Шпоры по физиологии. Законы возбуждения ( силы, времени и градиента ). Классификация раздражителей
 Скачать 1.22 Mb.
|
|
5.Механизмы проведения возбуждения по мякотным и безмякотным нервным волокнам. Законы проведения возбуждения. Физиология парабиоза. Физиологические механизмы местной анестезии. При нанесении раздражения возникает деполяризация в области ближайшего перехвата Ранвье - А. Соседний перехват Ранвье - Б находится в состоянии поляризации. Между перехватами возникает разность потенциалов, которая приводит к появлению круговых токов Ионный поток в аксоплазме и в окружающей среде течет от плюса к минусу. Выход круговых токов в перехвате Б приводит к его деполяризации и возникновению потенциала действия. Далее за счет круговых токов возбуждаются последующие перехваты Ранвье. возбуждение в мякотных нервных волокнах передается скачкообразно (сальтаторно) от одного перехвата Ранвье к другому, Сальтаторный способ передачи возбуждения более экономичен, нежели распространение возбуждения по безмякотным нервным волокнам. Возбуждение по мякотным нервным волокнам распространяется без затухания. Скорость распространения возбуждения по мякотным нервным волокнам гораздо выше, чем по безмякотным. мякотные нервы составляет 80-120 м/с, по волокнам, не покрытым миелиновой оболочкой, - от 0,5 до 2 м/с. В безмякотном волокне возбуждение распространяется медленно, потенциалы действия небольшие, хотя оболочка волокна тонкая, импульсы все равно передаются изолированно. Проведение возбуждения по нервам подчиняется следующим законам: 1.Закон анатомической и физиологической целостности нерва. 1 нарушается при перерезке, 2 – действии веществ, блокирующих проведение, например новокаина. 2.Закон двустороннего проведения возбуждения. Оно распространяется в обе стороны от места раздражения. В организме чаще всего возбуждение по афферентным путям оно идет к нейрону, а по эфферентным – от нейрона. 3.Закон изолированного проведения. Возбуждение не передается с одного нервного волокна на другое, входящее в состав этого же нервного ствола. 4.Закон бездекрементного проведения. Возбуждение проводится по нервам без декремента, т.е. затухания. Парабиоз – это состояние на грани жизни и гибли ткани, возникающее при воздействии на нее токсических веществ таких как наркотиков, фенола, формалина, различных спиртов, щелочей и других, а также длительного действия электрического тока. Фазы. 1. Фаза кратковременного повышения возбудимости. Редко улавливается и заключается в том, что под действием подпорогового раздражителя мышца сокращается. 2. Фаза уравнительная (трансформации). Проявляется в том, что на частые и редкие стимулы мышца отвечает одинаковым по величине сокращением. по данным Введенского, за счет парабиотического участке снижается лабильность под влиянием KСl. более частые сигналы задерживаются в парабиотическом участке, (попадает в период рефрактерности) 3. Парадоксальная фаза. при действии частых стимулов наблюдается слабый сократительный эффект мышцы или вообще его не наблюдается. Парадоксальная реакция мышцы связана с еще большим уменьшением лабильности в 6.Особенности структурно- функциональной организации электрического синапса (эфапса). Механизм передачи информации в электрическом синапсе. Механизм проведения возбуждения аналогичен механизму проведения возбуждения в нервном волокне. Во время развития ПД происходит реверсия заряда пресинаптической мембраны. Электрический ток, возникающий между пресинаптической и постсинаптической мембраной, раздражает постсинаптическую мембрану и вызывает генерацию в ней ПД Особенности ультраструктуры электрического синапса: •узкая (около 5 нм) синаптическая щель; •наличие поперечных канальцев, соединяющих пресинаптическую и постсинаптическую мембрану. Электрические синапсы имеют щель, которая на порядок меньше, чем щель у химических синапсов. Они проводят сигнал в обе