2 курс / Нормальная физиология / Uchebnik_kafedralnyi_2017 1

Общая физиология центральной нервной системы

отделение желудочного сока, необходимого для гидролиза. Продукты гидролиза,

всосавшиеся в кровь, еще больше стимулируют сокоотделение, что ускоряет и усиливает дальнейший гидролиз. Таким образом, положительная обратная связь усиливает процессы жизнедеятельности. Однако она часто приводит биологиче-

скую систему в неустойчивое состояние, способствует формированию «пороч-

ного круга», лежащего в основе патологических процессов.

7. Принцип субординации (соподчинения) – это подчинение нижележа-

щих отделов ЦНС вышележащим. Например, пирамидные клетки коры больших полушарий, нейроны красного ядра среднего мозга управляют активностью - и

-мотонейронов спинного мозга. В процессе эволюции наблюдается тенденция к увеличению роли вышележащих отделов головного мозга в обеспечении коор-

динированной деятельности нижележащих центров (цефализация), причем с преобладанием тормозных влияний. Восходящие влияния преимущественно возбуждающие.

8. Индукционные взаимодействия процессов возбуждения и торможе-

ния. Как следует из изложенного, между возбуждением и торможением склады-

ваются сложные взаимоотношения, примером которых служат индукционные:

процесс возбуждения «наводит» (индуцирует) процесс торможения, а торможе-

ние «наводит» возбуждение. Существуют два вида индукции: взаимная (одно-

временная) и последовательная. Взаимная индукция заключается в том, что возбуждение и торможение протекают одновременно, но в разных структурах ЦНС. Взаимная индукция может быть отрицательной и положительной. От-

рицательная взаимная индукция гласит: вокруг очага возбуждения создаются очаги торможения. Например, в опыте И.М. Сеченова у таламической лягушки возбуждение возникает в зрительных буграх, а в спинном мозге «наводится» процесс торможения. Положительная взаимная индукция гласит: вокруг очага торможения «наводятся» очаги возбуждения. Например, при алкогольном опья-

нении в коре больших полушарий возникает процесс торможения, а в подкорко-

вых структурах – возбуждение.

Последовательная индукция заключается в том, что противоположные

процессы (возбуждения и торможения) возникают в одних и тех же структурах

111

Глава 3

ЦНС, но в разное время. Например, во время акта ходьбы в центрах мышц – сги-

бателей и разгибателей конечностей спинного мозга последовательно возникают то возбуждение, то торможение.

3.8.МЕДИАТОРЫ НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ

3.8.1.Медиаторы: их свойства и классификации

Медиаторы, или трансмиттеры, – это химические вещества, которые принимают участие в синаптической передаче информации с пресинаптического окончания на постсинаптическую мембрану.

Для медиаторов характерны следующие признаки: 1) наличие его в пресинаптическом окончании аксона нейрона; 2) способность высвобождаться под влиянием нервных импульсов по Са++-зависимому механизму в концентра-

циях, соответствующих степени деполяризации пресинаптической мембраны; 3) идентичность молекулярных и ионных механизмов действия на постсинапти-

ческую мембрану вещества, высвобождаемого нервным импульсом и искусст-

венно прикладываемого к постсинаптической мембране; 4) наличие в химиче-

ском синапсе ферментов, синтезирующих и разрушающих медиатор, а также ре-

цепторов на постсинаптической мембране для взаимодействия с медиатором.

По химической природе различают следующие медиаторы: 1) эфиры:

ацетилхолин (уксуснокислый эфир холина); 2) биогенные амины: катехоламины

(норадреналин, дофамин), серотонин, гистамин; 3) аминокислоты: кислые (гли-

цин и ГАМК), нейтральные (глутаминовая и аспарагиновая кислоты); 4) поли-

пептиды: вещество Р, энкефалины, эндорфины и др.; 5) пуриновые соединения:

АТФ и его производные; 6) медиаторы с малой молекулярной массой: оксид азо-

та и др.

По функциональному признаку медиаторы могут быть: 1) возбуж-

дающими: глутаминовая и аспарагиновая кислоты; 2) тормозными: ГАМК, гли-

цин; 3) с двойной функцией: ацетилхолин, катехоламины, серотонин, гистамин,

вещество Р, эндогенные опиоиды и др.

Медиаторную функцию выполняет ряд соединений.

