3. Иннервация гладкой мышцы. Рецепторы
Гладкая мышца иннервируется автономной (вегетативной) нервной системой. Особенностью иннервации гладкой мышцы является то, что нейрон может иметь многократные синаптические контакты с одной гладкомышечной клеткой. Гладкомышечные клетки не имеют высокоспециализированных концевых пластинок или терминалей, наблюдаемых в скелетной мышце. В каждой точке синаптического контакта аксон имеет варикозные расширения или варикозы, которые обладают всеми свойствами пресинаптической терминали. Эти варикозные расширения близко подходят к постсинаптической мембране гладкой мышцы и находятся в тесном контакте с базальной пластинкой (рис.6) [27, 98, 209, 311, 316].
Рис. 6. Вегетативная (автономная) иннервация гладкой мышцы.
Мультиунитарные гладкие мышцы. Одна клетка может одновременно получать иннервацию как от симпатического, так и от парасимпатического нейрона.
Постсинаптическая мембрана области контакта отличается от остальной части плазматической мембраны увеличенным количеством рецепторов к нейротрансмиттерам. Однако, в отличие от скелетной мышцы, в которой рецепторы группируются в области нервно-мышечного синапса, в гладкой мышце рецепторы могут располагаться далеко за пределами синаптического контакта. Нейротрансмиттер в таком аксоне может высвобождаться в области варикозов на всем протяжении аксона и поэтому часто синапсы автономной нервной системы называют «проходными синапсами» (synapses en passant) [208].
Постганглионарные симпатические и парасимпатические нейроны могут иннервировать одни и те же гладкомышечные клетки. При возбуждении этих отделов вегетативной нервной системы высвобождаются нейротрансмиттеры, обладающие различным и, как правило, антагонистическим эффектом. Аксоны симпатических нейронов высвобождают нейромедиатор норадреналин, который взаимодействует с адренорецепторами, а аксоны парасимпатических нейронов - ацетилхолин, который связывается с холинорецепторами (рис.6) [27]. Однако, есть исключения из данного правила – аксоны симпатических нервных волокон, иннервирующие потовые железы и гладкие мышцы сосудов скелетных мышц, являются холинергическими и освобождают ацетилхолин.
Присутствуя одновременно на одной клетке, адренорецепторы и мускариновые рецепторы могут взаимно влиять и модулировать активность соответствующих внутриклеточных сигнальных систем [254]. Кроме нейротрансмиттеров, в варикозах могут высвобождаться комедиаторы, которые также могут вносить существенный вклад в модулядию постсинаптических ответов гладкомышечной клетки.
3.1. Мультиунитарные и унитарные гладкие мышцы
Механизм межклеточного взаимодействия гладкой мышцы весьма разнообразен. В некоторых органах гладкие мышцы иннервируются аналогично скелетным, то есть каждая гладкомышечная клетка имеет свой синаптический контакт с нервным волокном (соотношение 1/1). Однако, в отличие от скелетной мышцы, одна гладкомышечная клетка может иметь синаптические контакты и получать информацию от нескольких нейронов. Гладкомышечные клетки данного типа имеют довольно плотную иннервацию и процесс сокращения находится под непосредственным контролем со стороны автономной нервной системы. Обычно электрическое сопряжение между гладкомышечными клетками этого типа развито слабо. В результате каждая гладкомышечная клетка может сокращаться не зависимо от окружающих ее гладкомышечных клеток. Так как данный тип гладких мышц ведет себя как множество независимых клеток, он был назван «мультиунитарные гладкие мышцы». Таким образом, нервная система способна довольно тонко контролировать мультиунитарные гладкие мышцы (рис.6). Как правило, потенциалы действия в данном типе гладких мышц в ответ на нервные импульсы не генерируются, но клетка отвечает на возбуждение медленной деполяризацией и соответствующим сокращением. Общий ответ всей мышцы зависит от количества возбужденных клеток и от частоты нервных импульсов. Мультиунитарные гладкие мышцы образуют радужную оболочку и цилиарные мышцы глаза, пиломоторы в коже, а также мышечные слои бронхов и крупных артерий [41]. В отличие от мультиунитарных, гладкие мышцы большинства органов имеют тесные межклеточные контакты, так называемые нексусы. Нексусы осуществляют электрическое взаимодействие между соседними клетками, в результате чего множество клеток может сокращаться синхронно. Вследствие того, что данные гладкомышечные клетки сокращаются как единое целое, этот тип гладкомышечных клеток был назван «унитарные гладкие мышцы» (рис 7).
Рис. 7. Унитарные гладкие мышцы.
Некоторые клетки этого типа мышц обладают пейсмекерными свойствами. Достаточно часто в области расположения пейсмекерных клеток находятся варикозные окончания вегетативных нервов. Именно унитарные гладкие мышцы обладают уникальной способностью генерировать сокращение в ответ на растяжение. Скелетные мышцы не способны к сокращению при растяжении, так как в скелетной мышце растяжение приводит к расхождению тонких и толстых филаментов за пределы зоны их перекрывания. Унитарные гладкомышечные клетки находятся под влиянием нервных, гормональных и местных факторов. Довольно часто нервные окончания заканчиваются в области расположения пейсмекерных клеток, что облегчает регуляцию активности всей гладкой мышцы данного органа. В унитарных гладких мышцах соотношение иннервированная клетка/неиннервированная клетка может составлять от 1/10 до 1/50. Унитарные гладкие мышцы в основном составляют мышечную стенку внутренних органов (гастроинтестинального тракта, матки и большинства тонких кровеносных сосудов). Именно поэтому в отношении унитарных гладких мышц часто используют термин «висцеральные гладкие мышцы». Степень межклеточного взаимодействия и количество вовлеченных в единое целое мышечных волокон определяет функциональное разнообразие гладких мышц. Так, например, стенка мочевого пузыря имеет функциональную единицу, содержащую большое количество гладкомышечных клеток, что позволяет синхронизировать процесс сокращения. В отличие от этого, мышечная стенка кровеносных сосудов содержит небольшие, независимо функционирующие мышечные единицы, которые больше напоминают мультиунитарные гладкие мышцы. Необходимо отметить, что в большинстве гладких мышц соседствуют гладкомышечные клетки, обладающие свойствами как моно-, так и мультиунитарных гладких мышц. Кроме вегетативной нервной системы, сокращение гладких мышц регулируется гормонами, ауто/паракринными агентами и другими местными химическими факторами [41].
Таким образом, основными отличительными характеристиками унитарных гладких мышц является:
- наличие спонтанной активности в виде медленных волн и пейсмекерной активности, регулируемой гормонами и нейротрансмиттерами;
- высокая степень межклеточного электрического взаимодействия, которое возможно благодаря наличию большого количества нексусов, т.е. множество гладкомышечных клеток работает как единая функциональная единица. Это объясняет, почему возникают скоординированные сокращения всего органа (например, сокращение мочевого пузыря).;
- только некоторые гладкомышечные клетки получают автономную иннервацию, роль которой сводится к модулированию собственной активности унитарных гладких мышц;
- в ответ на растяжение унитарные гладкомышечные клетки демонстрируют миогенную электрическую активность и соответствующее сокращение.