Нервно мышечная передача ацетилхолин

Ацетилхолин – это передатчик нервного возбуждения в ЦНС, окончаниях парасимпатических нервов и вегетативных ганглиях. Он выполняет важнейшие задачи в процессах жизнедеятельности. Аналогичными функциями обладают аминокислоты, гистамин, дофамин, серотонин, адреналин. Ацетилхолин считается одним из важнейших передатчиков импульсов в мозг. Рассмотрим это вещество подробнее.

Общие сведения

Окончания волокон, от которых медиатор ацетилхолин осуществляет передачу, именуются холинергическими. Кроме этого, существуют специальные элементы, с которыми он взаимодействует. Они называются холинорецепторами. Эти элементы представляют собой сложные молекулы белка – нуклеопротеиды. Рецепторы ацетилхолина отличаются тетрамерной структурой. Они локализуются на внешней поверхности плазматической (постсинаптической) мембраны. По своей природе эти молекулы неоднородны.

В экспериментальных исследованиях и в медицинских целях используется препарат "Ацетилхолин-хлорид", представленный в растворе для инъекций. Другие лекарственные средства на основе этого вещества не выпускаются. Существуют синонимы препарата: "Миохол", "Ацеколин", "Цитохолин".

Классификация холиновых белков

Некоторые молекулы находятся в районе холинергических постганглионарных нервов. Это область гладкой мускулатуры, сердца, желез. Они называются м-холинорецепторами – мускариночувствительными. Другие белки расположены в районе ганглионарных синапсов и в нервно-мышечных соматических структурах. Они именуются н-холинорецепторами – никотиночувствительными.

Пояснения

Приведенная выше классификация обуславливается спецификой реакций, которые возникают, когда взаимодействуют эти биохимические системы и ацетилхолин. Это , в свою очередь, объясняет причины некоторых процессов. Например, снижение давления, усиленную секрецию желудочных, слюнных и прочих желез, брадикардию, сужение зрачков и пр. при влиянии на мускариночувствительные белки и сокращение скелетных мышц и пр. при воздействии на никотиночувствительные молекулы. При этом в последнее время ученые начали разделять м-холинорецепторы на подгруппы. Наиболее изучена сегодня роль и локализация м1- и м2-молекул.

Специфика влияния

Ацетилхолин – это не избирательный элемент системы. В той или иной степени он воздействует и на м-, и на н-молекулы. Интерес представляет мускариноподобное влияние, которое оказывает ацетилхолин. Это воздействие проявляется в замедлении сердечного ритма, расширении кровеносных сосудов (периферических), активизации перистальтики кишечника и желудка, сокращении мышц матки, бронхов, мочевого, желчного пузыря, интенсификации секреции бронхиальных, потовых, пищеварительных желез, миозе.

Сужение зрачка

Круговая мышца радужной оболочки, иннервируемая постганглионарными волокнами в глазодвигательном нерве, начинает усиленно сокращаться одновременно с ресничной. При этом имеет место расслабление цинновой связки. В результате возникает спазм аккомодации. Сужение зрачка, связанное с влиянием ацетилхолина, как правило, сопровождается понижением внутриглазного давления. Данный эффект частично обуславливается расширением оболочки в шлеммовом канале и фонтановых пространств на фоне миоза и уплощения радужной оболочки. Это способствует улучшению оттока жидкости из внутренних глазных сред.

Благодаря возможности понижать внутриглазное давление, как ацетилхолин, препараты на основе других подобных ему веществ используются при лечении глаукомы. К ним, в частности, относят антихолинэстеразные средства, холиномиметики.

Никотиночувствительные белки

Никотиноподобное действие ацетилхолина обуславливается его участием в процессе передачи сигналов с преганглионарных нервных волокон на постганглионарные, находящиеся в вегетативных узлах, и с двигательных окончаний на поперечнополосатые мышцы. В малых дозах вещество выступает в качестве физиологического передатчика возбуждения. Если ацетилхолин повышен , то может развиться стойкая деполяризация в районе синапсов. Также существует вероятность блокирования передачи возбуждения.

Ацетилхолин в организме играет роль передатчика сигналов в различных мозговых отделах. В малой концентрации он может облегчать, а в большой – замедлять синаптическую трансляцию импульсов. Изменения обмена вещества могут способствовать развитию мозговых нарушений. Антагонисты, которым противопоставляется ацетилхолин, - препараты психотропной группы. При их передозировке может возникнуть нарушение высших нервных функций (галлюциногенный эффект и пр.).