112

Общая физиология центральной нервной системы

Дофамин – производное тирозина, предшественник норадреналина. До-

фамин вместе с медиатором норадреналином и гормоном адреналином относит-

ся к группе катехоламинов. Дофамин синтезируется дофаминергическими структурами, которые имеют следующую локализацию: 1) вентральные отде-

лы среднего мозг: а) латерально расположенные нейроны черной субстанции,

иннервирующие полосатое тело базальных ядер (хвостатое ядро и скорлупу);

при разрушении нейронов черной субстанции или их дегенеративных измене-

ниях развивается болезнь Паркинсона (нарушение двигательной функции); б)

медиально расположенные нейроны, иннервирующие ядра лимбической систе-

мы (миндалину, перегородку, обонятельный бугорок, поясную извилину), а так-

же новую кору (преимущественно лобные доли). Большая часть дофаминергиче-

ских аксонов идет вместе с отростками норадренергических нейронов в составе медиального пучка переднего мозга; 2) гипоталамус – короткие отростки этих нейронов направляются к срединному возвышению и, возможно, участвуют в высвобождении рилизинг-факторов; 3) перивентрикулярные отделы продолго-

ватого мозга – отростки этих нейронов направляются к образованиям ствола мозга и промежуточного мозга.

Таким образом, дофаминергические нейроны иннервируют те структуры головного мозга, которые обеспечивают поведение, двигательные и интегра-

тивные функции.

Дофамин выполняет функции как возбуждающего, так и тормозного ме-

диатора ЦНС (с преобладанием тормозных влияний). Он опосредует свои влия-

ния через рецепторы: 1) β-адренорецепторы; 2) собственные дофаминергические рецепторы разных классов (D1, D2, D3, D4). При активации трех классов D- ре-

цепторов отмечается возбуждающий эффект, при взаимодействии дофамина с одним классом D-рецепторов – тормозный эффект. Дофаминергические рецеп-

торы имеются и на постсинаптической, и на пресинаптической мембранах си-

напса. В норме существует баланс между пре- и постсинаптическими D-

рецепторами. При его нарушении развиваются психические расстройства,

имеющие черты сходства с шизофренией (бред, галлюцинации, расстройство мышления, нарушение эмоционального статуса, потеря интереса к жизни).

113

Глава 3

Таким образом дофамин как медиатор ЦНС, участвует в формировании чувства удовольствия, регулирует эмоциональные реакции, поддерживает со-

стояние бодрствования, регулирует сложные двигательные функции.

Серотонин – производное аминокислоты триптофана. Вместе с катехолами-

нами серотонин объединяют в группу биогенных аминов (моноаминов). Он син-

тезируется серотонинергическими нейронами, которые локализуются в ЦНС и на периферии.

В ЦНС серотонинергические нейроны локализуются главным образом в структурах лимбической системы, дорсальных и медиальных ядрах шва продол-

говатого мозга, среднем мозге, в области моста мозга. Аксоны этих нейронов идут в следующих направлениях: 1) в составе медиального пучка переднего моз-

га они иннервируют все отделы промежуточного и переднего мозга и распро-

страняют влияния на новую кору, гиппокамп, бледный шар, миндалину, гипота-

ламус (участвуют в гипоталамическом контроле температуры тела); 2) отростки некоторых нейронов идут в мозжечок, ствол мозга и спинной мозг. Серотонин играет важную роль в нисходящем контроле активности спинного мозга: аксоны серотонинергических нейронов идут в составе бульбоспинального пути и кон-

тактируют с преганглионарными симпатическими нейронами и вставочными нейронами желатинозной субстанции. Полагают, что некоторые нейроны симпа-

тического отдела вегетативной нервной системы являются серотонинергиче-

скими. Их аксоны идут к органам желудочно-кишечного тракта и стимулируют сокращения их гладкой мускулатуры.

На периферии серотонинергические нейроны имеют следующие локализации:

1) элементы метасимпатической нервной системы (серотонин является одним из основных медиаторов метасимпатической нервной системы, участвует преиму-

щественно в нейроэффекторной передаче); 2) энтерохромаффинные клетки ки-

шечника.

Серотонин опосредует свои влияния через серотонинергические рецепторы

ЦНС, периферической нервной системы и различных тканей. Они локализуются как на постсинаптической, так и на пресинаптической мембранах. При этом се-

ротонин выполняет функцию и возбуждающего, и тормозного медиатора.

114

Общая физиология центральной нервной системы

В головном мозге имеются два класса серотонинергических рецепторов:

SHT1, SHT2. Через них серотонин ускоряет процессы обучения, участвует в формировании навыков и индивидуальных форм поведения, формировании чув-

ства голода и аппетита, болевых ощущений, сенсорного восприятия, засыпания,

тормозит сексуальные реакции. Нарушение функций серотонинергических ней-

ронов наблюдается при шизофрении и других психических расстройствах.

