94840 (Особливості нейромедіаторів при роботі центральної нервової системи)

Національний медичний університет ім. О. О. Богомольця

Реферат на тему: «Нейромедіатори»

Виконав студент

2-го курсу

медико-психологічного

факультету 2-ї групи

Вовк В.В.

Київ 2010

Передача нервових імпульсів через синапси відбувається хімічним шляхом - за допомогою нейромедіаторів (нейротрансмітерів). В даний час відомі наступні речовини, що виконують медіаторні функції: ацетилхолін, катехоламіни (адреналін, норадреналін, дофамін), амінокислоти (гамма-аміномасляна кислота, глутамінова кислота, гліцин), гістамін, нейроактівние пептиди. До числа найважливіших нейромедіаторів мозку відносяться ацетилхолін, норадреналін, серотонін, дофамін, глутамат, ГАМК, ендорфіни і енкефаліни.

Нейротрансмітери є первинними мессенджерами, але їх вивільнення і визначення в хімічних синапсах сильно відрізняється від ендокринних сигналів. У пресинаптической клітці, везикули, що містять нейротрансміттер, вивільняють власний вміст локально в дуже маленький обсяг синаптичної щілини. Вивільнений трансмітер потім дифундує через щілину і зв'язується з рецепторами на постсинаптичні мембрани. Дифузія є повільним процесом, але перетин такій короткій дистанції, яка розділяє пре-і постсинаптичні нейрони (0,1 мкм або менше), відбувається досить швидко і дозволяє здійснювати швидкі комунікації між нервами або між нервом і м'язом. Нейротрансмітери включають кілька сімейств, (ацетилхолін, ГАМК, допамін) і (вазопресин, брадикінін).

У центральній нервовій системі глутамат є головним збудливим трансмітером, тоді як ГАМК і гліцин інгібують. Найвизначніша роль ацетилхоліну реалізується в нейром'язової передачу, де він є збудливим трансмітером. опіоїди ендогенні Медіатор утворюється або в тілі нейрона (і потрапляє в синаптичну бляшку, пройшовши через весь аксон), або безпосередньо в синаптичній бляшці. У синаптичної бляшці молекули медіатора упаковуються в синаптичні пухирці, в яких вони зберігаються до моменту вивільнення. Відомо кілька медіаторних речовин, для більшості з них описані системи синтезу, зберігання, вивільнення, взаємодії з постсинаптичних рецепторів (з яких найбільш добре вивчений ацетилхолінових рецепторів), інактивації, повернення продуктів їх розщеплення в пресинаптичні закінчення. Є дані про те, що у всіх пресинаптичних закінченнях зрілого нейрона вивільняється один і той же медіатор (принцип Дейла). Однак у процесі свого розвитку деякі нейрони тимчасово синтезують і вивільняють більше одного медиаторного речовини. Припускають, що кожен нейрон можна віднести до категорії або збуджуючих, або гальмівних (концепція функціональної специфічності). Однак збудливий або гальмівною характер дії медіатора визначається властивостями постсинаптичної мембрани, а не самого медіатора. Таким чином, в нервовій системі могло б бути достатньо тільки одного медіатора, який при зв'язуванні з відповідними постсинаптичних рецепторів викликав би гальмівні або збуджують ефекти. Тому різноманітність медіаторних речовин змушує припускати, що вони виконують і інші функції, можливо, служать хемотаксичними чинниками або трофічними факторами.

Нейрони, що вивільняють ацетилхолін, називається холінергичними нейронами, а катехоламіни - адренергічними нейронами.

Деякі амінокислоти виявлені в ЦНС у досить високих концентраціях, що і викликало припущення про їх медиаторной функції. Вважається, що вони використовуються в системах великих аферентних шляхів і еферентних шляхів (збудливих і гальмівних), на відміну від ацетилхоліну і катехоламінів, службовців медіаторами у периферичної і вегетативної нервової системи.

Гамма-аміномасляна кислота синтезується тільки в нервовій системі з глутамінової кислоти при посередництві глутаматдекарбоксілази. Вона зустрічається в ЦНС повсюдно, в самих різних концентраціях. При електофоретіческом нанесенні гамма-аміномасляна кислота виявляє, як правило, гальмівну дію. Існують дані про те, що ця кислота бере участь в пресинаптическом гальмуванні в якості медіатора в аксо-аксони синапсах. Деякі судомні отрути (алкалоїд бікукулін, пікротоксину) виявилися специфічними антагоністами цієї кислоти.

Широко поширена амінокислота гліцин також, мабуть, служить медіатором у деяких випадках постсинаптичного гальмування в спинному мозку. Специфічним антагоністом гліцину є стрихнін.