Синтез ацетилхолина

Он происходит в цитоплазме в нервных окончаниях. Запасы вещества располагаются в пресинаптических терминалях в виде пузырьков. Возникновение потенциала действия приводит к высвобождению ацетилхолина из нескольких сотен "капсул" в синаптическую щель. Вещество, выделяющееся из пузырьков, связывается на постсинаптической мембране со специфическими молекулами. Это повышает ее проницаемость для натриевых, кальциевых и калиевых ионов. В результате возникает возбуждающий постсинаптический потенциал. Влияние ацетилхолина ограничивается посредством его гидролиза с участием фермента ацетилхолиэстеразы.

Физиология никотиновых молекул

Первому описанию способствовал внутриклеточный отвод электрических потенциалов. Никотиновый рецептор стал одним из первых, на который удалось записать токи, пропускаемые через единичный канал. В открытом состоянии сквозь него могут проходить ионы К+ и Na+, в меньшей степени двухвалентные катионы. При этом проводимость канала выражена в постоянной величине. Продолжительность открытого состояния, тем не менее, выступает характеристикой, зависящей от напряжения потенциала, приложенного к рецептору. При этом последний стабилизируется при переходе от деполяризации мембраны к гиперполяризации. Кроме этого, отмечается явление десенсетизации. Оно возникает при продолжительной аппликации ацетилхолина и прочих антагонистов, снижающей чувствительность рецептора и увеличивающей длительность открытого состояния канала.

Электрическое раздражение

Дигидро-β-эритроидин блокирует никотиновые рецепторы головного мозга и нервных ганглий при проявлении ими холинергического ответа. Для них также характерно высокоафинное сродство с тритий-меченным никотином. Чувствительные нейронные рецепторы αBGT в гиппокампе отличаются низкой восприимчивостью ацетилхолина, в отличие от нечувствительных αBGT-элементов. Оборотным и селективным конкурентным антагонистом первых выступает метилликаконитин.

Отдельные производные анабезиина провоцируют селективное активационное воздействие на группу αBGT-рецепторов. Проводимость их ионного канала достаточно высока. Эти рецепторы отличаются уникальными вольт-зависимыми характеристиками. Общеклеточный ток при участии деполяризационных величин эл. потенциала указывает на уменьшение пропуска ионов через каналы.

Данное явление при этом регулируется содержанием в растворе элементов Mg2+. Этим данная группа отличается от рецепторов мышечных клеток. Последние не претерпевают каких-либо изменений тока ионов при корректировке величин мембранного потенциала. При этом а N-метил-D-аспартатный рецептор, обладающий относительной проницаемостью для элементов Са2+, показывает обратную картину. При увеличении потенциала до гиперполяризующих значений и повышении содержания ионов Mg2+ ионный ток блокируется.

Особенности мускариновых молекул

М-холинорецепторы относятся к классу серпентивных. Они передают импульсы через гетеротримерные G-протеины. Группа мускариновых рецепторов была выявлена благодаря их свойству связывать алкалоид мускарин. Опосредованно эти молекулы были описаны в начале 20-го столетия при изучении эффектов кураре. Непосредственное исследование этой группы началось в 20-30 гг. того же века после идентификации соединения ацетилхолина как нейромедиатора, поставляющего импульс в нервно-мышечные синапсы. М-белки активизируются под влиянием мускарина и блокируются атропином, н-молекулы активируются под воздействием никотина и блокируются кураре.

Спустя время в обеих группах рецепторов было выявлено большое количество подтипов. В нервно-мышечных синапсах присутствуют только никотиновые молекулы. Мускариновые рецепторы обнаруживаются в клетках желез и мускулатуры, а также - вместе с н-холинорецепторами - в нейронах ЦНС и нервных ганглиях.

Функции

Мускариновые рецепторы обладают целым комплексом различных свойств. В первую очередь они располагаются в автономных ганглиях и отходящих от них постганглиозных волокнах, направленных к органам-мишеням. Это указывает на участие рецепторов в трансляции и модуляции парасимпатических эффектов. К ним, например, относят сокращение гладких мышц, расширение сосудов, усиление секреции желез, снижение частоты сокращений сердца. Холинергические волокна ЦНС, в составе которых присутствуют интернейроны и мускариновые синапсы, сконцентрированы преимущественно в коре мозга, гиппокампе, ядрах ствола, стриатуме. В других участках они обнаруживаются в меньшем количестве. Центральные м-холинорецепторы влияют на регуляцию сна, памяти, обучения, внимания.

Химическое название

N, N, N-триметил-2-аминоэтанола ацетат

Химические свойства

Ацетилхолин – основной нейромедиатор, отвечающий за нервно-мышечную передачу в парасимпатической нервной системе. Это четвертичное моноаммониевое соединение. Само по себе вещество не стойкое, в организме быстро разрушается с помощью ацетилхолинэстеразы, в результате чего образуется уксусная кислота и холин.

