Нейросекреция. Нейропептиды-медиаторы и модуляторы синаптической передачи. Сосуществование в одной аксонной терминали нейропептидов и медиаторов. Принцип Дейла и его критика.

1914 — исследовали спинной мозг скатов и обнаружили нейросекреторные клетки.

1928 — Шарер в гипоталамусе рыб обнаружил нейросекреторные клетки.

1930 — Шарер с коллегами обнаружили у человека нейроны, обладающие секреторными свойствами, котороые находятся в двух ядрах гипоталамуса: паравентрикулярное и супрахиазматическое.

1964 — выходит книга «Нейроэндокринология», где разрабатывается вопрос о том, какими еще свойствами обладают нервные клетки (Шарер, Шарер).

1971 — Поленов «Гипоталамическая секреция».

В ядрах гипоталамуса (паравентрикулярном и супрахиазматическом) находятся гормоны:

- Окситоцин.Обеспечиваетсокращение матки при родах.

- Антидиуретический гормон.Регулирует количество воды в организме, работу почек, кровяное давление.

В задней доле гипофиза, или нейрогипофизе, нет железистых клеток, а в передней доле гипофиза, или аденогипофизе, есть железистые клетки, которые вырабатывают гормоны:

• Тиреотропный гормон. Регулирует работу щитовидной железы. Поступают далее к щитовидной железе.

• Гонадотропный гормон. С кровью поступает в половые железы и обеспечивает их развитие и количество. Инволюция - при недостатке.

• Меланотропный гормон. Регулирует пигментацию кожи.

• Соматотропный гормон. Его мишенью является костная ткань, то есть обеспечивает рост костной ткани, а также жировой, мышечной. Карликовость - при недостатке.

• Адренокортикотропный гормон.Это гормон стресса, влияет на корковый слой надпочечников, усиливает выброс гормона кортизола, повышающего уровень глюкозы в крови.

• Пролактин.Гормон обеспечивающий лактацию.

Тропный — значит влияющий на другие железы.

Гипофиз обеспечивает нормальный уровень гормонов в железах.

Вещества, вырабатывающиеся в нейросекреторных клетках гипоталамуса, выделяют вещества в очень малых концентрациях, потому что они обладают высокой биологической активностью. Они влияют на нормальную работу аденогипофиза.

2 лаборатории выделили тиролиберин в 1969 году.

Гонадолиберин был выделен в 1971 г.

Либерины стимулируют выработку тропных гормонов в гипофизе.

Статины тормозят выработку гормонов.

Соматостатин.

Нейропептиды = нейрогормоны = релизинг-факторы = регуляторные пептиды. Они должны регулировать уровень гормонов в мозге.

1977 — Нобелевская премия «За открытие пептидных продуктов в мозге».

К каждому тропному гормону есть свой статин и либерин.

Тиролиберину (= панактивин. Повышает работоспособность, но при этом энергии затрачивается меньше) свойственны и другие функции:

- является антидепрессантом,

- регенерация при частичном разрыве (применяют для восстановления проводимости спинного мозга)

- нормализует кровоток и дыхание, при больших дозах проявляет одни функции и при ультрамалых дозах является противоположным средством.

Соматостатин. Опухоль гипофиза, и разрастаются стенки внутренних органов, разрастается хрящевая ткань, и возникает болезнь акромигалия. При помощи соматостатина можно бороться с акромигалией, так как он тормозит выработку гормона роста.

Гонадолиберин. Секретируется в нервных клетках гипоталамуса. При помощи его можно лечить бесплодие.

Но такие гормоны вырабатывается не только в гипоталамусе, но и в желчном пузыре.

Жиры расщепляются липазами. В желудке расщепляются только эмульгированные жиры. Желчь — это самый активный эмульгатор в природе. Холицистокинин (ХЦК) — это тоже гормональный пептид. Обеспечивает сокращение стенок желчного пузыря и отправляет в двенадцатипёрстную кишку. Отвечает за чувство насыщения и аппетита. ХЦК-4 вызывает панику. ХЦК-В - блокатор.

