Вопрос 8. Нервные волокна. Миелиновые и безмиелиновые нервные волокна, их строение.

В зависимости от того, формируют ли шванновские клетки вокруг осевого цилиндра миелин, выделяют безмиелиновые и миелинизированные нервные волокна. В безмиелиновых нервных волокнах осевой цилиндр погружается в шванновскую клетку, мембрана которой смыкается, образуя мезаксон – сдвоенная мембрана шванновской клетки. В миелинизированном нервном волокне мембрана мезаксона удлиняется и концентрически наслаивается на волокно, мембранны в составе миелина расслаиваются, образуя насечки Шмидта-Лантермана, в которых присутствует цитоплазма шванновских клеток. Строение миелинового нервного волокна. Каждая шванновския клетка миелинизирует небольшой участок аксона, снаружи от миелина располагаются тонкий слой цитоплазмы и ядро шванновской клетки. Миелин прерывается через регулярнае промежутки – перехваты Ранвье. Мембрана аксонов в районе перехватов Ранвье содержит много натриевых каналов, необходимых для поддержания импульсной активности.

(1) Синтез нейромедиатора. Ферменты, необходимые для образовании нейромеди аторов, синтезируются в перикарионе и транспортируются к синаптической терми- нали по аксонам, где взаимодействуют с молекулярными предшественниками нейромедиаторов.

(2) Хранение нейромедиатора. Нейромедиатор накапливается в нервной терми- нали, находясь внутри синаптических пузырьков вместе с АТФ и некоторыми катионами. В пузырьке находится несколько тысяч молекул нейромедиатора, что составляет квант.

Квант нейромедиатора. Величина кванта не зависит от импульсной активности, а определяется количеством поступившего в нейрон предшественника и активностью ферментов, участвующих в синтезе нейромедиатора.

(3) Секреция нейромедиатора. Когда потенциал действия достигает нервной терминали, в цитозоле резко повышается концентрация Са2+, синаптические пузырьки сливаются с пресинаптической мембраной, что приводит к выделению квантов нейромедиатора в синаптическую щель. Незначительное количество нейромедиа тора постоянно (спонтанно) секретируется в синаптическую щель.

(4) Взаимодействие иейромедиатора с рецептором. После выброса в синапти ческую щель молекулы нейромедиатора диффундируют в синаптической щели и достигают своих рецепторов в постсинаптической мембране.

Электрогенез в постсинаптической мембране. Взаимодействие нейромеди атора с рецептором приводит к изменению мембранного потенциала (деполя ризация или гиперполяризация) постсинаптической мембраны.

(а) Возбуждающие синапсы. При деполяризации возбуждение по плазмолемме распространяется до аксонного холмика, где генерируются потенциалы действия.

Тормозные синапсы. При гиперполяризации возбудимость мембраны умень шается, и потенциалы действия не генерируются.

(5) Удаление нейромедиатора из синаптической щели происходит двояко: инактивацией ферментом, захватом терминалью.

(а) Инактивация нейромедиатора. Кратковременность взаимодействия нейро медиатора с рецептором достигается разрушением нейромедиатора специаль ными ферментами (например, ацетилхолина — ацетилхолинэстеразой).

(б) Захват нейромедиатора. В большинстве синапсов передача сигналов прекращается вследствие быстрого захвата нейромедиатора пресинаптической терминалью.

Транспортёры. Захват норадреналина осуществляют специфические Nа+-и Сl-транспортирующие белки (например, норадреналин-транспортирующий белок 1) — мишени трициклических антидепрессантов (например, дезипрамин и имипрамин). Система захвата биогенных аминов — точка приложения антидепрессан тов и таких препаратов, как кокаин и амфетамины. Дефекты транспортёров норадреналина и серотонина — кандидаты на роль первопричины при психичеcких расстройствах, таких, как маниакально-депрессивные состояния.

б. Нейромедиаторы

(1) Химия. Большинство нейромедиаторов — аминокислоты и их производные. Одни нейроны модифицируют аминокислоты с образованием аминов (норадреналин, серотонин, ацетилхолин), другие — нейромедиаторов пептидной природы (эндорфины, энкефалины). Лишь небольшое количество нейромедиаторов образовано не аминокислотами. Нейроны могут синтезировать более одного нейромедиатора.

