Физиология, ее предмет, роль и задачи в формировании врачебной деятельности. Связь физиологии с другими науками. Понятие об организме, составных его элементах. Уровни морфофункциональной организации человеческого организма
 Скачать 1.77 Mb.
|
|
30. Сенсорные рецепторы: понятие, классификация, образование рецепторного потенциала.Свойства рецепторов и регуляция их возбудимости. Понятие о рецепторном поле и рефлексогенной зоне. Рецепторы - специализированные структуры, воспринимающие раздражители внешней среды и внутренней среды организма и трансформирующие энергию раздражения в рецепторный потенциал, который затем преобразуется в нервные импульсы (ПД). Классификация рецепторов По структуре рецепторов выделяют: свободные нервные окончания (болевые, тем пературные. некоторые механорецепторы), инкапсулированные нервные окончания (тельца Пачини, Мейссиера, колбы Краузе, мышечные веретёна и др.), специализированные нейроны (например, фоторецепторы, центральные хеморецепторы), эпителиальные волосковые клетки (например, слуховые и вестибулярные рецепторы). По расположению в организме: экстерорецепторы интерорецепторы, центральные периферические рецепторы. В зависимости от вида воспринимаемого раздражителя: механо-, хемо-, термо-, фо торецепторы, ноцицепторы. По психофизиологическому критерию: зрительные, слуховые, вкусовые, обонятельные, тактильные По степени специфичности: мономодальные рецепторы, отвечающие на раздражите ни одного вида, полимодальные, отвечающие на раздражители нескольких видов. По скорости адаптации: быстро и медленно адаптирующиеся, смешанные. По электрофизиологическому критерию: первичные рецепторы рецепторный потенциал и потенциал действия возникают в одной клетке, и вторичные рецепторы -РП возникает в волосковой клетке или фоторецепторе, а ПД - в нейроне (например, зритель ные, слуховые и вестибулярные). Образование рецепторного потенциала связано с открытием ионных каналов и появлением ионных токов, входящего в клетку Na+-тока (в слуховых и вестибулярных рецепторах К-тока), приводящего к деполяризации мембраны рецептора (в зрительных рецепторах происходит гиперполяризация). Амплитуда деполяризация находится между мембранным потенциалом покоя и нулевым потенциалом. Превращение рецепторного потенциала в потенциал действия происходит, если величина РП достаточна для деполяризации мембраны до КУД в тех участках, в которых возможно возникновение потенциала действия (например, в перехватах Ранвье, аксонном холмике). Свойства рецепторов и регуляция их функции. Высокая возбудимость рецепторов (например, пороговая сила для слухового рецеп тора 5-10-я Дж). Специфичность (паибольшая чувствительность) рецепторов при действии адекватных раздражителей. Снижение возбудимости (адаптация рецепторов) возникает при действии сильных и (или) длительных раздражителей. Один из механизмов адаптации связан с накоплением Ca в рецепторе, которые активируют Са2+ -зависимые к-каналы; выходящий из клетки К-ток усиливает процесс реполяризации, в результате чего уменьшается амплитуда РП. Повышение возбудимости (сенситизация) рецепторов при длительном действии раздражителей возможно, например, в болевых рецепторах. Спонтанная активность рецепторов связана с нестабильностью их МП; имеющаяся при этом флюктуирующая деполяризация в случаях достижения КУД, генерирует потен циалы действия (спонтанную активность нейронов), играет важную роль в формировании тонуса нервных центров. Нейрогуморальная регуляция возбудимости рецепторов связана с эфферентной иннервацией рецепторов тормозными и возбуждающими нейронами из вышележащих центров (например, слуховых рецепторов улитки из нейронов верхней оливы). Действие гормонов также может изменить чувствительность рецепторов (например, повышение возбудимости зрительных и слуховых рецепторов под действием адреналина). Рецептивным полем называется область, занимаемая совокупностью всех рецепторов, стимуляция которых приводит к возбуждению сенсорного нейрона. ЗОНА РЕФЛЕКСОГЕННАЯ (син. рецептивное, или рецепторное, поле) — область тела (напр., участок кожи, слизистой оболочки, стенки сосуда, внутреннего органа), в пределах которой расположены рецепторы одного типа, адекватное раздражение которых приводит к возникновению строго определенного рефлекса (напр., раздражение слизистой оболочки носа вызывает рефлекс чихания, а слизистой оболочки глазного яблока — рефлекс мигания) 31. Строение и классификация синапсов. Химический синапс. Экзоцитоз медиатора в синаптическую щель и синаптический цикл. Взаимодействие медиатора с рецепторами постсинаптической и пресинаптической мембраны. Ионотропные и метаботропные рецепторы. Ионные механизмы формирования ВПСП и ТПСП. Синапсы - специализированные межклеточные контакты, обеспечивающие