Билет №9

Билет 1
Нейроны и глиальные клетки: общая характеристика, разнообразие, функции. Серое и белое вещество мозга
(на примере спинного мозга); образование миелиновых оболочек.
Нейроны
Нервная ткань состоит из нервных клеток — нейронов и вспомогательных нейроглиальных клеток,
или клеток-спутниц. Нейрон — элементарная структурно-функциональная единица нервной ткани. Основные
функции нейрона: генерация,
проведение и передача нервного импульса, который является носителем информации в нервной системе.
Нейрон состоит из тела и отростков, причем эти отростки дифференцированы построению и функции. Длина
отростков у различных нейронов колеблется от нескольких микрометров до 1—1,5 м. Длинный отросток
(нервное волокно) у большинства нейронов имеет миелиновую оболочку, состоящую из особого
жироподобного вещества — миелина. Она образуется одним из типов нейроглиальных клеток —
олигодендроцитами. По наличию или отсутствию миелиновой оболочки все воволокна делятся соответственно на мякотные (миелинизированые) и безмякотные (немиелинизированные).
Последние погружены в тело специальной нейроглиальной клетки нейролеммоцита. Миелиновая оболочка
имеет белый цвет, что позволило разразделить вещество нервной системы на серое и белое. Тела нейронов и их короткие отростки образуют серое
вещество мозга, а волокна — белое вещество. Миелиновая оболочка способствует изоляции нервного
волокна. Нервный импульс проводится по такому волокну быстрее, чем по лишенному миелина. Миелин
покрывает не все волокно: примерно на расстоянии в 1 мм в нем имеются промежутки — перехваты Ранвье,
участвующие в быстром проведении нервного импульса. Функциональное различие отростков нейронов
связано с проведением нервного импульса. Отросток, по которому импульс идет от тела нейрона, всегда один
и называется аксоном. Аксон практически не меняет диаметр на всем своем протяжении. У большинства
нервных клеток это длинный отросток. Исключением являются нейроны чувствительных спинномозговых и
черепных ганглиев, у которых аксон короче дендрита. Аксон на конце может ветвиться. В некоторых местах
(миелинизированных аксонов — в перехватах Ранвье) от аксонов могут перпендикулярно отходить тонкие
ответвления — коллатерали. Отросток нейрона, по которому импульс идет к телу клетки, — дендрит. Нейрон
может иметь один или несколько дендритов. Дендриты отходят от тела клетки постепенно и ветвятся под
острым углом. Скопления нервных волокон в ЦНС называются трактами, или путями. Они осуществляют
проводящую функцию в различных отделах головного и спинного мозга и образуют там белое вещество. В
периферической нервной системе отдельные нервные волокна собираются в пучки, окруженные
соединительной тканью, в которой проходят также кровеносные и лимфатические сосуды. Такие пучки
образуют нервы — скопления длинных отростков нейронов, покрытых общей оболочкой. Если информация
по нерву идет от периферических чувствительных образований — рецепторов — в головной или спинной
мозг, то такие нервы называются чувствительными, центростремительными или афферентными.
Чувствительные нервы — нервы, состоящие из дендритов чувствительных нейронов, передающие
возбуждение от органов чувств к ЦНС. Если информация по нерву идет из ЦНС к исполнительным органам
(мышцам или железам), нерв называется центробежным, двигательным или эфферентным. Двигательные
нервы — нервы, образованные аксонами двигательных нейронов, проводящие нервные импульсы от центра к
рабочим органам (мышцам или железам). В смешанных нервах проходят как чувствительные, так и
двигательные волокна. В том случае, когда нервные волокна подходят к какому-либо органу, обеспечивая его
связь с ЦНС, принято говорить об иннервации данного органа волокном или нервом. Тела нейронов с
короткими отростками по-разному расположены относительно друг друга. Иногда они образуют достаточно
плотные скопления, которые называются нервными ганглиями, или узлами (если они находятся за пределами
ЦНС, т. е. в периферической нервной системе), и ядрами (если они находятся в ЦНС). Нейроны могут
образовывать кору — в этом случае они расположены слоями, причем в каждом слое находятся нейроны,
сходные по форме и выполняющие определенную функцию (кора мозжечка, кора больших полушарий).
Кроме того, в некоторых участках нервной системы (ретикулярная формация) нейроны расположены
диффузно, не образуя плотных скоплений и представляя собой сетчатую структуру, пронизанную волокнами
белого вещества. Передача сигнала от клетки к клетке осуществляется в особых образованиях — синапсах.
Это специализированная структура, обеспечивающая передачу нервного импульса с нервного волокна на
какую-либо клетку (нервную, мышечную). Передача осуществляется с помощью особых веществ медиаторов.
Разнообразие
1
Тела самых крупных нейронов достигают в диаметре 100—120 мкм (гигантские пирамиды Беца в коре
больших полушарий), самые мелкие — 4—5 мкм (зернистые клетки коры мозжечка). По количеству
отростков нейроны делятся на мультиполярные, биполярные, униполярные и псевдоуниполярные.
Мультиполярные нейроны имеют один аксон и много дендритов, это большинство нейронов нервной
системы. Биполярные имеют один аксон и один дендрит, униполярные — только аксон; они характерны для
анализаторных систем. Из тела псевдоуниполярного нейрона выходит один отросток, который сразу после
выхода делится на два, один из которых выполняет функцию дендрита, а другой аксона. Такие нейроны
находятся в чувствительных ганглиях.
Функции
Функционально нейроны подразделяются на чувствительные, вставочные (релейные и интернейроны)
и двигательные. Чувствительные нейроны — нервные клетки, воспринимающие раздражения из внешней или
внутренней среды организма. Двигательные нейроны — моторные нейроны, иннервирующие мышечные
волокна. Кроме того, некоторые нейроны иннервируют железы. Такие нейроны вместе с двигательными
называют исполнительными.
Часть вставочных нейронов (релейные, или переключательные, клетки) обеспечивает
связь между чувствительными и двигательными нейронами. Релейные клетки, как правило, весьма крупные, с
длинным аксоном (тип Гольджи I). Другая часть вставочных нейронов имеет небольшой размер и
относительно короткие аксоны (интернейроны, или тип Гольджи II). Их функция связана с управлением
состояния релейных клеток.
Все перечисленные нейроны формируют совокупности — нервные цепи и сети, проводящие,
обрабатывающие и запоминающие информацию. На концах отростков нейнейронов расположены нервные окончания (концевой аппарат нервного волокна). Соответственно
функциональному разделению нейронов различают рецепторные, эффекторные и межнейронные окончания.
Рецепторными называются окончания дендритов чувствительных нейронов, воспринимающие раздражение;
эффекторными — окончания аксонов исполнительных нейронов, образующие синапсы на мышечном волокне
или на железистой клетке; межнейронными — окончания аксонов вставочных и
чувствительных нейронов, образующие синапсы на других нейронах.
Глиальные клетки
В нервную ткань, кроме нейронов, входят и клетки — спутницы нейронов — нейроглия.
А) Олигодендроциты (в т.ч. Шванновские клетки): электроизоляции нейронов; миелин – липидно-бел-ковый
комплекс, придающий белый цвет скоплени-ям аксонов («белое в-во»); рассеянный склероз: на белки
миелина развивается аутоиммунная реакция.
Б) Астроциты: механическая защита и слежение за составом межклеточной среды; образуют гема-тоэнцефалический барьер (ГЭБ), задерживающий проникновение в мозг «посторонних» химических веществ (в
т.ч. лекарственных препаратов).
В) микроглия: фагоциты нервной ткани.
Нейроглия выполняет защитную функцию. Она заключается, во-первых, в том, что глиальные клетки (в
основном астроциты) вместе с эпителиальными клетками капилляров образуют барьер между кровью и
нейронами, не пропуская к последним нежелательные (вредные) вещества. Такой барьер называют
гематоэнцефалическим. Во-вторых, клетки микроглии выполняют в нервной системе функцию фагоцитов.
Осуществляя трофическую функцию, нейроглия снабжает нейроны питательными веществами, управляет
водно-соленым обменом и т.п.
Миелинизация
Чем толще проводник-аксон, тем < его электрич. сопротивление и легче происходит запуск ПД. Это
позволяет увеливать скорость за счет наращивания диаметра аксона. Рекорд - гигантский аксон кальмара
(d=0.5-1 мм, V=10 м/с). «Радикальный» рост скорости проведения – за счет миеленизации аксонов, которая
обеспечивается одним из типов глиальных клеток – Шванновскими клетками. Клетки нейроглии (астроциты,
олигодендроциты, микроглия) заполняют все пространство между нейронами, защищая их от механических
повреждений (опорная функция). Их примерно в 10 раз больше, чем нейронов, и, в отличие от них, глиальные
клетки сохраняют способность к делению в течение всей жизни. Кроме того, они образуют миелиновые
оболочки вокруг нервных волокон. В ходе этого процесса олигодендроцит (в ЦНС) или его разновидность —
шванновская клетка (в периферической нервной системе) обхватывает участок нервного волокна. Затем она
образует вырост в виде язычка, который закручивается вокруг волокна, формируя слои миелина (цитоплазма
при этом выдавливается). Таким образом, слои миелина представляют собой, по сути, плотно спрессованную
2
цитоплазматическую мембрану. Каждая Шванновская клетка, наматываясь на аксон, закрывает область около
1 мм. Между клет-ками – голые участки (перехваты Ранвье). Протяженность перехватов Ранвье = 1% от
общей длины аксона. В итоге это приводит к росту скорости проведения ПД до 100-120 м/с. (Креветка – 200
м/с.).
Серое и белое вещество (на примере спинного мозга)
В продольном направлении СМ разделен на 31 сегмент: 8 шейных, 12 грудных, 5 поясничных, 6
крестцово-копчиковых. В соответствии с этим наше тело (от шеи до копчика) разделено на 31 «этаж».
Каждый сегмент СМ работает со своим этажом тела + обменивается сигналами с головным мозгом. Шейные
сегменты управляют шеей, руками и дыхательными мышцами; грудные – областью грудной клетки и
брюшной полости; поясничные – ногами; крестцово-копчиковые – областью таза.
В центре – серое вещество (тела нейронов, дендриты): обработка информации. Вокруг серого – белое
вещество (аксоны) – обмен информацией с головным мозгом. Серое вещество делится на задние, боковые и
передние рога, а также промежуточное ядро.
В задние рога входят задние корешки; из передних и боковых рогов выходят передние корешки. Передние и
задние корешки сливаются в спинномозговой нерв. На задних корешках находятся спинномозговые ганглии,
которые содержат сенсорные нейроны.
Нейроны спинномозгового ганглия воспринимают сенсорные стимулы и через задние корешки передают
сигналы в задний рог серого вещества нейроны заднего рога осуществляют первичную обработку сенсорных
сигналов (не пропускают слабые и/или постоянно действующие сигналы). Нейроны промежуточного ядра
сопоставляют сенсорные сигналы и команды головного мозга; в результате возможен запуск реакции
дальнейшая передача сигнала в передний рог означает запуск двигательной реакции (возможен произвольный
контроль). Дальнейшая передача сигнала в боковой рог означает запуск вегетативной реакции (нет
произвольного контроля)
при очень сильной боли головной мозг «не успевает вмешаться»; с другой стороны, только влияний
головного мозга достаточно для запуска сокращений мышц (произвольное движение).
3
Мотонейроны. Нервно-мышечные синапсы (НМС): строение и проведение сигнала; роль ацетилхолина;
запуск мышечного сокращения; нарушение работы НМС
Мотонейрон
Двигательный нейрон (мотонейрон): передает сигнал на клетки скелетных мышц, запуская их
сокращение. Аксон мотонейрона образует синапс с поперечно-полосатыми клетками скелетных мышц.
Мотонейроны (МН), как известно, находятся в передних рогах серого вещества спинного мозга, а
также в двигательных ядрах черепных нервов: III, IV, VI (глазодвигательный, блоковый, отводящий)
движения глаз (6 мышц); V (тройничный) – жевательные мышцы; VII (лицевой) – мигание, мимические
мышцы; IX (языкоглоточный) – мышцы глотки; Х (блуждающий) – мышцы пищевода и гортани; XI
(добавочный) – часть мышц шеи и плечевого пояса; XII (подъязычный) – язык.
