Химическая организация мозга 1 История изучения нейронного контакта

Химическая организация мозга 1. История изучения нейронного контакта 2. Работа синапса 3. Возможные функции нейромедиаторов

История изучения нейронного контакта • Вильгельм Вальдейер в 1891 году ввел понятие нейрона как основного элемента нервной системы. Нейрон — клетка с многочисленными отростками. • В начале XX века нейрогистолог Сантьяго Рамон-и. Кохаль установил, что нейроны независимы, то есть их отростки хотя и сближены, но нигде не сливаются. • Чарльз Скотт Шеррингтон замерил скорость проведения нервного импульса по нерву, входящему в спинной мозг, и время, которое требовалось для передачи сигнала с входящего нерва на выходящий. Оказалось, что импульс в течение некоторого времени задерживается, как бы топчется в месте перехода с нерва на спинно-мозговой нейрон. Единственным возможным местом задержки мог быть контакт между нейронами, которому Шеррингтон дал название «синапс» , что примерно означает «застежка» .

История изучения нейронного контакта • Казанский профессор Александр Филиппович Самойлов доказал химическую природу передачи нервного импульса через синапс. • Он писал: «На границе двух клеток одна клетка выделяет какое-то, пока неизвестное вещество, и это вещество служит раздражающим агентом для другой клетки» . Когда такие вещества были открыты, их назвали «медиаторами» — посредниками. • В 50 -х годах Дж. Экклс доказал, что ацетилхолин — один из передатчиков нервных импульсов в мозге. • В 1954 году Марта Фогг обнаружила наличие больших количеств норадреналина в центральной нервной системе. • Р. Алквист в конце 50 -х годов выяснил, что норадреналин после освобождения из окончаний симпатических нервов взаимодействуют с особыми белками-рецепторами (лат. receptum— брать, принимать).

Основной принцип синаптической передачи • Везикулярное высвобождение нейропередатчика в ответ на пресинаптический потенциал действия. Превращение химического сигнала в электрический в постсинаптической структуре. Постсинаптические потенциалы основа электроэнцефалограммы мозга.

Неодинаковая величина кванта благодаря неоднородному: Объему везикул? Наполнению везикул? Высвобождению Месту Различному передатчика? высвобождения? числу везикул?

Цикл развития синаптических везикул 1. Простое закрытие поры слияния и возвращение везикулы (kiss-and-run). 2. Полное слияние с плазматической мембраной последующим и возвращением везикулы в высвобождаемый пул. 3. Полное слияние и рециркуляция через эндосомы

Устройство синаптической везикулы

Возможные функции нейромедиаторов В качестве трансмиттеров выступают: • Аминокислоты (глутаминовая, аспарагиновая, глицин, ү-аминомасляная кислота). • Моноамины (серотонин, гистамин, дофамин, норадреналин). • Пептиды (лей-энкефалин, мет-энкефалин; вещество -Р, вазопресин, окситоцин и др. ).

Аминокислоты (тормозные) • Глицин (Gly) • H 3 -N+-CH 2 -COO • Глицин тормозит άмотонейроны спинного мозга. • В ЦНС играет роль модулятора. • Блокировать действие глицина может стрихнин. • Применение стрихнина ведет к судорогам из-за отсутствия торможения άмотонейронов глицином. • Гамма-аминомасляная • к-та (GABA) • Н 2 N-CH 2 -CH 2 -COOH • Рецепторы: • GABAА и • GABAС открывают каналы для Cl- , а рецепторы GABAв открывают каналы для - К+.

Аминокислоты (Глутамат - трансмиттер для возбуждающих синапсов) • Синапсы, которые используют в качестве трансмиттера глутамат, находятся приблизительно на 50 % нейронов ЦНС. Они наиболее распространены в переднем мозге и гиппокампе. Рецепторы реагирующие на глутамат, являются возбуждающими. • Глутаматные синапсы участвуют в процессах обучения. • Глутамат, является важнейшим трансмиттером ЦНС. • Возбуждение многих глутаматных синапсов может необратимо повредить постсинаптические мембраны (так называемая эксайтотоксичность). • К возбуждающим трансмиттерам относят и производные аспарагиновой аминокислоты.

Моноамины как медиаторы - Дофамин • Лауреат Нобелевской премии по физиологии и медицине (1971 г. ) американский биохимик Эрл Сазерленд доказал, что именно внутриклеточный ц. АМФ является вторичным посредником, после мембранного рецептора норадреналина, т. е. между нейронным медиатором и внутренними процессами в клетке. • Лауреатами Нобелевской премии по физиологии и медицине (2000 г. ) стали швед Арвид Карлсон, и американцы Пол Грингард и Эрик Кендал за выяснение роли дофамина в работе мозга.