На периферии выделяют следующие серотониновые рецепторы: М, D, Т.

М-серотониновые рецепторы характерны для большинства вегетативных ганглиев. В частности, серотонин является одним из основных медиаторов ме-

тасимпатической нервной системы, обеспечивает проведение возбуждения в ве-

гетативных ганглиях. М-серотонинергические рецепторы блокируются морфи-

ном. D-серотониновые рецепторы локализуются в основном в гладких мыш-

цах. Взаимодействие серотонина с D-серотонинергическими рецепторами со-

провождается сокращением гладких мышц сосудистой стенки, пищеварительно-

го тракта, бронхов, матки. D-серотонинергические рецепторы блокируются ди-

этиламидом лизергиновой кислоты. Т-серотониновые рецепторы – это хемо-

рецепторы рефлексогенных зон сердца и легких. При взаимодействии серотони-

на с Т- серотонинергическими рецепторами осуществляются коронарные и ле-

гочные хеморефлексы. Т-рецепторы блокируются тиопендолом.

Гистамин образуется из аминокислоты гистидина, относится к группе био-

генных аминов. Гистаминергические нейроны преимущественно локализуются в ЦНС: ретикулярной формации, промежуточном мозге, подкорковых структурах.

Особенно много этих нейронов находится в срединном возвышении гипотала-

муса. На периферии наибольшее количество гистаминергических нейронов – это постганглионарные нейроны симпатического и метасимпатического отделов ве-

гетативной нервной системы. Гистамин выполняет функцию как возбуждающе-

го, так и тормозного медиатора. При этом он опосредует свои влияния через гис-

таминовые рецепторы: Н1, Н2, Н3. Они локализуются в ЦНС и периферических тканях.

В ЦНС гистамин, взаимодействуя преимущественно с Н1-рецепторами ги-

поталамуса и гипофиза, принимает участие в регуляции поведения (потребления

115

Глава 3

пищи), секреции гормонов пролактина и вазопрессина, терморегуляции и про-

цессах обучения.

На периферии имеются Н1- и Н2-гистаминовые рецепторы, которые широко распространены в пищеварительном тракте, легких и коже. Активация Н1-

гистаминовых рецепторов вызывает торможение деятельности сердца (отрица-

тельные хроно-, ино-, батмотропные влияния), сужение бронхов, сокращение мочевого пузыря, желудка, кишечника, желчного пузыря. Возбуждение Н2-

гистаминовых рецепторов приводит к стимуляции деятельности сердца (поло-

жительные ино-, хроно-, батмотропные влияния), расширению бронхов, рас-

слаблению матки, мочевого пузыря, желчного пузыря, стимуляции секреции слюны и соляной кислоты железами желудка. Кроме того, активация Н1- и Н2-

рецепторов может вызывать однонаправленные влияния: расслабление мелких артерий, увеличение коронарного кровотока, повышение проницаемости стенки капилляров.

Кислые аминокислоты: ГАМК, глицин.

Гамма-аминомасляная кислота синтезируется из глутаминовой кислоты под действием фермента глутаматдекарбоксилазы, разрушается трансферазами.

ГАМК-ергические нейроны локализуются в ЦНС: спинном мозге, стволе мозга,

мозжечке, коре больших полушарий. Гамма-аминомасляная кислота является наиболее распространенным тормозным медиатором ЦНС. Он опосредует свои влияния через ГАМКрецепторы, расположенные на постсинаптической и пре-

синаптической мембранах. Фармакологически ГАМК-рецепторы подразделяют-

ся на бикукуллинчувствительные (ГАМКА) и баклофенчувствительные

(ГАМКВ). Постсинаптические ГАМКА рецепторы регулируют активность Cl-

каналов: при взаимодействии ГАМК с постсинаптическими рецепторами повы-

шается проницаемость постсинаптической мембраны для ионов хлора, что при-

водит к постсинаптическому торможению за счет гиперполяризации клеточной мембраны. Пресинаптические ГАМКВ рецепторы регулируют проницаемость Са2+-каналов: при взаимодействии ГАМК с пресинаптическими рецепторами снижается проницаемость Са2+-каналов, что тормозит выделение возбуждающе-

го медиатора с пресинаптического окончания и вызывает пресинаптическое

116

Общая физиология центральной нервной системы

торможение.

Таким образом, благодаря тормозным эффектам ГАМК участвует в моду-

ляции нервных импульсов в ЦНС и формировании поведенческих реакций челове-

ка. При нарушении функций ГАМК-ергических нейронов развиваются маниа-

кальные состояния: маниакально-депрессивные психозы.