Один МН иннервирует разное число мышечных волокон в зависимости от «тонкости» движений
(глазодвигательные мышцы, язык, мышцы пальцев – по 5-50 клеток; мышцы туловища – по 2-5 тыс. клеток;
мышцы конечностей – по несколько сотен клеток.
Совокупность мышечных волокон, управляемых одним МН, называется «двигательной единицей». В
ответ на приход ПД все клетки двигательной единицы сокращаются примерно на 200 мс.
Каждая мышечная клетка управляется только одним МН (только один нервно-мышечный синапс).
Синапс
Передача сигнала от клетки к клетке в нервной системе происходит в особых образованиях –
синапсах. Представление о синапсе сформулировано Чарльзом Шеррингтоном (Ch. Sherrington) в 1897 г. на
основе изучения нервно-мышечных контактов.
Нервно-мышечный синапс
Нервно-мышечные синапсы в десятки раз крупнее центральных; количество выделяемого Ацх так
велико, что ВПСП достигает 50 мВ и «с гарантией» запускает ПД на мембране мышечной клетки.
Постсинаптическая мембрана мышечной клетки складчатая, что увеличивает кол-во никотиновых
рецепторов; от поверхности клетки внутрь цитоплазмы идут особые каналы – Т-трубочки.
1. Приход ПД приводит к экзоцитозу Ацх и активации никотиновых рецепторов.
2. На мембране мышечной клетки возникает ПД, распространяющийся внутрь Т-трубочек.
3. ПД приводит к выбросу из каналов ЭПС, контактирующих с Т-трубочкой, ионов Са2+.
4. Са2+ запускает взаимное скольжение нитей актина и миозина, приводящее к сокращению мышечной
клетки.
Курарин – яд южно-американского кустарника; антагонист Ацх: мешает ему присоединяться к
никотино-вому рецептору; основное действие курарин оказывает на нервно-мышечные синапсы (паралич,
остановка дыхания). Используется аборигенами для охоты; в клинике – для выключения нервно-мышечных
синапсов и сокращений мышц во время длительных хирургических операций (при этом пациента,
естественно, подключают к аппарату искусственного дыхания).
Никотин при табакокурении практически не влияет на нервно-мышечные синапсы (иначе были бы
судороги, как у насекомых, поедающих табак).
Гипоталамус и его связь с вегетативной нервной системой; участие в реакции на стресс и терморегуляции
(терморецепторы, лихорадка, гибернация)
Промежуточный мозг: гипофиз, эпифиз (эндокринные железы), таламус, гипоталамус.
4
Гипоталамус – является главным центром эндокринной и вегетативной регуляции, а также главным
центром биологических потребностей (и связанных с ними эмоций).
Здесь – центры голода и жажды, страха и агрессии, половой и родительской мотивации («центр
бессознательного»).
Таламус – фильтрует информацию, поднимающуюся в кору
больших полушарий, пропуская сильные и новые сигналы (непроизвольное внимание), а также сигналы,
связанные с текущей деятельностью коры («по заказу» коры, произвольное внимание).
зрительного и слухового анализаторов.
Гипоталамус, представляющий собой вентральную часть промежуточного мозга, располагается
кпереди ножек мозга. Он включает ряд структур, которые имеют различное строение: сосцевидные тела,
серый бугор, зрительный перекрест.
Сосцевидные тела располагаются кпереди от заднего продырявленного вещества среднего мозга и
образованы серым веществом, покрытым тонким слоем белого вещества. Между сосцевидными телами сзади
и зрительным перекрестом спереди находится серый бугор, который по бокам ограничен зрительными
трактами. Серый бугор представляет собой тонкую пластинку серого вещества на дне третьего желудочка,
которая вытянута книзу и кпереди и образует воронку. Конец воронки переходит в гипофиз — железу
внутренней секреции, расположенную в гипофизарнои ямке костного турецкого седла. Зрительный перекрест,
находящийся впереди серого бугра, продолжается кпереди в зрительные нервы, кзади и латерально — в
зрительные тракты, которые достигают правого и левого латеральных коленчатых тел. В сером веществе
гипоталамуса располагаются скопления нервных клеток. Эти скопления получили название ядер. В передней
области гипоталамуса находятся супраоптическое{надзрительное) и
паравентрикулярное{околожелудочковое) ядра. В задней части гипоталамуса наиболее крупными ядрами
являются медиальное и латеральное ядра в каждом сосцевидном теле, заднее гипоталамическое ядро. В сером
бугре и околобугристой области располагаются серобугорные ядра, ядро воронки и другие. Ядра
гипоталамуса имеют сложную систему связей с другими отделами мозга и с гипофизом, через которые
гипоталамус влияет на многие вегетативные функции организма. Гипоталамус является также центром
регуляции эндокринных функций, он объединяет нервные и эндокринные регуляторные механизмы в общую
нейроэндокринную систему, координирует нервные и гормональные механизмы функций внутренних
органов. В гипоталамусе имеются нейроны обычного типа и нейро-секреторные клетки, они трансформируют
нервный импульс в нейрогормональный. Гипоталамус образует с гипофизом единый функциональный
комплекс — гипоталамо-гипофизарную систему, в которой гипоталамус играет регулирующую роль, а в
гипофизе — эффекторную. Таким образом, гипоталамус является связующим звеном между нервной
системой и эндокринным аппаратом. В среднем гипоталамусе залегают нейроны, которые воспринимают все
изменения, происходящие в крови и спинномозговой жидкости (температуру, солевой состав, наличие
гормонов). Задняя область гипоталамуса функционально связана с терморегуляцией и оборонительным
поведением (латеральные и медиальные ядра сосцевидных тел, заднее гипоталамическое ядро). В других
частях гипоталамуса расположены центры, связанные с половым, родительским, пищевым и другими типами
поведения. В нейронном отношении ядра гипоталамуса составляют
переднюю (верхнюю) часть ретикулярной формации ствола мозга.
В гипоталамусе, являющемся высшим подкорковым центром вегетативной нервной системы,
расположены ядра, обеспечивающие постоянство внутренней среды организма, регуляции белкового,
углеводного, жирового и водно-солевого обмена, терморегуляции (теплового режима). В передних отделах
гипоталамуса расположены парасимпатические центры, раздражение которых вызывает усиление моторики
кишки, секреции желез органов пищеварения, замедление сокращений сердца. В задних отделах гипоталамуса
находятся симпатические центры, при активации которых учащается и усиливается сердцебиение,
суживаются кровеносные сосуды, повышается температура тела.
В передней части гипоталамуса (преоптическая область) – нейроны-терморецепторы, постоянно
измеряют температуру крови, 80% из них реагируют на перегрев, 20% – на охлаждение.
Дополнительно (но в меньшей степени) учитываются сигналы от тепловых и холодовых рецепторов кожи.
При перегреве – расширение сосудов кожи, потоотделение, поведенческие реакции (если перегрев
осознается).
При переохлаждении – сужение сосудов кожи, дрожь и пилоэрекция, поведенчес-кие реакции (теплопотеря
осознается).
При заболеваниях и воспалении ряд веществ, выделяемых иммунной системой, запускает синтез
простагландинов (ПГ) в гипоталамусе;
ПГ влияют на преоптич. область и температура растёт (лихорадка), что создает более благоприятные условия
для включения защитных механизмов (активация фагоцитов, ускорение синтеза антител и т.п.).
Закаливание – тренировка систем терморегуляции, действительно снижает вероятность простудных
заболеваний.
5
У животных – особые органы теплоотдачи (хвосты, уши, плавники), а также испарение с поверхности
дыхательных путей.
Существуют пептиды-терморегу-ляторы (киоторфин: Tyr-Arg ); они же – важные факторы, запускающие
зимнюю спячку (гибернацию). Замедление обмена веществ за счет снижения температуры тела – важная
практическая задача (уменьшение риска осложнений при хирургических вмешательствах).
Билет 2
Белки, их строение, принцип «ключ-замок». Функции белков в нервных клетках (примеры ферментов,
каналов, насосов, рецепторов). Защитные и двигательные белки.
Белки: состоят из мономеров – аминокислот (а/к).Каждая а/к имеет:аминогруппу (-NH2),
6
кислотную группу (-COOH), радикал (R). Всего в состав белков входят 20 типов а/к; они различаются только
химической структурой R.
Итоговая цепь а/к – первичная структура белка. Радикалы не принимают участия в ее формировании.
Средняя длина белковой молекулы – 300-700 а/к. У каждого белка – своя, уникальная первичная
структура.Полимеризация а/к с образованием белка происходит за счет связывания СООН-группы
предыдущей а/к с NH2-группой следующей а/к.
Следующий этап: образование вторичной структуры белка. Она формируется за счет присутствия на
аминогруппах довольно большого положительного заряда, на кислотных группах – отрицательного заряда.
Взаимное притяжение таких (+) и (–) ведет к укладке белковой цепи в спираль (на каждом витке примерно 3
а/к; радикалы в этом вновь не участвуют).
Третичная структура белка – белковый клубок, формируется за счет взаимодействия радикалов (и,
следовательно, зависит от первичной структуры).
Взаимодействие радикалов может происходить благодаря: образованию ковалентной химической
связи притяжению неравномерно заряженных областей контакту углеводородных участков (как в случае
«хвостов» липидных молекул) и др.Третичная структура (белковый клубок), как правило, имеет ямку
(«активный центр»). Здесь происходит захват молекулы-мишени («лиганда») по принципу «ключ-замок».
После этого белок способен выполнить с лигандом те или иные операции. Тип операции с лигандом = тип
белка. Белки-ферменты, транспортные белки (белки крови, каналы, насосы, белки-рецепторы, двигательные
белки, защитные (антитела), строительные и др.
Белок-фермент, управляющий распадом вещества-лиганда (пример: пищеварит. ферменты).
Транспортный белок (например, перенос кислорода гемоглобином). Белок-фермент, управляющий синтезом
нового вещества из двух лигандов
Постоянно открытый белок-канал: похож на цилиндр с отверстием; встроен в мембрану клетки; через
него может идти диффузия (как правило, строго определенных мелких частиц – молекул Н2О, ионов К+, Na+
и др.). Диффузия – движение частиц среды из области с высокой концентрацией в область с низкой
концентрацией; чем больше разность концентраций, тем интенсивнее диффузия.
Белок-канал со створкой: также встроен в мембрану клетки; его отверстие перекрыто петлей-створкой,
(«канал закрыт»). Створка при определенных условиях может открываться, «разрешая» диффузию (условия
открытия: появление определенных химических веществ, электрические воздействия и др.)
Белок-насос:
1. «Чаша» белка встроена в мембрану клетки и открыта, например, в сторону внешней среды; происходит
присоединение лиганда.
2. Изменение пространственной конфигурации белка-насоса (как правило, требует затрат энергии АТФ;
перенос лиганда не зависит от разности концентраций).
3. Белок-насос открывается в сторону цитоплазмы, высвобождая лиганд; затем – возвращение белка-насоса в
исходную конфигурацию.
Пример: действие гормонов и медиаторов.Так, инсулин, выделяемый поджелудочной железой, активирует
работу насосов, транспортирующих внутрь клетки глюкозу.
Белки-рецепторы: встроены в мембрану клетки и выполняют информационную функцию. Лиганд в этом
случае – сигнал об определенном событии во внешней (межклеточной) среде. После присоединения лиганда
рецептор запускает реакцию клетки, влияя на ферменты, насосы, ионные каналы и т.п.
Другие типы белков: защитные белки (белки-антитела; захватывают лиганды-антигены – вредные
чужеродные вещества), двигательные белки (актин и миозин; за счет их взаимодействия происходит
сокращение мышечных клеток), строительные белки (коллаген – белок межклеточного вещества
соединительной ткани; кератин – волосы и ногти), запасающие белки (казеины молока, глютены пшеницы и
др.)
