Az idegrendszer közvetítői. Az idegrendszer mediátorai, funkcionális jelentőségük Az idegrendszer mediátorainak típusai

Az idegsejtek jelző vegyszerek, neurotranszmitterek és neurohormonok segítségével szabályozzák a test működését. neurotranszmitterek- rövid élettartamú helyi hatású anyagok; kiszabadulnak a szinaptikus hasadékba, és jelet továbbítanak a szomszédos sejtekhez (neuronok termelik és szinapszisokban tárolják; idegimpulzus megérkezésekor a szinaptikus hasadékba kerülnek, szelektíven kötődnek specifikus receptor egy másik neuron vagy izomsejt posztszinaptikus membránján, serkentve ezeket a sejteket meghatározott funkcióik ellátására). Az az anyag, amelyből a mediátor szintetizálódik (a mediátor prekurzora), a vérből vagy az agy-gerincvelői folyadékból (az agyban és a gerincvelőben keringő folyadék) és biokémiai reakciók eredményeként enzimek hatására jut be a neuronba vagy annak végződésébe. , a megfelelő mediátorrá alakul, majd buborékok (vezikulák) formájában a szinaptikus hasadékba kerül. A mediátorokat preszinaptikus végződésekben is szintetizálják.

A cselekvés mechanizmusa. A mediátorok és modulátorok a szomszédos sejtek posztszinaptikus membránján lévő receptorokhoz kötődnek. A legtöbb neurotranszmitter serkenti az ioncsatornák megnyitását, és csak néhány - a bezárást. A posztszinaptikus sejt membránpotenciáljában bekövetkező változás jellege a csatorna típusától függ. A membránpotenciál -60 mV-ról +30 mV-ra történő változása a Na + csatornák megnyílása miatt posztszinaptikus akciós potenciál kialakulásához vezet. A membránpotenciál -60 mV-ról -90 mV-ra történő változása a Cl - csatornák megnyílása miatt gátolja az akciós potenciált (hiperpolarizáció), aminek következtében a gerjesztés nem kerül átadásra (gátló szinapszis). A mediátorok kémiai szerkezetük szerint több csoportra oszthatók, amelyek közül a főbbek az aminok, aminosavak és polipeptidek. A központi idegrendszer szinapszisainak meglehetősen elterjedt közvetítője az acetilkolin.

Acetilkolin a központi idegrendszer különböző részein (agykéreg, gerincvelő) fordul elő. Főleg úgy ismert izgalmas közvetítő. Különösen a gerincvelő alfa-motoros neuronjainak közvetítője, amely beidegzi a vázizmokat. Ezek a neuronok serkentő hatást közvetítenek a Renshaw-féle gátló sejtekre. Az agytörzs retikuláris képződményében, a hipotalamuszban M- és H-kolinerg receptorokat találtak. Az acetilkolin a gátló neuronokat is aktiválja, ami meghatározza a hatását.

Aminok ( hisztamin, dopamin, noradrenalin, szerotonin) többnyire jelentős mennyiségben az agytörzs neuronjaiban, kisebb mennyiségben a központi idegrendszer más részein mutathatók ki. Az aminok serkentő és gátló folyamatok előfordulását biztosítják, például a diencephalonban, a nigrában, a limbikus rendszerben és a striatumban.

Norepinefrin. A noradrenerg neuronok főként a locus coeruleusban (középagyban) koncentrálódnak, ahol csak néhány száz van belőlük, de axonális ágaik a központi idegrendszer egészében megtalálhatók. A noradrenalin a kisagy Purkinje sejtjeinek gátló közvetítője, és serkentő a hipotalamuszban, a hámmagokban. Alfa és béta-adrenerg receptorokat találtak az agytörzs és a hipotalamusz retikuláris képződményében. A noradrenalin szabályozza a hangulatot, az érzelmi reakciókat, fenntartja az ébrenlétet, részt vesz az alvás és az álmok bizonyos fázisainak kialakulásának mechanizmusaiban.

Dopamin. A dopamin receptorokat D1 és D2 altípusokra osztják. A D1 receptorok a striatum sejtjeiben lokalizálódnak, dopamin-érzékeny adenilát-ciklázon keresztül hatnak, mint a D2 receptorok. A D2 receptorok az agyalapi mirigyben találhatók, a dopamin hatására a prolaktin, az oxitocin, a melanostimuláló hormon, az endorfin szintézise és szekréciója gátolt. . A dopamin részt vesz az örömérzet kialakításában, az érzelmi reakciók szabályozásában és az ébrenlét fenntartásában. A striatális dopamin szabályozza az összetett izommozgásokat.

szerotonin. A szerotonin segítségével az agytörzs neuronjaiban serkentő és gátló hatások, az agykéregben pedig a gátló hatások. A szerotonin receptoroknak többféle típusa létezik. A szerotonin hatását ionotróp és metabotróp receptorok segítségével fejti ki, amelyek a biokémiai folyamatokat befolyásolják a második hírvivők - cAMP és IF 3 / DAG - segítségével. Főleg az autonóm funkciók szabályozásával kapcsolatos struktúrákban található . A szerotonin felgyorsítja a tanulási folyamatot, a fájdalom kialakulását, az érzékszervi érzékelést, az elalvást; angiothesin növeli a vérnyomást (BP), gátolja a katekolaminok szintézisét, serkenti a hormonok szekrécióját; tájékoztatja a központi idegrendszert a vér ozmotikus nyomásáról.

hisztamin meglehetősen magas koncentrációban az agyalapi mirigyben és a hipotalamusz medián eminenciájában található - itt koncentrálódik a hisztaminerg neuronok fő száma. A központi idegrendszer más részein a hisztamin szintje nagyon alacsony. Közvetítő szerepét kevéssé vizsgálták. H 1 -, H 2 - és H 3 -hisztamin receptorok kijelölése.

Aminosavak.Savas aminosavak(glicin, gamma-amino-vajsav) gátló mediátorok a központi idegrendszer szinapszisaiban, és a megfelelő receptorokra hatnak. glicin- a gerincvelőben GABA- az agykéregben, a kisagyban, az agytörzsben és a gerincvelőben. Semleges aminosavak(alfa-glutamát, alfa-aszpartát) serkentő hatásokat közvetítenek, és a megfelelő serkentő receptorokra hatnak. Úgy gondolják, hogy a glutamát egy afferens közvetítő a gerincvelőben. A glutamin és az aszparaginsav aminosavak receptorai a gerincvelő, a kisagy, a thalamus, a hippocampus és az agykéreg sejtjeiben találhatók . A glutamát a központi idegrendszer fő serkentő közvetítője (75%). A glutamát receptorok ionotrópok (K +, Ca 2+, Na +) és metabotrópok (cAMP és IP 3 /DAG). Polipeptidek közvetítő funkciót is ellátnak a központi idegrendszer szinapszisaiban. Különösen, anyag P a fájdalomjeleket továbbító neuronok közvetítője. Ez a polepiptid különösen nagy mennyiségben fordul elő a gerincvelő hátsó gyökereiben. Ez lehetővé tette számunkra, hogy azt sugalljuk, hogy a P anyag az érzékeny idegsejtek közvetítője lehet az interneuronokra való átállásuk területén.

Enkefalinok és endorfinok - neuronok mediátorai, amelyek blokkolják a fájdalomimpulzusokat. Hatásukat a megfelelő opiát receptorokon keresztül valósítják meg, amelyek különösen sűrűn helyezkednek el a limbikus rendszer sejtjein; sok van belőlük a substantia nigra sejtjein, a diencephalon magjain és a soletáris traktuson is, a gerincvelő kék foltjának sejtjein vannak.Endorfinok, enkefalinok, béta alvást okozó peptid adnak fájdalomcsillapító reakciók, növelik a stresszel szembeni ellenállást, az alvást. Angiotenzin részt vesz a szervezet vízszükségletére vonatkozó információk továbbításában, luliberin - szexuális tevékenységben. Oligopeptidek - a hangulat, a nemi viselkedés közvetítői, a nociceptív gerjesztés átvitele a perifériáról a központi idegrendszerbe, a fájdalom kialakulása.

A vérben keringő vegyi anyagok(Egyes hormonok, a prosztaglandinok moduláló hatással vannak a szinapszisok aktivitására. A sejtekből felszabaduló prosztaglandinok (telítetlen hidroxi-karbonsavak) a szinaptikus folyamat számos részét befolyásolják, például a mediátor szekréciót, az adenilát-ciklázok munkáját. Magas élettani aktivitásúak , de gyorsan inaktiválódnak, ezért helyileg működnek.

hipotalamusz neurohormonok, szabályozza az agyalapi mirigy működését, közvetítőként is működik.

