2 курс / Нормальная физиология / Общий_курс_физиологии_человека_и_животных_Том_2_Ноздрачев_А_Д_,

возбуждающий, холинэргический — представлен преганглионарными волокнами. Следующий вход сугубо периферического происхождения.

Клеточные тела этих чувствительных нейронов могут располагаться либо в самом ганглии, в непосредственной близости от эфферентного нейрона, либо в ганглиях стенок внутренних органов, т. е. имеют метасимпатическую природу. Благодаря этим местным рефлекторным дугам в эфферентном нейроне поддерживается необходимый уровень спонтанной активности и сохранение рефлекторной деятельности при децентрализации узла. Величина синаптической задержки — время между возбуждением пресинаптической терминали и образованием ВПСП в одиночном нейроне — составляет 1,5—2 мс, длительность ВПСП 20—50 мс, пороговая амплитуда ВПСП для разряда 8—25 мВ, длительность разряда 1,5—3 мс.

Часть эфферентных нейронов спонтанно активна. В некоторых из них ритм и паттерн разряда совпадают с показателями активности преганглионарных волокон или отражают приток по висцеральным волокнам местных рефлекторных дуг. В большинстве отмечается хорошая корреляция «входов» и «выходов». Фоновая активность эфферентных нейронов низкочастотна, разряды клеток могут появляться в момент сердечного толчка, фазы вдоха или (как, например, у брыжеечного ганглия) еще и синхронно с перистальтическими движениями кишки. При этом выделяют две группы клеток: одни разряжаются в момент сокращения, другие — в момент расслабления кишечной петли

(рис. 5.6).

Рис. 5.6. Симпатическая нейрональная активность в момент перистальтического сокращения (А, Б) и

расслабления (В) участка ободочной кишки: на А, Б фазы: а — расслабления, б — сокращения, в — спада; на В фазы: а — спада, 6 — расслабления, в — сокращения; 1 — нейрограмма, 2 — энтерограмма, 3 — пневмограмма, 4 — ЭКГ

Виннервируемую гладкую мышцу постганглионарные адренэргические волокна вступают в виде пучков, включающих до 100 аксонов. Каждый аксон составляет около нескольких сотен микроэлементов и оканчивается россыпью то утолщающихся, то утончающихся веточек, образуя варикозные расширения.

5.2.Синаптическая передача

Вавтономной нервной системе существует три вида синаптической передачи: электрическая, химическая и смешанная.

Электрические синапсы располагаются преимущественно там, где необходима быстрая передача возбуждения (например, цилиарный ганглий птиц). В них не бывает синаптической задержки, и электрический сигнал проходит большей частью в обоих направлениях. От химического синапса электрический отличается симметричностью и

тесным контактом мембран. В местах контакта суженная синаптическая щель перекрыта тонкими канальцами, которые создают возможность быстрого перемещения ионов между клетками. В пре- и постсинаптических образованиях часто встречаются синаптические пузырьки, которые могут находиться одновременно в обеих структурах. Полагают, что они переносят трофические вещества.

Существуют также смешанные синапсы (например, чашечкообразные окончания в цилиарном ганглии цыпленка), в которых электрический контакт занимает только часть площади синапса, остальное же по морфологическим показателям и функциональным свойствам представляет типичный химический синапс.

Синапсы с химической передачей характеризуются рядом морфологических особенностей. Эти особенности и механизмы химической передачи в автономной нервной системе принципиально те же, что и в нервно-мышечной концевой пластинке (см. разд. 1.1.7). Однако в автономной нервной системе пре- и постсинаптические образования значительно разнообразнее. Это нейроны, гладкомышечные, железистые и миокардиальные клетки. Широко варьирует также плотность автономной иннервации разных гладкомышечных органов.

На органах с обильной иннервацией находятся прямые нервно-мышечные соединения, в которых расстояние между расширением аксона и мембраной гладкомышечной клетки составляет около 20 нм. К числу таких органов относятся семявыносящий проток и ресничная мышца. Здесь гладкомышечные клетки полностью подчиняются нервному контролю, и катехоламины крови на них не оказывают действия. У большинства же кровеносных сосудов адрецэргическая иннервация захватывает только адвентициальную оболочку и частично прилежащие узкие участки средней оболочки.