7
Роль ацетилхолина в деятельности симпатической и парасимпатической систем; вегетативные эффекты
соединений, изменяющих работу Ацх-синапсов.
По химическому строению ацетилхолин представляет собой соединение двух молекул —
азотсодержащего холина и остатка уксусной кислоты: Холин является незаменимым витаминоподобным
соединением, получаемым с пищей в достаточном количестве, и последствия его дефицита наблюдаются
только в искусственных условиях. Синтез ацетилхолина осуществляется в основном в пресинаптических
окончаниях с помощью фермента холина-цетилтрансферазы. Затем медиатор переносится в пустые везикулы
и хранится в них до момента выброса. Ацетилхолин в качестве медиатора работает в трех функциональных
блоках нервной системы: в нервно-мышечных синапсах, периферической части вегетативной нервной
системы и некоторых областях ЦНС. Ацетилхолин является медиатором мотонейронов нервной системы,
которые расположены в передних рогах серого вещества спинного мозга и двигательных ядрах черепных
нервов. Их аксоны направляются к скелетным мышцам и, разветвляясь, образуют нервно-мышечные синапсы.
При этом один аксон может устанавливать контакт с сотнями мышечных волокон, но каждое мышечное
волокно управляется только одним синапсом. Размер нервно-мышечных синапсов в десятки раз больше, чем
синапсов в ЦНС, и пришедший по аксону мотонейрона даже одиночный ПД вызывает выделение
значительного количества ацетилхолина (этап /). В результате развивающаяся на постсинаптическои
мембране деполяризация оказывается настолько велика, что всегда запускает ПД мышечной клетки (//),
который приводит к выбросу Са2+ из каналов ЭПС
(III), активации двигательных белков и сокращению (IV). Периферическое звено вегетативной нервной
системы состоит из двух нейронов: тело первого (преганглионарного) находится в ЦНС, а аксон направляется
к вегетативному ганглию; тело второго (постганглионарного) находится в ганглии, а аксон иннервирует
гладкие мышечные или железистые клетки внутренних органов. Ацетилхолин в качестве медимедиатора вырабатывается во всех преганглионарных клетках, а также в постганглионарных клетках
парасимпатической части вегетативной нервной системы. Некоторые постганглионарные симпатические
волокна (активирующие потовые железы и вызывающие расширение сосудов) также секретируют
ацетилхолин. В ЦНС ацетилхолин вырабатывается частью нейронов ретикулярных ядер моста и
8
интернейронами полосатого тела базальных ганглиев и некоторых других локальных зон. Рассматривается
роль этого медиатора в регуляции уровня бодрствования, а также в системах памяти, двигательных системах.
Доказана эффективность применения антагонистов ацетилхолина при ряде двигательных нарушений.
Выделяясь из пресинаптического окончания, ацетилхолин действует на постсинаптические рецепторы. Эти
рецепторы неоднородны и различаются локализацией и рядом свойств. Выделено два типа рецепторов (рис.
3.26): первый, помимо ацетилхолина, возбуждается под действием алкалоида табака никотина (никотиновые
рецепторы), второй тип активируется ацетилхолином и токсином мухомора мускарином (мускариновые
рецепторы). Никотиновые рецепторы являются классическим примером ионотропных рецепторов: их ионный
канал входит в состав рецептора и открывается сразу после присоединения ацетилхолина. Канал этот
характеризуется универсальной проницаемостью для положительно заряженных ионов, но в обычных
условиях (при открытии на фоне ПП) в связи с никотиновыми рецепторами наблюдается в основном
входящий Na+-TOK, вызывающий деполяризацию мембраны и возбуждение нейрона.
Никотиновые рецептры расположены на постсинаптической мембране поперечно-полосатых волокон
скелетных мышц (нервно-мышечные синапсы); в синапсах вегетативных ганглиев и в меньшем количестве,
чем мускариновые рецепторы, в ЦНС. Областью, наиболее чувствительной к никотину, являются
вегетативные ганглии, поэтому первые попытки курения приводят к значительным нарушениям в
деятельности органов: скачкам артериального давления, тошноте, головокружению. По мере привыкания
сохраняется в основном симпатический компонент действия: никотин начинает работать преимущественно
как стимулятор многих систем организма. Присутствует также и центральное активирующее влияние (на
головной мозг) ацетилхолина. Сверхдозы никотиникотина E0 и более мг) вызывают резкое учащение сердцебиения, судороги и остановку дыхания. Во время
курения никотин действует как слабый наркотический препарат-стимулятор, вызывая развитие не только
привыкания, но и зависимости. Наркотическая зависимость — это ситуация, когда организм включает
поступающий извне препарат в свой метаболизм, т. е. начинает «рассчитывать» на его постоянный приток.
При отказе от препарата происходит сбой в использующих его системах мозга: наблюдается резкое
ухудшение самочувствия, депрессия{абстинентный синдром или синдром отмены)- Человеку, попавшему в
зависимость, наркотик необходим уже не столько для того, чтобы почувствовать бодрость и эйфорию,
сколько для возврата хотя бы к относительно нормальному уровню жизнедеятельности. Наиболее известным
антагонистом никотиновых рецепторов является тубокурарин — активное действующее начало яда
некоторых южноамериканских растений. Основным «местом приложения» его влияния являются нервномышечные синапсы (вариант /). При этом происходит последовательное расслабление и паралич мышц
пальцев, затем глаз, рук и ног, шеи, спины и, наконец, дыхательных. Мускариновые рецепторы являются
метаботропными; они связаны с G-белками, и присоединение к ним ацетилхолина приводит к синтезу
вторичных посредников. Выделяют две основные локализации мускариновых рецепторов: синапсы,
образуемые постганглионарными (в основном парасимпатическими) вегетативными волокнами и ЦНС. В
первом случае в качестве вторичных посредников используются инозитолтрифосфат и диацилглицерол; во
втором — цГМФ. Ионные последствия возбуждения мускариновых рецепторов весьма разнообразны: в
сердце наблюдается увеличение проводимости для ионов К+, что приводит к гиперполяризации и снижению
частоты сокращений; в гладких мышцах отмечаются изменения проводимости как для К+, так и для Na+
(возможна гипер- или деполяризация в зависимости от конкретного органа). В ЦНС отмечается снижение
проницаемости мембраны для К+ (деполяризация; возбуждающее действие), но синапсы, содержащие
мускариновые рецепторы, могут располагаться как на тормозных, так и на возбуждающих нейронах коры и
базальных ганглиев. В связи с этим последствия блокады либо активации мускариновых рецепторов на
поведенческом уровне оказываются очень индивидуальны; их выраженность и направленность зависит от
конкретной химической структуры того или иного препарата. Эффекты мускарина носят преимущественно
парасимпатический характер: при отравлении мухоморами наблюдается тошнота, повышенное пото- и
слюноотделение, слезотечение, боли в животе, снижение артериального давления и сердечной активности.
Классическим антагонистом мускариновых рецепторов является атропин — токсин белены и дурмана. Его
периферические эффекты прямо противоположны действию мускарина: происходит снижение тонуса мышц
желудочно-кишечного тракта, учащается сердцебиение, прекращается слюноотделение (сухость во рту),
расширяются зрачки, наблюдаются и центральные эффекты (двигательное и речевое возбуждение,
галлюцинации). Инактивация ацетилхолина происходит непосредственно в синаптической щели. Ее
осуществляет фермент ацетилхоли-нэстераза, разлагающий медиатор до холина и остатка уксусной кислоты,
затем холин всасывается в пресинаптическое окончание и может вновь использоваться для синтеза
ацетилхолина. Ацетилхолинэстераза имеет активный центр, узнающий холин, и один активный центр,
«отрывающий» ацетильную
группу от исходной молекулы. Последний часто является местом атаки специфических блокаторов (вариант
//). Примером подобного блокатора служит прозерин (неостигмин), применяемый при миастении, которая
встречается примерно у трех человек на тысячу (чаще у женщин). Симптомами заболевания служат быстрая
9
мышечная утомляемость, непроизвольное опускание век, замедленное жевание. Такие больные очень
чувствительны к тубокурарину, а введение блокаторов ацетилхолинэстеразы ослабляет патологические
проявления. В настоящее время известно, что у значительной части больных миастенией число никотиновых
рецепторов примерно на 70% меньше, чем в норме. Причина этого состоит в том, что иммунная система
больного вырабатывает антитела на никотиновые рецепторы. Эти антитела ускоряют разрушение рецепторов
на мембране, ослабляя передачу в нервно-мышечном синапсе. Прозерин и сходные с ним препараты
называют обратимыми блокаторами ацетилхолинэстеразы, их действие прекращается через несколько часов
после введения, кроме того, существуют необратимые блокаторы того же фермента. В этом случае вещество,
нарушающее работу ацетилхолинэстеразы, вступает с белком в устойчивую химическую связь и выводит его
из строя. Таким образом действуют фосфорорганические соединения, применяемые как препараты против
насекомых (инсектициды): хлорофос, тиофос и сходные с ними соединения могут вызвать у человека сужение
зрачков, потливость, снижение артериального давления, подергивания мышц. Еще более сильными агентамиблокаторами являются различные нервно-паралитические газы (зарин): легко проникая через все барьеры
организма, они вызывают судороги, потерю сознания и паралич. Смерть наступает от остановки дыхания. Для
немедленного ослабления эффектов отравляющих газов рекомендуется использование атропина; для
восстановления деятельности ацетилхолинэстеразы — особые вещества-реактиваторы, «отрывающие»
блокатор от фермента. Другим примером разрушительного действия на ацетилхо-линергический
(использующий ацетилхолин в качестве медиатора) синапс являются нейротоксины змей. Например, яд кобры
содержит альфа-нейротоксин, необратимо связывающийся с никотиновым рецептором и блокирующий его, а
также бета-нейротоксин, который тормозит выделение медиатора из пресинаптического окончания.
\
Сосудодвигательный центр продолговатого мозга и моста, принципы его функционирования;
барорецепторный рефлекс. Дыхательная аритмия.
Продолговатый мозг и мост: выполняют ряд «жизненно важных» функций; здесь находятся:
дыхательный центр (запуск вдохов и выдохов); сосудодвигательный центр (работа сердца, тонус сосудов);
центры, обеспечивающие врожденное пищевое поведение (центр вкуса, сосания, глотания, слюноотделения,
рвоты и др.); главный центр бодрствования («блок питания» ЦНС).
Схема расположения дыхательных нейронов продолг. мозга и моста:
Е – экспираторные (выдох),
I – инспираторные (вдох).
10
Среди нейронов вдоха ключевую роль играют клетки-пейсмекеры, находящиеся в ядрах нижней части
ромбовидной ямки.
Врожденно обусловленная частота их активации у человека: примерно 1 волна в 5 сек (12 раз в мин =
частота дыхания во сне).
От клеток-пейсмекеров (генераторов ритма) ПД передаются к другим дыхат. нейронам и
мотонейронам шейных и грудных сегментов спинного мозга, запускающим сокращение диафрагмы и
межреберных мышц.
Вдох приводит к постепенному растяжению легких и стенок грудной клетки.
Растяжение активирует особые механорецепторы (отростки чувствительных нервных клеток,
входящие в состав Х нерва), передающие сигнал в продолговатый мозг и мост.
Этот сигнал тормозит инспираторные и включает экспираторные нейроны (вдох сменяется выдохом).
После выдоха возникает пауза (до нового включения пейсмекеров).
На частоту работы пейсмекеров (долю посто-янно открытых Na+-каналов) влияют сигналы от
хеморецепторов и ствола мозга. Хеморецепторы: концентрация О2 и СО2 в крови; влияния ствола: эмоции
(голубое пятно), температура (гипоталамус), центры бодрствования, боль, стресс и др.
Возможен, кроме того, произвольный контроль дыхания.
