3.3. Парасимпатическая иннервация. Холинорецепторы

Все постганглионарные парасимпатические нейроны высвобождают ацетилхолин, что приводит к стимуляции м-холинорецепторов постсинаптической мембраны гладкой мышцы. Мускариновые рецепторы широко распространены в организме человека и опосредуют самые разнообразные физиологические функции в соответствии с их локализацией и рецепторными субтипами [9]. Активация м-холинорецепторов может как стимулировать, так и ингибировать функции клеток-мишеней [46, 255, 313].

Мускариновые холинорецепторы являются метаботропными рецепторами, которые взаимодействуют с G-белком. Это взаимодействие может привести:

1. к гидролизу фосфоинозитидов и к повышению внутриклеточной концентрации ионов Са²⁺ и активации протеинкиназы С; [81, 234].

2. ингибированию аденилатциклазы и через α-субъединицу G-белка - к понижению уровня циклического аденозинмонофосфата (ц-АМФ); [234].

3. к прямой модуляции К-каналов через β- и γ-комплекс субъединиц G-белка [81].

Поскольку м-холинорецепторы являются метаботропными, реализация их ответа происходит более медленно и длительно, чем реализация ответа ионотропных н-холинорецепторов.

Существует 5 фармакологически различных субтипов м-холинорецепторов, синтез которых кодируется пятью различными генами. Изоформы м-холинорецепторов высоко гомологичны друг другу, для них нет селективных агонистов, однако их можно фармакологически классифицировать на основе установления профиля афинности к антагонистам. Существенным различием среди субтипов м-холинорецепторов является то, что М₁, М₃ и М₅ субтипы связываются с α_q субъединицей G-белка, затем активируется фосфолипаза С, в результате чего образуются инозитол-1,4,5-трифосфат и диацилглицерол. Образование последних приводит к повышению внутриклеточной концентрации ионов Ca²⁺ и инициации сокращения. Этот механизм играет главную роль в холинергической активации моторики гастроинтестинального тракта. В отличие от этого, М2 и М4 субъединицы преимущественно связываются с α_i субъединицей G-белка, что приводит к ингибированию аденилатциклазы и уменьшению уровня ц-АМФ в клетке [52, 81, 106, 139, 248, 271].

С другой стороны, ацетилхолин вызывает расслабление сосудистых гладких мышц. Механизм действия ацетилхолина в данном случае связан с активацией NO-синтазы эндотелиальной клеткой и образованием NO (см. ниже), а также синтезом эндотелиальных гиперполяризующих факторов [43]. К эндотелиальным гиперполяризующим факторам относят: ионы К⁺ [36, 92], C-тип натрийуретического пептида и перекись водорода [83, 198]. Считают, что К и натрийуретический пептид активируют Na/K АТФ-азу и/или модифицируют проводимость мембраны для ионов К⁺. Специфическим антагонистическим действием в отношении всех подтипов м-холинорецепторов обладает атропин.

Все пять подтипов м-холинорецепторов гетерогенно распределены в тканях. Многие гладкие мышцы могут содержать различный набор подтипов м-холинорецепторов, которые играют разнообразную роль в реализации передачи возбуждения [380].

3.4. Комедиаторы

Окончания холинергических и адренергических нервов, кроме везикул с основным медиатором, могут содержать везикулы с комедиаторами. Комедиаторы могут дополнять и модулировать действие основного нейромедиатора и могут участвовать в угнетении высвобождения из нервного окончания по механизму обратной связи.

В постганглионарном симпатическом нейроне наряду с норадреналином, содержатся везикулы с АТФ [23, 219, 239, 250]. Эти везикулы высвобождаются в ответ на электрическую стимуляцию и вызывают сокращение гладких мышц. Сократительный эффект является результатом активации пуринорецепторов, к которым относятся как лиганд-управляемые ионные каналы (Р2X-рецепторы), так и сцепленные с G-белком Р2Y – рецепторы. Р1X рецепторы имеются в нейронах автономной нервной системы, в гладких мышах сосудистой стенки и в мочевом пузыре. Активация лиганд-управляемых Р2X₁ рецепторов приводит к неселективному повышению ионной проницаемости с преобладанием проницаемости для ионов Са²⁺ и увеличению их внутриклеточной концентрации [23, 160, 187, 382]. Деполяризация, возникающая в результате активации Р2X рецепторов усиливается деполяризацией, вызванной открытием потенциал-зависимых кальциевых каналов. Возникает быстрая кратковременная деполяризация – фаза 1 (рис.8).

