Средства, влияющие на передачу возбуждения в холинергических синапсах
В 1914 году Дейл обнаружил, что АХ по-разному действует в различных синапсах: в одних он действовал как мускарин (яд, содержащийся в мухоморе), в других — как никотин в малых дозах (яд, содержащийся в табаке). В 1946 году С.В. Аничков предложил делить холинореактивные системы на мускаричувствительные и никотинчувствительные.
Вещества, стимулирующие М-холинорецепторы, т.е. оказывающие на них ацетилхолиноподобное действие, стали называть М-холиномиметиками, а препятствующие взаимодействию с М-холинорецепторами — М - холиноблокаторами. Выделяют три подтипа М-холинорецепторов (рис. 10):
Рис. 10. Локализация холинорецепторов
М1-ХР расположены в ЦНС, в мембранах нейронов вегетативных ганглиев, в мембранах париетальных клеток желудка.
М2-ХР расположены в постсинаптических мембранах клеток сердца.
М3-ХР расположены в мембранах гладкомышечных клеток и клетках экзокринных желез.
Выделяют два типа Н-холинорецепторов (рис. 10):
Нн-холинорецепторы (нервного типа) локализованы:
постсинаптические мембраны вегетативных ганглиев;
мембраны хромаффинной ткани надпочечников;
синокаротидная зона;
ЦНС.
Нм-холинорецепторы (мышечного типа) локализованы в окончаниях двигательных нервов.
Процессы, происходящие в холинергическом нервном синапсе.
Процесс синтеза и депонирования медиатора.
Высвобождение медиатора.
Передача возбуждения на постсинаптическую мембрану.
Трансформация влияния медиатора в эффект.
Утилизация медиатора.
Рис. 11. Процессы, происходящие в холинергическом нервном синапсе
АХ — ацетилхолин, ХР — холинорецептор, М — М-холинорецептор, Н — Н-холинорецептор, АХЭ — ацетилхолинэстераза, Ац-КоА — ацетилкоэнзим А (митохондрий), КоА — коэнзим А (митохондрий), ХА — холинацетилаза (холинацетилтрансфераза), ТМ — транспортный механизм, (+) — активация, (-) — торможение.
Синтез. АХ образуется в цитоплазме холинергических нейронов из холина и ацетилкоэнзима А под влиянием ацетилхолинтрансферазы. Накапливается в везикулах пресинаптическпх окончаний, после чего выделяется в синаптическую щель под действием нервного импульса. Медиатор связывается с рецепторами на постсинаптической мембране и это связывание индуцирует цепь изменений, приводящих к изменению функций клетки (рис. 11).
Судьба медиатора. Присутствующий в синапсе фермент холинэстераза катализирует расщепление АХ на холин и уксусную кислоту. Холин транспортируется в нервное окончание, где используется для синтеза медиатора. Уксусная кислота метаболизируется в тканях.
Описанные выше механизмы в синапсе протекают очень быстро. Регулирование высвобождения АХ из пресинапса в синаптическую щель осуществляется по механизму отрицательной обратной связи путем стимулирования М-ХР пресинаптической мембраны. Экзоцитоз ацетилхолина при этом уменьшается.
Механизмы холинергической передачи нервного импульса:
нервный импульс вызывает деполяризацию пресинаптической мембраны, что увеличивает ее проницаемость для Са++;
ионы Са++ входят внутрь пресинаптического окончания и активируют механизмы высвобождения АХ в синаптическую щель;
Молекулярные механизмы трансформации влияния АХ в эффект разнообразны.
Рис. 12. Нн-холинорецептор нервного типа
Нн-холинорецептор нервного типа (ЦНС, вегетативные ганглии, синокаротидная зона, хромаффинная ткань надпочечников). После связывания АХ с Нн-холинорецепторами, открываются Na+-каналы и Na устремляется внутрь клетки, неся положительный заряд. Постсинаптическая мембрана деполяризуется. Возникает потенциал действия, который смещается по мембране нейрона, открывая электрозависимые Na+-каналы. Возникает нервный импульс в постганглионарном волокне (рис. 12).
Нм-холинорецептор мышечного типа (мембраны клеток скелетной мускулатуры). Начальные процессы схожи, но открываются электрозависимые Са++-каналы. Внутрь мышечного волокна поступают ионы Са++, происходит высвобождения Са++ из саркоплазматического ретикулума. Уровень Са++ повышается, что индуцирует сокращение мышц (рис. 13).
Рис. 13. Нм холинорецептор мышечного типа
М2-холинорецептор (постсинаптическая мембрана клеток сердца). Ацетилхолин, возбуждая М2-ХР, связанный с двумя G-белками, вызывает следующие эффекты (рис. 14):
Рис. 14. М2-холинорецептор
снижение транспорта Са++ внутрь миокардиоцитов, что приводит к снижению сократимости миокарда;
усиливает выход ионов К+ из миокардиоцитов, что приводит к гиперполяризации мембран и в результате снижается ЧСС.
М3-холинорецептор (мембраны ГМК и клетки экзокринных желез). Ацетилхолин стимулирует М3-ХР, связанные с G-белком. Активируется фосфолипаза-С, что катализирует расщепление ФИДФ (фосфатидилинозитолдифосфата) на ИТФ (инозитолтрифосфат) и ДАГ (диацилглицерол). ИТФ, поступая в цитоплазму ГМК, высвобождает Са++ из кавелл.
Рис. 15. М3-холинорецептор
Са++ связывается с кальмодулином, активирует миозинкиназу (МК), катализирующую фосфорилирование легких цепей миозина, что приводит к сокращению клетки (рис. 15). Аналогичным образом передается импульс в синапсах секреторных желез.