Глицин – кислая аминокислота, широко представлен в спинном мозге, а так-

же в стволе мозга. Глицин выполняет роль тормозного медиатора пре- и постси-

наптического торможения, регулируя проницаемость Cl-каналов.

Нейтральные аминокислоты – глутаминовая и аспарагиновая – широко представлены в ЦНС и выполняют функцию возбуждающих медиаторов. Рецеп-

торы к этим двум аминокислотам имеются на нейронах спинного мозга, моз-

жечка, таламуса, гиппокампа, коры больших полушарий. Основным возбуж-

дающим медиатором ЦНС является глутаминовая кислота: 75% возбуждаю-

щих синапсов – глутаминергические. Кроме того, глутамат принимает участие в ряде важнейших метаболических процессов и входит в цикл синтеза ГАМК.

Аналогичное действие на центральные нейроны оказывает аспарагиновая ки-

слота.

Пуриновые основания: АТФ и его производные – синтезируются пуринер-

гическими нейронами, которые локализуются в ЦНС и периферических образо-

ваниях (элементы метасимпатической нервной системы). Пуриновые основания выполняют функции тормозных и возбуждающих медиаторов, опосредуя свои влияния через пуриновые рецепторы двух типов: Р1 – более чувствительны к аденозину, Р2 – к АТФ. Пуриновые рецепторы локализуются в ЦНС и на пери-

ферии. В ЦНС АТФ и аденозин участвуют в формировании болевых ощущений,

ограничивают распространение процесса возбуждения. На периферии АТФ вы-

деляется пресинаптическими терминалями эффекторных нейронов метасимпа-

тического отдела вегетативной нервной системы; при этом медиатор вызывает релаксацию гладкой мускулатуры (рецептивная релаксация желудка, расслабле-

ние пищеводного и анального сфинктеров, расслабление гладких мышц коро-

нарных сосудов), а также торможение деятельности сердца (отрицательный хро-

но- и инотропный эффекты).

117

Глава 3

Пуриновые рецепторы также имеются и на пресинаптической мембране хо-

линергического синапса: их взаимодействие с АТФ приводит к уменьшению ко-

личества выделяемого медиатора.

Вещество Р – полипептид, является компонентом кининовой системы, вы-

полняет функцию возбуждающего и тормозного медиатора. Его синтез происхо-

дит в центральных и периферических структурах. В центральных структурах вещество Р широко представлено по ходу проводящих путей болевой чувстви-

тельности, то есть является медиатором боли. Особенно много его содержится в дорсальных корешках спинного мозга (здесь происходит переключение ноци-

цептивной информации с чувствительных нейронов на вставочные), в гипотала-

мусе и черной субстанции. Из периферических локализаций наиболее важной является пищеварительный тракт, где вещество Р регулирует секреторную и мо-

торную функции кишечника. Вещество Р опосредует свои влияния через специ-

фические рецепторы, при этом отмечаются как возбуждающие, так и тормозные эффекты.

Эндогенные опиоиды – сложные полипептиды, производные β-липотропина передней доли гипофиза. Различают две группы эндогенных опиоидов: эндорфи-

ны (α, β, γ) и энкефалины (лейэнкефалины, метэнкефалины). Синтез этих ве-

ществ происходит в ЦНС (особенно в нейронах, блокирующих ноцицептивную импульсацию) и периферических тканях (пищеварительный тракт, легкие, пла-

цента). Эндорфины – эндогенные морфины, локализуются главным образом в гипоталамусе, таламусе, среднем мозге, передней и средней долях гипофиза.

Основная их функция – контроль эмоций и болевой чувствительности. Энкефа-

лины широко представлены в желудочно-кишечном тракте: антральном отделе желудка и проксимальном отделе 12-перстной кишки. Нейроны, синтезирующие энкефалины, есть также и в структурах ЦНС: дорсальные рога спинного мозга,

гипоталамус, лимбическая система, I–II слои коры больших полушарий.

Эндогенные опиоиды опосредуют свои влияния через опиатные рецепторы – центральные и периферические. Центральные опиатные рецепторы расположе-

ны в основном по ходу проводящих путей болевой чувствительности. Особенно плотно располагаются опиатные рецепторы на нейронах лимбической системы,

118

Общая физиология центральной нервной системы

черной субстанции, промежуточного мозга, солитарного тракта, имеются на нейронах голубого пятна и спинного мозга. Максимальное скопление перифери-

ческих опиатных рецепторов наблюдается в органах пищеварительного тракта.

