Окончание аксона, образующего синапс, имеет утолщение – синаптическую бляшку, в цитоплазме которой содержатся митохондрии и многочисленные синаптические пузырьки (везикулы) диаметром около 50 нм, содержащие медиатор – химическое вещество, с помощью которого нервный сигнал передается через синапс.

В синапсе различают две контактирующие мембраны:

- передающая пресинаптическая мембрана аксона,

- воспринимающая постсинаптическая мембрана нервной клетки (тело, дендрит, аксон) или клетки исполнительного органа.

Между пре- и постсинаптической мембранами находится синаптическая щель шириной 20-40 нм. Она заполнена полисахаридным гелем и имеет каналы для диффузии медиатора. Синапс ограничен соединительнотканными филаментами, препятствующими выходу медиатора в кровь.

Низкомолекулярные медиаторы синтезируются в окончании аксона и депонируются в комплексе с белком в синаптических пузырьках (везикулах). Медиаторы-пептиды образуются в теле нейрона и в составе синаптических пузырьков транспортируются в пресинаптическую зону. Синаптические пузырьки формируются из мембраны эндоплазматического ретикулума.

Во время ПП через пресинаптическую мембрану выделяются единичные кванты медиатора. Они вызывают миниатюрные ПД (0,1-3 мв) на постсинаптической мембране, необходимые для поддержания физиологической реактивности органа и тонуса скелетных мышц.

Работа синапса начинается с ПД пресинаптической мембраны. При деполяризации положительный заряд на внутренней поверхности пресинаптической мембраны вызывает прилипание к ней отрицательно заряженных синаптических пузырьков. Кроме того, при деполяризации повышается проницаемость мембраны для ионов Са и входящие в аксоплазму ионы кальция катализируют взаимодействие белков пресинаптической мембраны (нейрексин, синтаксин) с белками синаптических пузырьков (синаптостигмин, синаптобревин). В пресинаптической мембране открывается канал (синаптопор) для экзоцитоза (выброса) квантов медиатора в синаптическую щель (опустошается 300-2000 синаптических пузырьков). Этот процесс называется электросекреторным сопряжением.

Молекулы медиатора диффундируют через синаптическую щель и связываются с рецепторами на постсинаптической мембране. Циторецепторы медиаторов либо регулируют проницаемость ионных каналов и тогда в постсинаптическую клетку поступают ионы и деполяризуют постсинаптическую мембрану, либо они изменяют активность мембраносвязанных ферментов – аденилатциклазы и фосфолипаз. Ферменты катализируют синтез вторичных мессенджеров – цАМФ, инозитолтрифосфата, диацилглицерола, и уже эти вещества вызывают определенный эффект.

Основными медиаторами нервной системы являются ацетилхолин и норадреналин.

Ацетилхолин – сложный эфир аминоспирта холина и уксусной кислоты. Это нестойкое соединение легко гидролизуется при помощи фермента холинэстеразы, имеющейся во всех тканях. АХ обнаружен во всех без исключения органах и тканях, биологических жидкостях и секретах (кровь, слюна, молоко, желчь). АХ есть и у простейших, и у грибов и растений. АХ может играть также роль яда. Содержание его в ядовитом мешке осы доходит до 5 %, а в волосках крапивы – до 1,5%.

Выход АХ из везикул после деполяризации пресинаптической мембраны происходит квантами, по 10³-10⁴ молекул АХ. В период протекания нервного импульса в синаптическую щель выделяется от 100 до 300 квантов АХ (запаса связанного АХ, находящегося в пресинаптической области, достаточно для проведения 10⁵ импульсов).

Молекулы медиатора диффундируют через синаптическую щель и связываются с молекулой рецептора на постсинаптической мембране. Конфигурация молекулы рецептора изменяется, ионные каналы открываются и в постсинаптическую клетку поступают ионы Na и деполяризуют ее мембрану – генерируется возбуждающий постсинаптический потенциал (ВПСП).

Холинорецептор – это участок постсинаптической мембраны, содержащий специфические белки, соответствующие по конфигурации молекуле медиатора. Различают два вида холинорецепторов в зависимости от чувствительности к холиномиметикам. Рецепторы, чувствительные к мускарину – М-холинорецепторы, к никотину – Н-холинорецепторы. Медиатор норадреналин относится к классу биогенных аминов.

Катехоламины являются продуктами деятельности симпато-адреналовой системы. Выделяясь окончаниями симпатических нервов, эти вещества участвуют в проведении нервного возбуждения и выполняют функцию медиаторов. Медиаторная функция присуща главным образом норадреналину и дофамину, гормональная – адреналину.

Высвобождение НА также осуществляется путем экзоцитоза с участием ионов СА, но механизм медиаторного действия НА отличается от такового у АХ.

