Строение и функция синапсов

ЛЕКЦИЯ 9

СТРОЕНИЕ И ФУНКЦИЯ СИНАПСОВ. АДРЕНЕРГИЧЕСКИЕ СИНАПСЫ

Синапс (греч. synapsis - соприкосновение, соединение) - функциональный (химический) контакт двух нервных клеток или нервной клетки и клетки исполнительного органа.

В XX веке большой вклад в исследование физиологии, биохимии и фармакологии синаптической передачи внесли ученые многих стран:

• Джон Лэнгли - создатель идеи о постсинаптических рецепторах, уча­ствующих в эффектах адреналина, никотина и кураре; предполо­жил, что рецепторы способны возбуждать или тормозить функции эффекторных клеток; описал места выхода вегетативных нервов из ЦНС, их анатомические и функциональные особенности, разде­лил вегетативные нервы на симпатические и парасимпатические (1901-1907 гг.);

• Томас Эллиот (студент Лэнгли в Кембридже) - установил, что гор­мон надпочечников адреналин вызывает такие же эффекты как раз­дражение симпатических нервов, предсказал роль адреналиноподобного вещества как медиатора симпатической системы (1905 г.);

• У. Диксон - обратил внимание на сходство симптомов отравления алкалоидом мухомора мускарином и эффектов раздражения пара­симпатического блуждающего нерва, считал, что блуждающий нерв выделяет мускариноподобное вещество (1907 г.);

• Генри Дейл - открыл мускарино- и никотиноподобное влияние ацетилхолина, объяснил короткое действие этого медиатора быстрым гидролизом на холин и уксусную кислоту, выявил антиадренерги-ческий эффект алкалоидов спорыньи, описал адренергические и холинергические волокна (1914-1936 гг.);

• Уолтер Кенией - установил роль адреналиноподобного вещества (симпатии) как симпатического передатчика, вызывающего тахи­кардию и артериальную гипертензию, отметил различия в действии симпатина (суживает сосуды) и адреналина (суживает или расши­ряет сосуды), создал концепцию симпато-адреналовой системы (1921-1937 гг.);

• Отто Леве - впервые экспериментально доказал медиаторный механизм передачи нервных импульсов (1921 г.), совместно с Навратг лом идентифицировал медиатор блуждающего нерва (Vagusstoi как ацетилхолин (1926 г.);

• Александр Филиппович Самойлов - установил, что в передаче и» пульсов по нерву участвуют электрические процессы, для работ)) нервно-мышечных синапсов необходимы химические процесс! предположил химический механизм торможения в ЦНС (1924 г.)

• В. Фельдберг, Дж. Гэддам, Г. Чанг - доказали медиаторную функцию ацетилхолина в различных парасимпатических нервах (1933-1936 гг.);

• Бернард Катц - открыл механизм выделения ацетилхолина в нервно-мышечных синапсах;

• Василий Васильевич Закусов - автор синаптической теории действа лекарственных средств на ЦНС (30-е годы);

• Алексей Васильевич Кибяков - установил химический характер пе­реключения импульсов в вегетативных ганглиях (1933 г.);

• Александр Григорьевич Гинецинский - исследовал механизмы функционирования нервно-мышечных синапсов и совместно с Леонов Абгаровичем Орбели обнаружил способность симпатических нер-J bob уменьшать утомление скелетных мышц (1935 г.);

• Ульф Эйлер - установил медиаторную роль норадреналина (1946 г.);1

• Сергей Викторович Аничков - открыл синаптический механизм работы каротидных клубочков (1946 г.). 1

Интересная информация по истории изучения синаптической передачи представлена в сборнике "Теория химической передачи нервного импульса" (Ленинград, 1981). !•

СТРОЕНИЕ И ФУНКЦИЯ СИНАПСОВ

В синапсах различают 2 контактирующие -мембраны:

• Передающая пресинаптическая мембрана аксона;

• Воспринимающая постсинаптическая мембрана нервной клетки (тело, дендрит, аксон) или клетки исполнительного органа. Между пресинаптической и постсинаптической мембранами нахо­дится синаптическая щель шириной 20-40 нм. Она заполнена полисахаридным гелем, имеет каналы для диффузии медиатора. Синапс ог­раничен соединительнотканными филаментами, препятствующими вы­ходу медиатора в кровь.

Низкомолекулярные медиаторы синтезируются в окончании аксо­на и депонируются в связи с белком в синаптических пузырьках (вези­кулы). Медиаторы-пептиды образуются в теле нейрона и в составе синаптических пузырьков транспортируются быстрым аксоплазматическим током в пресинаптическию зону. Синаптические пузырьки формируются из мембраны эндоплазматического ретикулума.

Вовремя потенциала покоя через пресинаптическую мембрану выделяются единичные кванты медиатора. Они вызывают миниатюрные потенциалы действия (0.1-3 мв) на постсинаптической мембране, обходимые для поддержания физиологической реактивности органов и тонуса скелетных мышц.

Работа синапса начинается с потенциала действия пресинаптической мембраны. Положительный заряд на внутренней поверхности пресинаптической мембраны вызывает слипание с ней отрицательно заряженных синаптических пузырьков. Входящие в аксоплазму ионы кальция катализируют взаимодействие белков пресинаптической мембраны (нейрексин, синтаксин) с белками синаптических пузырьков (синаптостигмин, синаптобревин). В пресинаптической мембране открывается канал (синаптопор) для экзоцитоза (выброса) квантов медиатора в синаптическую щель (опустошается 300-2000 синаптических пузырьков).

Освобождение ацетилхолина и других медиаторов тормозит самый сильный яд микробного происхождения - токсин бактерий Closiridium. Он ингибирует синаптобревин синаптических пузырьков. Токсин паука "черная вдова", связываясь с нейрексином на пресинаптической мем­бране, вызывает массивный выброс ацетилхолина.

Циторецепторы медиаторов прямо регулируют проницаемость ион­ных каналы или посредством G-белков открывают ионные каналы, из­меняют активность мембраносвязанных ферментов " аденилатцикла-зы и фосфолипаз. Ферменты катализируют синтез вторичных мессен-джеров - цАМФ, инозитолтрифосфата и диацилглицерола.

Пресинаптические циторецепторы путем активации или блокады кальциевых каналов влияют на выделение медиаторов.

После взаимодействия с рецепторами медиаторы исчезают из синаптической щели в результате различных процессов. Основное зна­чение имеют:

• Нейрональный захват - активный транспорт через пресинаптичес­кую мембрану в синаптические пузырьки для участия в повторной передаче импульсов (норадреналин, дофамин, глутаминовия и ас-парагиновая кислоты);

• Экстранейрональный захват - депонирование в исполнительных орга­нах;

• Ферментативное расщепление (ацетилхолин, медиаторы-пептиды).