Dale-elv. Ezen elv szerint minden neuron ugyanazt a mediátort vagy ugyanazokat a mediátorokat szintetizálja és használja axonjának minden ágában (egy neuron - egy közvetítő), de mint kiderült, az axonvégződéseknél más kísérő közvetítők is felszabadulhatnak ( komikusok ), moduláló szerepet játszik és lassabban hat. A gerincvelőben két gyorsan ható mediátort találtak egy gátló neuronban - GABA és glicin, valamint egy gátló (GABA) és egy serkentő (ATP). Ezért Dale elve az új kiadásban így hangzik: "egy neuron - egy gyors szinaptikus hatás". A közvetítő hatása főként a posztszinaptikus membrán és a másodlagos hírvivők ioncsatornáinak tulajdonságaitól függ. Ez a jelenség különösen jól látható, ha összehasonlítjuk az egyes mediátorok hatását a központi idegrendszerben és a szervezet perifériás szinapszisaiban. Az acetilkolin például az agykéregben a különböző neuronokra történő mikroalkalmazásokkal serkentést és gátlást, a szív szinapszisaiban - gátlást, a gyomor-bél traktus simaizomzatának szinapszisaiban - gerjesztést okozhat. A katekolaminok serkentik a szívműködést, de gátolják a gyomor és a belek összehúzódását.

Kémiai szerkezetük szerint a mediátorok heterogén csoportot alkotnak. Ez magában foglalja a kolin-észtert (acetilkolint); monoaminok csoportja, beleértve a katekolaminokat (dopamin, noradrenalin és epinefrin); indolok (szerotonin) és imidazolok (hisztamin); savas (glutamát és aszpartát) és bázikus (GABA és glicin) aminosavak; purinok (adenozin, ATP) és peptidek (enkefalinok, endorfinok, P anyag). Ebbe a csoportba tartoznak azok az anyagok is, amelyek nem sorolhatók valódi neurotranszmitterek közé – szteroidok, eikozanoidok és számos ROS, elsősorban az NO.

Egy vegyület neurotranszmitter jellegének meghatározásához számos kritériumot alkalmaznak. A főbbeket az alábbiakban soroljuk fel.

1. Az anyagnak fel kell halmozódnia a preszinaptikus végződésekben, és fel kell szabadulnia egy bejövő impulzus hatására. A preszinaptikus régiónak tartalmaznia kell az anyag szintéziséhez szükséges rendszert, a posztszinaptikus zónának pedig ennek a vegyületnek egy specifikus receptorát kell kimutatnia.
2. Amikor a preszinaptikus régiót stimulálják, ennek a vegyületnek a Ca-függő felszabadulásának (exocitózissal) az interszinaptikus hasadékba, az inger erejével arányosnak kell lennie.
3. Az endogén neurotranszmitter és a feltételezett mediátor hatásának kötelező azonosítása, amikor azt a célsejtre alkalmazzák, és a feltételezett mediátor hatásainak farmakológiai blokkolásának lehetősége.
4. A feltételezett mediátor újrafelvételi rendszerének jelenléte a preszinaptikus terminálisokba és/vagy a szomszédos asztrogliasejtekbe. Előfordulhatnak olyan esetek, amikor nem magát a közvetítőt, hanem annak hasításának termékét vetik alá újrafelvételnek (például a kolin az acetilkolin acetilkolinészteráz enzim általi hasítása után).

Befolyás gyógyszerek a közvetítő funkció különböző szakaszaira a szinaptikus átvitelben

A mediátor funkció tesztelésére szolgáló különféle módszerek, köztük a legmodernebbek (immunhisztokémiai, rekombináns DNS stb.) alkalmazása nehézkes a legtöbb egyedi szinapszis korlátozott elérhetősége, valamint a célzott farmakológiai szerek korlátozott száma miatt. .

A "közvetítők" fogalmának meghatározására tett kísérlet számos nehézségbe ütközik, hiszen az elmúlt évtizedekben olyan anyagok listája alakult ki, amelyek az idegrendszerben ugyanazt a jelátviteli funkciót látják el, mint a klasszikus mediátorok, de kémiai természetükben, szintézisútjukban, receptorokban különböznek azoktól. , jelentősen bővült. A fentiek mindenekelőtt a neuropeptidek nagy csoportjára vonatkoznak, valamint a ROS-ra, és elsősorban a nitrogén-monoxidra (nitroxid, NO), amelyek közvetítő tulajdonságai jól leírtak. A "klasszikus" mediátorokkal ellentétben a neuropeptidek általában nagyobbak, alacsony sebességgel szintetizálódnak, alacsony koncentrációban halmozódnak fel, és alacsony specifikus affinitással kötődnek a receptorokhoz, továbbá nem rendelkeznek preszinaptikus terminális újrafelvételi mechanizmussal. A neuropeptidek és a mediátorok hatásának időtartama is jelentősen változik. Ami a nitroxidot illeti, annak ellenére, hogy részt vesz az intercelluláris kölcsönhatásban, számos kritérium szerint nem a közvetítőknek, hanem a másodlagos hírvivőknek tulajdonítható.

Kezdetben úgy gondolták, hogy egy idegvégződés csak egy neurotranszmittert tartalmazhat. A mai napig kimutatták annak lehetőségét, hogy a terminálisban több, egy impulzus hatására közösen felszabaduló, egy célsejtre ható mediátor - egyidejűleg létező (egyidejűleg létező) mediátorok (kommunikátorok, kotranszmitterek) - jelenjenek meg. Ebben az esetben a különböző mediátorok felhalmozódása ugyanabban a preszinaptikus régióban történik, de különböző vezikulákban. A közvetítők példái a klasszikus neurotranszmitterek és neuropeptidek, amelyek a szintézis helyében különböznek egymástól, és általában az egyik végén helyezkednek el. A kotranszmitterek felszabadulása bizonyos frekvenciájú serkentő potenciálok sorozatára reagálva történik.

A modern neurokémiában a neurotranszmitterek mellett olyan anyagokat izolálnak, amelyek befolyásolják hatásukat - neuromodulátorokat. Cselekvésük tonizáló jellegű, és hosszabb ideig tart, mint a közvetítők. Ezek az anyagok nemcsak neuronális (szinaptikus), hanem glia eredetűek is lehetnek, és nem feltétlenül idegimpulzusok közvetítik őket. A neurotranszmitterekkel ellentétben a modulátor nem csak a posztszinaptikus membránra hat, hanem a neuron más részein is, beleértve az intracellulárist is.

Létezik pre- és posztszinaptikus moduláció. A "neuromodulátor" fogalma tágabb, mint a "neurotranszmitter". Egyes esetekben a közvetítő modulátor is lehet. Például a szimpatikus idegvégződésből felszabaduló noradrenalin neurotranszmitterként működik az a1 receptorokon, de neuromodulátorként az a2 adrenerg receptorokon; utóbbi esetben a későbbi noradrenalin szekréció gátlását közvetíti.

A mediátor funkciót ellátó anyagok nemcsak kémiai szerkezetükben különböznek, hanem abban is, hogy az idegsejt mely részeiben szintetizálódnak. A klasszikus kis molekulájú mediátorok az axonterminálisban szintetizálódnak, és kis szinaptikus vezikulákba épülnek be (50 nm átmérőjű) tárolás és felszabadulás céljából. A NO a terminálisban is szintetizálódik, de mivel nem csomagolható vezikulákba, azonnal kidiffundál az idegvégződésből és hat a célpontra. A peptid neurotranszmitterek a neuron központi részében (perikarion) szintetizálódnak, sűrű központú (100-200 nm átmérőjű) nagy vezikulákba vannak csomagolva, és axonárammal szállítják az idegvégződésekhez.