передачу возбуждающих, тормозных и трофических влияний от нейрона на иннервируемую клетку(нервную. мышечную, железистую). Классификация синапсов. По виду соединяемых клеток выделяют синапсы: межнейронные, нейроэффекторные нейрорецепторные. По характеру действия : возбуждающие тормозные. По способу передачи сигнала : химические (составляют подавляющее большинство синапсов человека), электрические, смешанные. По природе медиатора : адренергические, холинергические, глутаматергические Химические синансы составляют до 99% синапсов у человека. Преимуществом химического синапса является возможность тонкой регуляции их проводимости с усилением или трансформацией сигнала. Проведение в них сигнала происходит в одну сторону от пресинаптической к постсинаптической мембране. Структура синапса. Химические синапсы имеют три главных структурных элемента пресинаптическое окончание, синаптическую щель и постсинаптическую мембрану. Пресемпатическое окончание имее везикулы разной формы и величины с молекулвми медиаторами .Квант медиатора эо его количество содержащиеся в одной везикуле . Синаптическая щель содержит поперечные гликопротеидные филаменты (гликокаликс ) и межклеточная жидкость . Постсинаптическая мембрана имеет рецепторы с которыми соединяются молекулы медиатора.Рецепторы фиксируются в активных зонах мембраны с помощью белков цитоскелета. Механизмы синаптической передачи. Синаптическая передача включает в себя: экзоцитоз медиатора и синаптический цикл, диффузию медиатора в синаптическую щель, действие его на рецепторы постсинаптической и пресинаптической мембран. Экзоцитоз медиатора и синаптический цикл. Синаптический цикл медиатора включает в себя: его синтез, упаковку в везикулы, экзоцитоз в синаптическую щель, взаимодействие с рецепторами постсинаптической мембраны, его иннактивацию. Поступление нервного импульса (ПД) в пресинаптическое окончание открывает в плазмолемме Са2 - каналы, сгруппированные в кластеры. Вход Са2 в цитозоль стимулирует процесс слияния мембраны везикулы с пресинаптической мембраной и экзоцитоз медиатора в синаптическую щель. В этом процессе участвуют как белки мембраны везикулы (белки-синапсины), так и пресинаптической мембраны. Затем происходит эндоцитоз опорожненной везикулы с участием белка клатрина и заполнение её в синаптическом окончании молекулами медиатора с помощью энергии градиента Н+, создаваемого Н+-насосом мембраны везикулы. С участием белка синапсина везикулы транспортируются к пресинаптической мембране и цикл повторяется. Постсинаптические рецепторы являются сложными белками, состоящими из не скольких субьединиц. Они обычно сконцентрированы в отдельных местах мембраны, образуя кластеры (пучки). Рецепторы к медиатору имеются также вне постсинаптической мембраны - на пресинаптической мембране, соме и дендритах, на глиоцитах и капилляpax. Рецепторы разделяют на две группы - ионотропные и метаботропные. Ионотропные рецепторы (рецепторы «быстрого ответа») имеют в своем составе ионный канал и передают сигнал на постсинаптическую клетку с помощью изменения ионной проницаемости мембраны, образуя возбуждающий и тормозной постсинаптические потенциалы (например, Н-холинорецепторы, ГАМКА- и ГАМКС-рецепторы, глици новые, НМДА-глутаматные и 5-НТ-серотониновые рецепторы). Метаботропные рецепторы (рецепторы «более медленного ответа») передают сигнал на постсинаптическую клетку с помощью G-белка мембраны и вторых посредников (аналогично действию гормонов и цитокинов). Они изменяют активность и число ионных каналов, рецепторов и транспортеров в клетке посредством модификации белков и изменения их синтеза через геном. Образование ВПСП в возбуждающих синапсах. Ионные токи, образующие ВГСП: фазу деполяризации образует входящий в клетку Na-ток, фазу реполяризации создает выходящий из клетки К+-ток. Одиночный ВПСП в синапсах ЦНС, как правило, субпороговый и возбудить нейрон не может. Функциональная роль: ВПСП(возбуждающий постинаптический потенциал) - это локальное возбуждение (локальный потенциал), временная и пространственная суммация ВПСП деполяризует мембрану аксонального холмика до критического уровня и является причиной возникновения нервного импульса (ПД) в постсинаптической клетке. Образование ТПСП(тормозной постсинаптический потенциал) в тормозных синапсах. ТПСП могут быть гиперполяризующими образуют постсинаптическое торможение и негиперполяризующими образуют пресинаптического торможения . Постсинаптическое торможение создает входящий в клетку С1--ток или/и выходяший из клетки К+ -ток, вызывающие гиперполяризацию мембраны . ТПСП уменьшает возбудимость всего нейрона целиком и вероятность возникновения в нем ПД низка. Пресинаптическое торможение формируется в аксо-аксональных синапсах, которые образуют тормозные нейроны на аксонных окончаниях возбуждающих афферентных нейронов Они обнаружены в ядрах тройничного нерва, задних столбах спинного мозга, некоторых ядрах таламуса. Медиатор этих синапсов ГАМК. При этом развивается специфический эффект, связанный с открытием анионных каналов, что позволяет открываться Сl-каналу ГАМК рецептора. Вход Сl из аксона в терминальное волокно сопровождается гиперполяризацией его мембраны. Потенциал действия, идущий к возбуждающему синапсу через этот участок, будет распространяться пассивно с уменьшением амплитуды, так как вход Na' в фазе деполяризации ПД при открытых С1-каналах будет нейтрализован сопутствующим входом СL (происходит нейтрализация положительных и отрицательных зарядов на пресимпатической мембране). 32. Аксошипиковые синапсы, их функциональная роль. Свойства химических синапсов(одностороннее проведение, синаптическая задержка и др.). Возбуждение и торможение нейрона как проявление его интегративной функции. Электрические синапсы, механизмы передачи возбуждения. Аксошипиковые синапсы, по сравнению с синапсами на стволе дендрита выполняют более сложные функции, участвуя в образовании памяти, обучении, образовании условных рефлексов, пластичности мозга, адаптации. Дендритные шипики (локальные выпячивания дендритов) являются наиболее лабильными ультраструктурными изменениями дендритов. Их количество и размеры увеличиваются как в процессе эволюции от низших позвоночных до человека, так и у индивида в онтогенезе в связи с изменением функциональной активности нервной системы. Количество шипиков особенно велико на нейронах гипокампа, новой коры, мозжечка. Дендритные шипики являются местом образования аксошипиковых синапсов, синаптическая передача в которых сильно зависит от активности афферентных входов на данный нейрон и процессов длительной потенциации и депрессии . Функция аксошипиковых синапсов. Шипики формируют собственную проводимость своих аксошипиковых синапсов, отличную от синапсов на стволе данного дендрита. Это связано с деятельностью его шипикового аппарата. Шипиковый аппарат - это совокупность уплощенных цистерн внутри шипика, связанная с гладкой ЭПС ствола дендрита канальцами, проходящими через ножку шипика. Шипиковый аппарат является локальным депо Са2+, способным как выделять, так и удалять Са2+ из цитозоля шипика, а, следовательно, иметь относительно автономную его концентрацию и эффективность синаптической передачи. Шипики имеют высокую концентрацию актина, являющегося главным белком их цитоскелета. В спокойном состоянии нити актина образуют сеть, в активированном шипиковом синапсе образуются пучки нитей актина. Считается, что актин улучшает синаптическую проводимость за счет изменения формы шипика (например, утолщение его ножки с уменьшением омического и диффузионного сопротивления) и улучшение кабельных свойств шипика (за счет кабельных свойств пучка актиновых нитей, проводящих кальциевый ток). Основные свойства химических синапсов. Одностороннее проведение возбуждения связано с тем, что медиатор выделяется из пресинаптического окончания, а постсинаптические потенциалы формируются только на постсинаптической мембране. Синаптическая задержка (0,5-1,0 мс) обусловлена медленным экзоцитозом медиатора, что обеспечивает самую низкую скорость проведения возбуждения (- 2 мм/с) в нервной системе. Низкая лабильность, равная 100-150 передаваемым через синапс импульсам в секунду (в сравнении с 1000 импульсами в аксоне). Трансформация ритма возбуждения связана с необходимостью суммации ВПСП (в нервно-мышечном синапсе скелетных мышц отсутствует). Синаптическая пластичность - свойство синапсов изменять (увеличивать или уменьшать) эффективность передачи сигнала с нейрона на нейрон в зависимости от характера их предшествующей активации. Выделяют потенциацию и депрессию. Высокая чувствительность синансов к фармакологическим веществам (агонисты и антагонисты синаптических рецепторов, ингибиторы и активаторы ферментов синтеза и распала медиаторов), недостатку О2. Трофическая функция синапсов осуществляется в результате неквантовой (без экзоцитоза) утечки медиатора в синапсе и выделения наряду с медиатором пептидов спутников, оказывающих трофическое действие на иннервируемую клетку. Электрические синапсы являются вариантом щелевых межклеточных контактов с низким омическим сопротивлением, они более характерны для пренатального периода. Особенности структуры : электрические синапсы имеют узкую синаптиче скую шель (2 - 4 нм) с поперечными белковыми мостиками (коннексонами), имеющими каналы, пропускающими электролиты и низкомолекулярные вещества (глюкозу,аминокислоты и др.). Механизмы передачи возбуждения: токи потенциала действия свободно проникают в постсинаптическую клетку и деполяризуют в ней мембрану до критического уровня (при этом участия медиатора не требуется), при этом пресинаптическая мембрана также деполяризуется до критического уровня, что обеспечивает двухстороннюю передачу возбуждения. Основные свойства: быстрая и надежная передача возбуждения, высокая лабильность и низкая утомляемость, однако в них плохо выражена односторонность и возможность регуляции передачи сигнала, среди них нет тормозных синапсов. Возникновение возбуждения в нейроне В первых афферентных нейронах причиной нервного импульса (ПД) является рецепторный потенциал, в других нейронах - суммация ВПСП. Для возникновения ПД в нейроне необходима пространственная и временная суммация ВПСП. ПД возникает в нейроне, если сумма возбуждающих влияний (ВПСП) алгебраически преобладает над суммой тормозящих влияний (ТПСП), и это преобладание может деполяризовать мембрану до критического уровня. Наиболее легко ПД возникает в аксонном холмике, где концентрация потенциалзави симых Na- каналов наибольшая и наиболее низкий пороговый потенциал (- 10 мВ). С этим связана триггерная или пусковая роль аксонного холмика. Распространение ПД из холмика происходит по аксону (передача возбуждающего или тормозного влияния на иннервируемую клетку) и в тело нейрона (сигнал для изменения метаболизма нейрона в связи с импульсной его активностью). 33. Трофическая функция нейрона – аксонный транспорт (быстрый и медленный, антероградный и ретроградный), импульсное нейротрофическое влияние. Регенерация нервных волокон (аксонов) в ЦНС и периферической нервной системе. Структурно-функциональные изменения нейронов и глиальных клеток при старении организма. Трофическая функция нейрона реализуется как в его отростках ,так и в иннервируемых клетках . Аксонный транспорт осуществляет передвижение вдоль аксона нейроплазмы, органелл, макромолекул и низкомолекулярных веществ. Необходимость аксонного транспорта обусловлена тем, что по механизму диффузии тело нейрона (его трофический центр) не может обеспечить трофическое влияние на протяжении аксона, длина которого у человека может превышать 1 м . Выделяют быстрый и медленный аксонный транспорт. Быстрый аксонный транспорт происходит в двух направлениях. Антероградный транспорт (от тела клетки к аксонным окончаниям. ) доставляет везикулы, митохондрии, гликопротеины, ферменты, липиды, меди аторы и другие вещества. С промежуточной скоростью транспортируются митохондриальные и миозиноподобные белки, актин, клатрин, кальмодулин Ретроградный транспорт (от окончаний аксона к телу нейронов,) доставляет везикулы, содержание остатки разрушенных структур, фрагменты мембран, нейроростовые факторы, лизосомальные ферменты, ацетилхолинэстеразу, вирусы полимиелита, бешенства, столбнячный экзотоксин. Механизм быстрого транспорта; транспорт осуществляется вдоль микротрубочек с помощью белка кинозина, связывающего органеллу с микротрубочкой и преобразующего энергию АТФ в механическую работу, Медленный аксонный транспорт происходит в антероградном направлении и состоит из передвижения всего столба аксоплазмы . Этим транспортом перемещаются образованные в ЭПС белки микротрубочек и микрофиламентов, каналов, насосов, ферменты цитозоля и другие. Он определяет скорость регенерации нерва. Функциональная роль аксонного транспорта заключается в поддержании структуры и функции аксона и его окончаний, осуществлении аксонного роста и образовании новых синапсов, трофическом влиянии на иннервируемую клетку,регуляции ее обмена веществ, размножения, дифференцировки, обеспечивает тонические связи между нейронами. Импульсное нейротрофическое влияние. Образование, распространение и передача нернного импульса (ПД) изменяет не только электрические свойства клеточной мембраны, но и свойства клетки в целом. Это обусловлено тем, что в реализации биоэлектрических процессов участвуют биоэнергетические, синтетические, пластические, ультраструктурные, генетические процессы. Связывающим звеном при этом являются вторые посредники (цАМФ, ИФ, ДАГ, NO, Ca²+), образующиеся при передаче в синапсах как с ионотропными, так и особенно, с метаботропными рецепторами. Регенерация нервных волокон в ЦНС, как правило, не происходит (за исключением аксонов нейросекреторных нейронов гипоталамуса) или происходит медленно. Причины этого связаны с тем, что волокна в ЦНС не содержат базальной мембраны, необходимой для их регенерации; кроме того, олигодендроциты и астроциты выделяют факторы, тор мозяине рост аксона. Гибель нейронов в ЦНС практически не компенсируется их пролиферацией (реальные возможности клеток-предшественников нейронов, обнаруженные в некоторых областях головного мозга пока мало изучены). Повреждение тела нейрона как в ЦНС, так и в ганглиях приводит к гибели и его аксона. |