Средство синтезируют в виде белых кристаллов или кристаллической массы, которая имеет свойство расплываться при контакте с воздухом. Вещество хорошо растворяется в спирте и воде. Его нельзя кипятить и долго хранить, ацетилхолин разлагается.

Используется в качестве лекарства, улучшающего нервно-мышечную передачу и для проведения фармакологических исследований. Часто его синтезируют в виде соли или хлорида.

Данный нейромедиатор играет важную роль в организме, повышает работоспособность головного мозга и память. Поэтому важно, чтобы содержалось достаточно ацетилхолина в продуктах питания, входящих в ежедневный рацион.

Выпускают средство в ампулах по 5 мл, содержащих по 100-200 мг сухого препарата. Перед использованием его растворяют в воде для инъекций.

Фармакологическое действие

Холинолитическое, сосудорасширяющее, гипотензивное.

Фармакодинамика и фармакокинетика

Холиномиметическое действие Ацетилхолина на организм возникает из-за стимуляции им н- и м-холинорецепторов. Вещество замедляет сердечные сокращения, расширяет периферические кровеносные сосуды, понижает АД, усиливает перистальтику кишечника и желудка.

Средство влияет на секрецию бронхиальных и пищеварительных желез, выведение пота и слез. Также вещество производит миотический эффект, усиливает спазм аккомодации (сужение зрачка), понижает внутриглазное давление.

Малые дозы ацетилхолина стимулируют передачу нервных импульсов в различных отделах головного мозга, а большие – напротив тормозят этот процесс. Данный нейромедиатор в целом повышает работоспособность головного мозга и память. Поэтому важно, чтобы содержалось достаточно ацетилхолина в продуктах питания, входящих в ежедневный рацион. При его недостатке развиваются нарушения работы мозга (болезнь Альцгеймера).

Показания к применению

Ранее его назначали в качестве холиномиметика. Также возможно применение средства для лечения глаукомы в течение непродолжительного периода, так как при длительном использовании может развиться катаракта.

Противопоказания

Побочные действия

Во время лечения Ацетилхолином могут развиться:

• брадикардия, понижение артериального давления, сердечная аритмия;
• тошнота, диарея, головные боли, нарушения зрения, повышенное слезотечение;
• ринорея, потливость, бронхоспазм;
• частое мочеиспускание.

Инструкция по применению (Способ и дозировка)

Ацетилхолин назначают подкожно и внутримышечно. В среднем дозировка для взрослых составляет 50-100 мг. При необходимости инъекции можно делать несколько раз подряд, до трех раз.

Нельзя допускать внутривенного введения препарата, так как это может привести к резкому понижению артериального давления, вплоть до остановки сердца.

Передозировка

Передозировка может вызвать резкое снижение АД, брадикардию, остановку сердца, нарушения ритма, миоз, диарею и так далее. Для устранения нежелательных симптомов рекомендуется как можно скорее ввести подкожно или внутривенно 1 мл 0,1% р-ра атропина или другого холинолитика (например, Метацин). При необходимости произвести повторные инъекции.

Взаимодействие

Антихолинэстеразные лекарственные средства усиливают холиномиметическое действие данного вещества.

М-холиноблокаторы, нейролептики, трициклические антидепрессанты, производные фенотиазина, Клозапин, Хлорпротиксен снижают эффективность средства.

Условия продажи

На данный момент лекарство не продается в аптеках.

Условия хранения

Хранят препарат в плотно запаянных ампулах.

Особые указания

На данный момент данное вещество в медицинской практике практически не применяется.

Средство иногда входит в состав некоторых комб. препаратов для местного использования в хирургии глаза, чтобы создать стойкий и продолжительный миоз.

Препараты, в которых содержится (Аналоги)

На данный момент препараты ацетилхолина не выпускают.

Отзывы

Отзывов о данном средстве практически нет, его сложно приобрести в аптеке и оно практически не применяется в медицине. Лекарство заменили более эффективными препаратами.

Цена, где купить

Купить Ацетилхолин в чистом виде практически невозможно. Иногда его можно приобрести в составе специфических глазных капель для проведения клинических исследований.

Опыт работы: С 2003 по 2013 г. – работала на должностях провизора и заведующего аптечным киоском. Награждена грамотами и знаками отличия за многолетний и добросовестный труд. Статьи на медицинскую тематику публиковались в местных изданиях (газеты) и на различных Интернет-порталах.

Комментарии

В РФ продаётся ацетилхолин как DMAE (диметилэтаноламин) производства США, как правило в спортивных магазинах. В продаже практически во всех областных центрах. Этот препарат имеет много положительных свойств, и положительных отзывов. Его используют в том числе при лечении, например, негативной симптоматики шизофрении.

