Иннервация

Двигательная и чувствительная соматическаяиннервация МВ скелетных мышц осуществляется соответственно- и‑мотонейронами передних рогов спинного мозга и двигательных ядер черепных нервов и псевдоуниполярными чувствительными нейронами спинномозговых узлов и чувствительных ядер черепных нервов.Вегетативнаяиннервация МВ в скелетных мышцах не обнаружена, но ГМК стенки кровеносных сосудов мышц имеют симпатическую адренергическую иннервацию.

Двигательная иннервация

Каждое экстрафузальноеМВимеет прямую двигательную иннервацию — нервно-мышечные синапсы, образованные терминальными ветвлениями аксонов‑мотонейронов и специализированными участками плазмолеммы мышечного волокна (концевая пластинка, постсинаптическая мембрана). Экстрафузальные МВ входят в состав нейромоторных (двигательных) единиц и обеспечивают сократительную функцию мышц.ИнтрафузальныеМВобразуют нервно-мышечные синапсы с эфферентными волокнами‑мотонейронов.

 Двигательнаяединица(рис. 7–6) включает один мотонейрон и группу иннервируемых им экстрафузальных МВ. Количество и размеры двигательных единиц в различных мышцах значительно варьируют. Поскольку при сокращении фазные МВ подчиняются закону «всё или ничего», то сила, развиваемая мышцей, зависит от количества активируемых (т.е. участвующих в сокращении МВ) двигательных единиц. Каждая двигательная единица образована только быстросокращающимися или только медленносокращающимися МВ (см. ниже).

Рис. 7–6. Двигательная единица

 Полинейроннаяиннервация. Формирование двигательных единиц происходит в постнатальном периоде, а до рождения каждое МВ иннервируется несколькими мотонейронами. Аналогичная ситуация возникает при денервации мышцы (например, при повреждении нерва) с последующей реиннервацией МВ. Понятно, что в этих ситуациях страдает эффективность сократительной функции мышцы.

 Нервно-мышечныйсинапс. Физиология нервно-мышечных синапсов рассмотрена в главах 4 (см. рис. 4–8) и 6 (см. рис. 6–2, 6–3).

Как и любой синапс, нервно-мышечное соединение состоит из трех частей: пресинаптической области, постсинаптической области и синаптической щели.

 Пресинаптическаяобласть. Двигательная нервная терминаль нервно-мышечного синапса снаружи покрыташванновской клеткой, имеет диаметр 1–1,5 мкм и образует пресинаптическую область нервно-мышечного синапса. В пресинаптической области в большом количестве присутствуют синаптические пузырьки, заполненные ацетилхолином (5–15 тыс. молекул в одном пузырьке) и имеющие диаметр порядка 50 нм.

 Постсинаптическаяобласть. На постсинаптической мембране — специализированной части плазмолеммы МВ — имеются многочисленные инвагинации, от которых на глубину 0,5–1,0 мкм отходят постсинаптические складки, чем существенно увеличивается площадь мембраны. В постсинаптическую мембрану встроены н‑холинорецепторы, их концентрация достигает 20–30 тысяч на 1 мкм².

Рис.7–7.Никотиновыйхолинорецепторпостсинаптическоймембраны.А— рецептор не активирован, ионный канал закрыт.Б— после связывания рецептора с ацетилхолином канал кратковременно открывается.

 Постсинаптическиен‑холинорецепторы(рис. 7–7) Диаметр открытого канала в составе рецептора равен 0,65 нм, что вполне достаточно для свободного прохождения всех необходимых катионов: Na⁺, K⁺, Ca²⁺. Отрицательные ионы, такие как Cl^–, не проходят через канал вследствие сильного отрицательного заряда в устье канала. Реально через канал проходят преимущественно ионы Na⁺ в силу следующих обстоятельств:

 в среде, окружающей рецептор ацетилхолина, в достаточно больших концентрациях имеется лишь два положительно заряженных иона: во внеклеточной жидкости Na⁺и во внутриклеточной жидкости K⁺;

 сильный отрицательный заряд внутренней поверхности мышечной мембраны (от –80 до –90 мВ) притягивает положительно заряженные ионы натрия внутрь МВ, одновременно предотвращая попытки ионов калия двигаться наружу.

 Внесинаптическиехолинорецепторы. Холинорецепторы присутствуют также в мембране мышечного волокна вне синапса, но здесь их концентрация на порядок величины меньше, чем в постсинаптической мембране.

 Синаптическаящель. Через синаптическую щель проходит синаптическая базальная мембрана. Она удерживает в области синапса терминаль аксона, контролирует расположение холинорецепторов в виде скоплений в постсинаптической мембране. В синаптической щели также находится фермент ацетилхолинэстераза, расщепляющий ацетилхолин на холин и уксусную кислоту.

