Этапы синаптической передачи

Свойства синапса

Физиология медиаторов.

Характеристика и классификация

Медиаторы – это группа химических веществ, которая принимает участие в передаче возбуждения или торможения в химических синапсах с пресинаптической мембраны на постсинаптическую мембрану.

Классификация медиаторов:

· химическая, основанная на структуре медиатора;

· функциональная, основанная на функции медиатора.

Химическая классификация.

1. сложные эфиры: ацетилхолин (АХ)

2.биогенные амины:

· катехоламины (дофамин, норадреналин (НА), адреналин (А));

· серотонин;

· гистамин.

3.Аминокислоты:

• гаммааминомасляная кислота (ГАМК);
• глютаминовая кислота;
• аргинин
• глицин.

4.Пептиды:

• метэнкефалин;
• энкефалины;
• лейэнкефалины.

Функциональная классификация:

1. возбуждающие

2. тормозящие.

Важная особенность рецепторов постсинаптической мембраны – ее химическая специфичность, т.е. способность вступать в биохимическое взаимодействие только с определенным видом медиатора.

· Одностороннее проведение возбуждения (от пре – к постсинаптической мембране), обусловленное наличием чувствительных к медиатору рецепторов только в постсинаптической мембране.

· Синаптическая задержка проведения возбуждения (время между приходом импульса в пресинаптическое окончание и началом постсинаптического ответа), связанная с малой скоростью диффузии медиатора в синаптическую щель по сравнению со скоростью прохождения импульса по нервному волокну.

· Низкая лабильность и высокая утомляемость синапса, обусловленная временем распространения предыдущего импульса и наличием у него периода абсолютной рефрактерности.

· Высокая избирательная чувствительность синапса к химическим веществам, обусловленная специфичностью хеморецепторов постсинаптической мембраны.

Передача возбуждения в синапсе – сложный физиологический процесс, имеющий несколько стадий.

1. Синтез медиатора. В настоящее время установлено, что нервные волокна, помимо функции проводников возбуждения, выполняют и нейросекреторную роль. В синапсах скелетных мышц вырабатывается только один вид медиатора – ацетилхолин (АХ). Он синтезируется из холина (продукт печеночной секреции) и уксусной кислоты при участии ферментов клетки, регулирующих активность метаболических процессов. (Синапсы, в которых медиатором является АХ, называются холинергическими). Норадреналин (НА), относящийся, как и адреналин, к катехоламинам, синтезируется из аминокислот тирозина и фенилаланина. (Синапсы, в которых медиатором является НА, называются адренергическими.) Пресинаптические окончания синапсов гладких мышц содержат как АХ, так и НА, которые могут оказывать различное физиологическое действие в зависимости от вида активируемых ими каналов. В синапсах мозга функции медиаторов выполняют более 30 биологически активных веществ. Медиаторы синтезируются постоянно и депонируются в синаптических пузырьках нервных окончаний.

2. Секреция медиатора. Высвобождение медиатора из синаптических пузырьков имеет квантовый характер. В состоянии покоя оно незначительно, а под влиянием нервного импульса резко усиливается. Сложные взаимодействия между электрическим импульсом и синаптическими пузырьками (обязательно в присутствии кальция, АТФ и мембранной АТФазы) приводят к разрушению пузырьков, склеиванию их с пресинаптической мембраной и выходу медиатора (экзоцитозу) в синаптическую щель. Скорость экзоцитоза зависит от скорости высвобождения кальция из эндоплазматической сети пресинаптического окончания и активности метаболических процессов. Она увеличивается при введении лекарственных средств, содержащих кальций, а также АТФ, биогенных стимуляторов (алоэ, женьшень, боярышник), гормонов. Общими в их действии являются повышение клеточного метаболизма и нормализация секреции медиатора.