стороны без синаптической задержки. Передача сигнала не блокируется при удалении ионов Са 2+ . Кроме того, электрические синапсы малочувствительны к фармакологическим препаратам и ядам, практически неутомляемы, как и нервное волокно. Контактирующие мембраны нейронов связаны друг с другом полуканалами белковой природы - коннексонами (от англ, соппеаюп - связь). Через коннексоны клетки обмениваются некоторыми компонентами цитоплазмы: аминокислотами, пептидами, РНК, метаболитами, циклическими нуклеотидами. Очень низкое удельное сопротивление сближенных пре- и постсинаптических мембран обеспечивает Хорошую электрическую проводимость. У электрического синапса клеточные мембраны соседних нейронов тесно прилегают друг к другу, образуя узкую щель шириной 2 им. Зона этого сближения мембран называется щелевым контактом. -коннексон- специфические белковые комплексы, состоящие из шести субъединиц и располагающиеся в таком порядке, что в их центре образуется пора, заполненная водой, которая проходит через бислой клеточной мембраны. Через электрический синапс сигнал передается электрическим путем посредством возникновения локальных токов между двумя клетками. 7.Структура и физиологические свойства химического синапса. Механизм передачи информации в химическом синапсе. Химический синапс как «мишень» действия лекарственных средств. Понятие об ионотропных и метаботропных рецепторах. Особенности ультраструктуры химического синапса: • широкая (20–50 нм) синаптическая щель; • наличие в синаптической бляшке синаптических пузырьков (везикул), заполненных химическим веществом, при помощи которого передается возбуждение; • в постсинаптической мембране имеются многочисленные хемочувствительные каналы (в возбуждающем синапсе – для Nа+ , в тормозном – для Cl – и К +), но отсутствуют потенциалчувствительные каналы. На пресинаптической мембране осуществляется трансформация электрического сигнала в химический, который на постсинаптической мембране снова трансформируется в электрический сигнал. Синтез медиатора. Медиатором называют химическое вещество, которое обеспечивает одностороннюю передачу возбуждения в химическом синапсе. Некоторые медиаторы (например, ацетилхолин) синтезируются в цитоплазме синаптического окончания и депонируются в синаптических пузырьках. Другие медиаторы синтезируются и упаковываются в везикулы в теле нейрона, готовые синаптические пузырьки доставляются в синаптичекую бляшку за счет быстрого аксонного транспорта. Секреция медиатора. Содержимое синаптических пузырьков может выбрасываться в синаптическую щель путем экзоцитоза. При опорожнении одного синаптического пузырька в синаптичекую щель выбрасывается порция (квант) медиатора. Для активации экзоцитоза необходимы ионы Са+2 . В состоянии покоя уровень Са+2 в синаптическом. Приход в синаптическое окончание возбуждения приводит к деполяризации пресинаптической мембраны и открытию потенциал чувствительных Са+2 -каналов. Ионы Са++ поступают в цитоплазму синаптического окончания и активируют опорожнение синаптических пузырьков в синаптическую щель Взаимодействие медиатора с рецепторами постсинаптической мембраны. Молекулы медиатора диффундируют через синаптическую щель и достигают постсинаптической мембраны, где связываются с рецепторами хемочувствительных Na+ -каналов. Присоединение медиатора к рецептору приводит к открытию Na+ -каналов, через которые в клетку входят ионы Na+. В результате входа в клетку положительно заряженных ионов происходит локальная деполяризация постсинаптической мембраны, которую называют возбуждающий постсинаптический потенциал (ВПСП) Инактивац ия м едиат ора. Ферменты, находящиеся в синаптической щели, разрушают молекулы медиатора. В результате происходит закрытие Na+ - каналов и восстановление МП постсинаптической клетки. Некоторые (например, адреналин) не разрушаются, а удаляются путем быстрого обратного всасывания (пиноцитоза) в синаптическое окончание. Генерация ПД. В нейро-мышечном синапсе амплитуда единичного ВПСП достаточно велика. Поэтому для генерации ПД в мышечной клетке достаточно прихода одного нервного импульса. Генерация ПД в мышечной клетке происходит в области, окружающей постсинаптическую мембрану. Проведение возбуждения в химическом синапсе одностороннее. Высокая утомляемость. Низкая лабильность. Длинная синаптическая задержка. Чувствительность к действию хим. Агентов. В хим. Синапсе трансформируется ритм ПД. Средства, влияющие на м- холинорецепторы М-холиномиметики (мускариномиметические средства) Пилокарпина гидрохлорид Ацеклидин М-холиноблокаторы (антихолинергические, атропиноподобные средства) Атропина сульфат Метацин Действие большинства антидепрессантов связано с их влиянием на обмен медиаторов-моноаминов, особенно норадреналина и серотонина, и на рецепторы этих медиаторов Во многом он связан с тем, что у ингибиторов обратного захвата серотонина — мощных антидепрессантов — было обнаружено выраженное анксиолитическое действие. Эти препараты помогают при паническом расстройстве, социофобии и других фобиях, неврозе тревоги и неврозе навязчивых состояний, а также при импульсивных расстройствах, по- видимому, близких к данной группе. При тревожных расстройствах используются также бензодиазепины, азапироны и другие транквилизаторы. Ионотропные рецепторы. Вследствие образования постсинаптического потенциала происходит открытие соответствующего ионного канала или сразу при действии медиатора, или через активацию G-белка. При этом рецептор или сам образует ионный канал, или связан с ним. После присоединения лиганда и активации рецептора происходит открытие канала для соответствующего иона. В результате на мембране образуется постсинаптический потенциал. Ионотропные рецепторы – это путь быстрой передачи сигнала и образования ПСП без изменения процессов метаболизма в клетке. Метаботропные рец епторы. Это более сложный путь передачи сигнала. При этом после связывания лиганда с рецептором происходит активация каскада фосфорилирование-дефосфорилирование. Это осуществляется или прямо, или через вторичные посредники, например, через тирозинкиназу, или через цАМФ, или цГМФ, или за счет увеличения внутриклеточного кальция, что в результате приводит к активации протеинкиназ. Фосфорилирование чаще всего включает в себя активацию цАМФ- зависимой или диацилглицерол-зависимой протеинкиназы. Эти эффекты развиваются более медленно и длятся более долго. Сродство рецептора к соответствующему нейромедиатору может меняться так же, как и к гормонам, например, за счет аллостерических изменений рецептора или других механизмов. Поэтому сейчас рецепторы обозначают как мобильные и легко изменяемые структуры. Входя в состав мембраны, белки-рецепторы могут взаимодействовать с другими мембранными белками. Нейромодуляторы, как и нейромедиаторы, могут влиять на число и чувствительность рецепторов. Длительное присутствие больших количеств нейромедиатора или нейромодулятора может снижать их чувствительнос, а недостаток лигандов повышать их чувствительность (ап- регуляция). 8.Нейротрансмиттеры и их классификация. Особенности структурно-функциональной организации рецепторов к нейротрансмиттерам на примере NMDA- рецептора к глутамату и ГАМК А - рецептора к гамма-аминомасляной кислоте. Понятие об агонистах и антагонистах. Рецепторы к нейромедиаторам располагаются на мембранах нейронов или клеток-мишеней (мышечные или железистые клетки). На пресинаптических мембранах чаще располагаются так называемые ауторецепторы, которые регулируют выделение этого же медиатора из пресинаптического окончания. Но есть и гетероауторецепторы, которые регулируют выделение медиатора, но в этих рецепторах выделение одного медиатора регулирует другой медиатор или нейромодулятор. Большинство рецепторов – это мембраносвязанные олигомерные белки, которые