Вазоинтестинальный пептид (VIP). Был также открыт в кишечнике у свиньи. Функция — увеличивать кровоснабжение кишки. Его также обнаружили в одной аксонной терминали с ацетилхолином. Он повышает чувствительность рецептора к ацетилхолину и является модулятором, способствует расширению кровеносных сосудов. Под его влиянием резко увеличивается выделение слюны.

Нейрогормоны являются модуляторами: они видоизменяют действие классического медиатора.

1) ускоряют выброс медиатора

2) повышают чувствительность постсинаптической мембраны к медиатору

3) ускоряют перенос медиатора через синаптическую щель

4) оказывают внесинаптическое действие

5) удлиняют действие медиатора, препятствуя его разрушению

6) интеранализуются, то есть входят в клетку; они взаимодействуют с рецепторами, аппаратом Гольджи, ЭПС и ядром, а значит меняют синтез РНК и белка в клетке.

Нейросекреторные клетки находятся под контролем вегетативной нервной системы и других структур головного мозга. На них заканчиваются отростки норадренергических, дофаминегрических и холинергических нейронов. Происходит трансформация нервного влияния (импульсов) в гуморальное влияние. Нейросекреторные клетки гипоталамуса — это “переводчики” с нервного стимула на гуморальный.

Нервная система полностью регулируется гуморальной системой. В одном нейроне сосуществуют классические медиаторы и нейропептиды (модуляторы).

Еще раз принцип ДЕЙЛА: « в одном нейроне возникает один медиатор»:

У мотонейрона, пока миэлиновая оболочка не началась, где-то около сомы, как правило, есть веточка – коллотераль, из нее тоже выделяется ацетилхолин. Отсюда ДЕЙЛ сделал вывод, что в каждом нейроне вырабатывается только один медиатор. В ЦНС существуют медиаторные системы, в каждой из которых вырабатывается свой медиатор, если вырабатывается ацетилхолин – холинэргическая и т. д.

ГАМэрбическая система – тормозная система в мозге. Что происходит при торможении? Если выделяется тормозный медиатор, например гамаминомаслянная кислота приводит к тому что в клетку начинает входить хлор. В результате увеличится разность потенциалов между внутренней и внешней поверхностью, возникает гиперполяризация мембраны. Возникает ТПСП – тормозные постсинаптические потенциалы. Они тоже обладают свойством суммации, они также локальны, как и ВПСП. Когда возникает ТПСП, порог возбудимости резко повышается, а возбудимость понижается.

Критика принципа ДЕЙЛА

В гипоталамусе обнаружили нейросекреторные клетки, в которых содержатся нейропептиды: статины и либерины. Они выполняют свою эндокринную функцию, статины тормозят выработку гормонов в гипофизе, либерины – усиливают. Эти же нейропептиды были найдены во многих других нервных клетках ЦНС. Потом оказалось, что нейропептиды синтезируются еще и в кишечнике, и в желудке. Последнее, что подвергло сомнению принцип ДЕЙЛА,

было обнаружено: парасимпатическая нервная систем иннервирует слюнные железы, здесь находится ацетилхолин, который усиливает выработку слюнных желез. Здесь же находится вазоинтеспинальный пептид (ВИП), который сначала был обнаружен в кишечнике у свиньи – его задача расширять сосуды в кишечнике. Потом его обнаружили в окончаниях парасимпатической нервной системы вместе с ацетилхолином. Оказалось, что на самом деле в одной аксонной терминале могут сосуществовать в основном классические медиаторы с нейропептидами. Зачем это сосуществование? Эти нейропептиды являются модуляторами – они видоизменяют эффекты классических медиаторов. Каким образом:

1. Повышают чувствительность пре- и пост- синаптической мембраны к медиатору;

2. Усиливают синтез медиатора в аксонной терминале

3. Ускоряют выброс медиатора из аксонной терминали

4. Удлиняют действие медиатора, замедляют его разрушение

5. Оказывают внесинаптическое действие, выходят за пределы синаптического контакта, например, расширяют кровеносные сосуды как ВИП

Эти модуляторы, обладают признаками медиаторов, но не в полной степени, или рецептора нет, или плохо выделяются из аксонной терминали, или мы чего- то не знаем.

И вот эти вещества, которые сосуществуют с классическими медиаторами, их в настоящее время порядка 50-ти, называются кандидаты в медиаторы.