3. Взаимодействие медиатора с рецепторами постсинаптической мембраны. Это взаимодействие заключается в избирательном изменении проницаемости ионных каналов эффекторной клетки в области активных центров связывания с медиатором. Взаимодействие медиатора со своими рецепторами может вызвать возбуждение или торможение нейрона, сокращение мышечной клетки, образование и выделение гормонов секреторными клетками. В результате взаимодей­ствия медиатора с рецептором изменяется проницае­мость определенных ионных каналов, через мембра­ну возникает ионный ток, который приводит к возникновению постсинаптического потенциала. При раскрытии каналов для Na⁺, а также Са⁺⁺ происходит деполяризация мембраны, возникает возбуждающий постсинаптический потенциал (ВПСП). ВПСП характеризуется всеми свойствами, присущими локальному ответу. Если в результате суммации его амплитуда достигнет критического уровня деполяризации, он переходит в потенциал действия. (Рис.1.15.А). Такие синапсы называются возбуждающими. Если повышается проницаемость калиевых каналов и каналов для хлора, наблюдается избыточный выход калия из клетки с одновременной диффузией в нее хлора, что приводит к гиперполяризации мембраны, снижению ее возбудимости и развитию тормозных постсинаптических потенциалов. Передача нервных импульсов затрудняется, или совсем прекращается. Такие синапсы называются тормозными. (Рис. 1.15.Б). При раскры­тии каналов для С1^- и К⁺ возникает противоположный по зна­ку тормозной постсинаптический потенциал (ТПСП). (Рис 1.16.). Интенсивность ионных потоков через мембрану и величина постсинаптических потенциалов градуаль­но изменяются в зависимости от силы пресинаптического воздействия и количества выделившегося медиатора.

Один и тот же медиатор, например АХ, может активировать как натриевые (в скелетных мышцах), так и калиевые (в сердце) каналы. В первом случае синапсы, выделяющие АХ, действуют как возбуждающие, во втором – как тормозные.

Необходимо отметить, что характер изменения проницаемости постсинаптической мембраны (деполяризация или гиперполяризация) зависят не столько от химической природы медиатора, сколько от особенностей строения белковых рецепторов клеточных мембран разных органов, сложившихся в процессе эволюции.

Рецепторы, взаимодействующие с АХ, называются холинорецепторами. В функциональном отношении они разделяются на две группы: М – и Н – холинорецепторы. Рецепторы, взаимодействующие с НА, называются адренергическими. В функциональном отношении они делятся на a и b - адренорецепторы. В постсинаптической мембране гладкомышечных клеток внутренних органов и кровеносных сосудов часто соседствуют оба вида адренорецепторов. Действие НА является деполяризующим, если он взаимодействует с a- адренорецепторами, или гиперполяризующим – при взаимодействии с b - адренорецепторами. Результатом взаимодействия НА с a- адренорецепторами является, например, сокращение мышечной оболочки стенок кровеносных сосудов или кишечника, а с b - адренорецепторами - их расслабление.

Рис. 1.15.Возбуждающий (А)

и тормозящий (Б) синапсы.

1-пресинаптическое окончание

нервного волокна;

2-везикулы с медиатором;

3- постсинаптическая мембрана.

4.Инактивация медиатора. Инактивация медиатора (полная потеря активности) медиатора необходима для реполяризации постсинаптической мембраны и восстановления исходного уровня МП. Наиболее важным путем инактивации является гидролитическое расщепление с помощью ингибиторов. Для АХ ингибитором является холинэстераза, для НА и адреналина – моноаминоксидаза (МАО) и катехолоксиметилтрансфераза (КОМТ). Продукты расщепления медиатора снова поступают в кровь и циркулируют как его предшественники.

Другой путь удаления медиатора из синаптической щели - «обратный захват» его пресинаптическими окончаниями (пиноцитоз) и обратный аксонный транспорт, особенно выраженный для катехоламинов. Несмотря на наличие ингибиторов, НА и адреналин разрушаются ими в незначительной степени и снова депонируются синаптическими пузырьками в цитоплазме пресинаптических окончаний. Это создает возможность их быстрого поступления в синаптическую щель под влиянием нового нервного импульса.

Рис.1.16.ВПСП и ТПСП в межнейронном синапсе.

Глава 2 Общая физиология центральной нервной системы

Дата добавления: 2014-12-27