Как нервы оказывают свои трофические эффекты

Не через импульсы.

Обратимся к самому привычному и самому яркому из нейротрофических влияний – почему мышца (или другой рецепторный орган) атрофируется после разрыва связи со своим нервом? Чего он лишается из-за денервации, что было необходимо для его поддержки? Выяснилось, и к сожалению мне некогда вдаваться в детали, что после многочисленных клинических опытов и наблюдений, что отсутствие нервных импульсов не является определяющим элементом. Хотя это не очевидно в случае поперечно-полосатой мышцы (которая зависит от нервных импульсов для инициирования и контроля её деятельности), этот вывод неизбежен при атрофии, которая происходит, например, в сенсорных рецепторах, которые были лишены своей афферентной иннервации. Основным, как нам кажется, – вернемся к мышце в качестве примера – является целостность соединений между нервными клетками и мышечными клетками, которые их иннервируют. Жизнеспособные клеточные тела, неразрывная протяженность аксонов и эффективных нейромышечных соединений (с циркуляцией импульсов или без нее) являются необходимыми для целостности мышечной ткани. До тех пор, пока протоплазматическая непрерывность будет поддерживаться вдоль аксона, и даже если проведения импульсов больше не происходит, основное трофическое влияние нейронов продолжает оказываться. Атрофия, являющаяся следствием простого прерывания импульсов, гораздо менее серьезна, гораздо легче обратима и во многом отличается от атрофии, вызванной разрывом аксонов.

Что происходит с самим аксоном?

Все эти различные нейротрофические влияния, должно быть, могут объяснить другие механизмы, кроме импульсов. Мне кажется, что некоторые элементы ответов могут заключаться в Валериановой дегенерации. Этот хорошо известный феномен аксонной дегенерации после физического или химического разрыва пророплазматической непрерывности между аксоном и клеточным телом меня очень заинтересовал. Каким образом часть аксона, являющая дистальной от разрыва, "узнает", что она была отделена от клеточного тела?

Другой элемент ответа, как мне кажется, заключен в том, что при этих мышечных атрофиях чем длиннее часть аксона, прикрепленная к мышце, тем позже происходит атрофия. Хотя мы не можем с уверенностью утверждать, что существует строгая пропорциональность между длиной аксона и задержкой дегенерации, особенно важно узнать, сколько нервного вещества остается прикрепленным к денервированной ткани.

Во всех клетках происходит обновление и постоянный ток цитоплазмических элементов. Это обновление и ток относятся как к метаболитам, протеинам, ядерным кислотам и энзимам, так и к структуральным элементам, таким как митохондриты. Они постоянно разрушаются и деградируют и постоянно заменяются под воздействием ядерных генов в зависимости от специфической природы клетки. В большинстве клеток эти процессы и ядерно-цитоплазматические взаимодействия происходят на расстояниях, измеряемых в микронах.

Аксоно-плазмическая транспортировка

Все выше описанное также применяется к нервным клеткам с тем различием, что большая часть цитоплазмы (в особенности для периферических нейронов) перешла в длинную и тонкую нить, аксон. Следовательно, взаимодействия между клеточным телом и цитоплазмой аксона (аксоплазмой) и замещение употребленных или использованных элементов должны осуществляться на расстояниях, измеряемых не в микронах, а в сантиметрах, и в случае седалищного нерва, в метрах. Каким образом? В конце 40-х гг Вайс и Хиско доказали наличие аксоплазматического потока между клеточным телом и всей длиной аксона и его ветвей, потока, который постоянно замещает использованные элементы цитоплазмы – элементы, которые вероятно являются специфичными для каждого нейрона или для каждого типа нейронов, и которые не приносятся к нему кровью или клетками Шванна. Скорость этого потока была оценена примерно один мм в день. С тех пор это важное открытие было подтверждено много раз и для многочисленных разновидностей многих типов нервов. Теперь нам известно, что если один мм в день – это общая скорость для многих нервов у млекопитающих, некоторые элементы (среди которых протеины, молекулы которых лучше всего изучены) могут передаваться с гораздо большей скоростью, которая может достигать нескольких сотен миллиметров в день. Также известно, что моторная мощность этой транспортировки обеспечивается самим аксоном. Этот аксоно-плазмический поток в течение некоторого времени присутствует в аксонах, отделенных от их клеточных тел (например в дистальном аксонном сегменте, который остался прикрепленным к мышце).

Исследования механизмов трофичности, проведенные в Остеопатическом Университете Кирксвилля.

И. Корр, Кафедра физиологии

Колледж остеопатической медицины

Кирксвилль

Фундаментальные вопросы и экспериментальная стратегия

Зная о феномене аксоплазмической транспортировки, мои коллеги и я задались следующим вопросом: возможно ли, чтобы трофическая функция нервов зависела от постоянного прохождения в клетках – например, мышечных – веществ, образованных в теле нейрона и переносимых до иннервируемой клетки аксоном?

Наиболее прямым способом найти ответ на этот вопрос нам показалось следующее: 1) ввести в некоторые нервные клетки помеченные вщества, которые могут быть абсорбированы клеткой, а затем войти в более сложные молекулы, такие как протеины,

2) проследить за миграцией аксона, этих сложных молекул благодаря их радиоактивности.

3) Оценить количество радиоактивных молекул, которые пересекают нейромышечное соединение и проникают в мышечную клетку, убедившись в том, что

4) мы устранили любую возможность привнесения этих молекул по другим путям (например, по кровеносному). Если это нельзя устранить, это нужно измерить.

В наших первых опытах мы использовали рентгенографию, в которой изображения распределения радиоактивности в тканях записываются на специальные фотографические пленки для больших срезов ткани и для тонких срезов, помещенных на покровное стекло на ядерную эмульсию, покрывающую срез. Исследование срезов под микроскопом позволило нам точно определить распределение и локализацию радиоактивных частиц в клетках и тканях. Ожидая выявить лишь самые минимальные дозы радиоактивности, мы использовали мощные излучатели частиц бета, уголь – 14 и фосфор – 32.

Идеальными для этого эксперимента нам показались большой подъязычный нерв и мышцы языка, так как они соответствуют четырем условиям, перечисленным выше. Я часто думал о том, что язык и его иннервация были задуманы специально для нашего исследования! В качестве предмета исследования мы выбрали кролика. У этого животного легко доступно дно четвертого желудочка, же расположено ядро подъязычного нерва; кроме того, его маленький размер позволяет сохранить достаточное количество после операции и совместим с вмещающими способностями наших лабораторий.