Лимбическая система мозга. Гиппокамп и его участие в формировании памяти. Миндалина и ее участие в формировании эмоций. Участие структур лимбической системы в формировании сложных форм поведения. Эмоциональный резонанс.

Лимбус — это кайма.

1878 год — Брока описал структуры мозга, которые назвал “обонятельными структурами мозга”.

1930 год — Пейнц обнаружил, что эти структуры отвечают за эмоции. И их назвали “эмоциональный мозг”. Считал, что главной структурой является гиппокамп.

1952 год — Мак-Лин назвал эти структуры “лимбический мозг”, или “лимбическая система”.

У кролика лимбическая система занимает 80% мозга.

Доля лимбической системы уменьшается по мере усложнения организации, но значимость ее увеличивается.

Лимбическая система:

- гиппокамп,

- септум,

- поясная извилина;

- миндалина

- энторинальная кора

- передние ядра таламуса

- мамиллярные тела гипоталамуса.

Все эти структуры располагаются друг за другом, образуя два обруча. Имеют отношение к разным системам: пищевой, половой и др. Принимает участие в формировании памяти, эмоций, в процессе обучения. Лимбическая система обеспечивает эмоциональное сопровождение всех этих явлений.

Гиппокамп.

Функциональной единицей является пирамидная клетка (апикальные и базальные дендриты с шипиками наверху и аксон внизу).

В гиппокампе обрабатывается огромное количество информации, и пришли к выводу, что он отвечает за формирование памяти и долгосрочной, и краткосрочной.

Самые сложные процессы осуществляются в ассоциативных зонах коры больших полушарий.

До обезьяны гиппокамп увеличивается постепенно, и у человека по сравнению с обезьяной гиппокамп увеличивается скачкообразно. У свободноживущих животных гиппокамп на 40% больше, чем у домашних.

Гиппокамп развивается после рождения. Впервые появляется у рептилий, то есть у них появляется память, которая позволяет им обучаться. Если происходит разрушение обоих гиппокампов, то человек полностью теряет кратковременную память. Он адекватно реагирует, но запоминать не может.

У животных (крыс) при разрушении гиппокампа и миндалины процесс обучения ухудшается незначительно, но значительно меняется ориентировочный рефлекс, или «что такое?». У животных также есть информационный голод. Если разрушить гиппокамп у крысы, ориентировочный рефлекс становится нескончаемым.

Гиппокампы у птиц, которые делают запасы, гораздо больше, чем у тех, которые не делают. У птиц, которые ведут полигамный образ жизни, гиппокампы одинаковые и у самцов, и у самок. А самцы моногамных птиц имеют больший гиппокамп по сравнению с самками.

В гиппокампе и в обонятельных луковицах образуются стволовые клетки, и они часто помогают при разных нарушениях мозга.

Миндалина, или амидола.

Она состоит из ядер. Нейроны в ядрах располагаются хаотично.

При разрушении миндалины у животных нарушений не происходит, но если её раздражать, то получаем изменения работы многих систем органов.

Эмоции — это результат функции миндалины. Они находится в височных долях (парные).

Склероз височной доли — это когда удаляют две миндалины и человек теряет способность к эмоциям.

Миндалины обеспечивают узнавание человека по лицу.

Просопагнозия - неузнавание по лицу.

Миндалина принимает большое участие в протекании выраженности и сенсорной реакции. Адреналин действует на гипоталамус, и в нейросекреторных клетках выделяется кортиколиберин -> АКТГ -> кортихол.

В 1878 году Поль Брока выделил систему структур в головном мозге, которые связаны с обонянием. Эту систему он назвал обонятельный мозг. Оказалось, что все эти структуры имеют отношение к регуляции работы внутренних органов, и тогда эту систему назвали висцеральный мозг, т. е регулирующий работу внутренних органов. В 1930 году Пейпц доказал, что эти структуры мозга имеют отношение к возникновению эмоций, они были названы эмоциональный мозг. И начиная с 1952 года, Мак Лимб опять исследовал эти структуры, и предложил называть их лимбической системой мозга.