Еще о дыхательных центрах:
•
•
•
•
инспираторные нейроны – это не только пейсмекеры, но и клетки, «зацикливающие» ПД по
замкнутому контуру, что дает возможность оказывать на мотонейроны стабильное активирующее действие;
хеморецепторы СО2 (и Н+) представляют собой нейроны на дне ромбовидной ямки; активируются в
основном при физической нагрузке;
хеморецепторы О2 расположены в каротидном синусе (область разветвления на наружную и
внутреннюю сонные артерии); важны, например, при подъеме в горы (на высоте 5 км воздуха в 2 раза
меньше);
пробуждение приводит к активации пейсмекеров центрами бодрствова-ния, и частота дыхания растет
до 16-18 в мин; при эмоциях и физич. нагрузке – до 30-40 в мин.
Передача информации о содержании О2 в крови идет по волокнам IX нерва (кроме того, на схеме
показана область, где расположены рецепторы растяжения аорты; сигнал идет по волокнам Х нерва).
Продолговатый мозг и мост: центры кашля, чихания, задержки дыхания при погружении в воду
(оборонительные реакции).
Барорецепторы (растяжение стенок сосудов)
Барорецепторный рефлекс – компенсаторная реакция на изменение растяжения стенок дуги аорты и
каротидного синуса
Если давление оказывается ниже нормы (у собаки около 160 мм рт.ст.), то активируется
симпатическая система, сердце начинает биться чаще и сильнее; если давление выше нормы – активируется
блуждающий нерв, работа сердца тормозится.
Дыхательная аритмия: результат влияния дыхательного центра на сосудодвигательный на примере
частоты сердечных сокращений (ЧСС) собаки.
Во время вдоха интервал между сокращениями сердца уменьшается (ЧСС растет); во время выдоха –
наоборот.
Дыхательной аритмии
подвержена активность как симпатических, так и парасимпатических нервов, однако только действие
Ацх развивается и прекращается достаточно быстро (благодаря Ацх-эстеразе); эффекты NE «не успевают» за
дыхательным ритмом.
Т.о., выраженность дыхат. аритмии – показатель активности парасимпатической системы.
Сверхаритмия у новорож-денных – признак незрелости сосудодвиг. центра; нужны ноотропы, а не
сердечные препараты!
Основные связи сосудодвигательного центра продолговатого мозга и моста (на выходе показаны
только симпат. эффекты):
1. Барорецепторы сосудов.
2. Периферические хеморецепторы (хемоРЦ).
3. Центральные хемоРЦ.
4. Дыхательные центры.
11
5. Влияния гипоталамуса (терморегуляция, боль и другие врожденно значимые стимулы, эмоции) и
коры больших полушарий (пере-ключаются через гипотала-мус и средний мозг; эмоции, связанные с оценкой
ситуа-ции как потенциально значи-мой, опасной и т.п.; центр таких эмоций – поясная изв.).
Билет 3
Внутриклеточные органоиды: разнообразие м функции в нервных клетках. ЭПС и комплекс Гольджи.
Роль митохондрий и АТФ. Рибосомы и синтез белка.
1. Клеточная мембрана: два слоя липидов + встроенные белки (каналы, насосы, ферменты, рецепторы
и др.)
2. Ядро: место хранения и репликации ДНК, образования РНК. и-РНК (копия того или иного гена),
выходя из ядра, вступает в контакт с рибосомами, управляя сборкой соответствующ. белка.
Нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК).
ДНК – несет генетическую информацию и передает ее потомству.
Передача потомству = репликация ДНК (размножение на молекулярном уровне).
Генетическая информация = информация о первичной структуре белков.
Ген – фрагмент молекулы ДНК, несущий информацию о структуре определенного белка. Всего ДНК
человека (23 молекулы) содер-жит около 30 тыс. генов. Каждая молекула ДНК (хромосома) в обычных
клетках присутствует в двух экземплярах: отцовском и материнском.
РНК выполняет вспомогательную функцию, обеспечивая превращение генетической информации в
конкретные белки (и-РНК – связующее звено между ДНК и рибосомами).
3. Рибосомы: комплекс РНК и белков-ферментов; здесь идет синтез белка по «инструкции» и-РНК; в
нейронах очень много рибосом (признак чрезвычайно активного обмена веществ).
4. Эндоплазматическая сеть (ретикулум): ЭПС – система тонких разветвленных мембранных каналов,
пронизывающая всю цитоплазму; транспортная функция.
5. Комплекс Гольджи: система плоских мемб-ранных цистерн; здесь происходит накопление веществ
и их упаковка в пузырьки-везикулы («почкование» везикул).
Далее везикулы направля-ются к клеточной мембра-не и сливаются с нею. В результате происходит
выброс (экзоцитоз) содержимого пузырьков в межклеточную среду. Таким путем осуществля-ется выделение
пищева-рительных ферментов, гормонов, медиаторов.
6. Митохондрии (м/х): «электро-станции» клетки (в нейронах – боль-шое кол-во м/х); здесь
завершается окисление органических веществ (прежде всего, глюкозы); при этом расходуется О2, выделяется
СО2 и из АДФ образуется АТФ.
АТФ – универсальный внутриклеточный переносчик энергии; в организме человека ежедневно
синтезируется и распадается более 50 кг этого вещества
АТФ – аденозинтрифосфорная к-та АДФ – аденозиндифосфорная к-та
12
АДФ + фосфорная к-та  АТФ (реакция запасания энергии; ею управляют особые дыхательные фер-менты,
расположенные на складках-кристах внутренней мембраны м/х)
АТФ  АДФ + фосфорная к-та (реакция выделения энергии; идет в любой части клетки, где необходимо
«привести в действие» белки-насосы, ферменты и т.п.)
Роль норадреналина (НА) в деятельности симпатической нервной систем: строение и работа НА-синапсов,
типы и подтипы рецепторов, аутоторможение.
Полностью 6 лекция
Вкусовые и обонятельные рецепторы; вкусовые и обонятельные центры головного мозга. Центры кожной и
мышечной чувствительности таламуса и коры.
•
•
•
•
Вкусовые центры продолговатого мозга и моста (сигналы от языка VII и IX н.; от глотки – X н.):
в зависимости от «хорошего» и «плохого» вкуса запускаются пищевые либо оборонительные
реакции.
«Хороший» вкус (рецепторы глюкозы и Glu; биологически полезные вещества): сосание, жевание,
глотание, выделение желудочного сока и «густой» слюны с пищеварительными ферментами
(парасимпатическая реакция).
«Плохой» вкус (рецепторы горького – растительные токсины; избыток кислого и соленого):
выплевывание, плач, рвота, выделение большого количества жидкой слюны (смыть «эту гадость»;
симпатическая реакция).
Вестибулярная информация (информация о положении тела в пространстве) необходима для
оперативной коррекции движений; в связи с этим она очень быстро расходится по 4-м направлениям:
через таламус в кору (управление произвольными движениями);
в мозжечок (управление автоматизированными движениями);
в глазодвигательные центры среднего мозга;
в спинной мозг (вестибуло-спинальные тракты).
Билет 4
Клетки скелетных мышц, сердца, гладких мышц: особенности строения, сокращения, проведения
сигнала и связей с нервной системой
Электрический синапс: прямая передача электрического возбуждения. Основная область
электрическ. синапса – «щелевой контакт», в котором мембраны клеток находятся на расстоянии 2 нм (хим.
синапс – 20-30 нм). В мембраны друг напротив друга встроены каналы-коннексоны (каждый состоит из 6
белков-коннексинов). Через коннексоны легко движутся любые ионы, что позволяет ПД напрямую переходить с клетки на клетку.
Наиболее яркий пример работы коннексонов в нашем организме – сер-дечная мышца. Следует особо
отметить, что мышечные клетки всех типов обладают ПП и генерируют ПД, кото-рые необходимы для
запуска сокращения (взаимное скольжение белковых нитей актина и миозина с затратой энергии АТФ).
ПД поперечно-полосатой мышечной клетки близок к ПД нейрона: от ПП=-80 мВ вверх до +40 мВ;
длительность 1-2 мс; сначала вход Na+, затем выход К+.
ПД сердечного волокна гораздо более длительный: от ПП=-90 мВ вверх до +20 мВ; длительность 200400 мс; сначала вход Na+, затем – плато, и лишь затем (из-за нараста-ющего выхода К+) – возврат в ПП.
13



ПД мышечной клетки сердца и его стадии:
0 – деполяризация
1 – быстрая реполяризация
2 – плато
3 – окончательная реполяризация
4 – восстановление ПП
Причина плато – входящий ток ионов Са2+, который на время уравновешивает выход К+.
Ионов Са2+ в сотни и тысячи раз больше в межклеточной среде (по сравнению с цитоплазмой); на
многих клетках (сердце, гладкие мышцы, нейроны) имеются электрочувствительные Са2+-каналы.
При их открывании начинается вход Са2+ (в клетку вносится положительный заряд плюс влияние
Са2+ на активность многих белков); закрывание каналов – при возврате к ПП. ПД с плато регистрируется у
«рабочих» клеток сердца; назначение плато – дать войти в цитоплазму порции Са2+, который запустит
сокращение (взаимное скольжение нитей актина и миозина); у пейсмекеров сердца нет фазы плато, ПД
гораздо более короткий; суммарный ПД всех клеток сердца – электрокардиограмма (ЭКГ); распространение
ПД по сердцу – за счет электрических синапсов; параметры ПД клеток гладких мышц – между параметрами
ПД сердца и скелетных мышц; вход Са2+ наблюдается, но слабее.
Основное скопление клеток-пейсмекеров сердца – в верхней части правого пред-сердия («водитель
сердечного ритма»). Отсюда ПД распрост-раняется сначала по предсердиям, потом по желудочкам.
Пейсмекеры сердца – видоизмененные мышечные клетки.
У электрических рыб (например, электрического угря) имеются особые видоизмененные мышечные
клетки – электроциты. Они собраны в «батарею», способную генерировать разряд в сотни Вольт. Этот разряд
– суммарный ПД электроцитов.
Для описания электрических процессов в нервных клетках часто используется понятие
«проводимость» того или иного иона (g); оно означает, по сути, количество открытых каналов,
пропускающих данный ион; для сдвига равновесия процессов на мембране достаточно изменить g одного из
ионов (например, увеличение g для К+ приведет к гипер-поляризации, а для Na+ и Са2+ – к деполяризации);
В реальном мозге электрической стимуляции, конечно, нет; вместо нее – пейсмекеры, действие
сенсорных стимулов на рецепторы и (в подавляющем большинстве случаев) выделение возбуждающих
медиаторов в синапсах.
Постсинаптич. мембрана мышечной клетки складчатая, что увеличивает кол-во никотино-вых
рецепторов; от поверхности клетки внутрь цитоплазмы идут особые каналы – Т-трубочки.
1. Приход ПД приводит к экзоцитозу Ацх и активации никотиновых рецепторов
2. На мембране мышечной клетки возникает ПД, распространяю-щийся внутрь Т-трубочек.
3. ПД приводит к выбросу из ка-налов ЭПС, контактирующих с Т-трубочкой, ионов Са2+.
4. Са2+ запускает взаимное скольжение нитей актина и миозина, приводящее к сокра-щению
мышечной клетки.
3. ПД приводит к выбросу из ка-налов ЭПС, контактирующих с Т-трубочкой, ионов Са2+.
4. Са2+ запускает взаимное скольжение нитей актина и миозина, приводящее к сокра-щению
мышечной клетки.
Гладкие мышечные клетки:
Сократимые, слабо утомляемые эле-менты стенок внутренних органов (в перв. очередь, полых:
сосуды, ЖКТ, бронхи, мочеточники, матка и др.).
Сокращения могут быть кратковремен-ными (матка), ритмическими (кишеч-ник), тоническими
(сосуды).
Сокращение запускается ПД, который может возникать в результате:
срабатывания химического синапса;
активности клеток-пейсмекеров;
распространения возбуждения через щелевые контакты.
ПД, а также медиаторы (NЕ, Ацх) и гормоны вызывают открывание Са2+-каналов; в гладкомышечную
клетку входит Са2+, запускающий движение белковых нитей актина и миозина.
Длительность ПД = 20-30 мс; фаза плато и вход Са2+ выра-жены слабее, чем в сердце (значительная
часть Са2+, в отличие от сердца, входит через хемочувствит. каналы).