Следовательно, расстояние между расширением аксона и гладкомышечными волокнами составляет более 80 мм. В результате такой организации на гладкую мышцу сосудов значительное влияние оказывают катехоламины крови, легко диффундирующие к ней через интиму. При этом следует отметить, что общая длина конечных ветвей адренэргического нейрона достигает 30 см, число расширений составляет 250 —300 на 1 мм.

Закономерности функционирования синаптических аппаратов с химической передачей возбуждения были сформулированы относительно давно. Первый принцип заключался в том, что нейрон со всеми отростками выделяет один и тот же медиатор (принцип Дейла). Согласно второму принципу, действие каждого медиатора на нейрон или эффектор определяется природой рецепторов постсинаптической мембраны.

Согласно принципу Дейла, каждый нейрон для передачи своей специфической информации использует только один медиатор. Однако, как оказалось позже, наряду с основным в этом нейроне могут присутствовать также другие передатчики и вещества, участвующие в их синтезе (см. разд. 1.1.7).

Сейчас в автономной нервной системе насчитывается более десятка типов нервных клеток, которые продуцируют разные медиаторы — ацетилхолин, норадреналин, серотонин и другие биогенные амины, АТФ и аминокислоты. В связи с этим их называют холинэргическими, адренэргическими, серотонинэргическими, пуринэргическими и т. п. нейронами. Столько же типов существует гипоталамических нейронов, продуцирующих нейрогормоны. Согласно Д. А. Сахарову, главной причиной разнообразия медиаторных механизмов является множественность происхождения (полигенез) самих нейронов.

5.2.1. Ацетилхолин

Ацетилхолин — это вещество, которое в полной мере отвечает требованиям, позволяющим считать его химическим посредником передачи возбуждения: локализация ацетилхолина и участвующего в его синтезе фермента в пресинаптической терминали и соответствующей нервной клетке, его высвобождение при возбуждении; выделение при

стимуляции нервных окончаний; наличие в постсинаптической мембране высокочувствительных химических структур (рецепторов), а также ферментативных систем для инактивации вещества; одинаковое со стимуляцией пресинаптических структур действие некоторых фармакологических веществ, искусственной аппликации или подведения медиатора к ганглионарной клетке посредством ионофореза.

Присутствие ацетилхолина как медиатора было, прежде всего, установлено в сердце лягушки, затем в сердце млекопитающих и позже во многих периферических и центральных структурах. Сейчас считают, что ацетилхолин высвобождается в окончаниях всех преганглионарных (и симпатических, и парасимпатических) нейронов и большинства постганглионарных парасимпатических нейронов. Кроме того, часть постганглионарных симпатических нейронов, идущих к потовым железам, и, по-видимому, симпатические нейроны, вызывающие расширение сосудов скелетных мышц, также осуществляют передачу с помощью ацетилхолина (рис. 5.7).

Рис. 5.7. Химическая передача возбуждения в периферической нервной системе млекопитающих: Ах — ацетилхолин, Ад — адреналин, На — норадреналин; Ах1 блокируется ядом кураре, Ах2 блокируется ганглиоблокаторами (например, гексонием), А3 блокируется атропином

Само действие ацетилхолина может быть воспроизведено с помощью фармакологических препаратов. Так, никотин вызывает подобный ацетилхолину эффект при действии на постсинаптическую мембрану постганглионарного нейрона, сложные эфиры холина, пилокарпин и токсин мухомора мускарин — на мембрану эффекторного органа. Такое различие в вызываемых реакциях послужило основанием к выделению двух типов холинорецепторов: никотинового (Н-холинорецептор) и мускаринового (М-

холинорецептор).

Фармакологические препараты, которые оказывают на эффекторный орган действие, аналогичное постганглионарному парасимпатическому нейрону, получили название парасимпатомиметиков. Существуют также вещества, избирательно блокирующие функцию каждого из холинорецепторов, названные ганглиоблокаторами. Н- холинорецептор блокируется аммониевыми соединениями. М-холинорецептор выключается атропином и скополамином. Ганглиоблокаторы, выключающие или ослабляющие действие ацетилхолина на исполнительный орган, называются парасимпатолитиками. Примером последних может служить атропин, оказывающий

нейронов, получили название симпатомиметических веществ; напротив, вещества, предотвращающие это действие, — симпатолитических.