Глутамінова кислота при електрофоретичному нанесенні має збудливу дію. Так як глутамінова кислота виявлена в ЦНС всюди, досить імовірно, що вона не тільки є попередником гамма-аміномасляної кислоти, але, крім того, сама діє як медіатор.

Гістамін утворюється шляхом декарбоксилювання амінокислоти гістидину. Досить високі концентрації гістаміну виявлені в гіпофізі і в сусідньому серединному підвищенні гіпоталамусу. В інших відділах ЦНС рівень гістаміну дуже низький.

Молекули нейроактівние пептидів представляють собою більш або менш довгі ланцюги амінокислот. Передбачається, що речовина, яка служить медіатором у первинних аферентних волокнах у спинному мозку, є нейроактівние пептидом. Деякі з нейроактівние пептидів представляють собою нейрогормони, тобто речовини, які вивільняються з нервових клітин, а потім переносяться кровотоком до їх мішенях (що не є нейронами). До таких пептидів відносяться ліберіни (рилізинг - гормони), які діють на аденогіпофіз, антидіуретичний гормон (вазопресин) і окситоцин, які синтезуються в гіпоталамусі і зберігаються в нейрогіпофіз.

Ще одна група пептидів впливає на активність нейронів не за посередництвом синапсів, а будучи присутнім в якості гормонів, наприклад, ендорфіни. Такі пептиди називаються нейромодуляторами.

Розглянемо найважливіші нейромедіатори:

Ацетилхолін відноситься до числа найважливіших нейромедіаторів мозку. Найвизначніша роль ацетилхоліну реалізується в нейром'язової передачу, де він є збудливим трансмітером. Відомо, що ацетилхолін може надавати як збудливий, так і інгібуючу дію. Це залежить від природи іонного каналу, який він регулює при взаємодії з відповідним рецептором. Нейротрансміттер ацетилхолін вивільняється з везикул в пресинаптичних нервових терміналах і зв'язується як з нікотиновими рецепторами, так і мускариновими рецепторами на поверхні клітини. Ці два типи ацетіхолінових рецепторів значно відрізняється як за структурою, так і по функціях.

Ацетилхолін - оцетокислий ефір холіну, є медіатором у нервово-м'язових з'єднаннях, в пресинаптичних закінченнях мотонейронів на клітинах Реншоу, в симпатичному відділі вегетативної нервової системи - у всіх гангліонарних синапсах, в синапсах мозкової речовини надниркових залоз і в постгангліонарних синапсах потових залоз; в парасимпатичного відділу вегетативної нервової системи - також в синапсах всіх гангліїв і в постгангліонарних синапсах ефекторних органів. У ЦНС ацетилхолін виявлений у фракціях багатьох відділів мозку, іноді в значних кількостях, однак центральних холінергічну синапсів виявити не вдалося.

Ацетилхолін синтезується в нервових закінченнях з холіну, який надходить туди за допомогою невідомого поки транспортного механізму. Половина надійшов холіну утворюється в результаті гідролізу раніше вивільнився ацетилхоліну, а інша частина, мабуть, надходить з плазми крові. Фермент холін-ацетилтрансфераза утворюється в сомі нейрона і приблизно за 10 днів транспортується по аксону до пресинаптическим нервових закінченнях. Механізм надходження синтезованого ацетилхоліну в синаптичних бульбашки поки невідомий.

Мабуть, лише невелика частина (15-20%) запасу ацетилхоліну, який зберігається в бульбашках, становить фракцію негайно доступного медіатора, готову до вивільнення - спонтанно або під впливом потенціалу дії. Депонована фракція може мобілізуватися тільки після деякої затримки. Це підтверджується, по-перше, тим, що знову синтезований ацетилхолін вивільняється приблизно вдвічі швидше, ніж раніше присутній, по-друге, при нефізіологічні високих частотах стимуляції кількість ацетилхоліну, що вивільняється у відповідь на один імпульс, падає до такого рівня, при якому кількість ацетилхоліну , що вивільняється протягом кожної хвилини, залишається постійним. Після блокади поглинання холіну геміхолініем з нервових закінчень вивільняється не весь ацетилхолін. Отже, має бути третя, стаціонарна фракція, яка, можливо, не укладена в синаптичні пухирці. Мабуть, між цими трьома фракціями може відбуватися обмін. Гістологічні коррелянти цих фракцій ще не з'ясовані, але припускають, що бульбашки, розташовані близько синаптичної щілини, складають фракцію негайно доступного медіатора, тоді як інші бульбашки відповідають депонованої фракції або її частини.