Норадреналин действует через так называемый «второй посредник» (вторичный мессенджер). Согласно гипотезе Сазерленда, получившего за это открытие Нобелевскую премию, НА соединяется в мембране клетки-мишени с ферментом аденилатциклазой. При этом аденилатциклаза активируется и внутри клетки начинается быстрое превращение АТФ в цАМФ. цАМФ действует на биохимический аппарат клетки, вызывая физиологическую реакцию, характерную для данного медиатора. Кроме НА, цАМФ участвует в синаптическом действии серотонина, дофамина, гистамина и возможно некоторых других. Инактивируется НА моноаминооксидазой и катехолометилтрансферазой.

Нервные волокна способны проводить несколько сот импульсов в сек, но для этого необходимо, чтобы постсинаптическая мембрана восстановила свой ПП за доли милисекунды. После взаимодействия с рецепторами медиаторы исчезают из синаптической щели в результате:

- нейронального захвата– активного транспорта через пресинаптическую мембрану в синаптические пузырьки для участия в повторной передаче импульсов (НА. дофамин, глутаминовая и аспарагиновая кислоты);

- экстранейронального захвата – депонирования в исполнительных органах;

- ферментативного расщепления (АХ, медиаторы-пептиды).

В периферической НС функционируют адренергические (медиатор- НА), холинергические (медиатор – АХ), пуринергические (медиатор – аденозин и АТФ), дофаминергические и серотонинергические нейроны.

К тормозным медиаторам головного мозга относится гамма-аминомасляная кислота (ГАМК), которая не входит в состав белков и вырабатывается исключительно в цнс. ГАМК повышает проницаемость постсинаптической мембраны для ионов хлора, вызывая гиперполяризацию мембраны воспринимающей клетки, а значит и повышение порога возбудимости.

Такая гиперполяризация мембраны называется тормозным постсинаптическим потенциалом (ТПСП).

Медиаторы сами по себе не обладают возбуждающими или тормозящими свойствами. Например, АХ оказывает возбуждающее действие в большинстве нервно-мышечных соединений и других синапсах, но вызывает торможение в нервно-мышечных синапсах сердца и висцеральной мускулатуры. Такие противоположные эффекты обусловлены свойствами рецепторов постсинаптической мембраны, от которых зависит, какие ионы будут входить в постсинаптическую клетку.

Синаптическая передача возбуждения в химическом синапсе характеризуется:

1) относительной медиаторной специфичностью синапса, т.е. каждый синапс имеет свой доминирующий медиатор,

2) переходом постсинаптической мембраны под влиянием медиаторов в состояние де- или гиперполяризации,

3) возможностью действия специфических блокаторов на рецепторные структуры постсинаптической мембраны,

4) увеличением длительности постсинаптического потенциала мембраны при подавлении действия ферментов, разрушающих медиатор,

5) развитием в постсинаптической мембране ПСП из миниатюрных потенциалов, обусловленных квантами медиатора,

6) односторонностью проведения возбуждения,

7) наличием хемочувствительных рецептоуправляемых каналов на постсинаптической мембране,

8) увеличением выделения квантов медиатора в синаптическую щель пропорционально частоте поступающих по аксону импульсов,

9) зависимостью увеличения эффективности синаптической передачи от частоты использования синапса (эффект тренировки),

10) утомляемостью синапса, развивающейся в результате длительного высокочастотного стимулирования. В этом случае утомление может быть обусловлено истощением и несвоевременным синтезом медиатора или стойкой деполяризацией постсинаптической мембраны (пессимальное торможение).

Ряд химических веществ крови и постсинаптической мембраны изменяет состояние синапса, делает его неактивным. Так, простагландины тормозят секрецию медиатора в синапсе. Ботулинический токсин, марганец блокируют секрецию медиатора в нервно-мышечном синапсе, в тормозных синапсах ЦНС. Тубокурарин, атропин, стрихнин, пенициллин и др. блокируют рецепторы в синапсе, в результате чего медиатор, попав в синаптическую щель, не находит своего рецептора.

Блокада нервно-мышечной передачи может быть вызвана следующими способами:

1) действие местноанестезирующих веществ, которые блокируют возбуждение в пресинаптической части,

2) блокада высвобождения медиатора в пресинаптической части (ботулиновый токсин),

3) нарушение синтеза медиатора (гемихолиний),

4) блокада рецепторов АХ (бунгаротоксин),

5) вытеснение АХ из рецепторов (курарин),

6) инактивация постсинаптической мембраны (декаметоний),

7) угнетение холинэстеразы, что приводит к длительному сохранению АХ и вызвает стойкую деполяризацию и инактивацию рецепторов синапсов (фосфорорганические соединения).

---

Дата добавления: 2015-08-02