Ацетилхолин (Acetylcholinum), сокращенно АЦХ (ACh) – быстродействующий нейротрансмиттер в нервно-мышечном соединении и в вегетативных ганглиях, обеспечивающий передачу сигналов между нейронами. Нейромедиатор изменяет состояние нейронных сетей по всему мозгу, выполняя классическую функцию нейромодулятора. Рассматривается в качестве основного возбуждающего нейротрансмиттера на периферии.Ацетилхолин – первый обнаруженный учеными нейротрансмиттер, а также самый распространенный нейромедиатор в организме.

Функции ацетилхолина

Разнообразные эффекты ацетилхолина зависят от места его высвобождения, подтипов рецепторов и целевых функций нейронов. Однако обобщенное действие нейротрансмиттера состоит в том, что он стимулирует поведение, адаптивное к актуальным стимулам окружающей среды, и снижает реакцию на текущие раздражители, не требующие немедленных действий. Предполагается, что АЦХ является критически важным для реакции на неопределенность, улучшая соотношение сигнал/шум в процессе обучения.

В центральной нервной системе ацетилхолин выполняет стабилизирующие функции: как возбуждающую, так и угнетающую (ингибирующую). Он приводит мозг в состояние бодрствования, когда требуются энергичные действия, и, наоборот, замедляет передачу импульсов, когда нужно действовать сосредоточенно. Действие ацетилхолина обеспечивают два вида рецепторов: никотиновые – ускорение, а мускариновые – торможение.

В ЦНС основная роль ацетилхолина – возбуждающая. Он активирует сенсорные системы при пробуждении, помогает поддерживать быструю фаза сна – REM-сон. Ацетилхолин играет важную роль в процессе обучения и запоминания информации. Этот нейромедиатор принимает участие в процессах логического мышления, отвечает за концентрацию внимания. Также ацетилхолин обеспечивает синаптогенез – продукцию новых синапсов (связей) между нейронами.

Активная когнитивная деятельность, например, при внимательном изучении важного материала, приводит к повышенному синтезу ацетилхолина. Продолжительное интеллектуальное бездействие мозга стимулирует разрушение нейромедиатора специальным ферментом – ацетилхолинэстеразой.

Дефицит ацетилхолина

Холинергическая система – часть головного мозга, в которой производится ацетилхолин. По одной из версий, повреждение этой зоны связано с развитием сенильной деменции альцгеймеровского типа. Холинергические эффекты обуславливают старт нейродегенеративных процессов, проявляющихся расстройством кратковременной и долговременной памяти, нарушениями речевой и когнитивных функций, утратой способности ориентироваться в обстановке, невозможностью самообслуживания.

Нехватка ацетилхолина также играет роль в развитии идиопатического синдрома паркинсонизма. Ацетилхолин взаимодействует с нейромедиатором дофамином, обеспечивая плавность движений. Когда существует дисбаланс между ацетилхолином и дофамином, движения человека становятся неточными, возникает:

• ограничение темпа и объема движений;
• непроизвольные быстрые ритмичные колебательные движения в разных частях тела;
• постуральная неустойчивость – невозможность сохранять положение тела;
• отсутствие мышечных реакций на стимулы.

В периферической нервной системе нейромедиатор обеспечивает сокращение сердечной и скелетных мышц. Деструкция ацетилхолиновых рецепторов факторами гуморального и клеточного иммунитета провоцирует развитие миастении – аутоиммунного заболевания, проявляющегося эпизодами мышечной слабости и быстрой утомляемости. Болезнь возникает вследствие аутоиммунной атаки на постсинаптические ацетилхолиновые рецепторы, результатом чего является нарушение нервно-мышечной передачи сигналов. В лечении миастении используют лекарственные вещества, ингибирующие (тормозящие) активность холинэстеразы (фермента, расщепляющего ацетилхолин). Применение этих средств усиливает эффекты ацетилхолина на железы внутренней секреции, сердце, нервные узлы, гладкую и скелетные мышцы.

Доказана роль ацетилхолина в формировании табачной зависимости. Когда никотин достигает структур головного мозга, то активизируются рецепторы ацетилхолина. Со временем мозг привыкает, что никотина, похожего на ацетилхолин, теперь в избытке. Соответственно, раз этого вещества много, то необходимо приспособить процесс синтеза медиаторов к новой реальности. Чтобы это откорректировать, нейроны головного мозга сокращают производство ацетилхолина. Когда собственных запасов ацетилхолина перестает хватать, курильщик будет тянуться к сигарете,чтобы взбодриться, сосредоточиться, успокоиться. То есть у курящего человека функциональные обязанности ацетилхолина переданы никотину.

