Нейромедиаторы. Практическое задание 1. Нейромедиаторы. Курс Физиология центральной нервной системы
 Скачать 17.95 Kb.
|
|
Открытое образование Курс: Физиология центральной нервной системы Нейромедиаторы. Значение. Принцип работы. Ещё в начале прошлого века учёные считали, что сигнал в нервных клетках передаётся через синапс с помощью нервного импульса. Однако исследования немецкого физиолога Отто Лёви, русского кардиолога Александра Самойлова и англичанина Дейла показали, что сигнал от синапса к постсинаптической клетке передают химические вещества — нейромедиаторы. Что характерно, свой эксперимент с сердцами лягушек Лёви увидел во сне и сразу его воспроизвёл! Воздействуя током на блуждающий и симпатический нервы сердца в физрастворе поочерёдно, а затем перенося немного этого раствора в сосуд с другим сердцем, немец обнаружил, что со вторым сердцем происходило то же замедление или ускорение, что и с подвергавшимся воздействию. Таким образом он сделал вывод, что есть замедляющее и возбуждающее вещества, которые назвал парасимпатином и симпатином. Впоследствии оказалось, что ацетилхолин и адреналин — те самые медиаторы. Сейчас науке известны уже более 50 нейромедиаторов. Это биологически активные химические соединения, посредством которых осуществляется передача импульса от синапса через синаптическую щель к постсинаптической мембране нервной клетки, а также от нейронов к мышцам либо железам. Исходя из этого синапсы делят по локализации на центральные (нейро-нейрональные) и периферические (нервно-мышечные, нейро-секреторные). По функционалу синапсы могут быть возбуждающими и тормозными. Механизм передачи сигнала от клетки к клетке сложен и интересен. Главное действующее лицо в этом процессе — медиатор. Рассмотрим цикл жизни медиатора. 1. Синтез. Процесс происходит в соме либо пресинаптическом окончании. Белок-фермент (или несколько ферментов) присоединяет к себе две или более молекул-предшественников, из которых при помощи энергии АТФ синтезирует медиатор. После выделения медиатора белок-фермент возвращается в исходное состояние и вновь готов к синтезу. Процесс может идти в соме — тогда молекулы медиатора в комплексе Гольджи загружаются в везикулы (пузырьки для переноса) и по микротрубочкам транспортируются в пресинаптическое окончание. Если же синтез идёт в окончании — молекулы медиатора загружаются с помощью белков-насосов в пустые везикулы, которые поставляет комплекс Гольжи. 2. Экзоцитоз (выброс) медиатора в синаптическое пространство (щель) происходит при возникновении ПД (потенциала действия), вызванного открытием электрочувствительных Са++-каналов и входом нескольких сот ионов Са++ в пресинаптическое окончание. Чтобы выброс медиатора был контролируем, специальные белки связывают ионы Са++ и выводят из пресинаптического окончания. Ширина синаптической щели примерно равна размеру везикул. Изучение экзоцитоза дало понимание, как действуют природные токсины, что нужно для их нейтрализации и как можно использовать их действие с пользой. Например, использование ботулотоксина, который блокирует Са++-каналы и препятствует экзоцитозу. При его введении в напряжённую мышцу можно расслабить её, а после окончания действия мышца уже не находится в болезненном тонусе. Изучение альфа-латротоксина — основного действующего нейротоксина каракурта, который стимулирует Са++- каналы, приводя к чрезмерному экзоцитозу синаптических везикул, что приводит к серьезным нервно-мышечным, нейросекреторным и сердечно-сосудистым эффектам, позволило разработать терапию для лечения мышечных спазмов и боли, включающую бензодиазепины, миорелаксанты, внутривенный кальций и наркотические анальгетики. 3. Действие медиатора на рецепторы постсинаптической мембраны и запуск ПД может осуществляться двумя способами. Наиболее древний — через G-белок и вторичный посредник. Медиатор входит в рецептор, называющияся метаботропным, на постсинаптическом окончании по принципу «ключ-замок», провоцируя G-белок, который активирует фермент, синтезирующий вторичный посредник, продолжающий передачу сигнала уже внутри постсинаптического окончания и запускающий открытие хемочувствительный ионный каналов для K+, Na+ либо Cl-. При входе Na+ происходит возбуждение клетки, при выходе K+ и входе Cl- — торможение. Такой способ передачи сигнала не только в нервной, но и в эндокринной системе (рецепторы гормонов), а также в иммунной системе. Для ускорения передачи импульса эволюция создала второй способ — супермолекула на постсинаптической мембране, имеющая как рецептор для контакта с медиатором, так и ионный канал со створкой, которая открывается при появлении медиатора. Такой рецептор называется ионотропным и находится как правило в нервно-мышечных синапсах. Метаботропные рецепторы, работая медленнее ионотропных, имеют больше возможностей для регуляции и тонкой «подгонки» активности к нуждам клетки. 4. Инактивация медиатора — это процесс его удаления из синаптического пространства для предотвращения слишком длительного воздействия на рецептор. Инактивация осуществляется тремя способами: разрушением медиатора с помощью фермента, возврат его в пресинаптическое окончание и перенос в глиальные клетки — клетки, окружающие нейроны и выполняющие различные вспомогательные функции. 1 способ: фермент, разрушающий медиатор, располагается на постсинаптической мембране или непосредственно в синаптической щели. Это самый быстрый, но неэкономичный способ, так как синтез нового медиатора требует затрат энергии и времени. 2 способ: белки-насосы, расположенные на пресинаптической мембране переносят нейромедиаторы обратно в пресинаптическое окончание, где они будут вновь загружены в везикулы для повторения цикла. Этот способ самый экономичный. И, наконец, 3 способ: белки-насосы, расположенные на мембране олигодендрита, захватывают медиатор и переносят его внутрь самой глиальной клетки, где он и разрушается. Так происходит с медиаторами, синтез которых не вызывает трудностей. Необходимо также знать, что существуют агонисты и антагонисты белков-рецепторов. Агонисты работают как медиаторы, т.е. воздействуют на рецептор, но при этом защищены от инактивации. Антагонисты напротив, закрывают рецептор от медиатора, не активируя его. Агонисты и антагонисты — соединения, поступающие в организм извне. Как правило, это токсины растений и животных, созданные эволюцией для защиты от других видов, то есть для выживания. Изучив их и уменьшив концентрацию, фармокологи создают лекарства. Таким образом понимание химических процессов передачи электрических импульсов в нервной системе позволяет справляться со многими расстройствами. В психотерапии, например, сейчас активно применяются селективные ингибиторы обратного захвата серотонина, благодаря которым концентрация этого медиатора в синаптическом пространстве повышается, что оказывает стабилизирующее действие на психоэмоциональное состояние пациента и, соответственно, положительно влияет на психотерапевтическую работу. Материалы и ссылки: Лекция и презентация Дубынина В. А. Википедия Сайт проекта ScienceDirect https://www.sciencedirect.com/topics/pharmacology-toxicology-and-pharmaceutical-science/latrotoxin https://www.sciencedirect.com/topics/chemistry/antivenin Выполнил Лобанов Е. В. |