Лимбическая система мозга состоит из структур связанных между собой двойными связями это: гоппокамп, септум, поясная извилина, миндалина, переднее ядро таламуса и

маммилярное тело гипоталамуса.

Эти структуры в мозге образуют как бы два обруча, которые связаны между собой впереди, но схему рисовать не стали, а только посмотрели на картинке.

Лимбическая система отвечает за пищевое, половое, питьевое поведение, участвует в формировании памяти, в обучении, но особым образом. Лимбическая система обеспечивает эмоциональное сопровождение всех этих функций. Пейпц писал: «лимбика- это система взаимосвязанных образований, обеспечивающих возникновение и протекание эмоций» пейпц считал, что центральным звеном лимбической системы является гиппокамп. Он всю свою жизнь посвятил изучению гиппокампа, он изучал его строение, его связи, и приписал ему свойство, которое в дальнейшем не было доказано. Гипокамп принимает в этом участие, но в основном за счет того, что он связан с миндалиной, что в основном это миндалина.

Стихи:

О, Перл, моя жемчужина,

Ты прелесть, а не штамп.

Об этом мне натруженный,

поведал гипокамп.

Стремление к положительным эмоциям наше врожденное свойство, но в то же время это может привести к зависимости от алкоголя, никотина, наркотиков.

Почему есть привыкание к никотину? – возникает абсиментный синдром, вплоть до аритмии.

Животное можно приучить курить.

Опыт -1:

Рядом с поилкой ставят сигарету, и каждый раз, когда крыса пьет, она вдыхает дым.

Потом крыс помещают в трехкомнатную клетку, где в одной комнате сигарета, во второй крыса, в третьей кормушка. И вот 28% крыс не смотря на то, что они голодные сначала идут к сигарете; 28% крыс - поели, покурили; и 28% - идут к еде.

Опыт-2:

Крысы боятся воды, предварительно обученных, двух крыс помещают в бассейн с платформой, на которой может поместиться только одна. На платформе оказывается, конечно, доминантная крыса, затем берут субдоминанта и вводят ему маленькую дозу никотина, и она в этом конфликте побеждает. Но если увеличить дозу никотина все остается как и раньше.

Крысу можно заставить стать алкоголиком, поставить только пробирку с алкоголем, потом поставить две пробирки одну с водой, другую с алкоголем. Здесь те же 28%.

Реакция на вживление электродов в зону отрицательного и положительного поведения.

У крыс привыкших к алкоголю и никотину больше желание получать отрицательные эмоции.

Огромную роль играет баланс отрицательных и положительных эмоций. При преобладании положительных эмоций с трудом формируется пристрастие к курению и этанолу. При недостатке положительных эмоций повышается вероятность формирования пристрастия к никотину и этанолу.

Лимбическая система – это система отдельных образований, которые имеют разную структуру. Одни образования имеют ядерную структуру, другие – экранную.

Например: миндалина – имеет ядерное строение, в ней хаотично располагаются нервные клетки. Гипокамп - центральное звено лимбической системы имеет экранное строение, в нем нейроны располагаются строго упорядоченно. Тело - сома, в одном направлении отходят дендриты, в другом направлении отходят аксоны.

Экранное строение свойственно коре больших полушарий, буграм четверохолмия, мозжечку, т. е. тем структурам, в которых происходит обработка огромного количества информации. Следовательно, и в гипокампе происходит обработка информации. В чем же функции гипокампа? В процессе онтогенеза гипокамп созревает поздно, когда ребенок начинает общаться с внешней средой. Гипокамп впервые появляется у рептилий. Ящерицу нельзя назвать более эмоциональной чем лягушку, но ее можно научить большим навыкам, нежели лягушку. Обратили внимание на то, что очень большой гипокамп относительно других структур у человека. У дикого животного на 45% гипокамп больше, чем у домашнего, например у свиньи. Окончательно этот вопрос был решен в результате поталогоанатомического материала. Если у человека разрушен гипокамп, человек утрачивает памяти. В конечном итоге было доказано, что гипокамп принимает участие в формировании краткосрочной памяти. После разрушения гипокампа человек помнит все, что было до операции, он воспринимает и информацию, которую получает после операции, но тут же все забывает. У животных гипокамп не играет такую большую роль в обучении, в запоминании, но у животных если гипокамп разрушен страдают ориентировочные реакции. Если у крысы разрушить гипокамп, она новый предмет будет обследовать несколько раз как новый.