Как увеличить уровень ацетилхолина в организме

Предшественником ацетилхолина, то есть строительным блоком, на основе которого синтезируется эта биологическая субстанция, является органическое соединение – витаминоподобное вещество холин. В организме производство ацетилхолина происходит при воздействии фермента холин-ацетилтрансферазы. Соответственно, чтобы вырабатывался и поддерживался достаточный уровень ацетилхолина, в рационе должно присутствовать достаточное количество продуктов, содержащих холин.

Умеренное потребление холина улучшает когнитивные функции, предотвращает возрастное ухудшение памяти. Однако, как показывают исследования, современники испытывают дефицит этого витаминоподобного вещества, ранее именуемого витамин В4. Рекомендуемое суточное количество холина составляет 425 мг для лиц женского пола, 550 мг для особ мужского пола.

Перечень продуктов, содержащих холин:

• яичный желток;
• субпродукты (печень и почки);
• свинина, говядина;
• рыба;
• бобовые культуры;
• крестоцветные овощи (брокколи, цветная, брюссельская капуста, редька, кольраби);
• цельные зерна;
• творог, твердые сыры;
• орехи.

При необходимости холин может приниматься в качестве пищевой добавки, зарегистрированной под маркером E1001. Однако высокие дозы могут вызвать побочные эффекты, такие как тошнота, рвота, аллергические реакции.

В некоторых ситуациях, например, при дегенеративном психоорганическом синдроме, деменциях, после черепно-мозговых травм требуется внутримышечное или внутривенное введение холина в форме холина альфосцерата (Cholini alfosceras). Препарат положительно влияет на познавательные и поведенческие реакции, усиливает концентрацию внимания, улучшает процесс запоминания и воспроизведения информации. Средство улучшает настроение, устраняет эмоциональную лабильность, раздражительность и апатию.

Избыток ацетилхолина

Накопление ацетилхолина в организме может инициировать головную боль, мышечную дисфункцию, серьезные психоэмоциональные нарушения.

При стимуляции мотонейронов и вегетативных нейронов происходит выброс ацетилхолина в узкое пространство – синаптическую щель. Благодаря этому передается импульс к мышце или внутреннему органу. В нормальной ситуации после передачи импульса биологический передатчик расщепляется ферментом ацетилхолинэстеразой. Соответственно процесс передачи сигнала завершается. Однако, если каким-то образом подавляется активность ацетилхолинэстеразы, то возникает избыток ацетилхолина. Такое наблюдается при воздействии на организм человека нервнопаралитическими газами или пестицидами.

Приведем пример. Зарин – отравляющее вещество нервнопаралитического действия – ингибирует ацетилхолинэстеразу, в результате чего увеличивается содержание ацетилхолина в синаптической щели. Соответственно, активирующие сигналы передаются непрерывно. Постоянно поступающие импульсы поддерживают гиперактивность органов, иннервируемых вегетативными и двигательными нейронами. Это приводит к их полному истощению.

Фосфорорганические соединения также входят в состав инсектицидов. Воздействие на организм человека химическими веществами, используемыми в сельском хозяйстве, приводит к накоплению ацетилхолина в нервной системе.

Избыток нейромедиатора вызывает опасные для жизни состояния. Симптомы (по нарастающей):

• выделения из носа;
• сужение зрачков;
• затруднение дыхания, бронхоспазм;
• тошнота и рвота;
• усиленное слюноотделение;
• непроизвольное мочеиспускание и дефекация;
• подергивание мышц и конвульсии;
• коматозное состояние (паралич, остановка дыхания и сердца).

Организм подвергается воздействию этих химических веществ через кожный покров, при вдыхании или при проглатывании. Отравление чаще всего возникает при контакте с пестицидами при обработке сельскохозяйственных культур, или при потреблении продуктов, на которые попали капли химических реагентов, используемых в борьбе с тараканами.

Заключение

Ацетилхолин – важный медиатор нервной системы. Дефицит нейротрансмиттера провоцирует тяжелые неврологические дефекты в рамках деменции альцгеймеровского типа и болезни Паркинсона. Чрезмерное возбуждение холинергических рецепторов чревато дисфункцией вегетативной нервной системы, вплоть до коматозного состояния. Здоровое сбалансированное питание, соблюдение мер безопасности при работе с химическими соединениями – залог поддержания адекватного уровня ацетилхолина в организме.

Что такое ацетилхолин

Ацетилхолин - первый и важный нейромедиатор в живом организме, который открыли ученые в XX веке, участвующий в передаче сигнала в нервной клетке. Он образуется в в цитоплазме нервных окончаний (Аксоны) и хранится в синаптических везикулах в объеме 1000 - 10 000 молекул.