Az acetilkolint és a katekolaminokat a keringő prekurzorokból szintetizálják, míg az aminosav mediátorok és peptidek végső soron glükózból képződnek. Mint ismeretes, a neuronok (mint a magasabb rendű állatok és az emberek más sejtjei) nem képesek triptofánt szintetizálni. Ezért a szerotonin szintézisének megkezdéséhez vezető első lépés a triptofánnak a vérből az agyba történő megkönnyítése. Ezt az aminosavat a többi semleges aminosavhoz (fenilalanin, leucin és metionin) hasonlóan a monokarbonsavhordozók családjába tartozó speciális hordozók szállítják a vérből az agyba. Így a szerotonerg neuronok szerotonin szintjét meghatározó egyik fontos tényező az élelmiszerben lévő triptofán relatív mennyisége a többi semleges aminosavhoz képest. Például azok az önkéntesek, akiket egy napig alacsony fehérjetartalmú étrenddel etettek, majd triptofánmentes aminosav-keveréket kaptak, agresszív viselkedést és megváltozott alvási-ébrenléti ciklust mutattak az agy szerotoninszintjének csökkenése miatt.

Közvetítő – Lásd: Közvetítő. * * * (lat. mediátor - közvetítő) - biológiailag aktív anyag, amely részt vesz a gerjesztés átvitelében az egyik idegsejtről a másikra egy szinapszison (lásd) vagy egy neuronból egy végrehajtó szervbe (izom, mirigy stb.).

Mediátorok - aktív vegyi anyagok, amelyek a gerjesztés átvitelét okozzák a szinapszisban (lásd). A preszinaptikus membránon kis vezikulák (vezikulák) formájában felhalmozódnak a mediátorok. Idegimpulzus hatására a hólyagok felrobbannak, és tartalmukat a szinaptikus hasadékba öntik. A posztszinaptikus membránra ható mediátorok annak depolarizációját idézik elő (lásd Gerjesztés). A szervezetben leginkább tanulmányozott és elterjedt mediátorok az acetilkolin (lásd) és a noradrenalin. Ennek megfelelően minden idegvégződés, amely a különböző szervek felé ingerületet továbbít, kolinerg, ahol az acetilkolin a szinaptikus átvitel közvetítője, és adrenerg, amelyben a noradrenalin közvetítőként szolgál. A kolinerg rostok közé tartoznak a szomatikus rostok idegrendszer amelyek a gerjesztés átvitelét végzik a vázizmokra, a szimpatikus és paraszimpatikus rendszer preganglionális rostjaira, valamint a posztganglionális paraszimpatikus rostokra. A posztganglionális szimpatikus rostok túlnyomórészt adrenergek. A központi idegrendszerben vannak szinapszisok, amelyek acetilkolint és noradrenalint egyaránt használnak közvetítőként, valamint szerotonint, gamma-aminovajsavat, L-glutamátot és néhány más aminosavat.

A szinapszis két sejtmembrán érintkezési helye, amely biztosítja a gerjesztés átvitelét az idegvégződésekről a gerjeszthető struktúrákra (mirigyek, izmok, idegsejtek). A szinapszisokat szerkezettől függően neuroszekréciós, neuromuszkuláris és interneuronális csoportokra osztják. A szinapszis 2 membránból áll: preszinaptikus, amely az idegvégződés része, és posztszinaptikus, amely az ingerelhető szerkezethez tartozik.

Az izgalom szinapszisban történő átvitelét speciális vegyi anyagok - mediátorok - segítségével hajtják végre (lásd). A leggyakoribb mediátorok a noradrenalin és az acetilkolin. A szinapszis szerkezete és a gerjesztés átviteli mechanizmusa meghatározza fiziológiai tulajdonságait: 1) a gerjesztés egyoldalú vezetése, amely a mediátor felszabadulásával jár, csak a preszinaptikus membránon; 2) a közvetítő lassú felszabadulásával és a posztszinaptikus membránra gyakorolt ​​hatásával összefüggő szinaptikus késleltetés a gerjesztés átvitelében, lerövidíthető a gerjesztés ismételt áthaladásával (összegzés és facilitáció hatása); 3) a szinapszis alacsony labilitású és könnyen elfáradható; 4) a szinapszisban a gerjesztés átvitelének kémiai mechanizmusa határozza meg a szinapszis nagy érzékenységét a hormonokra, gyógyszerekre és mérgekre.

26. kérdés. A központi idegrendszeri gátlás típusai és szerepe.

A gátlás egy helyi idegi folyamat, amely a gerjesztés gátlásához vagy megelőzéséhez vezet. A gátlás aktív idegi folyamat, melynek eredménye a gerjesztés korlátozása vagy késleltetése. A gátlási folyamat egyik jellemző vonása az idegi struktúrákon keresztül történő aktív terjedési képesség hiánya.

Jelenleg a központi idegrendszerben kétféle gátlást különböztetnek meg: a központi (elsődleges) gátlást, amely speciális gátló neuronok gerjesztésének (aktiválódásának) eredménye, és a másodlagos gátlást, amelyet speciális gátló struktúrák részvétele nélkül hajtanak végre. éppen azokat a neuronokat, amelyekben a gerjesztés megtörténik.

A központi gátlás (elsődleges) egy idegi folyamat, amely a központi idegrendszerben megy végbe, és a gerjesztés gyengüléséhez vagy megelőzéséhez vezet. A mai fogalmak szerint a centrális gátlás a gátló mediátorokat (glicint, gamma-amino-vajsavat) termelő gátló neuronok vagy szinapszisok működéséhez kötődik, amelyek a posztszinaptikus membránon a gátló posztszinaptikus potenciálnak (IPSP) nevezett speciális elektromos elváltozásokat okoznak, ill. a preszinaptikus idegvégződés depolarizációja, amellyel az axon másik idegvégződése. Ezért megkülönböztetünk centrális (primer) posztszinaptikus gátlást és centrális (primer) preszinaptikus gátlást.

A posztszinaptikus gátlás (latin post mögött, valami után + görögül szinapszis kontaktus, kapcsolat) egy idegi folyamat, amelyet a speciális preszinaptikus idegvégződések által kiválasztott specifikus gátló mediátorok (glicin, gamma-aminovajsav) posztszinaptikus membránjára gyakorolt ​​hatása okoz. Az általuk kiválasztott mediátor megváltoztatja a posztszinaptikus membrán tulajdonságait, ami elnyomja a sejt gerjesztési képességét. Ebben az esetben a posztszinaptikus membrán K+ vagy CI- ionok permeabilitása rövid távon megnövekszik, ami a bemeneti elektromos ellenállás csökkenését és gátló posztszinaptikus potenciál (IPSP) kialakulását okozza. Az afferens stimulációra adott válaszként az IPSP előfordulása szükségszerűen összefügg egy további kapcsolat bevonásával a gátló folyamatba - egy gátló interneuron, amelynek axonvégződései gátló neurotranszmittert szabadítanak fel. A gátló posztszinaptikus hatások specificitását először emlős motoros neuronokon tanulmányozták (D. Eccles, 1951). Ezt követően a primer IPSP-ket a gerinc és a medulla oblongata interneuronjaiban, a retikuláris formáció neuronjaiban, az agykéregben, a kisagyban és a melegvérű állatok talamuszában rögzítették.

Ismeretes, hogy ha az egyik végtag hajlítóinak középpontját gerjesztik, akkor annak extensorainak középpontja gátolt és fordítva. D. Eccles a következő kísérletben kiderítette ennek a jelenségnek a mechanizmusát. Irritálta az afferens ideget, ami a feszítőizmot beidegző motoros neuron izgalmát okozta.

Az idegimpulzusok a gerincvelői ganglionban az afferens neuronhoz érve kétféle módon jutnak el a gerincvelőben lévő axonja mentén: a feszítőizmot beidegző motoros neuronhoz, gerjesztve azt és a kollaterek mentén a köztes gátló neuronhoz, az axonhoz. amelyből érintkezik a hajlítóizmot beidegző motoros neuronnal, így az antagonista izom gátlását okozza. Ezt a fajta gátlást a központi idegrendszer minden szintjének intermedier neuronjaiban találták az antagonista központok interakciója során. Ezt transzlációs posztszinaptikus gátlásnak nevezték. Ez a fajta gátlás koordinálja és elosztja a gerjesztési és gátlási folyamatokat az idegközpontok között.

A fordított (antidromikus) posztszinaptikus gátlás (görögül antidromeo ellenkező irányban fut) az a folyamat, amely az idegsejtek által a hozzájuk érkező jelek intenzitását szabályozza a negatív visszacsatolás elve szerint. Ez abban rejlik, hogy az idegsejt axon kollaterálisai szinaptikus kapcsolatot létesítenek speciális interkaláris neuronokkal (Renshaw sejtekkel), amelyek szerepe az, hogy befolyásolják az ezen axon kollaterálisokat küldő sejten konvergáló neuronokat (87. ábra). Ennek az elvnek megfelelően a motoros neuronok gátlása történik.