Управление работой сердца:
С клетками-пейсмекерами («води-телями ритма») контактируют как симпатич., так и парасимпатич.
волокна; выделяя NЕ и Ацх, они регулируют соотношение постоянно открытых Na+ и К+-каналов, управляя
частотой сердцебиений. С «рабочими» клетками сердца контактируют только симпатич. волокна; выделяя
NЕ, они увеличивают открывание Са2+-каналов. В результате на фазе плато в мышечную клетку входит
больше Са2+, и сокращение усиливается. В целом симпатич. НС учащает и усиливает сокращения; аналогичным образом действует выделяемый надпочечниками адреналин
14
Парасимпатич. НС в ос-новном лишь урежает со-кращения сердца (вплоть до полной остановки).
Стимуляция симпатич. нервов: частота разрядов пейсмекера растет за счет увеличения Na+-про-водимости и
снижения К+-проводимости.
Пресинаптические эффекты NЕ.
Эти эффекты идут, прежде всего, через 2-рецепторы и носят тормозный знак: ослабление активности
Са2+-каналов и снижение экзоцитоза медиатора
Два основных варианта:
- самоторможение («аутоторможение») выброса NЕ из пресинаптического окончания (экономия
медиатора,что особенно важно в условиях длительного стресса);
- торможение выброса Ацх из пресинаптического окончания (один из уровней конкуренции влияний
симпатической и парасимпатической систем на внутренние органы).
Симпатическая система повышает тонус мышечных клеток в стенках большинства сосудов
(происходит сжатие сосудов). Но известно, что в работающих мышцах, сердце, мозге кровоток возрастает
(«кровь прилила к мозгу»). Это заслуга не ВНС, а местных процессов (определенные вещества-регуляторы
вызывают расслабление гладкомышечных клеток). Следовательно, ВНС не нужно знать, например, в какой из
400 мышц нашего организма при определенном виде движений требуется усилить кровоток – все происходит
«само собой» за счет местных факторов. Так, сосуды головного мозга наиболее чувствительны к содержанию
СО2 в крови: при росте – расширение, при гипервентиляции – сужение (парадок-сальный эффект).
Расширение вызывают также ионы К+, Н+ и аденозин (продукт распада АТФ). Дефицит О2 в мозге (ишемия)
приводит к общему расширению сосудов (через сосудодвигательный центр продолговатого мозга и моста).
15
Ацетилхолин и норадреналин: медиаторная функция в ЦНС (регуляция уровня бодрствования, болевой
чувствительности, эмоционального состояния и др.)
Центры вестибулярной чувствительности, слуха и зрения головного мозга (таламус, кора, продолговатый
мозг и мост, четверохолмие, супрахиазменные ядра и др.)
Вестибулярные и слуховые ядра – по углам ромбовидной ямки; вестиб. ядра ме-диальнее, как эволюционно более древние.
Далее слуховая информация идет в средний мозг (нижние холмики ч/х) и таламус; у дельфинов и
летучих мышей здесь – центры эхолокации; у нас – сравнение сигналов от правого и левого уха, определения
направления на источник сигналов.
В последнем случае возможен запуск ряда врожденных рефлексов: ровная установка головы («ребенок
начинает держать голову», органы зрения и слуха приводятся в оптимальное положение); экстренное
распрямление конеч-ностей при потере равновесия (рассчитан на четвероногих; у чело-века рефлекторное
разгибание рук при падении увеличивает вероятность травмы); другие разгибат. движе-ния (например, при
локомоции). Вестибулярные ядра: информация от мешочков и полукружных каналов
Слуховые ядра: от улитки
5-1. Симпатическая нервная система: функции, анатомическая организация, особенности работы
синапсов, примеры влияния на внутренние органы.
Вегетативная нервная система (ВНС) – часть нервно системы, управляющая работой внутренних
органов. Делится на: симпатическую нервную систему и на парасимпатическую нервную систему.
16
Симпатическая НС: эрготропная функция (управляет органами в ситуации затраты энергии: физич. и
эмоц. нагрузка, стресс, бегство, нападение).
сердце
парасимпатическая НС
симпатическая НС
ЖКТ
активация
торможение
Таким образом, органы, активные во время стресса, возбуждает симпатическая система и тормозит
парасимпатическая (пример: сердце).
Органы, обеспечивающие восстановление сил, напротив, возбуждает парасимпатическая система и
тормозит симпатическая (пример: все отделы и железы желудочно-кишечного тракта – ЖКТ).
Анатомически две части ВНС разобщены: симпатич. нейроны лежат в боковых рогах сер. в-ва
грудных и верхних поясничн. сегментов спинного мозга; парасимпатич. – в крестцовых сегментах и головном
мозге.
органы
головы
органы
гр.кл.
органы
бр.п.
Симп. НС
(4 «этажа»:
занимают грудные и
верхние
поясничные
сегменты)
органы
таза
17
Все внутренние органы также можно разделить на 4 группы («этажа»): [1] органы головы (железы,
мышцы зрачка и хрусталика), [2] грудной клетки (сердце, бронхи), [3] брюшной полости (ЖКТ), [4] органы
таза (мочеполовая система, нижняя часть ЖКТ).
Кроме того, на всех «этажах» есть сосуды.
Основные эффекты: конкурируют с парасимпатич. + сужение большинства сосудов, потоотделение,
выделение адреналина надпочечниками и др.
Автономная (вегетативная) система из нервной системы выделена в связи с особенностями ее
строения и функций. Вегетативная {автономная) нервная система регулирует работу внутренних органов. Она
управляет активностью гладкой и сердечной мускулатуры, а также желез, координируя их деятельность.
Человек не может сознательно управлять работой этой системы, т. е. она непроизвольная. Вегетативная часть
нервной системы осуществляет иннервацию всех обменных процессов в теле человека, поддерживает
постоянство внутренней среды, координирует функции внутренних органов, желез, сердечно-сосудистой
системы.
Структурными отличиями автономной части нервной системы от соматической нервной системы
являются очаговое расположение вегетативных центров (в трех отделах мозга), наличие вегетативных
нервных узлов (скоплений тел нервных клеток) в нервных сплетениях, двухнейронность эфферентного
нервного пути от мозга до рабочего органа, отсутствие сегментарности.
Автономную нервную систему на основании строения, топографии вегетативных ядер в спинном и
головном мозге, а также особенностей функции подразделяют на симпатическую и парасимпатическую
части.
Симпатическая часть вегетативной нервной системы иннервирует все органы и ткани тела человека
— кожу, мышцы, внутренние органы, кровеносные и лимфатические сосуды и другие структуры.
И симпатическая, и парасимпатическая части имеют центральные отделы в виде ядер (скоплений
клеток вегетативной природы), расположенных в различных отделах мозга, и периферический отдел.
Периферический отдел вегетативной нервной системы включает находящиеся за пределами мозга (вне
полости черепа и позвоночного канала) вегетативные нервы, нервные волокна, узлы (ганглии), вегетативные
сплетения и нервные окончания.
У симпатической части к центральному ее отделу принадлежат ядра, расположенные в боковых рогах
спинного мозга с VIII шейного (I грудного) по II поясничный сегмент. К периферическому отделу
симпатической части относятся парный
симпатический ствол, расположенный по сторонам от позвоночного столба (справа и слева) с его
соединительными ветвями (белыми и серыми); нервы, идущие от симпатического ствола к внутренним
органам и сосудам, к крупным симпатическим сплетениям, находящимся в брюшной полости и в полости
таза, нервные окончания симпатической природы.
Симпатические нервные сплетения располагаются на брюшной аорте, на передней поверхности
крестца и состоят из групп нервных узлов, подходящих к ним и отходящих от них нервов. К числу наиболее
крупных сплетений относится чревное (солнечное) сплетение, расположенное вокруг чревного ствола. Из
узлов этого сплетения отходят симпатические волокна, иннервирующие почти все органы брюшной полости.
Симпатические волокна, отходящие от симпатического ствола, идут также в составе всех спинномозговых и
черепных нервов. Существуют и самостоятельные симпатические нервы — сердечные, сонные, пищеводные,
легочные, осуществляющие симпатическую иннервацию сердца, органов головы, шеи, грудной и брюшной
полостей. Симпатическая нервная система иннервирует все ткани и органы тела человека.
Медиатором (химическим посредником передачи возбуждения) окончаний симпатических нервных
волокон в большинстве случаев является норадреналин. Под его влиянием увеличивается ритм и сила
сердечных сокращений, происходит сужение сосудов, расширение зрачка, снижение секреции желез желудка
и кишечника, расслабление гладкой мускулатуры кишечника.
Таким образом, в отличие от других органов и частей тела, внутренние органы получают двойную
вегетативную иннервацию: и симпатическую, и парасимпатическую. Обе эти части вегетативной нервной
системы действуют на одни и те же внутренние органы, создавая наиболее оптимальный режим их работы. В
зависимости от жизненных обстоятельств, от величины функциональных нагрузок вегетативная нервная
система или усиливает функции тех или иных внутренних органов, включая работу сердца, или ослабляет их.
При этом в каждый момент в соответствии с потребностями организма большую активность в отношении
внутренних органов проявляет или симпатическая, или парасимпатическая части вегетативной нервной
системы. Что касается остальных органов и тканей (опорно-двигательного аппарата, кожи с ее структурными
элементами, стенок сосудов и др.), все обменные процессы в них регулирует симпатическая часть
вегетативной нервной системы.
Координацию работы всех отделов вегетативной нервной системы осуществляют гипоталамус и кора
большого мозга.
18
Симп. система: ганглии образуют идущие вдоль спинного мозга цепочки; часть постганглионарн.
нейронов находится в чревном (celiac)и брыжеечных (mesenteric) ганглиях.
Управление работой сердца: с клетками-пейсмекерами («водителями ритма») контактируют как
симпатич., так и парасимпатич. волокна; выделяя NЕ и Ацх, они регулируют соотношение постоянно
открытых Na+ и К+-каналов, управляя частотой сердцебиений.
С «рабочими» клетками сердца контактируют только симпатич. волокна; выделяя NЕ, они увеличивают открывание Са2+-каналов. В результате на фазе плато в мышечную клетку входит больше Са2+, и
сокращение усиливается.
В целом симпатич. НС учащает и усиливает сокращения; аналогичным образом действует
выделяемый надпочечниками адреналин.
Стимуляция симпатич. нервов: частота разрядов пейсмекера растет за счет увеличения Na+проводимости и снижения К+-проводимости.
5-2. Синтез ацетилхолина (Ацх). Ацетилхолинэстераза и инактивация Ацх. Эффекты блокаторов
Ацх-эстразы. Миастения и ее лечение.
По химическому строению ацетилхолин представляет собой соединение двух молекул —
азотсодержащего холина и остатка уксусной кислоты.
Синтез ацетилхолина осуществляется в основном в пресинаптических окончаниях с помощью
фермента холин ацетил-трансферазы. Затем медиатор переносится в пустые везикулы и хранится в них до
момента выброса.
Появление ПД запускает выброс Ацх в синаптическую щель, после чего он действует на рецепторы
постсинаптической мембраны.
Инактивация Ацх происходит с помощью фермента ацетилхолинэстеразы. Ацх-эстераза расположена
на постсинаптической мембране и в синаптической щели. Она очень быстро «разрывает» Ацх на холин и
остаток уксусной кислоты (ацетат). На следующем шаге холин переносится с помощью особого белка-насоса
обратно в пресинаптическое окончание и вновь используется для синтеза Ацх.
Блокаторы Ацх-эстеразы активируют передачу сигнала в ацетилхолиновых синапсах, вызывая в
больших дозах судороги (нервно-мышечные синапсы), спазм бронхов и остановку сердца (парасимпатические
синапсы).
Примеры блокаторов:
-токсин малабарских бобов эзерин (физостигмин);
-фосфорорганические инсекти-циды (хлорофос, дихлофос и т.п.; могут вызывать токсикоманию);
-боевые нервно-паралитические газы (зарин, табун).
