Химические вещества, которые создают связь между нейронами, между их нервными волокнами и эффекторными органами, называются медиаторами, посредниками или нейротрансмиттерами. Задача посредников – устанавливать электрохимические контакты в синапсах. Звучит сложно, разберемся подробнее:
Нейроны и синапсы
Нейрон представляет собой электрически возбудимую клетку, которая предназначена для приема, обработки, хранения, передачи информации с помощью электрического тока и химических сигналов.
Нейрон состоит из 3ех составных частей: тела клетки, дендритов (отростки для приема-получения информации) и одного проводящего волокна, который называется аксон. Нейроны соединены друг с другом. Несмотря на общие черты, нейроны разделяются на 3 группы в зависимости от расположения к границе нервной системы и направлению передачи информации:
- рецепторные (пограничные, получают сигналы из внешней среды, формируют на их основании информацию и передают в нервную систему)
- эффекторные (пограничные, они передают сигналы из нервной системы в другие клетки)
- вставочные (внутренние для нервной системы).
Место соединения двух нейронов (или между нейроном и получающей сигнал эффекторной клеткой) называется синапсом. Он служит основным проводников в процессе передачи нервного импульса от клетки к клетке и может существенно регулировать силу амплитуду и частоту сигнала, как и полностью блокировать передачу нервных импульсов. (На этом принципе строится механизм действия многих лекарств). Передача в синапсе импульсов осуществляется химическим путём с помощью медиаторов.
Что такое медиаторы
Медиаторы — это химические вещества, которые позволяют проводить нервный испульс от одного нейрона к другому (или эфферентной клетке) в синапсе. Медиаторы в виде маленьких пузырьков-везикул (см.картнику выше) скапливаются на пресинаптической мембране отдающего нейрона. Под влиянием нервного импульса везикулы лопаются и их содержимое изливается в синаптическую щель. Действуя на мембрану принимающего нейрона (постсинаптическую), медиаторы вызывают различные эффекты, которые способствуют продвижению или замедлению нервного импульса от клетки к клетке.
Медиаторы можно разделить на две большие группы: низкомолекулярные соединения и нейропептиды.
К группе низкомолекулярных соединений относятся вещества, которые синтезируются локально в зоне пресинаптического действия. Низкомолекулярными медиаторами являются ацетилхолин, дофамин,адреналин, норадреналин, серотонин, глутамат, гамма-аминомасляная кислота, оксид азота, эндоканнабиноиды и они имеют быстрый эффект.
Вторая группа - Нейропептиды, они синтезируются в нервной системе и транспортируются в синаптическую сеть с помощью аксонных транспортных механизмов. Их эффект медленнее, но они способны вызывать длительные изменения. Нейропептиды подразделяются на группы, наиболее важными из которых являются: гастрин, соматостатин, эндогенные опиаты, кинины, инсулины, секретины. Как видно из описания, нейропептиды - это гормоны головного мозга. Они принимают активное участие в регуляции обмена веществ, поддержании гомеостаза. Так же нейропептиды воздействуют на иммунные процессы, играют важную роль в механизмах обучения, сна, памяти. Нейропептиды могут проявлять себя и действовать как медиаторы и гормоны
После разделения медиаторы, которые не связаны с мембранными рецепторами, разлагаются специфическими ферментами. Остаточные продукты поглощаются пресинаптическим окончанием, где они используются для нового синтеза. Этот процесс называется утилизацией медиатора. В дополнение к ферментативной утилизации медиаторы также могут быть инактивированы путем присоединения пресинаптического окончания.
Описание основных медиаторов
Ацетилхолин
Ацетилхолин представляет собой низкомолекулярное медиаторное соединение, которое отделяется от преганглионарных нервных волокон симпатической и парасимпатической вегетативной нервной системы.
Эти нейроны называются холинергическими, поскольку они выделяют медиатор ацетилхолин
Этот медиатор синтезируется в области пресинаптического окончания холином и ацетил-коферментом А с участием специального фермента (ацетилтрансферазы). Холин поступает из внеклеточной жидкости, транспортируется в клетку через транспортную систему, которая зависит от ионов натрия и аденозинтрифосфата. Холин является ограничивающим фактором в синтезе ацетилхолина, который накапливается в терминальных окончаниях. После высвобождения ацетилхолина наблюдается его быстрое разрушение другим ферментов ферментом (ацетилхолинэстеразы). Отделенный холин возвращается в нервные окончания и повторно используется для синтеза ацетилхолина. Синтез и расщепление ацетилхолина аналогичны таковым нервно-мышечного синапса скелетной мышцы.
Ацетилхолин связывается с двумя типами мембранных рецепторов: N-холинорецепторами (чувствительными к никотину) и М-холинорецепторами (чувствительными к мускарину). N-холинорецепторы обнаруживаются в вегетативных ганглиях ЦНС и в поперечно-желобковых мышечных клетках. Они принадлежат к группе рецепторов, которые непосредственно контролируют проницаемость ионного канала. Их активация приводит к открытию проницаемого для натрия и калия канала, что приводит к деполяризации мембраны.
М-холинорецепторы опосредуют действие различных систем G-белков и вторичных медиаторов. Они заставляют калиевые каналы закрываться, что приводит к деполяризации мембраны. М-холинорецепторы в основном расположены в ЦНС, в симпатической ганглии и клетках желудочной стенки.
Есть вещества, которые напоминают действие ацетилхолина. Они называются холиномиметиками. Вещества, которые противодействуют его действию, называются холинолитиками. N-холинорецепторы в симпатических ганглиях блокируются α-бунгаротоксином, а М-холинорецепторы атропином
Норадреналин
Норадреналин является немолекулярным посредническим соединением, которое относится к группе биогенных аминов. Он выделяется из постганглионарных симпатических нейронов. Синтез норадреналина начинается в аксоплазме терминальных нервных окончаний и заканчивается в их везикулах (для синтеза используется аминокислота тирозин). Адренергические нервные окончания принимают аминокислоту из внеклеточной жидкости, где она поступает с пищей или после ее образования в печень посредством фенилаланина.
Выведение норадреналина происходит всего несколько секунд, потому что обратный захват и диффузия в окружающую среду имеют практически мгновенный эффект. Адреналин и норадреналин, идущие из мозгового вещества и попавшие в кровоток, активны достаточно долго, пока они не проникают в ткани, где разлагаются. Следовательно, их эффекты более продолжительны.
Норадреналин и адреналин оказывают свое влияние, связываясь с рецепторами, которые делятся на две группы: альфа и бета.
Точно также вещества, которые напоминают действие норадреналина и адреналина, называются адреномиметиками, а вещества, которые противодействуют их действию, - адренолитиками. А-рецепторы блокируются феноксибензамином и фентоламином, а β-рецепторы - пропранололом.
Медиаторы играют огромную роль в организме человека, их недостаток или нарушение функционирования приводит к формированию многих заболеваний.