Az impulzus megjelenése egy emlős motoros neuronban nemcsak az izomrostokat aktiválja, hanem a gátló Renshaw sejteket is aktiválja az axon kollaterálisokon keresztül. Ez utóbbiak szinaptikus kapcsolatokat létesítenek a motoros neuronokkal. Ezért a motoros neuronok tüzelésének növekedése a Renshaw-sejtek nagyobb mértékű aktiválódásához vezet, ami a motoros neuronok fokozott gátlását és tüzelési gyakoriságuk csökkenését okozza. Az "antidromikus" kifejezést azért használjuk, mert a gátló hatás könnyen előidézhető a motoros neuronokban reflexszerűen előforduló antidromikus impulzusok révén.

Minél erősebb a motoros neuron gerjesztése, annál erősebb impulzusok jutnak a vázizmokhoz az axonja mentén, annál intenzívebben gerjesztődik a Renshaw sejt, ami elnyomja a motoros neuron aktivitását. Ezért van az idegrendszerben egy olyan mechanizmus, amely megvédi a neuronokat a túlzott gerjesztéstől. A posztszinaptikus gátlás jellegzetessége, hogy a sztrichnin és a tetanusz toxin elnyomja (ezek a farmakológiai anyagok nem hatnak a gerjesztési folyamatokra).

A posztszinaptikus gátlás visszaszorítása következtében a központi idegrendszerben a gerjesztés szabályozása megzavarodik, a gerjesztés szétterjed ("diffundál") az egész központi idegrendszerben, ami a motoros neuronok túlzott izgalmát és az izomcsoportok görcsös összehúzódásait (konvulziókat) okozza. .

A retikuláris gátlás (lat. reticularis - háló) egy idegi folyamat, amely a gerincvelői neuronokban fejlődik ki a retikuláris formációból (a medulla oblongata óriás retikuláris magjából) származó leszálló impulzusok hatására. A retikuláris hatások által keltett hatások funkcionálisan hasonlóak a motoros neuronokon kialakuló ismétlődő gátláshoz. A retikuláris formáció hatását a perzisztens IPSP okozza, amely minden motoros neuronra kiterjed, függetlenül azok funkcionális hovatartozásától. Ebben az esetben, akárcsak a motoros neuronok ismétlődő gátlása esetén, aktivitásuk korlátozott. Van egy bizonyos kölcsönhatás a retikuláris formációból származó ilyen lefelé irányuló szabályozás és a Renshaw sejteken keresztüli ismétlődő gátlási rendszer között, és a Renshaw sejtek állandó gátló szabályozás alatt állnak a két szerkezetből. A retikuláris képződés gátló hatása további tényező a motoros neuronok aktivitásának szabályozásában.

Az elsődleges gátlást más természetű mechanizmusok is okozhatják, amelyek nem kapcsolódnak a posztszinaptikus membrán tulajdonságainak megváltozásához. A gátlás ebben az esetben a preszinaptikus membránon történik (szinaptikus és preszinaptikus gátlás).

A szinaptikus gátlás (görögül sunapszis, kontaktus, kapcsolat) egy idegi folyamat, amely a preszinaptikus idegvégződések által kiválasztott és felszabaduló mediátor kölcsönhatásán alapul a posztszinaptikus membrán specifikus molekuláival. A mediátor hatásának serkentő vagy gátló jellege a posztszinaptikus membránban nyíló csatornák jellegétől függ. A specifikus gátló szinapszisok központi idegrendszerben való jelenlétének közvetlen bizonyítékát először D. Lloyd (1941) szerezte meg.

Adatok a szinaptikus gátlás elektrofiziológiai megnyilvánulásairól: a szinaptikus késleltetés jelenléte, az elektromos mező hiánya a szinaptikus végződések tartományában okot adott arra, hogy azt a szinaptikus végződések által felszabaduló speciális gátló mediátor kémiai hatásának tekintsük. D. Lloyd kimutatta, hogy ha a sejt depolarizációs állapotban van, akkor a gátló mediátor hiperpolarizációt, míg a posztszinaptikus membrán hiperpolarizációjának hátterében annak depolarizációját okozza.

A preszinaptikus gátlás (latinul prae - valami előtt + görögül sunapszis kontaktus, kapcsolat) a szinaptikus gátló folyamatok speciális esete, amely az idegsejtek aktivitásának visszaszorításában nyilvánul meg a serkentő szinapszisok hatékonyságának csökkenése következtében még a preszinaptikus kapcsolatnál is. gátolja a mediátor felszabadulását serkentő idegvégződések által . Ebben az esetben a posztszinaptikus membrán tulajdonságai nem változnak. A preszinaptikus gátlást speciális gátló interneuronok segítségével hajtják végre. Szerkezeti alapja az axo-axonális szinapszisok, amelyeket gátló interneuronok axonterminálisai és serkentő neuronok axonvégződései alkotnak.

Ebben az esetben a gátló neuron axonvégződése preszimpatikus a serkentő neuron terminálisához képest, amely a gátló végződéshez képest posztszinaptikus, az általa aktivált idegsejthez pedig preszinaptikus. A preszinaptikus gátló axon végződéseiben mediátor szabadul fel, amely a serkentő végződések depolarizációját okozza azáltal, hogy növeli membránjuk CI- permeabilitását. A depolarizáció az axon gerjesztő végéhez érő akciós potenciál amplitúdójának csökkenését okozza. Ennek eredményeként a mediátor felszabadulási folyamatot gátolják a serkentő idegvégződések, és csökken a serkentő posztszinaptikus potenciál amplitúdója.

A preszinaptikus depolarizáció jellemző vonása a lassú fejlődés és a hosszú időtartam (több száz milliszekundum), akár egyetlen afferens impulzus után is.

A preszinaptikus gátlás farmakológiai szempontból is jelentősen eltér a posztszinaptikus gátlástól. A sztrichnin és a tetanusztoxin nem befolyásolja a lefolyását. A kábítószerek (kloralóz, nembutál) azonban jelentősen fokozzák és meghosszabbítják a preszinaptikus gátlást. Ez a fajta gátlás a központi idegrendszer különböző részein található. Leggyakrabban az agytörzs és a gerincvelő szerkezetében észlelhető. A preszinaptikus gátlás mechanizmusainak első vizsgálataiban úgy vélték, hogy a gátló hatás a neuron szómájától távoli ponton történik, ezért ezt "távoli" gátlásnak nevezték.

A preszinaptikus gátlás funkcionális jelentősége, amely lefedi azokat a preszinaptikus terminálisokat, amelyeken keresztül az afferens impulzusok érkeznek, korlátozza az afferens impulzusok áramlását az idegközpontokba. A preszinaptikus gátlás elsősorban a gyenge aszinkron afferens jeleket blokkolja, az erősebbeket pedig átadja, ezért az intenzívebb afferens impulzusok általános áramlástól való elkülönítésére, elkülönítésére szolgál. Ennek nagy adaptációs jelentősége van a szervezet számára, hiszen az idegközpontokba érkezõ afferens jelek közül kiemelkedik a legfontosabb, az adott idõpontban legszükségesebb. Ennek köszönhetően az idegközpontok, az idegrendszer egésze felszabadul a kevésbé lényeges információk feldolgozása alól.

Másodlagos gátlás - ugyanazon idegi struktúrák által végrehajtott gátlás, amelyekben a gerjesztés történik. Ezt az idegi folyamatot részletesen leírja N.E. Vvedensky (1886, 1901).

A reciprok gátlás (latinul reciprocus - kölcsönös) egy idegi folyamat, amely azon a tényen alapul, hogy ugyanazok az afferens utak, amelyeken keresztül az idegsejtek egyik csoportjának gerjesztése történik, más sejtcsoportok gátlását biztosítják az interkaláris neuronokon keresztül. A gerjesztés és a gátlás kölcsönös összefüggéseit a központi idegrendszerben fedezte fel és demonstrálta N.E. Vvedensky: a béka hátsó lábának bőrirritációja a béka hajlítását és az ellenkező oldalon a hajlítás vagy nyújtás gátlását okozza. A gerjesztés és a gátlás kölcsönhatása az egész idegrendszer közös tulajdonsága, és az agyban és a gerincvelőben egyaránt megtalálható. Kísérletileg bebizonyosodott, hogy minden természetes motoros aktus normális teljesítménye ugyanazon központi idegrendszeri neuronokon a gerjesztés és a gátlás kölcsönhatásán alapul.