связывают лиганд (нейромедиатор) с высоким сродством и высокой селективностью. В результате этого взаимодействия запускается каскад внутриклеточных изменений. Рецепторы характеризуются сродством к лиганду, количеством, насыщаемостью и способностью к диссоциации рецептор- лигандного комплекса. У некоторых рецепторов обнаружены изоформы, которые различаются сродством к определенным лигандам. Эти изоформы могут находиться в одной и той же ткани. Лиганды - это вещества, избирательно взаимодействующие с данным рецептором. Если фармакологическое вещество активирует данный рецептор, оно является агонистом для него, а если снижает его активность – то антагонистом. Связывание лиганда с рецептором приводит к изменению конформации рецептора, вседствие чего или открываются ионные каналы, или запускается каскад реакций, приводящих к изменениям метаболизма. Передача нервных импульсов через синапсы происходит химическим путем - с помощью нейромедиаторов (нейротрансмиттеров) . В настоящее время известны следующие вещества, выполняющие медиаторные функции: ацетилхолин , катехоламины ( ад реналин , норадреналин,дофамин), аминокислоты ( гамма-аминомасляная кислота , глутаминовая кислота , глицин) ,гистамин , нейроактивные пептиды . К числу самых важных нейромедиаторов мозга относятсяацетилхолин, норадреналин, серо тонин, дофамин, глутамат, ГАМК, эндорфи ны и энкефалины. Нейротрансмиттеры являются первичными мессенджерами, но их высвобождение и определение в химических синапсах сильно отличается от эндокринных сигналов. В пресинаптической клетке, везикулы, содержащие нейротрансмиттер, высвобождают собственное содержимое локально в очень маленький объем синаптической щели. Высвобожденный трансмиттер затем диффундирует через щель и связывается с рецепторами на постсинаптической мембране. Диффузия является медленным процессом, но пересечение такой короткой дистанции, которая разделяет пре- и постсинаптические нейроны (0,1 мкм или меньше), происходит достаточно быстро и позволяет осуществлять быстрые коммуникации между нервами или между нервом и мышцей. Нейротрансмиттеры включают несколько семейств, ( ацетилхолин, ГАМК, допамин ) и (вазопрессин, брадикинин). В зависимости от их функции нейромедиаторы можно разделить на два типа: Возбуждающие - этот тип нейромедиаторов оказывает возбуждающее воздействие на нейрон. Они увеличивают вероятность того, что нейрон будет генерировать потенциал действия. К основным возбуждающим нейротрансмиттерам причисляют адреналин и норадреналин. Ингибирующие - эти нейротрансмиттеры оказывают ингибирующее действие на нейрон; они уменьшают вероятность того, что будет выработан потенциал действия. Основными нейромедиаторами ингибирующего типа считаются серотонин и гамма-аминомасляная кислота (или ГАМК). Некоторые нейротрансмиттеры, такие как ацетилхолин и дофамин, могут оказывать возбуждающий и подавляющий эффект в зависимости от типа рецепторов, которыми обладает постсинаптический нейрон. Также любой из нейромедиаторов можно отнести к одному из шести типов: 1. Ацетилхолин 2. Аминокислоты: ГАМК, глицин, глутамат, аспартат. 3. Нейропептиды: окситоцин, эндорфины, вазопрессин и др. 4. Моноамины: адреналин, норадреналин, гистамин, дофамин и серотонина. 5. Пурины: аденозин, аденозинтрифосфат (АТФ). 6. Липиды и газы: оксид азота, каннабиноиды. ГАМК – основной тормозный нейромедиатор ЦНС. У млекопитающих этот нейромедиатор встречается практически во всех отделах ЦНС, но в наибольшем количестве в синапсах головного мозга. Вторым важнейшим нейромедиатором, осуществляющим торможение в ЦНС, является глицин. В качестве нейромедиатора он наиболее распространен в филогенетически древних областях: синапсах ствола головного мозга, продолговатого и 3 спинного мозга, хотя присутствие глицина показано и в высших отделах, таких как таламус, кора мозжечка, гипоталамус, стриатум, кора головного мозга