Пиридостигмин (на основе эзерина): лекарственное средство при миастении (50 на 1 млн.;
аутоиммунное заболевание: антитела атакуют никотиновые рецепторы; развивается мышечная слабость,
вялость, быстрая утомляемость; характерн. признак – опущенные веки). Основное лечение –
иммуносупрессия.
Пиридостигмин и сходные препараты (амиридин), а также ряд агонистов ацетилхолина используются
для лечения болезни Альцгеймера – самого распространенного нейродегенеративного заболевания, при
котором первыми страдают Ацх-нейроны больших полушарий.
5-3. Экстрапирамидная система: функции основных структур и трактов. Рубро-, вестибуло- и
ретикулоспинальные тракты. Тектоспинальный тракт.
Руброспинальный тракт – предшественник кортико-спинального (пирамидного) тракта; еще не
способен обеспечить тонкое управление моторикой пальцев, может лишь вызвать совместное (си-нергичное)
их сгибание. Руброспиный тракт – часть так называемой экстрапирамидной системы управления движениями,
в которую входят также вестибуло-спинальный и ретикуло-спинальный тракты.
Руброспинальный тракт – сгибание конечностей (в том числе при локомоции – то есть ходьбе, беге и
т.п.). Вестибулоспинальный тракт –разгибание конечностей (рефлексы, локомоция).Ретикулоспинальные
тракты – идут от РФ, сгибание и разгибание туловища (самые древние двигательные тракты, с их помощью
плавают рыбы).
6-1. Парасимпатическая нервная система: функции, анатомическая организация, особенности
работы синапсов, примеры влияния на внутренние органы.
Парасимп. система: ганглии рядом с органами или в стенках органа.
19
Парасимпатическая часть иннервирует только внутренние органы, которые, таким образом, имеют
двойную вегетативную иннервацию — и симпатическую, и парасимпатическую. Все остальные органы и
ткани получают только симпатическую вегетативную иннервацию.
У парасимпатической части нервной системы центральный отдел расположен в стволе головного
мозга в виде ядер черепных нервов (глазодвигательного, лицевого, языкоглоточного, блуждающего) и в
боковых рогах крестцовых сегментов спинного мозга (с II по IV).
Периферический отдел парасимпатической части нервной системы представлен нервными волокнами
в составе черепных и тазовых нервов, нервными узлами, расположенными в стенках внутренних органов или
в непосредственной близости от органов, нервными окончаниями парасимпатической природы. Ко многим
внутренним органам парасимпатические волокна идут в составе блуждающих нервов (X пара черепных
нервов). Этот нерв иннервирует почти все органы грудной и брюшной полостей. Половые органы, мочевой
пузырь и конечная часть толстой кишки получают парасимпатическую иннервацию из крестцового отдела
спинного мозга.
Медиатором, образующимся в окончаниях парасимпатических нервных волокон, является
ацетилхолин, который уменьшает ритм и силу сердечных сокращений, суживает
просвет бронхов, усиливает желудочно-кишечную перистальтику, активизирует секрецию желез желудка,
кишечника, поджелудочной железы, суживает зрачок.
Парасимпатич. НС в ос-новном лишь урежает со-кращения сердца (вплоть до полной остановки).
6-2. Синтез моноаминов (норадреналина, дофамина, серотонина, гистамина). Инактивация
моноаминов, роль МАО-А и МАО-Б, применение блокаторов МАО.
Норадреналин, дофамин, серотонин, гистамин в связи с особенностями химического строения относят
к моноаминам – производ-ным аминокислот (пищевых), потерявших СО2 (декарбоксилирование). Это
обуславливает сходство ряда их свойств и, прежде всего, наличие общих путей синтеза и инактивации.
На стадии дофамина реакция останавливается в нейронах:
А) черной субстанции среднего мозга
(аксоны идут в базальные ганглии)
Б) вентральной покрышки среднего
мозга (аксоны идут в кору б. п/ш.)
В) гипоталамуса (короткие аксоны,
локальные влияния и нейроэндокринная функция).
Жизненный цикл DA:
1. Синтез в пресинаптическом окончании и экзоцитоз при приходе ПД
2. Действие на постсинаптичес-кие рецепторы, связанные с G-белками.
3. Действие на пресинаптические рецепторы: аутоторможение экзо-цитоза (как и в случае NE).
4. Инактивация: обратный захват и последующее повторное использование либо разрушение с помощью
МАО.
МАО – фермент моноаминоксидаза; расщепляет самые разные



моноамины, в т.ч. медиаторы и гормоны.
Особая группа препаратов, влияющая на работу DA-синапсов: амфетамин и его производные.Эти
вещества относятся к группе психомоторных стимуляторов и действуют преимущественно на
пресинаптическом уровне.
Амфетамины:
ослабляют обратный захват DA и даже обращают работу белков-насосов;
активируют загрузку DA в везикулы (каждая везикула содержит теперь больше DA);
частично блокируют МАО.
При введении высоких доз действие амфетаминов начинает распространяться на систему NE.
В результате появляется бодрость, прилив сил, снимается утомление, голод. Амфетамины пыта-лись
использовать для похудания; они были первыми спортивными допингами; сейчас это – «наркотики дискотек»
и группа лекарственных препаратов (используются при тяжелых депрессиях).
Привыкание и зависимость: через 20-30 приемов; не дают реальной энергии, а лишь заставляют мозг
расставаться с «неприкосновенными запасами» DA; быстро развиваются эндокринные нарушения, страдает
сердечно-сосудистая система. Как допинги давно ушли в прошлое (им далеко до EPO – эритропоэтина,
увеличиваю-щего в крови содержание эритроцитов…).
20
Инактивация DA: обратный захват с помощью белка-насоса и далее повторная загрузка в везикулу либо
разрушение с помощью МАО (находится на мембране митохондрий).
Синтез серотонина (5-НТ) идет в 2 стадии:
1. Из пищевой аминокислоты триптофана образуется 5-гидрокситриптофан; фермент
триптофангидроксилаза.
2. Из 5-гидрокситриптофана образуется 5-гидрокситриптамин (5-НТ; серотонин); фермент декарбоксилаза
ароматических аминокислот.
Серотонин является тканевым гормоном (увеличивает тонус гладких мышечных клеток в стенках
сосудов и ряда других внутренних органов). Кроме того, серотонин – медиатор ЦНС; вырабатывают нейроны
ядер шва (верхне-центральная зона среднего мозга, моста и продолговатого мозга с переходом в спинной
мозг); аксоны клеток ядер шва расходятся по всей ЦНС, образуя контакты обычного и варикозного типа.
Антидепрессанты – препараты, активирующие системы NE, DA и 5-НТ (NE и DA поднимают
уровень положит. эмоций, а серотонин сдерживает отрицательные эмоции).
Механизм действия: блокаторы МАО и обратного захвата.
В случае МАО выделяют 2 подтипа фермента:
МАО-А – разрушает NE и 5-НТ;
МАО-Б – разрушает дофамин.
Ранее использовали неспецифические блокаторы МАО (ниаламид); теперь – более мягко действующие
блокаторы МАО-А (пиразидол). Блокаторы МАО-Б (депренил) применяют при паркинсонизме.
На фоне блокаторов МАО может возникать «сырный синдром»: тирамин, которого много в сыре,
бобовых, копченостях, не разрушается и оказывает NE-подобное действие (нервное возб-е, гипертония).
В случае обратного захвата белки-насосы для каждого из медиаторов хотя и похожи, но все же
разные. Используют неспецифические блокаторы обратного захвата (амитриптилин) и наиболее мягко
работающие блокаторы захвата 5-НТ (флуоксетин = прозак). Прозак: применение повышает уровень
оптимизма и увереннос-ти в себе.
Синтез дофамина (DA):
Уже знакомая последовательность реакций:
1.
Тирозин превращается в L-дофа; фермент тирозин-гидроксилаза
2.
L-дофа дает дофамин (декарбоксилирование  )
3.
Дофамин превращается в NЕ и т.д.
НОРАДРЕНАЛИН (NE).
Как и к ацетилхолину, к NЕ существует два основных типа рецепторов (альфа- и бетаадренорецепторы). К рецепторам Ацх агонисты и антагонисты создала сама природа, они издавна известны
человечеству.В случае NЕ потрудиться пришлось химикам; избирательные альфа-агонисты и антагонисты, а
также бета-агонисты и антагонисты стали появляться лишь после 1948 г.
Норадреналин – образуется в результате цепи химических ре-акций из пищевой аминокислоты
тирозина; характерный элемент структуры – ароматическое (бензольное) кольцо.
Синтез – в пресинаптическом окончании, после чего NЕ переносится внутрь везикул и готов к
экзоцитозу.
21
Появление ПД запускает вход Са2+ и выброс NЕ в синаптическую щель, после чего он действует на
рецепторы как пост-синаптической, так и пресинаптической мембраны.
NE в головном мозге: в передней верхней части моста («голубое пятно»), на дне ромбовидной ямки;
всего несколько млн. клеток (< 1% нейронов ЦНС), однако их аксоны расхо-дятся по всему головному и
спинному мозгу, влияя на многие функции.
Медиатор норадреналин относится к катехоламинам — производным аминокислоты тирозина.
Тирозин — одна из незаменимых аминокислот, которые мы получаем только с пищей.
Синтез норадреналина осуществляется в пресинаптических окончаниях, затем он переносится в
пустые везикулы и хранится до момента выброса. Выделяясь в синаптическую щель, норадреналин действует
на постсинаптические рецепторы, которые неоднородны и подразделяются на два типа — альфа- и бетаадренорецепторы. Оба они являются метаботропными, но разница состоит в том, что альфа-адренорецепторы
в качестве вторичных посредников используют инозитолтрифосфат (ИТФ), диацилглицерол (ДАТ) и ионы
Са2+, а бета-адренорецепторы соединены с ферментом аденилатциклазой, продуцирующей циклический
аденозинмонофосфат (цАМФ).
Норадренергические (вырабатывающие норадреналин в качестве медиатора) нейроны расположены в
голубом пятне и межножковом ядре среднего мозга, их аксоны образуют чрезвычайно широкую сеть
проекций, в результате чего соответствующие синапсы можно обнаружить в большой концентрации в разных
отделах ЦНС от спинного до конечного мозга, в том числе в коре мозжечка и больших полушарий (содержат
как
альфа-, так и бета-адренорецепторы).
Обе эти группы препаратов (препараты с нейролептическими свойствами, антидепрессанты.)
способны влиять на активность норадренергической системы, но ситуация осложняется тем, что в регуляции
уровня эмоций и двигательной активности, кроме норадреналина, участвуют и другие медиаторы, в
частности, дофамин и серотонин.
Обратный захват норадреналина осуществляется особыми белками-насосами. Попав в
пресинаптическое окончание, норадреналин может повторно «загружаться» в везикулы, но может и
разлагаться с помощью фермента моноаминоксидазы (МАО). Инактивация происходит внутри митохондрий,
на внутренней мембране которых располагается МАО. Чрезвычайно важно, что этот фермент осуществляет
разложение и других моноаминов — дофамина и серотонина. Оказалось, что использование блокаторов МАО
позволяет повысить активность всех трех медиаторных систем (антидепрессантные эффекты).
22
Дофамин. Дофамин относится к катехоламинам. Дофаминергические нейроны встречаются в трех
отделах головного мозга: черной субстанции (ее компактной части), покрышке среднего мозга и в различных
ядрах гипоталамуса. В периферической нервной системе его практически нет.
Синтез дофамина протекает так же, как и норадреналина, но в дофаминергических нейронах цепочка
химических превращений тирозина останавливается на одно звено раньше. Далее происходит перенос
медиатора в везикулы и выброс в синаптическую щель по мере надобности.
В норме инактивация дофамина осуществляется тем же способом, который описан для норадреналина
(обратный захват, а затем повторная загрузка в везикулы либо разложение с помощью МАО). Отличие
состоит в функции пресинаптических рецепторов. В случае дофамина их включение тормозит активность
синапса, т. е. уменьшает дальнейший выброс медиатора. Этот механизм позволяет нервным клеткам
экономно расходовать запасы дофамина, но подразумевается, что чувствительность пре- и постсинаптических
рецепторов к дофамину тонко сбалансирована. Смещение этого
баланса, вероятно, является причиной некоторых видов шизофрении, при которых пресинаптические
рецепторы «опаздывают» с торможением выброса медиатора, поэтому оказывается полезным введение
специфических агонистов пресинаптических рецепторов (например, апоморфина в малых дозах).
Серотонин. Серотонин — медиатор, относящийся к группе моноаминов, к ней же принадлежат
катехоламины и гистамин. Образуется серотонин в результате химического
преобразования аминокислоты триптофана. В ЦНС серотонин синтезируют в основном нейроны,
находящиеся в ядрах шва; последние расположены вдоль средней линии продолговатого мозга, моста и
среднего мозга. Синтез серотонина осуществляется преимущественно в пресинаптических окончаниях.
Выделяясь в дальнейшем в синаптическую щель, серотонин связывается с соответствующими рецепторами,
которых в настоящее время известно 3 типа. Сокращенно они называются 5HTj-, 5HT2- и 5НТ3-рецепторы. Последний слабо представлен в ЦНС, поэтому подробнее остановимся только на свойствах
рецепторов первого и второго типов.
5НТГ и 5НТ2-рецепторы являются метаботропными и сопряжены соответственно с аденилатциклазои
и фосфолипазои С (ферментом, с помощью которого осуществляется синтез диацилглицерола и
инозитолтрифосфата). 5НТ2-рецепторы более распространены на постсинаптических мембранах мозга,
особенно высока их концентрация в лобной коре; несколько меньше 5НТ2-рецепторов в поясной извилине,
гипоталамусе, миндалине. 5НТ,-рецепторы чаще являются пресинаптическими. Будучи более
чувствительными к серотонину, чем 5НТ2-тип, они способны эффективно блокировать его выброс в
синаптическую щель. Этот механизм в целом аналогичен механизму, описанному в случае дофамина. Кроме
того, активация пресинаптических рецепторов снижает синтез серотонина.
Серотонин, как и катехоламины, возвращается в пресинаптическое окончание с помощью механизма
обратного всасывания. Деградация медиатора идет с помощью все той же МАО. Ослабляя обратный захват
либо блокируя МАО, можно достичь активации серотонинергических синапсов. При этом воздействие на
МАО приведет к параллельной активации и катехоламинергических систем. Блокаторы МАО, усиливающие
работу сразу трех медиаторов-моноаминов (серотонина, норадреналина и дофамина), образуют отдельное
семейство психотропных препаратов — антидепрессантов.
6-3. Центры сна и бодрствования головного мозга (ретикулярные ядра, центральное серое
вещество, голубое пятно и др.) Электроэнцефаграмма сна и бодрствования.
Сон и наркоз. Мозговые центры, регулирующие смену сна и бодрствования – одни из самых древних
структур НС. Засыпаем мы по многим причинам, в т.ч. при снижении сенсорного притока; это снижение
имитируют снотворные препараты. Но сон – не только фаза отдыха мозга; он включает в себя т.н.
парадоксальную фазу (REM-sleep), во время которой ЦНС обрабатывает накопленную за день информацию
(«фаза сновидений»).
Барбитураты, вызывая избыточно сильное торможение, блокируют эту фазу, мешая, прежде всего, полноценной «очистке» контуров памяти. Сон, вызванный бензодиазепинами, ближе к естественному, однако и в
этом случае всегда есть риск привыкания и зависимости.
23
Awake: бодрствование; альфа-ритм – 10-12 Гц;
бета-ритм – 15-30 Гц; дельта-ритм – 1-3 Гц.
ЭЭГ во время парадоксального сна и бодрствования
близки.
Сальвадор Дали
«Сон»
Запись ЭЭГ (электроэнцефалограммы) производится от
стандартных точек скальпа в
стандартизированных усло-виях
(спокойное бодрствова-ние,
умственная нагрузка, сон,
гипервентиляция и др.).
Снотворные – препараты для «аварийного» (но не для ежедневного) применения! Барбитураты в
большей степени (чем бензодиазепины) подходят для длительного наркоза во время операций (гексенал).
Сверхдозы агонистов ГАМК способны вызвать остановку дыхания (самый частый способ суицида).
Центры сна и бодрствования.
Эволюционно очень древние, постоянно конкурируют друг с другом, учитывают значительное число
факторов (прежде всего, сенсорных).
1. Главный центр бодрствования: ретикулярные ядра моста; сюда поступает часть информации от
всех сенсорных систем; далее происходит оценка общего уровня «сенсорного давления» на ЦНС, и чем оно
больше, тем мозг активнее (нас будит сигнал, поступивший от любой сенсорной системы); аксоны (в т.ч.
Ацх) расходятся по всей ЦНС, задавая ее тонус («блок питания» мозга); в тихом и темном месте, а также при
торможении сенсорных потоков с помощью агонистов ГАМК мы засыпаем.
2. Главный центр сна: центральное серое вещество среднего мозга и ядра шва (5-НТ); аксоны
нейронов ядер шва также расходятся по всей ЦНС, снижая ее тонус и тормозя, в числе прочего, центры
бодрствования. Торможение коры происходит за счет снижения активности Glu-нейронов таламуса, чьи
аксоны идут в большие полушария.
3. Голубое пятно: вспомогательный центр бодрствования, получив сигнал из [1], тормозит [2] за счет
выделение NE.
При стрессе, приближении потенциально опасной ситуации трудно заснуть
(поездка, соревнования, экзамен…)
24
4. Супрахиазменные ядра переднего гипоталамуса: находятся напротив перекреста зрительных
нервов, получают информацию об общем уровне освещенности и настраиваются на суточный ритм
(«биологические часы»; часть нейронов активны днем и влияют на [1], часть – ночью и влияют на [2],
намекая, что пора спать). В яркой форме эффект «биологич. часов» проявляется при резкой смене часового
пояса. В основе поддержания ритма – медленные цепи внутриклеточных химических реакций.
5. Вспомогательный центр сна – ретикулярные ядра продолговатого мозга: реакция на химический
состав крови, появление аденозина и других «отходов обмена веществ», токсинов (при заболеваниях и
отравлениях), рост концентрации инсулина и глюкозы (после еды хочется спать); оказывает постоянное
возбуждающее действие на [2].
Но все еще сложнее, и выделяют стадии сна (на основе анализа ЭЭГ): Бодрствование: альфа-ритм –
10-12 Гц, бета-ритм – 15-30 Гц
Стадия 1: появление тета-ритма – 4-8 Гц
Стадия 2: сонные веретена и К-комплексы
Стадии 3 и 4: все более медленный дельта-ритм – 1-3 Гц.
REM-сон: «бодрствующая» ЭЭГ
СНЫ – «окно в бессознательное», «упорядочивание» накопленной информации, «дефрагментация»,
продолжение ментальных процессов в ином состоянии (творческие сны, вещие сны и т.п.). Если лишать REMсна, то человек не высыпается, а на следующую ночь «добирает» REM-сон. Развитый REM-сон – только у
млекопитающих.
Стадии 1-4 (не-REM-сон) – физиологический отдых мозга разной степени глубины.
REM-сон (парадоксальный: «бодрствующая» ЭЭГ, но порог пробуждения выше) – стадия сновидений,
обработка накопленной информа-ции (в первую очередь, за текущие сутки). Око-ло 20% времени сна; 4-5 раз
за ночь примерно по 20 мин; в первые 3 года жизни – 30-50%.
Наиболее выражен суточный цикл сон — бодрствование. Он реализуется как за счет безусловнорефлекторной основы, главные компоненты которой относятся к группе витальных врожденных реакций, так
и за счет определенных адаптивных процессов, которые и будут рассмотрены ниже.
Состояние бодрствования характеризуется высокой нервной активностью. В это время происходит
взаимодействие организма с внешней средой, формирование и реализация различных рефлекторных реакций.
Бодрствующее состояние поддерживается особыми центрами бодрствования.
Сон — это физиологическое состояние, при котором значительно снижается реакция нервной системы
и всего организма на внешние раздражители. Состояние сна является следствием включения особых центров
сна головного мозга и сопровождается снижением интенсивности физиологических процессов, общей
неподвижностью.
Кратко охарактеризуем основные центры бодрствования и сна головного мозга. Функции
главного центра бодрствования нашего мозга выполняют в ЦНС ретикулярные ядра моста. Каждая
сенсорная система, помимо передачи информации в специфические зрительные, слуховые, вкусовые зоны,
часть сигналов направляет именно сюда. В ретикулярных ядрах моста (ретикулярная формация моста)
25
происходит их суммирование и оценка общего уровня сенсорного «давления» на организм. Далее сигналы от
ретикулярных ядер чрезвычайно широко иррадиируют по ЦНС. Анатомическую основу для этого
обеспечивают коллатерали аксонов их нейронов, которые образуют возбуждающие синапсы на самых разных
уровнях — от коры больших полушарий до серого вещества спинного мозга.
В качестве ключевых центров сна рассматриваются содержащие серотонин структуры среднего мозга
и моста (ядра шва) и влияющее на них центральное серое вещество среднего мозга. Функции серотонина как
медиатора нервной системы уже обсуждались в разделе, посвященном общей физиологии нервной системы.
Напомним, что они связаны с тормозной модуляцией сенсорных входов. Как и в случае ретикулярных
ядер моста, коллатерали аксонов серотонинергических нейронов обнаруживаются на всех уровнях ЦНС.
Между ретикулярными ядрами моста и центрами сна существуют антагонистические отношения,
являющиеся частным случаем проявления принципа доминанты. При этом глутаматергические нейроны
центров бодрствования нуждаются в посреднике для реализации тормозного действия на центры сна. Роль
такого посредника выполняет голубое пятно — область норадренергических нейронов в верхней части моста.
Стимуляция этой зоны вызывает выключение центров сна и пробуждение. Следующей важной областью,
связанной с регуляцией суточных ритмов, являются супрахиазменные ядра гипоталамуса. Контактируя со
зрительной системой, они оказываются настроенными на суточные колебания освещенности в окружающей
среде. В результате часть нервных клеток этой области обнаруживает активность в темноте, а часть — в
светлое время суток. Первые посылают свои аксоны в центры сна, вторые— в центры бодрствования.
Нейроны супрахиазменных ядер обладают свойством автоматизма (будучи изолированными от всего
остального мозга, продолжают поддерживать суточный ритм). Их назначение состоит в том, чтобы вовремя
сообщить ретикулярным ядрам моста, что уже «пора вставать», а центральному серому веществу и ядрам шва
— что уже «пора спать».
Ретикулярные ядра продолговатого мозга. Не являясь самостоятельными центрами сна, они
посылают в центральное серое вещество сигналы, связанные с оценкой содержания в крови различных
важных для деятельности мозга веществ (глюкозы, токсинов, отходов обмена веществ). За счет активации
ретикулярной формации продолговатого мозга сонное состояние может развиться после еды, при болезнях,
физическом утомлении.
В целом можно заключить, что центры сна и бодрствования находятся в постоянных конкурентных
отношениях и степень доминирования тех или других зависит от многих факторов: времени суток, сенсорной
нагрузки, физического состояния. Это позволяет нервной системе гибко варьировать общий уровень своей
активности в зависимости от значимости текущей деятельности (ожидаемого подкрепления) и степени
утомления. В результате ЦНС, с одной стороны, функционирует в режиме максимальной экономии ресурсов,
с другой — в случае необходимости может быстро переходить в состояние высокой работоспособности,
быстрого и адекватного реагирования на внешние стимулы.