Az általános központi gátlás olyan idegi folyamat, amely bármilyen reflextevékenység mellett alakul ki, és szinte az egész központi idegrendszert lefoglalja, beleértve az agy központjait is. Az általános centrális gátlás általában minden motoros reakció fellépése előtt nyilvánul meg. Olyan kis irritációs erõvel jelentkezhet, amelynél nincs motoros hatás. Ezt a típusú gátlást először az I.S. Beritov (1937). Ez biztosítja az egyéb reflexek vagy viselkedési aktusok gerjesztésének koncentrációját, amelyek az ingerek hatására keletkezhetnek. Az általános centrális gátlás létrejöttében fontos szerepet játszik a gerincvelő zselatinos anyaga.

A macska gerincpreparátumában lévő zselatinos anyag elektromos stimulálásával az érzőidegek irritációja által okozott reflexreakciók általános gátlása következik be. Az általános gátlás fontos tényező az állatok integrált viselkedési tevékenységének kialakításában, valamint bizonyos munkaszervek szelektív gerjesztésének biztosításában.

A parabiotikus gátlás olyan kóros állapotokban alakul ki, amikor a központi idegrendszer struktúráinak labilitása csökken, vagy nagyszámú afferens út nagyon masszív egyidejű gerjesztése történik, például traumás sokk esetén.

Egyes kutatók a gátlás egy másik típusát is megkülönböztetik – a gerjesztést követő gátlást. Az idegsejtekben a gerjesztés befejezése után alakul ki, a membrán erős nyomkövető hiperpolarizációja (posztszinaptikus) következtében.

A gátlás egy speciális idegi folyamat, amelyet gerjesztés vált ki, és kifelé egy másik gerjesztés gátlásával nyilvánul meg. Aktívan képes terjedni az idegsejt és annak folyamatai által. A központi gátlás elméletét IM Sechenov (1863) alapozta meg, aki észrevette, hogy a béka hajlító reflexét a középagy kémiai stimulációja gátolja. A gátlás fontos szerepet játszik a központi idegrendszer tevékenységében, nevezetesen: a reflexek koordinációjában; az emberi és állati viselkedésben; a belső szervek és rendszerek működésének szabályozásában; az idegsejtek védő funkciójának megvalósításában.

A központi idegrendszer gátlásának típusai

A központi gátlás a lokalizáció szerint pre- és posztszinaptikusra oszlik meg;

a polarizáció természeténél fogva (membrántöltés) - a hiper- és depolarizáción;

a gátló idegi áramkörök felépítése szerint - reciprok, vagy összekapcsolt, fordított és oldalirányú.

A preszinaptikus gátlás, ahogy a neve is sugallja, a preszinaptikus elemekben lokalizálódik, és az axonális (preszinaptikus) végződésekben az idegimpulzus-vezetés gátlásával jár. Az ilyen gátlás szövettani szubsztrátja az axonális szinapszisok. Az inszerciót gátló axon megközelíti a serkentő axont, és felszabadítja a GABA gátló neurotranszmittert. Ez a mediátor a posztszinaptikus membránra hat, amely a serkentő axon membránja, és depolarizációt okoz benne. Az így létrejövő depolarizáció gátolja a Ca2 + bejutását a szinaptikus hasadékból a serkentő axon konklúziójába, és így a serkentő mediátor szinaptikus hasadékba történő felszabadulásának csökkenéséhez, a reakció gátlásához vezet. A preszinaptikus gátlás maximumát 15-20 ms után éri el, és körülbelül 150 ms-ig tart, vagyis sokkal tovább tart, mint a posztszinaptikus gátlás. A preszinaptikus gátlást görcsös mérgek – biculin és pikrotoxin – blokkolják, amelyek kompetitív GABA antagonisták.

A posztszinaptikus gátlást (GPSP) egy gátló mediátor felszabadulása okozza az axon preszinaptikus végződése által, amely csökkenti vagy gátolja a szóma membránjainak és a vele érintkező idegsejt dendriteinek ingerlékenységét. Összefügg a gátló neuronok létezésével, amelyek axonjai az idegvégződés sejtek szómáján és dendritjein képződnek, és gátló mediátorokat - GABA-t és glicint - szabadítanak fel. Ezeknek a mediátoroknak a hatására a serkentő neuronok gátlása következik be. A gátló neuronok példái a gerincvelő Renshaw sejtek, a körte alakú neuronok (a kisagy Purkinje sejtjei), az agykéreg csillagsejtjei, az agy stb.

P. G. Kostyuk (1977) tanulmánya bebizonyította, hogy a posztszinaptikus gátlás a neuron szóma membránjának elsődleges hiperpolarizációjával jár, ami a posztszinaptikus membrán K + permeabilitásának növekedésén alapul. A hiperpolarizáció következtében a membránpotenciál szintje eltávolodik a kritikus (küszöb) szinttől. Vagyis növekedése megtörténik - hiperpolarizáció. Ez a neuron gátlásához vezet. Az ilyen típusú gátlást hiperpolarizációnak nevezik.

A HPSP amplitúdója és polaritása magának a neuronnak a membránpotenciáljának kezdeti szintjétől függ. Ennek a jelenségnek a mechanizmusa a Cl+-hoz köthető. Az IPSP fejlesztés kezdetével a Cl- belép a sejtbe. Ha több van belőle a sejten belül, mint kívül, a glicin alkalmazkodik a membránhoz, és a Cl+ a nyitott lyukakon keresztül távozik a sejtből. Csökkenti a negatív töltések számát, depolarizáció alakul ki. Az ilyen típusú gátlást depolarizációnak nevezik.

A posztszinaptikus gátlás lokális. Fokozatosan fejlődik, összegzőképes, nem hagy maga után tűzállóságot. Ez egy sokkal érzékenyebb, jobban célzott és sokoldalú fékrendszer. Lényegében ez a "centrális gátlás", amelyet annak idején Ch. S. Sherrington (1906).

A gátló neuronális lánc szerkezetétől függően a következő posztszinaptikus gátlási formákat különböztetjük meg: reciprok, reverz és laterális, ami tulajdonképpen egyfajta reverz.

A reciprok (kombinált) gátlásra jellemző, hogy abban az esetben, ha például az afferensek aktivációja során a hajlító izmok mozgató neuronjai gerjesztődnek, az ugyanazon ízületre ható extensor izmok motoros neuronjai egyidejűleg (be) ezen az oldalon) gátolt. Ez azért történik, mert az izomorsókból származó afferensek az agonista izmok motoros neuronjain serkentő szinapszisokat, a közbeeső gátló neuronokon keresztül pedig az antagonista izmok motoros neuronjain gátló szinapszisokat képeznek. Élettani szempontból az ilyen gátlás nagyon előnyös, mivel „automatikusan”, további akaratlagos vagy akaratlan kontroll nélkül megkönnyíti az ízület mozgását.

Tolató fékezés. Ebben az esetben egy vagy több kollaterális távozik a motoros neuron axonjaitól, amelyek az interkalált gátló neuronokhoz, például a Renshaw-sejtekhez irányulnak. A Renshaw-sejtek viszont gátló szinapszisokat képeznek a motoros neuronokon. A motoros neuron gerjesztése esetén a Renshaw sejtek is aktiválódnak, aminek következtében a motoros neuron membrán hiperpolarizációja és aktivitása gátolt. Minél jobban gerjesztődik a motoros neuron, annál nagyobb a kézzelfogható gátló hatás a Renshaw-sejteken keresztül. Így a fordított posztszinaptikus gátlás a negatív visszacsatolás elvén működik. Feltételezhető, hogy ez a fajta gátlás szükséges a neuronok gerjesztésének önszabályozásához, valamint túlzott izgatottságuk és görcsös reakcióik megakadályozásához.

Oldalirányú gátlás. A neuronok gátló láncára jellemző, hogy a gátló neuronok nemcsak a gyulladt sejtet érintik, hanem a szomszédos idegsejteket is, amelyekben a gerjesztés gyenge vagy teljesen hiányzik. Az ilyen gátlást laterálisnak nevezzük, mivel a kialakuló gátlás helye a gerjesztett neurontól oldalirányban (lateralisan) található. Különösen fontos szerepet játszik az érzékszervi rendszerekben, létrehozva a kontraszt jelenségét.

A posztszinaptikus gátlás túlnyomórészt könnyen eltávolítható sztrichnin bejuttatásával, amely verseng a posztszinaptikus membránon a gátló mediátorral (glicin). A tetanusztoxin a posztszinaptikus gátlást is gátolja azáltal, hogy megzavarja a neurotranszmitterek felszabadulását a gátló preszinaptikus végződésekből. Ezért a sztrichnin vagy a tetanusz toxin bejuttatását görcsök kísérik, amelyek a központi idegrendszer, különösen a motoros neuronok gerjesztési folyamatának éles növekedése következtében jelentkeznek.

A posztszinaptikus gátlás ionos mechanizmusainak felfedezése kapcsán lehetővé vált a Br hatásmechanizmusának magyarázata. A nátrium-bromidot optimális dózisban széles körben alkalmazzák a klinikai gyakorlatban nyugtató (nyugtató) szerként. Bebizonyosodott, hogy a nátrium-bromidnak ez a hatása a központi idegrendszer fokozott posztszinaptikus gátlásával függ össze. -

A centrális gátlás különböző típusainak szerepe

A centrális gátlás fő szerepe, hogy a központi gerjesztéssel kölcsönhatásban lehetőséget biztosítson a központi idegrendszerben az idegi jelek elemzésére és szintetizálására, és ebből következően a szervezet összes funkciójának összehangolására egymással és a környezettel. A központi gátlásnak ezt a szerepét koordinációnak nevezik. A központi gátlás egyes típusai nemcsak koordináló, hanem védő (őrző) szerepet is betöltenek. Feltételezhető, hogy a preszinaptikus gátlás fő koordináló szerepe a központi idegrendszerben a jelentéktelen afferens jelek általi elnyomása. A közvetlen posztszinaptikus gátlásnak köszönhetően az antagonista központok aktivitása összehangolt. A fordított gátlás, amely korlátozza a gerincvelő motoneuronjainak maximális lehetséges kisülési gyakoriságát, koordináló szerepet tölt be (összehangolja a motoneuron kisülések maximális gyakoriságát az általuk beidegzett izomrostok összehúzódási sebességével) és védő (megakadályozza az idegsejtek gerjesztését). motoneuronok). Emlősökben az ilyen típusú gátlás főként a gerincvelői afferens rendszerekben oszlik meg. Az agy magasabb részein, nevezetesen az agykéregben a posztszinaptikus gátlás dominál.

Mi a preszinaptikus gátlás funkcionális jelentősége? Ennek köszönhetően a hatás nem csak a gerincvelő saját reflexkészülékére, hanem számos, az agyon keresztül felszálló pálya szinaptikus átkapcsolására is hatással van. Ismeretes az Aa csoport primer afferens rostjainak és a bőr afferenseinek leszálló preszinaptikus gátlása is. Ebben az esetben a preszinaptikus gátlás nyilvánvalóan a kívülről érkező információ aktív korlátozásának első "szintje". A központi idegrendszerben, különösen a gerincvelőben a preszinaptikus gátlás gyakran egyfajta negatív visszacsatolásként működik, amely korlátozza az afferens impulzusokat erős (például kóros) ingerek során, és így részben védő funkciót lát el a gerincvelő és a magasabban elhelyezkedő központok vonatkozásában.

A szinapszisok funkcionális tulajdonságai nem állandóak. Bizonyos feltételek mellett tevékenységük hatékonysága növekedhet vagy csökkenhet. Általában magas stimulációs frekvenciáknál (1 másodpercenként több száz) a szinaptikus átvitel néhány másodpercen vagy akár percen belül megtörténik. Ezt a jelenséget szinaptikus potencírozásnak nevezik. Ilyen szinaptikus potencírozás a tetaniás stimuláció befejezése után is megfigyelhető. Ezután poszt-tetanic potenciálásnak (PTP) hívják. A PTP (az idegsejtek közötti kommunikáció hatékonyságának hosszú távú növekedése) középpontjában valószínűleg a preszinaptikus rost funkcionalitásában bekövetkező változások, nevezetesen annak hiperpolarizációja áll fenn. Ez viszont a neurotranszmitter szinaptikus hasadékba való felszabadulásának növekedésével és a megnövekedett EPSP megjelenésével jár a posztszinaptikus struktúrában. Vannak adatok a PTP szerkezeti változásairól is (a preszinaptikus végződések duzzanata és növekedése, a szinaptikus rés szűkülése stb.).

A PTP sokkal jobban kifejeződik a központi idegrendszer magasabb részein (például a hippocampusban, az agykéreg piramis neuronjaiban), mint a gerincvelői neuronokban. A PTP mellett az aktiválás utáni depresszió is előfordulhat a szinaptikus apparátusban, amit az EPSP amplitúdójának csökkenése fejez ki. Ezt a depressziót sok kutató társítja a posztszinaptikus membrán neurotranszmitterének hatásával szembeni érzékenység gyengülésével (deszenzitizáció), vagy a költségek és a közvetítő mobilizációjának eltérő arányával.

A szinaptikus folyamatok plaszticitása, különös tekintettel a PTP-re, összefüggésbe hozható a központi idegrendszerben új interneuronális kapcsolatok kialakulásával és azok rögzítésével, pl. a tanulás és a memória mechanizmusai. Ugyanakkor el kell ismerni, hogy a központi szinapszisok plasztikus tulajdonságait még nem vizsgálták kellőképpen.

A központi idegrendszeri neuronok mediátorai vagy neurotranszmitterei különféle biológiailag aktív anyagok. Kémiai természetüktől függően 4 csoportba oszthatók: 1) aminok (acetilkolin, noradrenalin, dopamin, szerotonin), 2) aminosavak (glicin, glutaminsav, aszparaginsav, gamma-aminovajsav - GABA), 3) purin és nukleotidok. (ATP); 4) neuropeptidek (P-anyag, vazopresszin, opioid peptidek stb.).
Korábban azt hitték, hogy egy neuron minden végződésében "egy mediátor szabadul fel (a Dale-elv szerint). Az elmúlt években kiderült, hogy sok neuron 2 vagy több mediátort is tartalmazhat.
Hatásuk szerint a mediátorok ionotróp és metabolotróp csoportokra oszthatók. Az ionotróp mediátorok a posztszinaptikus membrán citoreceptoraival való interakció után megváltoztatják az ioncsatornák permeabilitását. A metabolotróp mediátorok posztszinaptikus hatást fejtenek ki azáltal, hogy aktiválják a specifikus membránenzimeket. Ennek eredményeként a sejt membránjában vagy (gyakrabban) a sejt citoplazmájában aktiválódnak az úgynevezett második hírvivők (second messengers), amelyek viszont intracelluláris folyamatok kaszkádjait indítják el, ezáltal befolyásolják a sejtfunkciókat.
Az intracelluláris jelátviteli rendszerek fő hírvivője az adenilát-cikláz és a polifoszfoinozitid. Az első az adenilát-cikláz mechanizmuson alapul. A második rendszer központi láncszeme a polifoszfoinozitidok kalcium-mobilizáló kaszkádja, amelyet a foszfolipáz C szabályoz. Ezen rendszerek élettani hatását specifikus enzimek - protein-foszfokinázok - aktiválása fejti ki, melynek végeredménye: széleskörű hatással van azokra a fehérje szubsztrátokra, amelyek foszforilálódhatnak. Ennek eredményeként megváltozik a membránok ionok permeabilitása, mediátorok szintetizálódnak és szabadulnak fel, szabályozzák a fehérjeszintézist, lezajlik az energiaanyagcsere stb. A legtöbb neuropeptid metabolotróp hatású. A sejtben vagy annak membránján a metabolicotrop mediátorok hatására bekövetkező anyagcsere-változások hosszabbak, mint az ionotróp mediátorok hatására. Még a sejt genomját is befolyásolhatják.
Funkcionális tulajdonságaik szerint a központi idegrendszer mediátorait serkentő, gátló és moduláló csoportokra osztják. A serkentő mediátorok különféle anyagok lehetnek, amelyek a posztszinaptikus membrán depolarizációját okozzák. Kritikus fontosság glutaminsav (glutamát) származékai vannak, R anyag. Egyes központi idegsejtek kolinerg receptorokkal rendelkeznek, pl. a posztszinaptikus membránon kolinvegyületekkel reagáló receptorokat tartalmaznak, például Renshaw sejtekben az acetilkolint. A monoaminok (norepinefrin, dopamin, szerotonin) szintén serkentő mediátorok lehetnek. € okkal feltételezhető, hogy a szinapszisban kialakuló közvetítő típusát nemcsak a végződés tulajdonságai határozzák meg, hanem Általános irány biokémiai folyamatok az egész neuronban.
A gátló mediátor természete nem teljesen tisztázott. Úgy gondolják, hogy a különböző idegstruktúrák szinapszisaiban ezt a funkciót aminosavak - glicin és GABA - hajthatják végre.

A fentiekből kitűnik, hogy a mediátorok milyen szerepet játszanak az idegrendszer működésében. A szinapszisba érkező idegimpulzus hatására neurotranszmitter szabadul fel; A mediátor molekulák a posztszinaptikus membrán receptoraihoz kapcsolódnak (kiegészítően - mint a "zár kulcsa"), ami az ioncsatorna megnyitásához vagy intracelluláris reakciók aktiválásához vezet. A szinaptikus átvitel fentebb tárgyalt példái teljes mértékben összhangban vannak ezzel a sémával. A kutatásoknak köszönhetően azonban az elmúlt évtizedek ez szép egyszerű áramkör A kémiai szinaptikus átvitel sokkal bonyolultabbá vált. Az immunkémiai módszerek megjelenése lehetővé tette annak kimutatását, hogy egy szinapszisban a mediátorok több csoportja is együtt létezhet, és nem csak egy, ahogy korábban feltételeztük. Például az acetilkolint és a noradrenalint tartalmazó szinaptikus vezikulák egyidejűleg helyezkedhetnek el egy szinaptikus végződésben, amelyek meglehetősen könnyen azonosíthatók az elektronikus fényképeken (az acetilkolint körülbelül 50 nm átmérőjű átlátszó vezikulákban, a noradrenalint pedig az elektronsűrű vezikulák tartalmazzák 200 nm átmérőig). A klasszikus mediátorokon kívül egy vagy több neuropeptid is jelen lehet a szinaptikus végződésben. A szinapszisban lévő anyagok száma elérheti az 5-6-ot (egyfajta koktél). Ezenkívül a szinapszis mediátorspecifitása megváltozhat az ontogenetikus folyamat során. Például a szimpatikus ganglionok idegsejtjei, amelyek emlősök verejtékmirigyeit beidegzik, kezdetben noradrenergek, de felnőtt állatokban kolinergekké válnak.

Jelenleg a közvetítő anyagok osztályozása során szokás megkülönböztetni: elsődleges mediátorok, kísérő mediátorok, mediátor-modulátorok és alloszterikus mediátorok. Elsődleges mediátoroknak azokat tekintjük, amelyek közvetlenül a posztszinaptikus membrán receptoraira hatnak. A kapcsolódó mediátorok és mediátor-modulátorok enzimatikus reakciók kaszkádját válthatják ki, amelyek például foszforilálják az elsődleges mediátor receptorát. Az alloszterikus mediátorok részt vehetnek az elsődleges mediátor receptoraival való kölcsönhatás kooperatív folyamataiban.

Hosszú ideig egy anatómiai címre történő szinaptikus átvitelt vettek mintaként (a „pont-pont” elv). Az elmúlt évtizedek felfedezései, különös tekintettel a neuropeptidek közvetítő funkciójára, bebizonyították, hogy az idegrendszerben is lehetséges a kémiai címre történő átvitel elve. Más szóval, egy adott végződésből felszabaduló mediátor nem csak „saját” posztszinaptikus membránján hathat, hanem ezen a szinapszison kívül, más neuronok membránjain is, amelyek rendelkeznek a megfelelő receptorokkal. A fiziológiás választ tehát nem pontos anatómiai érintkezés, hanem a megfelelő receptor jelenléte biztosítja a célsejten. Valójában ez az elv régóta ismert az endokrinológiában és a kutatásban utóbbi években szélesebb körű alkalmazásra találtak.

A posztszinaptikus membránon található összes ismert kemoreceptor típust két csoportra osztják. Az egyik csoportba tartoznak a receptorok, amelyek egy ioncsatornát foglalnak magukban, amely akkor nyílik meg, amikor a közvetítő molekulák a „felismerő” központhoz kötődnek. A második csoport receptorai (metabotróp receptorok) közvetetten (biokémiai reakciók láncolatán keresztül) nyitják meg az ioncsatornát, különösen speciális intracelluláris fehérjék aktiválásával.

Az egyik leggyakoribb a biogén aminok csoportjába tartozó mediátorok. A mediátorok ezen csoportját mikrohisztológiai módszerekkel meglehetősen megbízhatóan azonosítják. A biogén aminoknak két csoportja ismert: a katekolaminok (dopamin, noradrenalin és adrenalin) és az indolamin (szerotonin). A biogén aminok funkciói a szervezetben nagyon sokrétűek: közvetítő, hormonális, embriogenezis szabályozása.

A noradrenerg axonok fő forrása a locus coeruleus neuronjai és a középagy szomszédos területei (2.14. ábra). Ezen neuronok axonjai széles körben elterjedtek az agytörzsben, a kisagyban és az agyféltekékben. A medulla oblongatában a reticularis formáció ventrolateralis magjában a noradrenerg neuronok nagy csoportja található. A diencephalonban (hipotalamuszban) a noradrenerg neuronok a dopaminerg neuronokkal együtt a hipotalamusz-hipofízis rendszer részét képezik. A noradrenerg neuronok nagy számban találhatók a perifériás idegrendszerben. Testük a szimpatikus láncban és néhány intramurális ganglionban fekszik.

Az emlősök dopaminerg neuronjai főként a középagyban (az úgynevezett nigro-neostriatális rendszerben), valamint a hipotalamuszban találhatók. Az emlősök agyának dopamin körei jól tanulmányozottak. Három fő áramkör ismert, mindegyik egy neuronból áll. A neuronok testei az agytörzsben vannak, és axonokat küldenek az agy más területeire (2.15. ábra).

Az egyik áramkör nagyon egyszerű. A neuron teste a hipotalamuszban található, és egy rövid axont küld az agyalapi mirigybe. Ez az útvonal a hipotalamusz-hipofízis rendszer része, és szabályozza az endokrin mirigyrendszert.

A második dopamin rendszer is jól tanulmányozott. Ez egy fekete anyag, amelynek sok sejtje dopamint tartalmaz. Ezen neuronok axonjai a striatumba nyúlnak be. Ez a rendszer az agyban található dopamin körülbelül 3/4-ét tartalmazza. Kulcsfontosságú a tónusos mozgások szabályozásában. A dopamin hiánya ebben a rendszerben Parkinson-kórhoz vezet. Ismeretes, hogy ezzel a betegséggel a substantia nigra neuronjai elpusztulnak. Az L-DOPA (a dopamin prekurzora) bevezetése enyhíti a betegség egyes tüneteit a betegeknél.

A harmadik dopaminerg rendszer a skizofrénia és néhány más mentális betegség manifesztációjában vesz részt. Ennek a rendszernek a funkcióit még nem tanulmányozták kellőképpen, bár maguk az útvonalak jól ismertek. Az idegsejtek teste a középagyban, a substantia nigra mellett található. Axonokat vetítenek az agy fedő struktúráiba, az agykéregbe és a limbikus rendszerbe, különösen a frontális kéregbe, a septum régióba és az entorhinalis kéregbe. Az entorhinalis kéreg pedig a hippocampus felé irányuló vetületek fő forrása.

A skizofrénia dopamin hipotézise szerint a harmadik dopaminerg rendszer túlzottan aktív ebben a betegségben. Ezek az ötletek a betegség néhány tünetét enyhítő anyagok felfedezése után merültek fel. Például a klórpromazin és a haloperidol eltérő kémiai természetűek, de egyformán elnyomják az agy dopaminerg rendszerének aktivitását és a skizofrénia egyes tüneteinek megnyilvánulását. A skizofrén betegek, akiket egy éve kezeltek ezekkel a gyógyszerekkel, mozgászavarok alakulnak ki, amelyeket tardív diszkinéziának neveznek (az arcizmok ismétlődő bizarr mozgásai, beleértve a szájizmokat is, amelyeket a beteg nem tud kontrollálni).

A szerotonint szinte egyszerre fedezték fel szérum érösszehúzó faktorként (1948) és enteramint, amelyet a bélnyálkahártya enterokromaffin sejtjei választanak ki. 1951-ben megfejtették kémiai szerkezete szerotonint, és új nevet kapott - 5-hidroxi-triptamin. Emlősökben a triptofán aminosav hidroxilezésével, majd dekarboxilezésével jön létre. A szerotonin 90%-át a szervezetben a teljes emésztőrendszer nyálkahártyájának enterokromaffin sejtjei képezik. Az intracelluláris szerotonint a mitokondriumokban található monoamin-oxidáz inaktiválja. Az extracelluláris térben lévő szerotonint a peruloplazmin oxidálja. A megtermelt szerotonin nagy része a vérlemezkékhez kötődik, és a véráramon keresztül az egész szervezetbe eljut. A másik rész helyi hormonként működik, hozzájárulva a bélmotilitás autoregulációjához, valamint modulálja a hámszekréciót és a felszívódást a bélrendszerben.

A szerotonerg neuronok széles körben elterjedtek a központi idegrendszerben (2.16. ábra). A medulla oblongata varratának háti és középső magjában, valamint a középagyban és a hídon találhatók. A szerotonerg neuronok az agy hatalmas területeit beidegzik, beleértve az agykérget, a hippocampust, a globus pallidust, az amygdalát és a hypothalamust. A szerotonin iránti érdeklődés az alvásproblémával kapcsolatban vált fel. Amikor a varrat magjai elpusztultak, az állatok álmatlanságban szenvedtek. Hasonló hatást fejtettek ki azok az anyagok, amelyek kimerítik a szerotonin raktározását az agyban.

A szerotonin legmagasabb koncentrációja a tobozmirigyben található. A tobozmirigyben lévő szerotonin melatoninná alakul, amely részt vesz a bőr pigmentációjában, és számos állatban befolyásolja a női ivarmirigyek aktivitását. Mind a szerotonin, mind a melatonin tartalmát a tobozmirigyben a világos-sötét ciklus szabályozza a szimpatikus idegrendszeren keresztül.

A központi idegrendszeri mediátorok másik csoportja az aminosavak. Régóta ismert, hogy az idegszövet a magas metabolikus sebességével jelentős koncentrációban tartalmaz aminosavak egész sorát (csökkenő sorrendben felsorolva): glutaminsav, glutamin, aszparaginsav, gamma-amino-vajsav (GABA).

Az idegszövetben a glutamát főként glükózból képződik. Emlősökben a glutamát a telecephalonban és a kisagyban a legmagasabb, ahol koncentrációja körülbelül 2-szer magasabb, mint az agytörzsben és a gerincvelőben. A gerincvelőben a glutamát egyenetlenül oszlik el: a hátsó szarvakban nagyobb koncentrációban van, mint az elülső szarvakban. A glutamát az egyik legelterjedtebb neurotranszmitter a központi idegrendszerben.

A posztszinaptikus glutamát receptorokat három exogén agonista - kvizgulát, kainát és N-metil-D-aszpartát (NMDA) - iránti affinitás (affinitás) szerint osztályozzák. A kvizgulát és kainát által aktivált ioncsatornák hasonlóak a nikotinreceptorok által szabályozott csatornákhoz – lehetővé teszik a kationok keverékének áthaladását (Na +És. K+). Az NMDA receptorok stimulációja összetett aktivációs mintázatú: az ionáram, amelyet nemcsak a Na + és K +, hanem a Ca ++ is hordoz a receptor ioncsatorna nyitásakor, a membránpotenciáltól függ. Ennek a csatornának a feszültségfüggő jellegét a Mg ++ ionok általi blokkolásának eltérő mértéke határozza meg, figyelembe véve a membránpotenciál szintjét. -75 mV nagyságrendű nyugalmi potenciálon a túlnyomórészt az intercelluláris környezetben elhelyezkedő Mg ++ ionok versenyeznek a Ca ++ és Na + ionokkal a megfelelő membráncsatornákért (2.17. ábra). Tekintettel arra, hogy a Mg ++ ion nem tud átjutni a póruson, a csatorna minden alkalommal elzáródik, amikor egy Mg ++ ion belép abba. Ez a nyitott csatorna idejének és a membrán vezetőképességének csökkenéséhez vezet. Ha a neuronmembrán depolarizálódik, akkor az ioncsatornát lezáró Mg ++ ionok száma csökken, és a Ca ++, Na + és az ionok szabadon áthaladhatnak a csatornán. K + . Ritka stimuláció esetén (a nyugalmi potenciál alig változik) a glutamáterg receptor EPSP elsősorban a kvisgulát és kainát receptorok aktiválódása miatt lép fel; az NMDA receptorok hozzájárulása elenyésző. Hosszan tartó membrándepolarizációval (ritmikus stimuláció) a magnéziumblokk megszűnik, és az NMDA csatornák elkezdik vezetni a Ca ++, Na + és ionokat. K + . A Ca++ ionok a másodlagos hírvivőkön keresztül potencírozhatják (fokozhatják) a minPSP-t, ami például a szinaptikus vezetőképesség hosszú távú növekedéséhez vezethet, ami órákon, sőt napokon keresztül is tart.

A gátló neurotranszmitterek közül a GABA a legnagyobb mennyiségben a központi idegrendszerben. L-glutaminsavból szintetizálja egy lépésben a dekarboxiláz enzim, melynek jelenléte ennek a mediátornak a limitáló faktora. A posztszinaptikus membránon kétféle GABA receptor található: GABA (csatornákat nyit meg a kloridionok számára) és GABA (csatornákat nyit a K + vagy Ca ++ számára a sejt típusától függően). ábrán. A 2.18 ábra egy GABA receptor diagramját mutatja. Érdekesség, hogy tartalmaz egy benzodiazepin receptort, melynek jelenléte magyarázza az úgynevezett kis (nappali) nyugtatók (seduxen, tazepam stb.) hatását. A GABA szinapszisokban a mediátor hatásának megszűnése a reabszorpció elve szerint történik (a mediátor molekulák speciális mechanizmussal szívódnak fel a szinaptikus hasadékból a neuron citoplazmájába). A GABA antagonisták közül a bicuculin jól ismert. Jól átjut a vér-agy gáton, kis adagokban is erősen hat a szervezetre, görcsöket és halált okoz. A GABA számos neuronban található a kisagyban (Purkinje-sejtek, Golgi-sejtek, kosársejtek), a hippocampusban (kosársejtek), a szaglóhagymában és a substantia nigrában.

Az agyi GABA-áramkörök azonosítása nehéz, mivel a GABA számos testszövet anyagcseréjének gyakori résztvevője. A metabolikus GABA-t nem használják közvetítőként, bár molekuláik kémiailag azonosak. A GABA-t a dekarboxiláz enzim határozza meg. A módszer a dekarboxiláz elleni antitestek állatokból történő előállításán alapul (az antitesteket extrahálják, jelölik és az agyba fecskendezik, ahol a dekarboxilázhoz kötődnek).

Egy másik ismert gátló mediátor a glicin. A glicinerg neuronok főként a gerincvelőben és a medulla oblongatában találhatók. Úgy gondolják, hogy ezek a sejtek gátló interneuronként működnek.

Az acetilkolin az egyik első vizsgált mediátor. Rendkívül elterjedt a perifériás idegrendszerben. Ilyen például a gerincvelő motoros neuronjai és a koponyaidegek magjainak neuronjai. Az agyban a kolinerg köröket jellemzően a kolinészteráz enzim jelenléte határozza meg. Az agyban a kolinerg neuronok testei a septum magjában, az átlós köteg (Broca) magjában és a bazális magokban helyezkednek el. A neuroanatómusok úgy vélik, hogy ezek a neuroncsoportok valójában a kolinerg neuronok egy populációját alkotják: a pedicus agy magját, a nucleus basalis-t (az előagy bazális részében található) (2.19. ábra). A megfelelő neuronok axonjai az előagy struktúráira, különösen a neocortexre és a hippocampusra vetülnek. Mindkét típusú acetilkolin receptor (muszkarin és nikotin) előfordul itt, bár úgy gondolják, hogy a muszkarin receptorok dominálnak a rostralisabban elhelyezkedő agyi struktúrákban. A legfrissebb adatok szerint úgy tűnik, hogy az acetilkolin rendszer fontos szerepet játszik a magasabb szintű integrációs funkciókhoz kapcsolódó folyamatokban, amelyekhez a memória közreműködése szükséges. Például kimutatták, hogy az Alzheimer-kórban elhunyt betegek agyában a nucleus basalis kolinerg idegsejtjei jelentős mértékben elvesznek.