Спр. материал / ОБЩАЯ ЦНС / 02. МЕДИАТОРЫ

7.4. МЕДИАТОРЫ И РЕЦЕПТОРЫ ЦНС

Медиаторами ЦНС являются многие хими­ческие вещества, разнородные в структурном отношении (в головном мозге к настоящему времени обнаружено около 30 биологически активных веществ). Вещество, из которого синтезируется медиатор (предшественник медиатора), попадает в нейрон или его окон­чание из крови или ликвора, в результате биохимических реакций под действием фер­ментов превращается в соответствующий ме­диатор, затем транспортируется в синапти-ческие везикулы. По химическому строению их можно разделить на несколько групп, главными из которых являются амины, ами­нокислоты, полипептиды. Достаточно широ-

ко распространенным медиатором является ацетилхолин.

А. Ацетилхолин встречается в коре боль­шого мозга, в стволе, в спинном мозге, из­вестен в основном как возбуждающий медиа­тор; в частности, является медиатором а-мо-тонейронов спинного мозга, иннервирующих скелетную мускулатуру. С помощью ацетил-холина а-мотонейроны по коллатералям своих аксонов передают возбуждающее влия­ние на тормозные клетки Реншоу. В ретику­лярной формации ствола мозга, в гипотала­мусе обнаружены М- и Н-холинорецепторы. В ЦНС установлено 7 типов Н-холинорецеп-торов. В ЦНС основными М-холинорецепто-рами являются М_г и М₂-рецепторы. М,-хо-линорецепторы локализуются на нейронах гиппокампа, полосатого тела, коры большого мозга. М₂-холинорецепторы локализованы на клетках мозжечка, ствола мозга. Н-холиноре­цепторы довольно плотно расположены в об­ласти гипоталамуса и покрышки. Эти рецеп­торы изучены достаточно хорошо, они вы­делены с помощью а-бунгаротоксина (ос­новной компонент яда ленточного крайта) и а-нейротоксина, содержащегося в яде кобры. При взаимодействии ацетилхолина с Н-холи-норецепторным белком последний изменяет свою конформацию, в результате чего откры­вается ионный канал. При взаимодействии ацетилхолина с М-холинорецептором акти­вация ионных каналов (К⁺, Са²⁺) осущест­вляется с помощью вторых внутриклеточ­ных посредников (цАМФ — циклический аденозинмонофосфат для М₂-рецептора и ИФз/ДАГ — инозитол-3-фосфат (диацилгли-церол для М,-рецептора). Ацетилхолин акти­вирует как возбуждающие, так и тормозные нейроны, что и определяет его эффект. Тор­мозное влияние ацетилхолин оказывает с по­мощью М-холинорецепторов в глубоких слоях коры большого мозга, в стволе мозга, хвостатом ядре.

Б. Амины (дофамин, норадреналин, серото-нин, гистамин). Большинство из них в значи­тельных количествах содержится в нейронах ствола мозга, в меньших количествах выявля­ется в других отделах ЦНС.

Амины обеспечивают возникновение процессов возбуждения и торможения, на­пример, в промежуточном мозге, в черной субстанции, в лимбической системе, в поло­сатом теле. Норадренергические нейроны сконцентрированы в основном в области го­лубого пятна (средний мозг), где их насчи­тывается всего несколько сотен. Но ответ­вления их аксонов встречаются по всей ЦНС.

Норадреналин является тормозным медиа­тором клеток Пуркинье мозжечка и перифе­рических ганглиев; возбуждающим — в гипо­таламусе, в ядрах эпиталамуса. В ретикуляр­ной формации ствола мозга и гипоталамусе обнаружены а- и р-адренорецепторы.

Дофаминорецепторы подразделяют на Д_г и Д₂-подтипы. Д,-рецепторы локализуются на клетках полосатого тела, действуют посредст­вом дофаминчувствительной аденилатцикла-зы, как и Д₂-рецепторы. Д₂-рецепторы обна­ружены в гипофизе. При действии на них до­фамина угнетаются синтез и секреция про-лактина, окситоцина, меланоцитстимулиру-ющего гормона, эндорфина. Д₂-рецепторы найдены на нейронах полосатого тела, где их функция пока не определена.