Открытие ацетилхолина

В начале XX века мнение о том, как сигналы передаются между нервными клетками, разнилось, и ученые условно придерживались двух направлений.

К первое направление основывалось на мнении, что электрический импульс возникает в одном нейроне и передается следующему также, как и ток по проводам. Другие ученые считали, что передача сигнала происходит на химической основе, то есть всю необходимую информацию переносят особые вещества.

Ацетилхолин был открыт Генри Дейлом и Отто Лёви в разное время. Отто Лёви проводил опыты над лягушками: он стимулировал их мышцы и сердце электрическим током и в процессе наблюдения обнаружил, что на стенках сердечной мышцы появляется неизвестное вещество. Самое интересное в ходе его экспериментов оказался тот факт, что, если собранное вещество нанести на сердце другой лягушки, оно начинало биться реже.

Это доказало, что разные мнения учёных оказались правильными, поскольку в передаче сигнала между нервными клетками участвует и электрические, и химические процессы. Оба ученых были удостоены Нобелевской премии в 1936 г. за открытия в химической передаче нервных импульсов.

Назначение ацетилхолина

Ацетилхолин участвует в процессе напряжения и расслабления всех мышц нашего тела, при быстрой фазе сна и регулировании температуры. Интересный факт: низкий уровень ацетилхолина наблюдается у людей с синдромом Альцгеймера.

Если в течение дня уровень ацетилхолина у вас будет низким, то вы наверняка будете чувствовать себя вялыми и уставшими, более того исследования, которые проводились над лаболаторными животными, показали, что при долгом отсутствии сна, их организм терял способность сохранять температуру тела в нормальном состоянии.

Избыток же ацетилхолина негативно повлияет на сон, возникнут проблемы с засыпанием и будет сложно просыпаться. Также большое количество этого вещества может приводить к мышечным спазмам.

Если количество поступающего ацетилхолина превышает потребность, в синаптической щели вырабатывается фермент ацетилхолинэстераза, который расщепляет его на холин, уксусную кислоту и продукты гидролиза. Все эти вещества в конечном итоге используются повторно для синтеза ацетилхолина.

Отдел мозга, который непосредственно отвечает за способность запоминать, называется гиппокамп. Ацетилхолиновые нейроны распределены в коре больших полушарий довольно широко и соединяются в том числе с гиппокампом.

Когнитивные (познавательные) способности и память напрямую зависят от способности синапса нервных окончаний увеличивать и снижать количество нейромедиаторов, проходящих через него. Ацетилхолиновые нейроны, которые находятся в гиппокампе, принимают в этом процессе активное участие - регулируют выделение нейромедиаторов из других нервных клеток.

При низком уровне ацетилхолина или недостаточном количестве ацетилхолиновых (никотиновых) рецепторов сильно ухудшается память и интеллект.

Теория по нормальной физиологии на тему: Синапс. Физиология мышечных волокон. В данной статье рассматривается механизм синаптической передачи, НМС…

При создании данной страницы использовалась лекция по соответствующей теме, составленная Кафедрой Нормальной физиологии БашГМУ

Синапс — это специфическое место контакта двух возбудимых систем (клеток) для передачи возбуждения.

По способу передачи сигналов:

• механические,
• химические,
• электрические.

По виду медиатора: холинэргические и др.

Нервно-мышечный синапс (НМС) — химический, передача с помощью медиатора ацетилхолина.

Синонимы к слову НМС:

• Нервно-мышечное соединение;
• Моторная концевая пластинка.

Аксоны нервных клеток на своих окончаниях теряют миелиновую оболочку , ветвятся, и концевые веточки аксона утолщаются. Это пресинаптическая терминаль или бляшка или пуговка , которая погружается в углубление на поверхности мышечного волокна.

Покрывающая концевую веточку аксона поверхностная мембрана называется пресинаптической мембраной , т.е. это мембрана, покрывающая поверхность синаптической бляшки (терминали аксона).

Мембрана, покрывающая мышечное волокно в области синапса, называется постсинаптической мембраной , или концевой пластинкой. Она имеет извитую структуру, образуя многочисленные складки, уходящие вглубь мышечного волокна, за счет чего увеличивается площадь контакта.

На постсинаптической мембране находятся белковые структуры — рецепторы , способные связывать медиатор . В одном синапсе количество рецепторов достигает 10-20 млн.

Между пре- и постсинаптическими мембранами находится синаптическая щель , размеры ее в среднем 50 нм, она открывается в межклеточное пространство и заполнена межклеточной жидкостью .