АТФ является важным фактором, регулирующим гемодинамику. Например, P2X₁ подтип рецепторов, локализованный в прегломерулярных сосудах почек, принимает участие в ауторегуляции почечного кровотока [192]. Наряду с P2X рецепторами, которые в ответ на АТФ опосредуют вазоконстрикторный эффект, на эндотелиальных клетках имеются P2X и P2Y рецепторы, активация которых приводит к вазодилатации [350]. Кроме этого, АТФ может быстро метаболизироваться до аденозина, который, активируя А1 и А2 рецепторы может вызвать как вазоконстрикцию, так и вазодилатацию [84, 228, 257]. Активация пуринорецепторов может играть важную роль в пролиферации эндотелиальных и гладкомышечных клеток сосудов [29].

Появление второй, медленной фазы сократительного ответа связано с активацией норадреналином α₁-адренорецепторов. Активация α₁-адренорецепторов, действуя через G-белок и фосфолипазу С, приводит к освобождению Са²⁺ из саркоплазматического ретикулума через кальциевые каналы, имеющие рецепторы к инозитолтрифосфату, и реализуется медленная фаза сокращения (рис.8).

Освобождение еще одного комедиатора, нейропептида Y, после продолжительной и интенсивной стимуляции повышает внутриклеточную концентрацию ионов Са²⁺ и вызывает дополнительную медленную фазу сократительного ответа (рис.8) [28, 75, 77, 362].

Другим агентом, способным осуществлять межклеточное взаимодействие, является оксид азота (NO) [100, 182, 235, 330, 332]. Эта молекула, с коротким сроком жизни образуется локально из L-аргинина с помощью фермента NO-синтазы: L-аргинин распадается на цитруллин и NO. Нейроны парасимпатической нервной системы могут синхронно освобождать NO, ацетилхолин и вазоактивный интестинальный пептид, каждый из них может понижать концентрацию внутриклеточного Са²⁺, вызывая расслабление гладкой мышцы в несколько фаз (рис.9). Первая фаза реализуется действием NO и ацетилхолина. Нейрон освобождает NO, который диффундирует к гладкомышечной клетке. Кроме этого, ацетилхолин связывается с М₃-холинорецепторами эндотелиальной клетки. Результатом этого является продукция NO, который также диффундирует к гладкомышечной клетке. NO, поступающий в гладкомышечную клетку из этих двух источников, повышает уровень ц-ГМФ, уменьшает проницаемость мембраны для ионов кальция и приводит к возникновению первой фазы расслабления [17, 33, 51, 119, 161].

Рис. 8. Фазы сокращения гладкой мышцы в ответ на высвобождение норадреналина и комедиаторов из симпатической нервной терминали.1 - быстрая фаза; 2, 3 – медленные фазы. СПР – саркоплазматический ретикулум, ФЛС - фосфолипаза С, ИФ3 – инозитол-1,4,5-трифосфат.

Рис.9. Фазы расслабления гладкомышечной клетки в ответ на действие ацетилхолина и комедиаторов парасимпатической нервной системы: 1 –быстрая фаза расслабления; 2 – медленная фаза расслабления. АХ – ацетилхолин, ВИП –вазоактивный интестинальный пептид, GC – гуанилатциклаза, NO – оксид азота, NOS – NОсинтаза, ИФ3 – инозитол-1,4,5-трифосфат.

Вторая фаза расслабления опосредуется действием вазоактивного интестинального пептида (VIP), действующего несколькими возможными путями: либо повышая уровень ц-АМФ и уменьшая концентрацию внутриклеточного Са²⁺; либо через активацию протеинкиназы А и гиперполяризацию вследствие активации потенциал-зависимых К-каналов, либо стимулируя образование оксида азота [67, 71, 335, 127].

К комедиаторам также относятся субстанции, обнаруженные в качестве комедиаторов в нервной системе кишечника - серотонин, субстанция Р, энкефалины, холецистокинин и пептид, связанный с геном кальцитонина (кокальцигенин. [76, 115, 202, 227, 233, 252].