Причины и механизмы расстройств возбудимости и проводимости нервной клетки

Гипоксемия, отравление цианидами, динитрофенолом, азидами и другими токсическими веществами приводит к нарушению метаболизма и уменьшению выработки энергии в нервной клетке, что резко угнетает возбудимость нейронов. Дефицит тиамина, цианокобаламина, сдавление или охлаждение нерва, воспаление, гипоксия, действие некоторых ядов и токсинов микроорганизмов нарушает способность проводить нервное возбуждение и часто приводит к нейродистрофическим процессам, в частности, в миелиновой оболочке нерва. Ведущими механизмами нарушения возбудимости и проводимости являются изменения мембранного потенциала, генерации и проведения потенциала действия по мембранам нейрона. Они проявляются изменениями деятельности селективных каналов мембран, нарушениями их проницаемости для различных ионов, а также возбудимости клеточной мембраны.

Изменения свойств нейронов при действии повреждающего фактора развиваются фазно.После воздействия раздражителя нервная клетка сначала, не теряя структурной целостности, прекращает свое функционирование, а при усилении повреждающего действия нейрон погибает. Если же этот агент устраняется вовремя, то нервная ткань способна возвращаться в нормальное состояние.

Обратимое фазное изменение возбудимости и проводимости возбудимой ткани, возникающее под влиянием сильного раздражения получило название парабиоза. В зависимости от степени повреждения нервных волокон различают несколько фаз парабиоза. При небольшом повреждении нерва в ответ на сильное или слабое раздражение иннервируемая им мышца отвечает одинаковыми по силе сокращениями. Это уравнительная фаза. По мере углубления альтерации нерва возникает парадоксальная фаза, т.е. в ответ на сильное раздражение нерва мышца отвечает слабыми сокращениями, в то время как умеренные по силе раздражения вызывают более энергичные мышечные сокращения. В последней фазе парабиоза - фазе торможения - никакие раздражения нерва не способны вызвать мышечное сокращение. Учение о парабиозе, разработанное Н.Е. Введенским (1901), широко используется в неврологии. Например, при повреждении нерва с полной утратой его связи с телом нейрона происходит дегенерация нервных волокон. Через несколько дней после начала дегенерации нерв утрачивает возбудимость. При частичном повреждении периферического нерва изменения возбудимости в направлении нейрона минимальные, а в дальнейшем происходит регенерация нервных волокон.

При повреждении в ЦНС нервное волокно дегенерирует в направлении нейрона, который чаще всего погибает. Расстройства возбудимости (инертность, запредельное торможение) могут быть причиной возникновения неврологических и психических расстройств (маниакальных и судорожных состояний, галлюцинаций, бреда).

Нарушения синтеза, транспорта и депонирования медиатора

Синтез медиаторов происходит как в теле нервной клетки, так и непосредственно в ее нервном окончании. Этот процесс нарушается в результате снижения активности ферментов, участвующих в образовании медиаторов. Возникающий вследствие этого дефицит дофамина, медиатора возбуждения, приводит к снижению мышечного тонуса и гипокинезии. При нехватке тормозных медиаторов (глицин, ГАМК) развивается генерализованное возбуждение и судорожный синдром.

Транспорт медиаторов из нервной клетки в пресинаптическую часть нервного окончания происходит по цитоплазматическим микротрубочкам аксона. Микротрубочки легко распадаются под действием анестетиков, повышенной температуры, протеолитических ферментов и веществ типа колхицина, что приводит к уменьшению количества медиатора в пресинаптических элементах нервных окончаний.

Депонирование медиаторов происходит в пресинаптических пузырьках. Они формируются в цитоплазме нейроцита, а затем транспортируются по аксону к синапсу. Некоторые химические соединения могут нарушать процесс депонирования медиатора. Так, например, резерпин препятствует накоплению в пресинаптических пузырьках норадреналина и серотонина, ослабляя тем самым функциональную активность синаптической передачи.

Нарушения функции синапсов

Синапсы- это специализированные контакты, через которые осуществляется передача возбуждающих или тормозящих влияний с нейрона на нейрон или другую клетку. Расстройства функции синапсов могут быть обусловлены пре- и постсинаптическими нарушениями.

Процесс выхода медиатора в синаптическую щель нарушаться под действием некоторых фармакологических препаратов и токсинов. Так столбнячного токсин, препятствует выходу медиатора торможения глицина, что приводит к судорогам. Ботулинический токсин блокирует выброс ацетилхолина и вызывает релаксацию поперечнополосатой мускулатуры. Большое влияние на секрецию медиатора нервным окончанием оказывают ионы кальция и магния, а также простагландины.

Большое количество веществ нарушают связь медиаторов со специфическими рецепторными белками, расположенными на постсинаптической мембране. К ним относятся курареподобные соединения, конкурентно блокирующие Н-холинорецепторы, а также стрихнин, препятствующий доступу к рецепторам глицина.

После взаимодействия рецептора с медиатором последний разрушается ферментами, локализованными на постсинаптической мембране, а также удаляется из синаптической щели путем его обратного захвата нервным окончанием. Нарушение этого процесса, например, вызывается инактивацией фермента холинэстеразы фосфорорганическими соединениями. При этом ацетилхолин на длительное время остается связанным с большим количеством холинорецепторов, оказывая сначала возбуждающее, а затем угнетающее действие на нервные структуры. В адренергических синапсах прекращение действия медиатора происходит за счет обратного захвата его симпатическим нервным окончанием. При воздействии токсических веществ на обратный захват норадреналина нарушается транспорт медиатора из синаптической щели в пресинаптические пузырьки.

Гибель нейронов

Гибель нейронов происходит путем неуправляемой деструкции клеток (некроз), а также в результате запуска механизмов программированной смерти (апоптоз). Патологические проявления гибели нейронов во многом зависят от их функции, а также от селективности и избирательности разрушения нервных клеток. Селективность гибели нейронов наблюдается при синдромах мышечной слабости и атрофиях коры головного мозга, а избирательная гибель тормозных вставочных нейронов – при эпилепсии. Генез гибели нейронов при шизофрении до сих пор не выяснен.Нарушения механизмов программированной гибели нейронов – апоптоза, лежат в основе многих неврологических и психических заболеваний (болезнь Паркинсона, Альцгеймера, старческое слабоумие и другие).