Миндалевидный комплекс мозга – миндалина, если ее разрушить, и посмотреть на вегетативные функции, ничего не меняется. Но если ее раздражать, возникает нарушение в работе внутренних органов. Миндалина принимает участие в регуляции работы внутренних органов за счет своей связи с гипоталамусом. Гипоталамус регулирует работу внутренних органов, является высшим центром вегетативной системы. Главное миндалина обеспечивает эмоциональное сопровождение вегетативных реакций. При ориентировочной реакции, что-то возникло новое, как правило такая реакция сопровождается изменением вегетативных функций, как изменение работы сердца, учащение дыхания, изменение кровяного давления. Если разрушить миндалину, то этого эмоционального сопровождения нет, возникает ориентировочная реакция, но не включается вегетативная нервная система, и не изменяются вегетативные реакции. Если разрушить миндалину у самца-доминанту, то его карьере конец. Кроме того обезьяны очень боятся змей и огня, у обезьян без миндалины вся агрессивность, настороженность исчезают. Миндалина отвечает за узнавание человека по лицу. Если возникает скалероз височной области, а миндалина располагается именно там, это особенно часто происходит при эпилепсии, возникает заболевание просопагнозия, Prosop – лицо, agnosia – забывать.

В результате этого заболевания человек не узнает даже себя в зеркале.

Обезьяне вживляли электроды в миндалину и предъявляли разные картинки, сначала просто окружность, и смотрели, как разряжаются нейроны в миндалине. С изменением картинки, появлением на ней больших элементов эмоционально значимых для, потенциал действия в миндалине увеличивался.

Миндалина обладает низким судорожным порогом, если возникает травма в области миндалины, очень часто возникает фокус эпилепсии, источник паталогической импульсации. У человека развивается постравмвтическая аминдалярная эпилепсия, которая не связана с глютоматом или ГАМК. В миндалине возникают патологические импульсы, которые идут в кору больших полушарий там возникает повышенная возбудимость от туда в мотонейроны спинного мозга, и происходят тяжелые моторные судороги. Часто это бывает родовой травмой.

Миндалина и гипокамп принимают участие в формировании психонервной деятельности, примером такой психонервной деятельности является - эмоциональный резонанс. Это многолетние работы П. В. Симонова директора института мозга.

Открытое поле, освещено, разбито на квадраты. Крыса идет по стеночке в укрытие. Все зависит от уровня познавательных способностей у данной крысы, она постепенно вылезает из домика и постепенно продвигается к центру, здесь считают, сколько квадратов крыса прошла. Постепенно крыса начинает изучать пространство: встает на лапки – это ориентировочная реакция, заглядывает в норку… за три минуты мы составляем эмоциональный портрет крысы, пригодность ее к эксперименту.

Если рядом с норкой помещают другую крысу, которую бьет током, как только первая крыса заходит в норку. 28% - сразу выбегает из норки, не смотря на то, что на открытом, освященном поле страшно, 28% - сидят в норке твердо, 28% - бегают туда – сюда. Если разрушить миндалину, то индивидуальность животных стирается. Крысы становятся более или менее одинаковы и не знают, что делать сидеть ли в домике или выбежать наружу. Это и есть эмоциональный резонанс.

На человеке был проведен подобный эксперимент.

Человек сидит на стуле, подается звук, и если человек не слышит звук, его бьет током. Частота сердечных сокращений увеличивается, но поскольку ток небольшой, человек постепенно к этому привыкает, и частота сердечных сокращений восстанавливается.

Затем если человек не слышит подаваемый звук, бьет током другого человека, который сидит рядом. У 60% частота сердечных сокращений повышается, 40% - совершенно спокойны.

Другой эксперимент был проведен на большом количестве студентов. Один студент должен был постепенно увеличивать силу тока, которым било другого человека, за что ему платили деньги. 30% - выполняли эту задачу твердо, 30% - отказывались исполнять эту задачу тут же, 30% то увеличивали, то уменьшали силу тока. Т. е. все зависит от лимбической системы.