В синаптической щели находится мукополисахаридное плотное вещество в виде полосок, мостиков и содержится фермент ацетилхолинэстераза .

В пресинаптической терминали находится большое количество пузырьков или везикул , заполненных медиатором — химическим веществом посредником, осуществляющим передачу возбуждения.

В нервно-мышечном синапсе медиатор — ацетилхолин (АХ).

АХ синтезируется из холина и уксусной кислоты (ацетил-коэнзима А) с помощью фермента холинэстеразы. Эти вещества перемещаются из тела нейрона по аксону к пресинаптической мембране. Здесь в пузырьках происходит окончательное образование АХ.

3 фракции медиатора:

1. Первая фракция — доступная — располагается рядом с пресинаптической мембраной.
2. Вторая фракция — депонированная — располагается над первой фракцией.
3. Третья фракция — диффузно рассеянная — наиболее удаленная от пресинаптической мембраны.

Механизм синаптической передачи

Ионы Ca вызывают образование специального белкового комплекса , который включает в себя везикулу и структуры, расположенные непосредственно около пресинаптической мембраны.

Они связаны между собой так называемыми белками экзоцитоза.

Часть белков расположена на везикулах (синапсин, синаптотагмин, синаптобревин), а часть — на пресинаптической мембране (синтаксин, синапсо-ассоциированный белок). Данный комплекс получил название секретосома .

Излитию содержимого пузырька в щель способствует белок синаптопорин , формирующий канал, по которому идет выброс медиатора.

Квант медиатора — количество молекул, содержащихся в одной везикуле.

На 1 ПД выбрасывается 100 квантов АХ.

На постсинаптической мембране возникает потенциал концевой пластинки (ПКП). Он является аналогом локального ответа (ЛО).

Потенциал действия на постсинаптической мембране не возникает ! Он формируется на соседней мембране мышечного волокна.

• связывание с рецептором,
• разрушение ферментов (ацетилхолинэстеразой),
• обратное поглощение в пресинаптическую мембрану,
• вымывание из щели и фагоцитоз.

События в синапсе :

1. ПД приходит к терминали аксона;
2. Он деполяризует пресинаптическую мембрану;
3. Ca2+ входит в терминаль, что приводит к выделению АХ;
4. В синаптическую щель выделяется медиатор АХ;
5. Он диффундирует в щель и связывается с рецепторами постсинаптической мембраны;
6. Меняется проницаемость постсинаптической мембраны для ионов Na+;
7. Ионы Na+ проникают в постсинаптическую мембрану и уменьшают ее заряд — возникает потенциал концевой пластинки (ПКП) .

На самой постсинаптической мембране ПД возникнуть не может, так как здесь отсутствуют потенциалзависимые каналы, они являются хемозависимыми!

1. ПКП суммируются и достигают КУД на соседнем участке мышечного волокна, что приводит к возникновению ПД и его распространению по мышечному волокну (около 5 м/с).

Достигнув пороговой величины, то есть КУД, ПКП возбуждает соседнюю (внесинаптическую) мембрану мышечного волокна за счет местных круговых токов.

Особенности проведения возбуждения в нервно-мышечном синапсе

Одностороннее проведение возбуждения — только в направлении от пресинаптического окончания к постсинаптической мембране.

Суммация возбуждения соседних постсинаптических мембран.

Синаптическая задержка — замедление в проведении импульса от нейрона к мышце составляет 0,5-1 мс. Это время затрачивается на секрецию медиатора, его диффузию к постсинаптической мембране, взаимодействие с рецептором, формирование ПКП, их суммацию.

Низкая лабильность — она составляет 100-150 имп/с для сигнала, что в 5-6 раз ниже лабильности нервного волокна.

Чувствительность к действию лекарственных веществ, ядов, БАВ, выполняющих роль медиатора.

Утомляемость химических синапсов — выражается в ухудшении проводимости вплоть до блокады в синапсе при длительном функционировании синапса. Главная причина утомляемости — исчерпание запасов медиатора в пресинаптическом окончании.

Законы проведения возбуждения по нервам:

1. Закон функциональной целостности нерва.
2. Закон изолированного проведения возбуждения.
3. Закон двустороннего проведения возбуждения.

В зависимости от скорости проведения возбуждения нервные волокна подразделяются на 3 группы: A, B, C. В группе A выделяют 4 подгруппы: альфа, бетта, гамма и сигма.

Физиология мышечных волокон

• скелетная (40-50% массы тела),
• сердечная (менее 1%),
• гладкая (8-9%).