Попадая на постсинаптическую мембрану, норадреналин взаимодействует с ее специфическими химическими компонентами — адренорецепторами. С адренорецептором может взаимодействовать не только медиатор, но и аналогичные фармакологические средства, называемые адреномиметическими, а также средства типа дигидроэрготомина, дигидроэрготоксина, пропранолола, блокирующие адренорецепторы.

Всоответствии с чувствительностью к различным катехоламинам (обычно адреналин, норадреналин, изопротеренол) адренорецепторы делят на альфа-адренорецепторы и бета-адренорецепторы. Действие вещества считается альфа-адренэргическим, если при его воспроизведении эффективность убывает в последовательности норадреналин — адреналин — изопротеренол, а также избирательно блокируется бета-адреноблокаторами. Если же воспроизведение действия будет происходить в обратной последовательности: изопротеренол — адреналин — норадреналин — и этот эффект предотвращается специфическими блокаторами, то в этом случае имеет место бета-адренэргический эффект.

Вбольшинстве висцеральных органов, реагирующих на катехоламины, находятся оба вида адренорецепторов и результаты их возбуждения бывают, как правило, противоположными. Например, в гладкой мышце артерий скелетных мышц содержатся альфа- и бета-адренорецепторы. Возбуждение альфа-адренорецепторов приводит к сужению артериол, а возбуждение бета-адренорецепторов — к их расширению. В кишке также имеются оба вида адренорецепторов (см. разд. 11.1.3), однако воздействие на те и другие вызывает торможение активности гладкой мышцы. В обычных жизненных условиях реакция органа на адреналин и норадреналин, выделяющиеся нервными окончаниями или приносимые кровью, зависит от преобладания альфаили бетаадренэргического действия (табл. 5.1).

Таблица 5.1. Показатели изменения функций различных органовпристимуляциисимпатическихи парасимпатическихнервов

В других висцеральных органах находится только один вид адренорецепторов. В сердце и бронхах нет альфа-адренорецепторов, и здесь норадреналин и адреналин возбуждают только бета-адренорецепторы, что ведет к усилению сердечных сокращений и расширению бронхов. Учитывая, что норадреналин вызывает наиболее сильное возбуждение бета-адренорецепторов миокарда и менее значительную реакцию бетаадренорецепторов гладких мышц бронхов, трахеи, сосудов, первые называют

адренорецепторами бета1, вторые — адренорецепторами бета2.

Норадреналин, как и ацетилхолин, способен не только вызывать эффект на постсинаптической мембране, но и одновременно оказывать влияние на сам процесс выделения медиатора из пресинаптических терминалей. Это достигается благодаря наличию в пресинаптических окончаниях тех же, что и в постсинаптической мембране, адренорецепторов.

При взаимодействии норадреналина с пресинаптическим альфа-адренорецептором выделение медиатора снижается. Напротив, соединение норадреналина с пресинаптическим бета-рецептором влечет за собой усиление выделения медиатора. Вероятно, в обычных условиях такой механизм работает по принципу обратной связи. Однако при сильном возбуждении симпатического нейрона происходит чрезмерное повышение концентрации медиатора в синаптической щели. В этом случае он взаимодействует с пресинаптическими альфа-адренорецепторами, результатом чего является торможение выделения норадреналина (отрицательная обратная связь). При слабом возбуждении преганглионарного нейрона выброс норадреналина понижен и его концентрация в синаптической щели невелика. Это влечет за собой возбуждение бетаадренорецепторов и, как следствие, повышение секреции медиатора (положительная обратная связь).

Саморегуляция выделения медиатора касается не только уровня его содержания в синаптической щели. В мышцах сосудов, бронхов, сердца известно также реципрокное торможение выделения медиаторов из адренэргических и холинэргических окончаний. Так, при одновременном возбуждении сердечных симпатических и парасимпатических волокон наблюдается снижение выделения ацетилхолина. Это происходит в результате возбуждения альфа-адренорецепторов пресинаптической мембраны холинэргических окончаний.