(2) Наиболее распространённые нейромедиаторы:

(а) Ацетилхолин секретируется из терминалей соматических мотонейронов (нервномышечные синапсы), преганглионарных волокон, постганглионарных холинергических (парасимпатических) волокон вегетативной нервной системы и разветвлений аксонов многих нейронов ЦНС (базальные ганглии, двигательная кора). Синтезируется из холина и ацетил-КоА при помощи холинацетилтран сферазы, взаимодействуете холинорецепторами нескольких типов. Кратковременное взаимодействие лиганда с рецептором прекращает ацетилхолинэстераза, гидролизующая ацетилхолин на холин и ацетат.

(б) Дофамин — нейромедиатор в окончаниях некоторых аксонов периферических нервов и многих нейронов ЦНС (чёрное вещество, средний мозг, гипоталамус). После секреции и взаимодействия с рецепторами дофамин активно захватывается пресинаптической терминалью, где его расщепляет моноаминоксидаза. Дофамин метаболизирует с образованием ряда веществ, в т.ч. гомованилиновой кислоты.

(в) Норадреналин секретируется из большинства постганглионарных симпатических волокон и является нейромедиатором между многими нейронами ЦНС (например, гипоталамус, голубоватое место). Образуется из дофамина путём гидролиза при помощи дофамин-р-гидроксилазы. Норадреналин хранится в синаптических пузырьках, после высвобождения взаимодействует с адренорецепторами, реакция прекращается в результате захвата норадреналина пресинаптической частью. Уровень норадреналина определяется активностью тирозин гидроксилазы и моноаминоксидазы. Моноаминоксидаза и катехол-0-метилтрансфераза переводят норадреналин в неактивные метаболиты (норметанефрин, З-метокси-4-гидрокси-фенилэтиленгликоль, З-метокси-4-гидроксиминдальная кислота).

Норадреналин — мощный вазоконстриктор, эффект происходит при взаимодействии нейромедиатора с ГМК стенки кровеносных сосудов.

(г) Серотонин (5-гидрокситриптамин) — нейромедиатор многих центральных нейронов (например, ядра шва). Предшественником служит триптофан, гидроксилируемый триптофангидроксилазой до 5-гидрокситриптофана с последующим декарбоксилированием декарбоксилазой 1-аминокислот. Расщепляется моноаминоксидазой с образованием 5-гидроксииндолуксусной кислоты.

(д) у-Аминомасляная кислота — тормозной нейромедиатор в ЦНС (базальные ганглии, мозжечок). Образуется из глутаминовой кислоты под действием декарбоксилазы глутаминовой кислоты, захватывается из межклеточного пространства пресинаптической частью и деградирует под влиянием трансаминазы у-аминомасляной кислоты.

(е) р-Эндорфин — нейромедиатор полипептидной природы многих нейронов ЦНС (гипоталамус, миндалина мозжечка, таламус, голубоватое место). Проопиомеланокортин транспортируется по аксонам и расщепляется пептидазами на фрагменты, одним из которых является p-эндорфин. Нейромедиатор секретируется в синапсе, взаимодействует с рецепторами на постсинаптической мембране, а затем гидролизуется пептидазами.

(ж) Метионин-энкефалин и лейцин-энкефалин — небольшие пептиды (5аминокислотных остатков), присутствующие во многих нейронах ЦНС (бледный шар, таламус, хвостатое ядро, центральное серое вещество). Как и эндорфин, образуются из проопиомеланокортина. После секреции взаимодействуют с пептидергическими (опиоидными) рецепторами.

(з) Динорфины. Эта группа нейромедиаторов состоит из 7 пептидов близкой аминокислотной последовательности, которые присутствуют в нейронах тех же анатомических областей, что и энкефалинергические нейроны. Образуются из продинорфина, инактивируются путём гидролиза.

(и) Вещество Р — нейромедиатор пептидной природы в нейронах центральной и периферической нервной системы (базальные ганглии, гипоталамус, спинномозговые узлы).

Боль. Передача болевых стимулов реализуется при помощи вещества Р и опиоидных пептидов.

(к) Глицин, глутаминовая и аспарагиновая кислоты. Эти аминокислоты в некоторых синапсах являются нейромедиаторами (глицин во вставочных нейронах спинного мозга, глутаминовая кислота — в нейронах мозжечка и спинного мозга, аспарагиновая кислота — в нейронах коры). Глутаминовая и аспарагиновая кислоты вызывают возбуждающие ответы, а глицин — тормозные.

(л) Другие нейромедиаторы (VIP, адреналин, бомбезин, брадикинин, вазопрессин, карнозин, нейротензин, соматостатин, холецистокинин). Их роль для синаптической передачи остаётся неясной. В синаптической передаче, возможно, участвует прион.