Физиологические свойства скелетных мышц:

1. Возбудимость — способность отвечать на действие раздражителя возбуждением.
2. Проводимость — способность проводить возбуждение из места его возникновения к другим участкам мышцы.
3. Лабильность — способность мышцы сокращаться в соответствии с частотой действия раздражителя (200-300 Гц для скелетной мышцы).
4. Сократимость — для мышцы является специфическим свойством — это способность мышцы изменять длину или напряжение в ответ на действие раздражителя.

Физические свойства скелетных мышц:

1. Растяжимость — способность мышцы изменять длину под действием растягивающей силы.
2. Эластичность — способность мышцы восстанавливать первоначальную длину или форму после прекращения действия растягивающей силы.
3. Силы мышц — способность мышцы поднять максимальный груз.
4. Способность мышцы совершать работу.

Режимы сокращения:

• Изотонический,
• Изометрический,
• Ауксотонический.

Изотонический режим — сокращение мышцы происходит с изменением ее длины без изменения напряжения (тонуса) (напр.: сокращение мышц языка).

Изометрический режим — длина постоянная, увеличивается степень мышечного напряжения (тонуса) (напр.: при поднятии непосильного груза).

Ауксотонический режим — одновременно изменяется длина и напряжение мышцы (характерен для обычных двигательных актов).

Механизм сокращения поперечно-полосатых мышц

Любая скелетная мышца состоит из мышечных волокон, которые, в свою очередь, состоят из множества тонких нитей — миофибрилл , расположенных продольно. Каждая миофибрилла состоит из протофибрилл — нитей сократительных белков: миозина (миозиновая протофибрилла), актина (актиновая протофибрилла).

Кроме сократительных белков в миофибрилле имеются два регуляторных белка: тропомиозин и тропонин .

Миозиновые волокна соединены в толстый пучок, от которого в торону актиновых нитей отходят поперечные мостики. У каждого мостика выделяют шейку и головку.

Нить актина располагается в виде 2 скрученных ниток бус. На ней имеются актиновые центры.

Тропомиозин в виде спиралей оплетает поверхность актина, закрывая в покое ее центры. Одна молекула тропомиозина контактирует с 7 молекулами актина.

Тропонин образует утолщение на конце каждой нити тропомиозина.

Под влиянием возникшего в мышечном волокне ПД из саркоплазматического ретикулума (СПР — депо Ca2+) высвобождаются ионы Ca. Кальций связывается с тропонином, который смещает тропомиозиновый стержень, что приводит к открытию актиновых центров.

В результате, к актиновым центрам присоединяются головки поперечных миозиновых мостиков.

Процесс расслабления происходит в обратной последовательности с использованием энергии АТФ за счет функционирования кальциевого насоса.

При отсутствии повторного импульса ионы Ca не поступают из СПР. В результате отсутствия Ca-тропонинового комплекса, тропомиозин возвращается на свое прежнее место, блокируя актиновые центры актина. Актиновые протофибриллы легко скользят в обратном направлении благодаря эластичности мышцы, и мышца удлиняется (расслабляется).

Гладкие мышцы

Гладкие мышцы — это мышцы, формирующие слой стенок полых внутренних органов. Они построены из веретенообразных одноядерных мышечных клеток без поперечной исчерченности за счет хаотичного расположения миофибрилл.

Особенности гладких мышц:

• Иннервируются волокнами вегетативной нервной системы (ВНС);
• Обладают низкой возбудимостью:
• Обладают низкой величиной МП (мембранного потенциала) — -50 — -60 мВ из-за более высокой проницаемости для ионов Na+
• ПД (потенциал действия) отличается меньшей амплитудой и большей длительностью. Он формируется в основном за счет ионов Ca2+
• Медленная проводимость:

Клетки в гладких мышцах функционально связаны между собой посредством щелевидных контактов — нексусов, которые имеют низкое электрическое сопротивление. За счет этих контактов ПД распространяется с одного мышечного волокна на другое, охватывая большие мышечные пласты, и в реакцию вовлекается вся мышца.

Гладкие мышцы способны осуществлять относительно медленные ритмические и длительные тонические сокращения.

Медленные ритмические сокращения обеспечивают перемещение содержимого органа из одной области в другую.

Длительные тонические сокращения, особенно сфинктеров полых органов, препятствуют выходу из них содержимого.

Это способность сохранять приданную им при растяжении или деформации форму. Благодаря пластичности гладкая мышца может быть полностью расслаблена как в укороченном, так и в растянутом состоянии.

Особенность гладких мышц, отличающая их от скелетных. Благодаря автоматии гладкие мышцы могут сокращаться в условиях отсутствия иннервации . Важную роль в этом играет растяжение.

Растяжение является адекватным раздражителем для гладкой мускулатуры. Сильное и резкое растяжение гладких мышц вызывает их сокращение.

Сравнительная характеристика скелетных и гладких мышц: