Общая физиология ЦНС дендритное дерево в форме

Общая физиология ЦНС

дендритное дерево в форме пирамиды В организме человека около ста миллиардов нейронов. аксон Клетка Пуркинье аксон Ганглиозная клетка Пирамидный нейрон коры мозга аксон Мотонейрон спинного мозга

Виды нейронов - по функции: 1. Двигательные (моторные, эфферентные) 2. Чувствительные (сенсорные, афферентные) 3. Интернейроны (вставочные)

Электрический синапс Пресинаптическая клетка Коннексон Постсинаптическая клетка

Na+ / Ca 2+

Отличия химических и электрических синапсов Признак Ширина щели Химический 50 нм Проведение возбуждения Одностороннее Синаптическая задержка Есть (0. 5 -1 мс) Способность к пластичности Сильно выражена Электрический 2 нм Двустороннее Нет Слабо выражена

Этапы химической синаптической передачи

Асимметричный синапс (I тип) постсинаптическое уплотнение (глутаматэргические синапсы) Симметричный синапс (II тип) ГАМКэргические синапсы

Виды синапсов 98% в коре Дендрит Сома Аксон Аксодендритные синапсы Аксосоматические синапсы Аксоаксональные синапсы

Шипиковый аппарат

ионотропный рецептор 1 метаботропные рецепторы 1 2 2 изменение потенциала постсинаптической мембраны

Возбуждающие и тормозные постсинаптические токи Проницаемость для Na+, Ca++ Проницаемость для К+, Cl- Деполяризация Гиперполяризация Возбуждающий постсинаптический потенциал Тормозный постсинаптический потенциал

Глутаматные рецепторы ионотропные AMPA, NMDA, каинатные селективные агонисты: метаботропные m. Glu 1 -8 I / III группы Gq Gi блокатор транспортера (EAAT) возбуждающих аминокислот (Glu, Na, K ) – дигидрокаинат - цитотоксичность

Na+ AMPA-рецепторы Na+ -локализованы на постсинаптической области -проводимость для Na и K - быстрая десенситизация Mg 2+ каинатные-рецепторы -преимущественно внесинаптические -проводимость для Na, K и Ca - быстрая десенситизация Ca 2+ Na+ NDMA-рецепторы -потенциал- и хемочувствительные -проводимость для Ca частоту открывания -требуется глицин (ко-агонист) каналов -высокая аффинность к глутамату -медленная кинетика работы Mg 2+ если Са 2+ поступает много эксайтоцитотоксичность - при ишемии, эпилептических состояниях, нейродегенеративных заболеваниях Na+

Взаимодействие нейронов 1. Суммация: временная и пространственная 2. Постсинаптическое торможение (возвратное, латеральное) 3. Пресинаптическое торможение 4. Дивергенция и конвергенция 5. Окклюзия и облегчение 6. Реверберация 7. Трансформация ритма

пространственная суммация ВПСП 1 Na и / или Са 2 К 3 1 1+2+3 низкая лабильность

1 2 временная суммация ВПСП 1 2

ГАМК-рецепторы Антагонисты производные фосфиновой кислоты Агонист - баклофен Сетчатка, гиппокамп C 2 H 5 OH конкурентный антагонист (валиум) Ca 2+ блокирует пору частота время открытого состояния открывания K+ задержка в 20 -50 мс

Глутамат, дофамин, норадреналин, серотонин,

Постсинаптическое торможение -60 м. V 1 2 Потенциал покоя -60 -70 м. В Na и / или Са К Е К+ -75 м. В 3 Потенциал покоя -60 -70 м. В 1 Е CL- -80 -90 м. В 2 или 3

-60 м. V 1 2 выход ионов К Na и / или Са К 3 вход ионов Cl 1 Постсинаптическое торможение: 1+2 1+3

Возвратное торможение ограничение возбуждения Латеральное торможение контрастирование (выделение) сигнала

Глицин антагонист - стрихнин глицин фиксация в определенном регионе

Пресинаптическое торможение: 4 3 1 2 Са 2+ 1. ингибирование Са 2+ каналов, 2. угнетение машины экзоцитоза шунтирование деполяризующих токов 3. Выход ионов К инактивация Na-каналов 4. Медленная деполяризация мембраны

коклюшный токсин фосфодиэстеразы 5’-AMP 100 104 -5 холерный токсин (Gs) ADP-рибозилирование протеинкиназа А Одна молекула 1 -го посредника (сигнал) Ус ил ен ие си гн 1 рецептор ал а От 10 до 103 G-белков эффекторный фермент = 10 1 - фосфотаза 3 х 10 104 -5 маленьких молекул 2 -х посредников 45 = 10 58 Управляемые посредниками белки (протеинкиназы, ионные каналы, Факторы обмена гуаниловых нуклеотидов)

Gs белки активируют Аденилатциклазу, Gi белки - угнетают. Внеклеточное пространство Аденилатциклаза коклюшный токсин АЦ G-белок стимулирующий АТФ ц. АМФ G-белок ингибиторный Холерный токсин: катализирует AДФ-риболизирование Gsa => гидролиз ГТФ тормозится => Gsa остается активной. Коклюшный токсин: катализирует AДФ-риболизирование Gia, замена ГДФ на ГТФ тормозится => Gia застывает в неактивной форме Цитозоль ц. АМФ активирует протеинкиназу А ПКА фосфорилирует белки

Внеклеточное пространство Фосфолипаза С гидролизует фосфатидилинозитол до инозитолтрифосфата и диацилглицерола. ДАГ Плазматическая мембрана Комплекс рецептора с протеинкиназа С ФТИ G-белком ИТФ Са 2+ Фосфорилирование белков САМ Са/САМ протеинкиназа Фосфорилирование белков цитозоль СПР ИТФ взаимодействует с рецептором на мембране ЭПР, что приводит к выходу Са цитоплазму. Са-насос транспортирует Са обратно в ЭПР

ДИВЕРГЕНЦИЯ НЕРВНЫХ ИМПУЛЬСОВ В ЦНС иррадиация возбуждения конвергенция на один нейрон концентрирование возбуждения

Принцип (Ч. Шеррингтона) общего конечного пути в нейронах ЦНС На 1 МН 104 синаптических контактов: 2000 на теле, 8000 на дендритах

I I 2 I окклюзия I + II II 2 2+2=3 3

I 1 I Облегчение 1+1=3 I пространственная суммация II II II 1 3

Реверберация возбуждения

Трансформация ритма

Рефлекс – стереотипная реакция организма в ответ на раздражение, реализуемая на основе рефлекторной дуги. рецептор афферентный нейрон эфферентный нейрон двух-нейроная рефлекторная дуга Вставочные нейроны (интернейроны) Время рефлекса ~ количества синапсов эффектор (исполнитель)

Нервный центр – совокупность функционально связанных нейронов, обеспечивающих выполнение определенных функций (рефлексов) Принципы координации деятельности нервных центров • РЕЦИПРОКНОСТЬ • ДОМИНАНТА • ОБРАТНАЯ АФФЕРЕНТАЦИЯ

Принцип реципрокности от лат. reciprocus - возвращающийся, взаимный нервный центр 1 + нервный центр 2 «Согласованный антагонизм» Взаимоотношения между центрами 1 и 2 - реципрокные

Реципрокное торможение в спинном мозге

Доминанта - временно господствующий рефлекс или поведенческий акт. СВОЙСТВА Возбуждение: сильное и стойкое (реверберация) собирает все раздражители на себя (конвергенция) подавляет другие центры (латеральное торможение) инерционность +

Принцип обратной афферентации + процесс коррекции поведения на основе получаемой мозгом информации извне о результатах осуществляющейся деятельности

Биогенные амины пресинапс Ацетилхолин, Дофамин, Норадреналин, Серотонин, Гистамин Na+ Ca 2+ Х G-белки Аминокислоты Глютамат, Аспартат, Глицин, ГАМК постсинапс Медиаторы G-белки Пурины (могут быть комедиаторами) АТФ, АДФ, АМФ, аденозин Пептиды обычно модулируют действие основного медиатора Газы Производные липидов NO, CO, H 2 S (часто в роли ретроградных посредников) эндоканнабиноиды, арахидоновая кислота, эйкозаноиды

ПК-G ц. ГМФ гуанилатциклаза S-нитрозилирование белков: АЦ, ПК-С, SNAP, NDMAК…. Гем-содержащие ферменты: ЦОГ, ЛОГ белкимитохондрий NO NOS Устойчивость к токсичному действию глутамата

Система восстановления организма после стресса ФТЭА анандамид ФТИ 2 -арахидоноилглицерол в мозжечке в коре в гиппокампе Ca 2+ K+ Аденилатциклаза Наиболее распространенный GPCR в мозге

Ацетилхолин свод холинорецепторы м. Ах. Р (метабо-) н. Ах. Р (ионо-) мышечные Na+, K+ нейрональные Na+, K+, Сa 2+ я. перегородки кора, гиппокамп, таламус, Гипоталамус ядра моста основное ядро мосто-среднемозговой комплекс Гистамин Н 1 Н 2 Н 3 Gs Gs Hist, Ах, НА, DA, 5 HT (пресинап. ) Сa 2+ Ах Ах н-н. Ах. Р α 7 мускарин (агонист), атропин (антагонист) 7 трансмембранных доменов группа I m 1, m 3, m 5 Gq фосфолипаза-С группа II m 2, m 4 Gi - сконцентрированы в небольшой части гипоталамуса, отростки подходят ко многим областям ЦНС LSD Gi пресинаптические терминали (Глутамат, ГАМК, серотонин, дофамин, Ах, НА, эндорфины) аденилатциклаза Деполяризация (m 1) или гиперполяризация (m 2) н. Ах. Р больше в спинном, а m. Ах. Р в головном мозге

Серотонин (5 -гидрокситриптамин, 5 HT) 5 HT 1 -Р А, В, D, E, F, P, S Gi торможение 5 HT 2 -Р A, B, C Gq возбуждение 5 HT 3 -Р ионотроптный Na, K быстрое возбуждение (обонятельная кора, миндалина, продолговатый мозг) 5 HT 4 -Р Gs возбуждение 5 HT 5 -Р 5 HT 6 -Р 5 HT 7 -Р (гиппокамп) Ядра Шва Кетансерин (снижение аппетита) – антагонист 5 -НТ 2 Срецепторов блокаторы обратного захвата серотонина (Na/Cl котранспортер серотонина, SERT) - трициклические антидепресанты LSD – галлюциноген, блокирует 5 HТ-Р

Дофамин нейроны с короткими и ультракороткими проекциями (сетчатка, обонятельные луковицы, ядра гипоталамуса) нейроны с длинными проекциями: Добавочное ядро хвостатое ядро и скорлупа Черное вещество Рецепторы дофамина D 1 и D 5; D 2, D 3, D 4, Gs I-группа 3) 1) 2) Вентральное покрышечное пространство - на 1 дофаминэргическом нейроне до 105 варикозов 1) нигростриатальная, 2) мезолимбическая 3) мезокортикальная системы Резерпин – блокатор везикулярного транспортера DA, Кокаин и амфетамины – ингибируют обратный захват DA, НA, A Гиперактивность DA систем – маниакальные состояния, галлюцинации Gi II-группа

Норадреналин Адренорецепторы α α 1 А, B, D нейронов) Входит в состав ВАРС внимание, возбуждение, циркадные ритмы + подголубое пятно (HA), ядра солитарного тракта(A+HA) и ретикулярной формации (A+HA) А, B, C Gq голубое пятно (3000 α 2 Gi/s β 1, 2, 3 Gs

Амины Медиатор Локализация Функция Патология, связанная с обменом медиатора Ацетилхолин Нервно-мышечные синапсы, ганглии вегетативной нервной системы, надпочечники, кора мозга, сетчатка Моторные функции, ноцицептивная система, обучение, память Миастения, старческая деменция, вегетативные нарушения, болезнь Альцгеймера Дофамин Гипоталамус и средний мозг. Проекция в базальные ганглии, лимбическую систему, кору мозга. Симпатические ганглии, сетчатка Контроль двигательных функций, эмоции, система «вознаграждения» Болезнь шизофрения Норадреналин Ствола мозга. Проекции в кору мозга, гипоталамус, мозжечок, спинной мозг. Периферические симпатические окончания Сон/бодрствование, эмоции Депрессии, галлюцинации, нарушения сна Серотонин Ядра шва ствола мозга. Проекции в кору мозга, гипоталамус, мозжечок, спинной мозг. Сетчатка Эмоции, сон, нейроэндокринная регуляция, половое, пищевое поведение Депрессии, тревоги, фобии, галлюцинации, нарушения сна Гистамин Гипоталамус с проекцией в кору мозга, таламус, базальные ганглии, мозжечок, спинной мозг Сон, Вегетативные нарушения боль, половое поведение, общая активность мозга, регуляция энергетики мозга Паркинсона,

Аминокислоты Медиатор Локализация Функция Патология, связанная с обменом медиатора Глютамат Кора мозга, базальные ганглии, мозжечок, таламус, гипоталамус, ствол мозга, спинной мозг, сетчатка Основной возбуждающий медиатор ЦНС, обеспечивает двигательные и сенсорные функции Эпилепсия, моторные нарушения, нарушения памяти, нейротоксичность Аспартат Сетчатка глаза ? ? Глицин Спинной мозг, сетчатка Торможение Судорожный синдром ГАМК Кора мозга, мозжечок, ствол мозга, спинной мозг (совместно с глицином), сетчатка Торможение Хорея, судорожный синдром, депрессии

Пурины Медиатор Локализация Функция Патология, связанная обменом медиатора с АТФ Уздечка головного мозга, спинной мозг, афферентные нейроны, симпатические нейроны Ноцицептивная система, контроль внутренних органов Нарушение болевой чувствительности, сосудистые расстройства Аденозин Является продуктом гидролиза АТФ в пуринергических синапсах Аденозин эндогенный ограничитель перевозбуждения мозга Судорожные состояния

Пептиды Пептид Локализация Субстанция Р Широко представлен в головном мозге и в окончаниях первичных афферентных нейронов ноцицептивной системы Вазопрессин Задний гипофиз, продолговатый мозг, спинной мозг Окситоцин Задний гипофиз, продолговатый мозг, спинной мозг Кортиколиберин Гипоталамус и другие отделы мозга Тиреолиберин Гипоталамус, сетчатка Соматолиберин Гипоталамус Соматостатин Гипоталамус и другие отделы мозга, желатинозная субстанция, сетчатка Гонадолиберин Гипоталамус, хеморецепторные зоны желудочков мозга, преганглионарные окончания, сетчатка Эндотелин Задний гипофиз, ствол мозга Энкефалины Желатинозная субстанция, многие другие отделы ЦНС, сетчатка Эндорфины Гипоталамус, ствол мозга, сетчатка Холецистокинин Кора мозга, гипоталамус, сетчатка Вазоактивный интестинальный пептид Постганглионарные холинергические нейроны, некоторые чувствительные нейроны, гипоталамус, кора мозга, сетчатка Нейротензин Гипоталамус, сетчатка Гастрин Гипоталамус, продолговатый мозг Глюкагон Гипоталамус, сетчатка Мотилин Нейрогипофиз, кора мозга, мозжечок Секретин Гипоталамус, обонятельная луковица, ствол мозга, кора мозга, перегородка, гиппокамп, стриатум