Наряду с этим возбуждение сердечного холинэргического нейрона вызывает, в свою очередь, в постганглионарном симпатическом нейроне уменьшение выделения норадреналина. Эффект опосредуется мускариновыми холинорецепторами пресинаптического адренэргического окончания. Эти наблюдения над тормозными отношениями пресинаптических адренэргических и холинэргических окончаний указывают на то, что взаимодействие между симпатической и парасимпатической нервной системой осуществляется уже на уровне пресинаптических терминалей.

Норадреналин и адреналин, как сейчас установлено, в своем действии на мембрану гладкомышечных клеток активируют находящуюся в ней аденилатциклазу. Аденилатциклаза, в свою очередь, при наличии ионов магния катализирует образование цАМФ (циклического 3’,5’-аденозинмонофосфата) из АТФ. Последний активирует энергетический обмен, усиливая тем самым сердечную деятельность.

Вводимый извне норадреналин вызывает повышение систолического и диастолического давления без ускорения сердечного ритма, повышает силу сердечных сокращений. Вследствие сужения почечных сосудов норадреналин вызывает торможение диуреза и задержку натрия (см. разд. 12.9). Под влиянием норадреналина снижается секреция желудка и кишки, расслабляется гладкая мускулатура кишки, в то время как слюноотделение усиливается.

Адреналин характеризуется более разнообразным диапазоном симпатического действия, чем норадреналин. Благодаря одновременной стимуляции инотропной, хронотропной и дромотропной функций (см. разд. 8.4.4) он повышает сердечный дебит. Действуя непосредственно на бронхиальную мускулатуру, адреналин оказывает бронхорасширяющее и антиспазматическое действие, рефлекторно снижает частоту и амплитуду дыхания. Адреналин выступает и как антидиуретик, снижая выделение с мочой ионов К+ и Na+. Он тормозит желудочно-кишечную моторику, расслабляет стенки органов, но сокращает области сфинктеров мочеполовой и кишечной систем, тормозит пищеварительную секрецию. Адреналин повышает сократимость скелетных мышц, что особенно отчетливо проявляется на фоне их утомления, т. е. оказывает действие, аналогичное известному феномену Орбели-Гинецинского.

5.2.3. Трансдукторы

Для выполнения своих функций и поддержания гомеостаза автономная нервная система наряду с обычными нейронами содержит особые клетки, прием информации в которых осуществляется обычным путем, а ответы — эндокринным способом. Такие клетки называются трансдукторами.

К трансдукторам относят: 1) хромаффинные клетки мозгового слоя надпочечников, которые отвечают на холинэргический передатчик преганглионарного симпатического волокна выделением адреналина и норадреналина; 2) юкстагломерулярные клетки почки, которые отвечают на адренэргический передатчик постганглионарного симпатического волокна выделением в кровяное русло ренина; 3) нейроны супраоптического и паравентрикулярного ядер гипоталамуса, реагирующие на адренэргический, холинэргический и другие передатчики выделением вазопрессина и окситоцина; 4) нейроны ядер гипоталамуса, выделяющие в сосудистую систему факторы регуляции.

Трансдукторы содержат в соме и аксоне хорошо идентифицируемые гистологически нейросекреторные тельца, которые транспортируются по направлению от тела клетки. Аксоны этих клеток не образуют синаптических контактов с другими нейронами или эффекторными органами. Они свободно заканчиваются вокруг сосудов, с которыми образуют так называемые гемальные органы.

Мозговое вещество надпочечников. Центральную часть надпочечников составляет мозговое вещество, образованное из адреналовой ткани. Клетки этого вещества содержат включения, окрашивающиеся в желто-коричневый цвет двухромовокислым калием, что

послужило поводом назвать их хромаффинными клетками. Эти клетки расположены не только в мозговом слое надпочечников. В виде скоплений они встречаются на поверхности аорты, в области каротидного синуса, среди клеток симпатических ганглиев. В процессе эмбриогенеза хромаффинные клетки образуются из тех же эктодермальных клеток, что и симпатическая нервная система, и являются, по существу, гомологами постганглионарного симпатического нейрона.

На хромаффинных клетках синаптически оканчиваются преганглионарные симпатические нейроны, образующие возбуждающие холинэргические синапсы. При активации преганглионарных волокон в кровь выделяется смесь, содержащая около 80% адреналина и 20% норадреналина. Напротив, перерезка этих волокон прекращает секрецию катехоламинов. Нервные центры, ответственные за секреторный процесс мозгового слоя надпочечников, располагаются в гипоталамической области (см. разд. 6.2).

Точки приложения для продуцируемых надпочечниками катехоламинов (рис. 5.9) те же, что и у симпатической нервной системы, однако их выраженное действие проявляется главным образом в областях с редкой адренэргической иннервацией, таких, как гладкомышечная стенка артериол, и незначительно в областях с обильной иннервацией (семявыносящий проток). В настоящее время катехоламинам мозгового слоя надпочечников отводят роль метаболических гормонов, действие которых опосредуется в основном бета-адренорецепторами.

Рис. 5.9. Показатели изменения функций различных органов под влиянием катехоламинов мозгового слоя надпочечников

Экстремальные ситуации типа гипотермии, гипоксии, чрезмерного физического напряжения, а также эмоционального состояния приводят к повышенному освобождению катехоламинов. Их уровень, например, при эмоциональном стрессе может временно возрастать более чем в 10 раз по сравнению с уровнем покоя. Разумеется, при таком стрессорном состоянии в реакцию вовлекается не только мозговое вещество надпочечников, но, прежде всего, сама симпатическая нервная система и регулирующие ее деятельность высшие центры, включая гипоталамус, лимбическую систему, кору, больших полушарий. Следовательно, в этой ситуации правильнее судить о реакции в целом всей симпатоадреналовой системы.

Втаких случаях в результате прямого влияния симпатической нервной системы, а также выделения катехоламинов мозговым слоем надпочечников, создающим более продолжительное действие, происходит увеличение транспорта кислорода и окисляемых веществ к жизненно важным органам — мозгу, сердцу. Взаимодействие катехоламинов с бета-адренорецепторами ведет к повышению содержания в крови глюкозы, лактата, жирных кислот. Взаимодействие с альфа- и бета-адренорецепторами приводит к расширению артерий скелетных мышц и сердца, расширению бронхов, обширному сужению вен, артерий кожи и внутренних органов (см. табл. 5.1).

5.2.4.Серотонин

В1937 г. из энтерохромаффинных клеток кишки и несколько позже из бычьей сыворотки был выделен энтерамин — вещество, способное вызывать сокращение гладкой мускулатуры изолированных органов. В химическом отношении он представляет производное индола — 5-окситриптамин. Название серотонин дано очищенному препарату.

Серотонин обнаруживают в тканях практически всех видов животных, а также во многих растениях (в том числе сливах, бананах, баклажанах). Общее количество серотонина в организме млекопитающих достигает 10 мг. Из них почти 90% образуется в энтерохромаффинных клетках слизистой оболочки пищеварительного тракта и откладывается в гранулы цитоплазмы. Во время пищеварения часть вещества высвобождается в просвет кишечника. Определенное количество его попадает в портальную систему (см. разд. 11.4.2).

Вмозгу серотонин содержится главным образом в структурах, имеющих отношение к регуляции висцеральных органов. Особенно много его в лимбической системе, ядрах шва. Мозговой серотонин, по-видимому, центрального происхождения. Он почти не проникает через гематоэнцефалический барьер. Именно здесь в нейронах богатых серотонином областей обнаружены и ферменты, участвующие в его синтезе. Аксоны этих нейронов проходят в бульбоспинальных путях и оканчиваются в сегментах спинного мозга. Здесь они контактируют с клетками преганглионарных симпатических нейронов и со вставочными нейронами желатинозной субстанции.

Высокая биологическая активность серотонина определяет, вероятно, его незначительное содержание в тканях. Оно не является даже приблизительно постоянным

изависит от вида, пола, возраста и типа питания. Медиаторную функцию серотонина считают доказанной не только у низших позвоночных, но и у млекопитающих.

На сосудистый аппарат серотонин оказывает прямое и рефлекторное действие, что выражается в виде вазоконстрикции или вазодилятации. Вазоконстрикция более отчетливо проявляется на денервированных сосудах. В скелетных мышцах и кожных покровах преобладает сосудорасширяющее действие, повышается капиллярная проницаемость. При прямом действии серотонина возрастает сила сердечных сокращений, хотя этот эффект маскируется баро- и хеморецепторными влияниями.

На дыхательный аппарат вещество также оказывает прямое и рефлекторное действие. При прямом происходит сокращение бронхиальной мускулатуры, сужение бронхов; при рефлекторном (в результате стимуляции рефлексогенных зон и афферентных путей) — изменение частоты дыхания и легочной вентиляции.

Неэффективные для сердечно-сосудистой системы количества препарата отчетливо влияют на мускулатуру пищеварительного тракта. Особенно чувствителен к серотонину человек: введение серотонина вызывает у него начальную спастическую реакцию, переходящую в ритмические сокращения с повышенным тонусом кишечной мускулатуры

изавершающуюся торможением спонтанной моторной деятельности. Являясь медиатором метасимпатической нервной системы, серотонин выполняет также медиаторную функцию в центральных образованиях.

Фармакологически установлено существование трех типов серотонинэргических рецепторов: D, M, T. D-серотонинэргические рецепторы блокируются диэтиламидом лизергиновой кислоты. Они локализуются в основном в гладкой мышце. Взаимодействие серотонина с этими рецепторами сопровождается сокращением гладких мышц. М- серотонинэргические рецепторы блокируются морфином. Они расположены в основном в ганглиях автономной нервной системы. Влияя на эти рецепторы, серотонин вызывает ганглиостимулирующий эффект. Т-серотонинэргические рецепторы блокируются типиндолом. Они обнаружены в сердечной и легочной рефлексогенных зонах. Действуя на них, серотонин вызывает коронарный и легочный хеморефлексы.

Как и для других, биологически активных веществ и медиаторов, в автономной нервной системе, обнаружено существование пресинаптических серотонинэргических рецепторов. Оказалось, что постсинаптические и пресинаптические виды рецепторов, существование которых первоначально установлено в автономной нервной системе, имеются также и в ЦНС на соответствующих мембранах.

5.2.5. Аденозинтрифосфат (АТФ)

Роль АТФ в энергетическом обмене хорошо известна. Однако, кроме того, он является синаптическим передатчиком, широко представленным в различных органах и, особенно в эффекторных нейронах метасимпатической нервной системы, где локализуется в пресинаптических терминалях. В связи с тем, что при стимуляции этих терминалей выделяются пуриновые продукты распада — аденозин и инозин, эта передача получила название пуринэргической.

Считают, что на ранних этапах эволюции АТФ был единственным и общим для всех организмов медиатором. Впоследствии, с усложнением клеточной организации, стали появляться ферментативные системы, синтезирующие новые биологически активные соединения. Последние стали выполнять более узкие медиаторные функции, однако АТФ их также сохранил.

Преобладающим действием АТФ на гладкой мышце является релаксация, хотя иногда имеет место и возбуждающее действие. Оно может быть прямое и непрямое. Прямое действие способны подавлять некоторые препараты типа хинидина.

Исследования пуринэргической передачи на лентах ободочной кишки, мышцах желудка, тонкой и толстой кишки, пищевода, сфинктеров показали, что раздражение пуринэргического волокна сопровождается возникновением ТПСП. Ни адреноблокаторы, ни десимпатизация не оказывают на этот ТПСП никакого влияния, однако он полностью блокируется посредством тетродотоксина.

Пуринэргические нейроны являются, по-видимому, главной антагонистической тормозной системой по отношению к холинэргической возбуждающей системе, например в механизме кишечной пропульсии. Они участвуют в «нисходящем» торможении. Сокращения кишки, следующие за возникающим в результате активации пуринэргических структур расслаблением, обеспечивают соответствующий механизм для прохождения болюса по кишке. Пуринэргические нейроны участвуют также в механизме рецептивной релаксации желудка, расслаблении пищевого и анального сфинктеров.

Реакции гладкомышечных органов на АТФ опосредованы его взаимодействием с пуринорецепторами клеточных мембран. На основании фармакологических критериев выделено два их типа. Пуринорецепторы первого типа более чувствительны к продукту распада АТФ — аденозину, второго — к самому АТФ. Возможно, что роль рецептора пуринэргической передачи выполняет аденилатциклаза.

5.2.6.Вероятные кандидаты в медиаторы

Вчисле возможных кандидатов в медиаторы рассматривали большое количество