Схема действия ц. АМФ в клетках животных и растений.

Дофамин как синаптический передатчик

Дофамин • Одна из тысячи нервных клеток мозга функционирует с участием дофамина. Карлсон установил, что 80% этого вещества сосредоточено в подкорковых ядрах: неостриатуме, бледном ядре и черной субстанции), в то время как норадреналин распространен больше в стволе мозга. • Дофамин маркер искателей нового.

Паркинсонизм • Паркинсонизм, или дрожательный паралич, — распространенное и трудно излечимое заболевание мозга, которое развивается преимущественно в пожилом возрасте. Для этого заболевания типично не только дрожание рук, но и скованность движений (возникновение «позы просителя» с наклоном туловища вперед, семенящая походка), отсутствие мимики, общее постоянное напряжение всех мышц— ригидность. Со временем больной полностью утрачивает способность передвигаться. • Очень богаты дофамином ядра, которые входят в так называемую экстрапирамидную двигательную систему. Эта система обеспечивает координацию движений, сохранение позы, поддержание тонуса мышц и мимику. Снижение дофамина в этих ядрах приводит к паркинсонизму.

Шизофрения • Лечение болезни Паркинсона веществами являющиеся предшественниками дофамина (LDOFA), чтобы ликвидировать его недостаток в пирамидной системе, в ряде случаев приводило к явным признакам шизофрении. • Анализ мозга погибших шизофреников показывал, что в структурах лимбической системы мозга наличие избытка дофамина. Введение резерпина препарата опорожнявшего дофаминовые структуры мозга при лечении шизофрении приводило к появлению признаков паркинсонизма у больных.

Серотонин • Серотонин широко распространен в организме. В мозге его особенно много в области тектума, откуда идет много проекций в лимбическую систему, к таламусу и гипоталамусу, в передний мозг, мозжечок и спинной мозг. По этим путям, очевидно, контролируются многие нейрональные функции. • Серотонин визитная карточка тех кто бежит от страдания.

• • • Судьба серотонина в синаптической щели: 1. Связывание с ауторецептором пресинаптической мембраны; 2. Связывание с рецепторами постсинаптической мембраны; 3. Обратный захват транспортером пресинаптического нейрона; 4. Инактивация серотонина МАОа; Пресинаптический нейрон 5 -HT –серотонин Инактивация серотонина (MAOа) Постсинаптический нейрон 5 -HT re-uptake (SERT / 5 HTT)

Вероятность попытки самоубийства Частота попыток суицида к возрасту 26 лет в зависимости от активности гена серотонина на основе 27 летнего наблюдения. Анологичные данные получены по активности гена транспортера серотонина. Высокоактивный ген транспортера серотонина повышает вероятность самоубийства. низко-активный ген высоко-активный ген Частота попыток

Норадреналин • Норадреналин выполняет функцию трансмиттера в ЦНС, и, прежде всего, выделяется нейронами голубого пятна. Это ядро состоит не более чем из 1000 клеток, аксоны которых так многократно разветвляются, что можно найти их адренергические окончания во многих областях ЦНС.

Функции НА • Нейроны выбрасывающие НА из ствола мозга оказались причастными к регуляции: • настроения, • удовольствия, • поддержания бодрствования, • реализации сновидений. • Считается , что НА контролирует потребность в вознаграждении. • Избыток амфетамина (похож на НА) провоцирует: • галлюцинации, • расстройства мышления, • возникновение навязчивых состояний (мания преследования).

Нейропептиды • Пептиды, которые действуют как трансмиттеры или нейромодуляторы, называются нейропептидами. • Нейропептидами являются: вещество-Р, ангиотензин-II, соматостатин, окситоцин, вазопресин и др. • Большинство этих веществ были открыты в качестве гормонов, прежде чем была определена их роль в синаптическом переносе. • В последнее время обнаружены регуляторы пищевого поведения грелин и лептин. Эти вещества продуцируются в ЖКТ и жировой ткани.

Опиоиды • Так, энкефалин, эндорфин и динорфин — трансмиттеры в тех синапсах, где опиоидные вещества оказывают свое действие. • Опиоиды (например, морфий) являются сильными аналгетиками. • Опиоидные пептиды тормозят распространение боли в спинном мозге, как и морфий. Кроме того, они играют большую роль в лимбической, автономной и моторной системах.