Ионотропный глициновый рецептор является первым рецептором нейромедиаторов, который был выделен из нервных клеток млекопитающих. Мутации генов субъединиц глицинового рецептора у мышей и человека приводят к возникновению нарушения поведения и двигательной функции, что подчеркивает большое значение глицинергической синаптической сигнализации. ГАМКА-рецептор, также как и глициновый, является ионотропным. Мутации в генах, кодирующих субъединицы ГАМКА-рецепторов приводят к возникновению различных типов эпилепсии, а также к развитию неврологических и психических нарушений, таких как депрессии и аффективные расстройства. Помимо ГАМКА рецепторов, в ЦНС существуют два других типа рецепторов ГАМК: метаботропные ГАМКВ и ионотропные ГАМКС. Активация глициновых и ГАМКА- рецепторов приводит к открытию каналов, проницаемых для ионов хлора, что у взрослых особей приводит к вхождению этих ионов внутрь клетки и гиперполяризации мембраны. Глициновые и ГАМКА-рецепторы могут быть локализованы как постсинаптически, так и пресинаптически. В случае пресинаптической локализации, они участвуют в регуляции высвобождения нейромедиатора. ГАМКА-рецепторы, локализованные на пресинаптических терминалях в спинном мозгу крысы, могут регулировать высвобождение глицина. 9.Виды мышц. Механизм сокращения и расслабления скелетных мышц (теория скольжения). Сила, работа и утомление мышц. Особенности сокращения гладких мышц. По морфологическим признакам выделяют три группы мышц: 1) поперечно-полосатые мышцы (скелетные мышцы); 2) гладкие мышцы; 3) сердечную мышцу (или миокард). Механизм мышечного сокращения. А. Электрохимическое преобразование: 1. Генерация ПД. 2. Распространение ПД по Т-системе. 3. Электрическая стимуляция зоны контакта Т-системы и саркоплазматического ретикулума, активация ферментов, образование инозитолтрифосфата, повышение внутриклеточной концентрации ионов Са2+. Б. Хемомеханическое преобразование: 4. Взаимодействие ионов Са2+ с тропонином, освобождение активных центров на актиновых филаментах. 5. Взаимодействие миозиновой головки с актином, вращение головки и развитие эластической тяги. 6. Скольжение нитей актина и миозина относительно друг друга, уменьшение размера саркомера, развитие напряжения или укорочение мышечного волокна. Передача возбуждения происходит с помощью медиатора ацетилхолина (АХ). Взаимодействие АХ с холинорецептором концевой пластинки приводит к активации АХ-чувствительных каналов и появлению потенциала концевой пластинки, который может достигать 60 мВ. При этом область концевой пластинки становится источником раздражающего тока для мембраны мышечного волокна, возникает ПД, который распространяется в обе стороны со скоростью примерно 3—5 м/с при температуре 36 oС. Последовательная реакция соединения и разъединения головок поперечных мостиков с актиновым филаментом приводит к скольжению тонких и толстых нитей относительно друг друга и умень- шению размеров саркомера и общей длины мышцы, что является шестым этапом. Совокупность описанных процессов составляет сущность теории скольжения нитей В каждом цикле соединения и разъ- единения головки миозина с актином расщепляется одна молекула АТФ на каждый мостик. Быстрота вращения определяется скоростью расщепления АТФ. Таким образом, в процессе хемомеханического преобразования АТФ обеспечивает разъединение головки миозина и актинового филамента и энергетику для дальнейшего взаимодействия головки миозина с другим участком актинового филамента. Эти реакции возможны при концентрации кальция выше 106М. для расслабления в первую очередь необходимо понижение концентрации ионов Са2+. саркоплазматическая сеть имеет специальный механизм — кальциевый насос, который активно возвращает кальций в цистерны. Активация кальциевого насоса осуществляется неорганическим фосфатом. АТФ является вторым важнейшим фактором, абсолютно необходимым для процесса расслабления. |