Серотонин. С его помощью в нейро­нах ствола мозга передаются возбуждающие и тормозящие влияния, в коре мозга — тор­мозящие влияния. Имеется несколько типов серотонинорецепторов. Серотонин реализует свое влияние с помощью ионотропных и ме-таботропных рецепторов (цАМФ и ИФз/ДАГ). Серотонин содержится главным образом в структурах, имеющих отношение к регуляции вегетативных функций. Особенно много его в лимбической системе, ядрах шва. В нейронах названных структур выявлены ферменты, участвующие в синтезе серотони-на. Аксоны этих нейронов проходят в буль-боспинальных путях и оканчиваются на ней­ронах различных сегментов спинного мозга. Здесь они контактируют с клетками преган-глионарных симпатических нейронов и со вставочными нейронами желатинозной суб­станции. Полагают, что часть этих так назы­ваемых симпатических нейронов (а может быть, и все) являются серотонинергическими нейронами вегетативной нервной системы. Их аксоны, согласно последним данным, идут к органам желудочно-кишечного тракта и стимулируют их сокращения.

Гнетами н. Довольно высокая его концентрация обнаружена в гипофизе и сре­динном возвышении гипоталамуса — именно здесь сконцентрировано основное количест­во гистаминергических нейронов. В осталь­ных отделах ЦНС уровень гистамина очень низок. Медиаторная роль его изучена мало. Выделяют Н,-, Н₂- и Н₃-гистаминорецепто-ры. Н,-рецепторы имеются в гипоталамусе и участвуют в регуляции потребления пищи, терморегуляции, секреции пролактина и антидиуретического гормона. Н₂-рецепторы обнаружены на глиальных клетках. Свое вли­яние гистамин реализует с помощью вторых посредников (цАМФ и ИФ₃/ДАГ).

В. Аминокислоты. Кислые амино­кислоты (глицин, гамма-аминомасляная кислота) являются тормозными медиаторами в синапсах ЦНС и действуют на соответ­ствующие рецепторы (см. раздел 7.8), гли­цин — в спинном мозге, в стволе мозга, ГАМК — в коре большого мозга, мозжечке, стволе мозга, спинном мозге. Нейтраль­ные аминокислоты (альфа-глутамат, альфа-аспартат) передают возбуждающие влияния и действуют на соответствующие возбуждающие рецепторы. Предполагается, что глутамат может быть медиатором аффе-рентов в спинном мозге. Рецепторы глутами-новой и аспарагиновой аминокислот имеют­ся на клетках спинного мозга, мозжечка, та-ламуса, гиппокампа, коры большого мозга. Глутамат — основной возбуждающий медиа­тор ЦНС (75 % возбуждающих синапсов мозга). Рецепторы глутамата ионотропные (К⁺, Са²⁺, Na⁺) и метаботропные (цАМФ и ИФз/ДАГ).

Г. Полипептиды также выполняют медиа-торную функцию в синапсах ЦНС. В част­ности, вещество П является медиатором ней­ронов, передающих сигналы боли. Особенно много этого полипептида содержится в дор­сальных корешках спинного мозга. Это по­служило основанием к предположению, что вещество П может быть медиатором чувстви­тельных нервных клеток в области их пере­ключения на вставочные нейроны. Вещество П в больших количествах содержится в гипо-таламической области. Различают два вида рецепторов вещества П: рецепторы типа SP-Р, расположенные на нейронах мозговой перегородки, и рецепторы типа SP-E, распо­ложенные на нейронах коры большого мозга.

Энкефалины и эндорфины — медиаторы нейронов, блокирующих болевую импульсацию. Они реализуют свое влияние посредством соответствующих опиатных ре­цепторов, которые особенно плотно распола­гаются на клетках лимбической системы, много их также на клетках черной субстан­ции, ядрах промежуточного мозга и солитар-ного тракта, имеются они на клетках голубо­го пятна, спинного мозга. Их лигандами яв­ляются р-эндорфин, динорфин, лей- и ме-тэнкефалины. Различные опиатные рецепто­ры обозначаются буквами греческого алфа­вита: ц, к, су, 1, е. К-рецепторы взаимодейст­вуют с динорфином и лей-энкефалином, из­бирательность действия других лигандов на опиатные рецепторы не доказана.