На постсинаптической мембрані ацетилхолін зв'язується зі специфічними макромолекулами, які називаються рецепторами. Ці рецептори, ймовірно, являють собою ліпопротеїн з молекулярною масою близько 300 000. Ацетилхолінові рецептори розташовані тільки на зовнішній поверхні постсинаптичної мембрани і відсутні в сусідніх постсинаптичних областях. Щільність їх складає близько 10 000 на 1 кв. мкм. Ацетилхолін служить медіатором всіх прегангліонарних нейронів, постгангліонарних парасимпатичних нейронів, постгангліонарних симпатичних нейронів, що іннервують мерокриновому потові залози, і соматичних нервів. Він утворюється в нервових закінченнях з ацетил-КоA і холіну під дією холінацетілтрансферази. У свою чергу, холін активно захоплюється пресинаптичними закінченнями з позаклітинної рідини. У нервових закінченнях ацетилхолін зберігається в синаптичних пухирцях і вивільняється у відповідь на вступ потенціалу дії і вхід двовалентних іонів кальцію. Ацетилхолін відноситься до числа найважливіших нейромедіаторів мозку.

Якщо кінцева платівка піддається дії ацетилхоліну протягом декількох сотень мілісекунд, то мембрана, деполяризованої спочатку, поступово реполярізуется, незважаючи на постійну присутність ацетилхоліну, тобто постсинаптичні рецептори інактивуються. Причини і механізм цього процесу поки не вивчені. Зазвичай дію ацетилхоліну на постсинаптичну мембрану триває всього 1-2 мс, тому що частина ацетилхоліну дифундує з області кінцевої пластинки, а частина гідролізується ферментом ацетилхолінестеразою (тобто розщеплюється на неефективні компоненти холін і оцтову кислоту). Ацетилхолінестерази у великих кількостях є в кінцевій пластинці (так звана специфічна або істинна холіноестераза), однак холінестерази є також в еритроцитах (також специфічні) і в плазмі крові (неспецифічні, тобто розщеплюють і інші ефіри холіну). Тому ацетилхолін, який дифундує з області кінцевої пластинки в навколишній міжклітинний простір і надходить у кров, теж розщеплюється на холін і оцтову кислоту. Велика частина холіну з крові знову надходить у пресинаптичні закінчення. Дія ацетилхоліну на постсинаптичну мембрану постгангліонарних нейронів може бути відтворене нікотином, а на ефекторні органи - мускарином (токсин мухомора). У зв'язку з цим виникла гіпотеза про наявність двох типів макромолекулярних рецепторів ацетилхоліну, і його дія на ці рецептори називається нікотиноподібні або муськаріноподобниє. Нікотоноподобну дію блокується четвертинними амонієвими підставами, а мускариноподібні - атропіном. Речовини, що діють на клітини ефекторних органів так само, як холінергічні постгангліонарні парасимпатичні нейрони, називаються парасимпатичними, а речовини, що послаблюють дію ацетилхоліну – парасимпатолітичними.

Ацетилхолінові рецептори (холінорецептори, холінергічні рецептори) Ацетилхолінових нікотиновий рецептор є одночасно і іонним каналом, тобто відноситься до рецепторів-каналоформером, тоді як ацетилхолінових мускаринових рецептор відноситься до класу серпентінових рецепторів, які здійснюють передачу сигналу через гетеротрімерние G-білки. Холінорецептори вегетативних гангліїв і внутрішніх органів розрізняються. На постгангліонарних нейронах і клітинах мозкової речовини надниркових залоз розташовуються N-холінорецептори (чутливі до нікотину), а на внутрішніх органах - М-холінорецептори (чутливі до алкалоїди мускарину). Перші блокуються гангліоблокаторами, другі - атропіном. М-холінорецептори поділяються на кілька підтипів: - М1-холінорецептори розташовуються в ЦНС і, можливо, на нейронах парасимпатичних гангліїв; - М2-холінорецептори - на гладких і серцевої м'язах і клітинах залозистого епітелію. - М3-холінорецептори розташовуються на гладких м'язах і залозах. Селективним стимулятором М2-холінорецепторів служить бетанехол. Приклад селективного блокатора М1-холінорецепторів - пірензепін. Цей препарат різко пригнічує вироблення HCl в шлунку. Стимуляція М2-холінорецепторів через Gi-білок призводить до інгібування аденілатциклази, а стимуляція М2-холінорецепторів через Gq-бeлок - до активації фосфоліпази С та утворення ІФ3 і ДАГ (рис. 70.5). Стимуляція М3-холінорецепторів також призводить до активації фосфоліпази С. Блокатором цих рецепторів служить атропін. Методами молекулярної біології були виявлені й інші підтипи М-холінорецепторів, однак вони поки що недостатньо вивчені.