 Этапынервно-мышечнойпередачи. Нервно-мышечная передача возбуждения состоит из нескольких этапов.

 ПД по аксону достигает области двигательного нервного окончания.

 Деполяризация мембраны нервного окончания приводит к открытию потенциалозависимых Са²⁺‑каналов и входу Са²⁺в двигательное нервное окончание.

 Повышение концентрации Са²⁺приводит к запуску экзоцитоза квантов ацетилхолина из синаптических пузырьков.

 Ацетилхолин попадает в синаптическую щель, где путём диффузии достигает рецепторов на постсинаптической мембране. В нервно-мышечном синапсе в ответ на один ПД выделяется около 100–150 квантов ацетилхолина.

 Активация н‑холинорецепторов постсинаптической мембраны. При открытии каналов н‑холинорецепторов возникает входящий Na–ток, что приводит к деполяризации постсинаптической мембраны. Появляется потенциалконцевойпластинки, который при достижении критического уровня деполяризации вызывает ПД в мышечном волокне.

 Ацетилхолинэстераза расщепляет ацетилхолин и действие выделившийся порции нейромедиатора на постсинаптическую мембрану прекращается.

 Надежностьсинаптическойпередачи. В физиологических условиях каждый нервный импульс, поступающий в нервно-мышечное соединение, вызывает возникновение потенциала концевой пластинки, амплитуда которого в три раза больше необходимой для возникновения ПД. Появление такого потенциала связано с избыточностью выделения медиатора. Под избыточностью подразумевается выделение в синаптическую щель значительно большего количества ацетилхолина, чем требуется для запуска ПД на постсинаптической мембране. Этим гарантируется, что каждый ПД мотонейрона вызовет реакцию в иннервируемом им МВ.

 Вещества,активирующиепередачувозбуждения

 Холиномиметики. Метахолин, карбахол и никотин оказывают на мышцу тот же эффект, что и ацетилхолин. Различие заключается в том, что эти вещества не разрушаются ацетилхолинэстеразой или разрушаются более медленно, в течение многих минут и даже часов.

 Антихолинэстеразныесоединения. Неостигмин, физостигмин и диизопропилфлуорофосфат инактивируют фермент таким образом, что имеющаяся в синапсе ацетилхолинэстераза теряет способность гидролизовать ацетилхолин, выделяющийся в концевой двигательной пластинке. В результате происходит накопление ацетилхолина, что в ряде случаев может вызыватьмышечныйспазм. Это может приводить к смертельным исходам приспазмегортаниукурильщиков. Неостигмин и физостигмин инактивируют ацетилхолинэстеразу в течение нескольких часов, после чего их действие проходит, и синаптическая ацетилхолинэстераза восстанавливает свою активность. Диизопропилфлуорофосфат, являющийся нервно-паралитическим газом, блокирует ацетилхолинэстеразу на недели, что делает это вещество смертельно опасным.

 Вещества,блокирующиепередачувозбуждения

 Миорелаксантыпериферическогодействия(кураре и курареподобные препараты) широко применяются в анестезиологии.Тубокураринпрепятствует деполяризующему действию ацетилхолина.Дитилинприводит к миопаралитическому эффекту, вызывая стойкую деполяризацию постсинаптической мембраны.

 Ботулотоксинистолбнячныйтоксинблокируют секрецию медиатора из нервных терминалей.

 - и -Бунгаротоксиныблокируют холинорецепторы.

 Нарушениянервно-мышечнойпередачи. Миастения тяжёлая псевдопаралитическая (myastheniagravis) — аутоиммунное заболевание, при котором образуются АТ к н‑холинорецепторам. Циркулирующие в крови АТ связываются с н‑холинорецепторами постсинаптической мембраны МВ, препятствуют взаимодействию холинорецепторов с ацетилхолином и угнетают их функцию, что приводит к нарушению синаптической передачи и развитию мышечной слабости. Ряд форм миастений вызывает появление АТ к кальциевым каналам нервных окончаний в нервно-мышечном соединении.

 Денервациямышцы. При двигательной денервации происходит значительное увеличение чувствительности мышечных волокон к эффектам ацетилхолина вследствие увеличенного синтеза рецепторов ацетилхолина и их встраивания в плазмолемму по всей поверхности мышечного волокна.

 Потенциалдействиямышечноговолокна. Природа и механизм возникновения ПД рассмотрены в главе 5. ПД МВ длится 1–5 мс, скорость его проведения по сарколемме, включая T-трубочки, составляет 3–5 м/с.