Наиболее изучены следующие опиатные рецепторы: мю, каппа, сигма, дельта.

Их активация по-разному влияет на функции организма: мю-рецепторы опосре-

дуют аналгезию, угнетение дыхания, миоз и развитие наркотической зависи-

мости; каппа-рецепторы – аналгезию, успокоение; сигма-рецепторы – манию,

учащение дыхания, галлюцинации и мидриаз; дельта-рецепторы – эйфорию, из-

менение поведенческих реакций.

Значение эндогенных опиоидов: 1) эндорфины регулируют эмоции и пове-

денческие реакции (чувство радости, удовольствия, эйфории), опосредуя влия-

ния через дельта-рецепторы; однако эти эффекты кратковременны, так как эндо-

генные опиоиды вырабатываются в микродозах и быстро разрушаются; 2) вызывают обезболивающее и успокаивающее действия; наиболее выражен-

ный обезболивающий эффект достигается при взаимодействии эндорфинов че-

рез мю-рецепторы; на взаимодействии с опиатными рецепторами основано применение в клинической практике наркотических аналгетиков (морфина, ге-

роина, гидроморфина, кодеина, промедола); 3) повышают устойчивость к стрес-

су; 4) участвуют в механизмах сна; 5) энкефалины регулируют работу пищева-

рительного тракта, а именно: повышают мышечный тонус и стимулируют опо-

рожнение желудка и кишечника.

3.8.2.Холинергические и адренергические нейроны

В1933 году английский физиолог и фармаколог Генри Дейл обнаружил важную закономерность, которая получила название «принцип Дейла». Прин-

цип Дейла гласит: каждый нейрон во всех своих окончаниях выделяет один и тот же медиатор. В связи с этим нейроны принято обозначать по типу медиатора,

который выделяют их окончания. Например: холинергические, адренергические,

пуринергические, ГАМК-ергические и другие нейроны. Больше всего в нервной системе холинергических и адренергических нейронов.

Холинергические нейроны – это нейроны, в синаптических окончаниях

119

Глава 3

которых выделяется медиатор ацетилхолин: 1) большинство афферентных ней-

ронов; 2) все мотонейроны ЦНС; 3) все преганглионарные нейроны вегетатив-

ной нервной системы (симпатического и парасимпатического отделов); 4) все постганглионарные нейроны парасимпатического отдела вегетативной нервной системы; 5) постганглионарные нейроны симпатического отдела вегетативной нервной системы, иннервирующие потовые железы; 6) другие нейроны ЦНС

(кора больших полушарий, ствол мозга, спинной мозг).

Ацетилхолин на постсинаптической мембране взаимодействует с М- и Н-

холинорецепторами.

М-холинорецепторы чувствительны к яду гриба мухомора – мускарину; в

клинических условиях блокируются атропином. Различают М1- и М2-холино-

рецепторы. Они локализуются в тех органах и тканях, которые получают по-

стганглионарную парасимпатическую иннервацию, а также в структурах ЦНС: 1) циркулярные мышцы радужной оболочки глаза; 2) миокард; 3) гладкие мышцы и железы бронхов; 4) гладкие мышцы стенок и сфинктеров органов пи-

щеварительного тракта; 5) железы пищеварительного тракта; 6) гладкие мышцы стенок и сфинктеров мочевого пузыря; 7) гладкие мышцы кровеносных сосудов желез пищеварительного тракта, половых органов и мягких мозговых оболочек; 8) поджелудочная железа (β-клетки островков Лангерганса); 9) структуры ЦНС

(нейроны ствола мозга, мозжечка, базальных ядер, лимбической системы, ба-

зальных ядер, коры больших полушарий).

Соединение ацетилхолина с М-холинорецепторами вызывает: 1) сужение зрачков; 2) торможение деятельности сердца; 3) сужение бронхов (за счет со-

кращения гладких мышц) и увеличение секреции бронхиальных желез; 4) сти-

муляцию моторной функции пищеварительного тракта (за счет сокращения гладких мышц стенок пищеварительного тракта и расслабления сфинктеров); 5)

стимуляцию секреторной активности пищеварительного тракта; 6) сокращение гладких мышц стенок мочевого пузыря и расслабление его сфинктеров; 7) рас-

ширение кровеносных сосудов желез пищеварительного тракта, половых орга-

нов и мягких мозговых оболочек; 8) стимуляцию секреции инсулина; 9) в струк-

турах головного мозга ацетилхолин через М-холинорецепторы обеспечивает как

120