Ангиотензин участвует в передаче информации о потребности организма в воде, люлиберин — в половой актив-

ности. Связывание ангиотензина с рецепто­рами вызывает увеличение проницаемости клеточных мембран для Са²⁺. Эта реакция обусловлена не конформационными измене­ниями рецепторного белка, а процессами фосфорилирования мембранных белков вследствие активации аденилатциклазной системы и изменением синтеза простаглан-динов. Рецепторы к ангиотензину обнаруже­ны на нейронах головного мозга, на клетках среднего и промежуточного мозга, коры большого мозга.

На нейронах головного мозга выявлены ВИП-рецепторы и рецепторы к соматостати-ну. Рецепторы к холецистокинину обнаружены на клетках коры большого мозга, хвостатого ядра, обонятельных луковиц. Действие холе-цистокинина на рецепторы повышает прони­цаемость мембран для Са²⁺ посредством ак­тивации аденилатциклазной системы.

Д. АТФ также может выполнять роль классического медиатора, в частности в ней­ронах уздечки (возбуждающий эффект). В спинном мозге выделяется вместе с ГАМ К, но выполняет возбуждающую функцию. Весьма разнообразны рецепторы к АТФ, одни из них ионотропные, другие — метабо-тропные. АТФ и аденозин участвуют в фор­мировании болевых ощущений, ограничива­ют перевозбуждение ЦНС.

Е. Химические вещества, циркулирующие в крови (некоторые гормоны, простагланди-ны), оказывающие модулирующее влияние на активность синапсов. Простагландины — ненасыщенные оксикарбоновые кислоты, высвобождаемые из клеток, влияют на мно­гие звенья синаптического процесса, напри­мер на секрецию медиатора, работу адени-латциклаз. Они обладают высокой физиоло­гической активностью, но быстро инактиви-руются и потому действуют локально.

Ж. Гипоталамические нейрогормоны. регу­лирующие функцию гипофиза, также выпол­няют медиаторную роль.

Физиологические эффекты действия неко­торых медиаторов головного мозга. Н о р-адреналин регулирует настроение, эмо­циональные реакции, обеспечивает поддер­жание бодрствования, участвует в механиз­мах формирования некоторых фаз сна, сно­видений; дофамин — в формировании чувства удовольствия, регуляции эмоцио­нальных реакций, поддержании бодрствова­ния. Дофамин полосатого тела регулирует сложные мышечные движения. С е р о т о-н и н ускоряет процессы обучения, форми­рование болевых ощущений, сенсорное вос­приятие, засыпание; ангиотензин —

повышение АД, торможение синтеза катехол-аминов, стимулирует секрецию гормонов, информирует ЦНС об осмотическом давле­нии крови. Олигопептиды — медиато­ры настроения, полового поведения; переда­чи ноцицептивного возбуждения от перифе­рии к ЦНС, формирования болевых ощуще­ний. Эндорфины, энкефалины, пептид, вызывающий дельт а-с о н, дают антиболевые реакции, повышение ус­тойчивости к стрессу, сон. Простаглан­дины вызывают повышение свертываемос­ти крови; изменение тонуса гладких мышц, усиление физиологического эффекта медиа­торов и гормонов. Мозгоспецифичные белки различных отделов головного мозга влияют на процессы обучения.

Согласно принципу Дейла, один нейрон син­тезирует и использует один и тот же медиа­тор во всех разветвлениях своего аксона («один нейрон — один медиатор»). Кроме основного медиатора, как выяснилось, в окончаниях аксона могут выделяться и другие — сопутст­вующие медиаторы (комедиаторы), играю­щие модулирующую роль или более медлен­но действующие. Однако в спинном мозге установлено два быстродействующих типич­ных медиатора в одном тормозном нейро­не — ГАМ К и глицин и даже один тормоз-ный (ГАМК.) и один возбуждающий (АТФ). Поэтому принцип Дейла в новой редакции сначала звучал так: «Один нейрон — один быстрый медиатор», а затем: «Один нейрон — один быстрый синаптический эффект».

Эффект действия медиатора зави­сит в основном от свойств ионных каналов постсинаптической мембраны. Это явление особенно ярко демонстрируется при сравне­нии эффектов отдельных медиаторов в ЦНС и в периферических синапсах организма. Ацетилхолин, например, в коре мозга при микроаппликациях на разные нейроны может вызывать возбуждение и торможение, в синапсах сердца — торможение, в синапсах гладкой мускулатуры желудочно-кишечного тракта — возбуждение. Катехоламины стиму­лируют сердечную деятельность, но тормозят сокращения желудка и кишечника.