С помощью электрофизиологических методик установлено, что естественный ночной сон состоит из
нескольких повторяющихся циклов. В течение каждого такого цикла наблюдаются закономерные изменения в
электроэнцефалограмме (ЭЭГ) — электрической активности коры больших полушарий. Две основные
характеристики ЭЭГ — это частота и амплитуда составляющих ее волн. Известно, что в зависимости от
функционального состояния человека характер ЭЭГ меняется: чем больше активность мозга, тем больше
частота и ниже амплитуда волн ЭЭГ. В спокойном бодрствующем состоянии в ЭЭГ преобладает альфа-ритм
(8—12 Гц), при активной умственной деятельности он сменяется бета-ритмом A3—30 Гц). Во время
засыпания активность коры снижается и в ЭЭГ появляются сначала тета-волны D—7 Гц), а затем дельтаволны A—3 Гц). Сон с преобладанием медленных дельта-волн является основной фазой сна (около 80%
общей его длительности) и называется медленным сном. В ходе медленного сна наблюдается глубокое
торможение большинства областей ЦНС, происходит «физиологический отдых» — восстановление запасов
химических веществ и энергии, затраченных во время бодрствования. Можно наблюдать, что в течение ночи
медленный сон 4—5 раз периодически сменяется другой фазой сна. В это время дельта-волны замещаются на
быструю низкоамплитудную активность, сходную с ЭЭГ в состоянии бодрствования. Кроме того,
наблюдается повышение температуры, частоты дыхания
и сердцебиений, артериального давления, усиление потоотделения, но порог пробуждения в этот момент
оказывается еще выше, чем при медленном сне, т. е. торможение сенсорных
входов достигает максимума. Происходит также исчезновение мышечного тонуса (полное расслабление
мускулатуры). Совокупность данных признаков позволила назвать данную
фазу сна парадоксальной или быстрым сном. Во время этой стадии можно наблюдать также быстрые
движения глазных яблок — отсюда третье название: стадия быстрых движений глаз, или стадия БДГ (англ.
rapid eye movement — REM-сон).
Во время первого цикла (после первого интервала медленного сна) стадия БДГ еще очень короткая —
примерно 5 мин. Но с каждым новым циклом ее длительность нарастает и достигает 20—25 мин (суммарно
около 20% от всей длительности сна). Показано, что если человеку не позволять в течение ночи находиться в
26
этой стадии, то утром он оказывается невыспавшимся, отмечается повышенная утомляемость и
раздражительность. При длительном лишении быстрого сна могут развиться неврозы. Предполагается, что во
время быстрого сна мозг осуществляет обработку информации, накопленной за прошедший период
бодрствования. Судя по имеющимся данным, именно эта обработка является главной причиной сновидений.
7-1. Мозговое и корковое вещество надпочечников: выделяемые гормоны и их эффекты (в т.ч.
действие на нервную систему). ЦНС и управление работой надпочечников.
Надпочечник состоит из корковой и мозговой частей.
Корковая часть, выделяя гормоны, работает под управлением гипофиза.
Мозговая часть состоит из клеток того же происхожде-ния, что и клетки симпатических ганглиев. К ним
подходят преганглионарные симпатические волокна и, выделяя Ацх, через никотиновые рецепторы
запускают секрецию адреналина (80%) и NE (20%).
Адреналин интенсивнее, чем NE, действует на те орга-ны, где больше β-рецепторов (бронхи, сердце, сосуды
сердца – в последн. случае идет расширение сосудов, конкурирующее с влиянием NE через 1-рецепторы).
В целом мозговое вещество обеспечивает эндокринную «поддержку» симпатической НС, позволяет
пролонги-ровать ее эффекты на часы, сутки, недели, месяцы (что ведет к развитию многих патологических
процессов, но это уже другая история…)
Надпочечники — парные железы внутренней секреции, массой по 5—7 г, расположенные на полюсах
почек. В каждом надпочечнике выделяют два слоя: корковый и мозговой. Эти слои железы совершенно
различны по своему происхождению. Наружный корковый слой развивается из среднего зародышевого
листка (мезодермы), а внутренний слой является видоизмененным узлом вегетативной нервной
системы. Кора надпочечников подразделяется на три зоны: клубочковую, пучковую и сетчатую. Каждая из
этих зон вырабатывает характерные для нее гормоны, которые жизненно не-обходимы для организма. Общее
название гормонов коры надпочечников — кортикостероиды. В клубочковой зоне образуются
минералокортикоиды, в пучковой — глюкокортикоиды, в сетчатой — глюкокортикоиды и некоторое
количество половых гормонов. Все эти гормоны по своей химической природе — стероиды.
Минералокортикостероиды получили свое название за то, что регулируют обмен таких минеральных
элементов, как натрий и калий. Основным минералокортикоидом в организме человека является альдостерон,
способствующий, во-первых, задержке в организме воды и натрия и, во-вторых, выведению калия. Основной
орган-мишень для альдостерона — почки. Секретируемый под действием АКТГ и ренина почек альдостерон
проникает в эпителиальные клетки стенок почечных канальцев, в цитоплазме этих клеток связывается со
специфическим рецептором. Комплекс гормон — рецептор проникает в
ядро клетки и приводит к синтезу фермента, приводящего к задержке выделения натрия и усилению
выведения калия с мочой. Секреция альдостерона усиливается также при уменьшении объема плазмы крови:
при сильной жажде или кровопотерях. Под действием альдостерона жидкость задерживается в организме и
объем плазмы постепенно нормализуется. Глюкокортикоиды синтезируются в клетках пучковой зоны коры
надпочечников. Основной глюкокортикоид — гидрокортизон (кортизол). Глюкокортикоиды получили свое
название за то, что являются регуляторами углеводного обмена, усиливая цепь реакций, приводящих к
образованию главного углевода в организме — глюкозы. Кроме того, кортизол тормозит расход глюкозы в
периферических органах и тканях. Под влиянием кортизола тормозится проникновение пищевых
аминокислот из крови в различные клетки и, как следствие, стимулируются процессы распада белка в
различных тканях, что при некоторых патологиях может привести к снижению мышечной массы, замедлению
заживления ран. Кортизол также тормозит образование жиров. Кортизол, как и все другие глюкокортикоиды,
подавляет развитие воспаления. Воспаление характеризуется тремя симптомами: во-первых, притоком крови
к воспаленному участку и его покраснением; во-вторых, увеличением проницаемости стенок капилляров в
воспаленном участке и поступлением жидкости из капилляров в межклеточные пространства, т. е. отеком; и,
в-третьих, как следствие первых двух процессов — болевыми ощущениями. Все эти три симптома
устраняются кортизолом.
Глюкокортикоиды угнетают иммунитет, подавляя образование антител к чужеродным белкам, что
позволяет использовать их для торможения реакций отторжения пересаженных органов. В ряде случаев, при
кратковременном выбросе кортизола в кровь, описанные реакции не опасны для организма, однако
длительное повышение уровня глюкокортикоидов в крови может привести к тому, что симптомы какого-либо
инфекционного заболевания будут подавлены, а болезнь от этого не станет менее опасной. Поэтому
применять глюкокортикоиды в качестве лекарств нужно только по назначению врача.
Кортизол необходим для создания реакции на сильные раздражители, приводящие к развитию стресса.
Стресс можно определить как угрожающую ситуацию, развивающуюся под воздействием боли, кровопотери,
27
страха. Кортизол препятствует кровопотере и, способствуя развитию сосудосуживающего эффекта
норадреналина, сужает мелкие артериальные сосуды. Он усиливает сократительную способность сердечной
мышцы. Кортизол помогает лучше переносить состояние физиологического шока, он обладает также
пермиссивными эффектами, облегчая эффекты тироксина и норадреналина.
Секреция глюкокортикоидов регулируется АКТГ, причем под действием этого гормона не только
усиливается секреция, но и стимулируется рост коры надпочечников, т. е. увеличивается масса ткани,
способной вырабатывать кортизол. В течение всей жизни человека в клетках сетчатой зоны коры
надпочечников вырабатываются мужские и женские половые гормоны. Так, у мужчин две трети половых
гормонов — андрогенов синтезируется в семенниках, а одна треть — в коре надпочечников. При разрушении
клеток коры надпочечников развивается болезнь Аддисона. Раньше хроническая недостаточность коры
являлась, главным образом, следствием туберкулезной инфекции. В настоящее время это заболевание чаще
возникает из-за разрушительного воздействия на кору надпочечников антител, ошибочно вырабатываемых
клетками иммунной системы. У больных с болезнью Аддисона резко повышена секреция кортиколиберина и
АКТГ, за счет чего организм пытается повысить выработку гормонов коры надпочечников, что невозможно
по причине ее разрушения. Но кортиколиберин является также и фактором, усиливающим секрецию
меланоцитстимулирующего гормона гипофиза, который, в свою очередь, приводит к синтезу большого
количества пигмента меланина и потемнению кожи. У больных, кроме того, развивается мышечная слабость,
снижается масса тела, страдает память и умственные способности, ослабевает концентрация внимания,
иногда развиваются депрессии. Наблюдается усиленное выведение натрия с мочой и повышение уровня калия
в крови. Для лечения болезни Аддисона необходимо постоянно вводить кортикостероиды. Возможна и
противоположная патология: из-за усиленной секреции кортиколиберина или АКТГ наблюдается
гиперфункция коры надпочечников и возникает синдром Кушинга. Еще одно заболевание, связанное с корой
надпочечников, — адреногенитальный синдром, вызываемый врожденным отсутствием ферментов,
необходимых для синтеза кортизола.
На систему гипоталамус — аденогипофиз нехватка кортизола оказывает стимулирующий эффект, и
усиленная секреция кортиколиберина гипоталамусом и АКТГ аденогипофизом должна бы повысить уровень
кортизола, что в этой ситуации невозможно. Зато естественно усиливается синтез других стероидов коры
надпочечников и очень часто — мужских половых гормонов (андрогенов). При этом у девочек, несмотря на
нормальный женский генотип, происходит развитие организма по мужскому типу и формируется мужской
фенотип. Очень редко кора надпочечников начинает секретировать повышенные количества андрогенов в
зрелом возрасте. В этом случае у женщин наблюдается оволосение по мужскому типу, облысение,
уменьшение молочных желез, увеличение клитора. В мозговом веществе надпочечников содержатся
специализированные клетки, синтезирующие два гормона: адреналин и норадреналин, относящиеся к классу
катехоламинов и вырабатываемые из аминокислоты тирозина. Секреторную активность клеток мозгового
вещества стимулирует медиатор ацетилхолин, выделяемый из окончаний преганглионарных симпатических
нейронов, подходящих к этим клеткам. Таким образом, по своему эмбриональному происхождению и
иннервации мозговое вещество надпочечников — симпатический нервный узел. Из клеток мозгового
вещества выделяется приблизительно 80% адреналина и 20% норадреналина. Мишенями этих гормонов
являются все ткани организма. Адреналин и норадреналин призваны мобилизовать все силы человека в
случае ситуаций, требующих большого физического или умственного напряжения, при травме, инфекции,
испуге. Под влиянием внешних или внутренних стрессовых факторов происходит секреция этих гормонов,
которые увеличивают частоту сердечных сокращений и выброс крови при каждом из них; повышают
давление крови для улучшения снабжения кислородом и глюкозой; учащают дыхание и расширяют бронхи;
тормозят перистальтику (сокращение) желудочно-кишечного тракта. Кроме того, адреналин и норадреналин
стимулируют энергетический обмен. Так как основным источником энергии в организме служит глюкоза, то
под действием этих гормонов распадается полимер глюкозы гликоген, хранящийся в печени; при этом
образуется много молекул глюкозы, поступающих в кровь. Стимулируется также распад жиров для покрытия
энергетических затрат. Адреналин и норадреналин вызывают повышение возбудимости структур головного
мозга, что также адаптирует нервную систему к работе в условиях стресса. Таким образом, когда человек или
животное
находится в опасности, то гормоны мозгового вещества создают все условия для успешной борьбы или не
менее успешного бегства. Многообразие эффектов адреналина и норадреналина связано с тем, что в
различных тканях они реагируют с имеющимися там несколькими видами рецепторов.
Патологии мозгового вещества надпочечников возникают редко, однако при развитии в этой области
опухоли (феохромоцитомы) происходят приступообразные выбросы адреналина, причем симптомы,
наблюдаемые при этом, те же, что и при избыточном возбуждении симпатического отдела вегетативной
нервной системы. Клинически феохромоцитома проявляется подъемом артериального давления
(злокачественная гипертензия), не поддающаяся медикаментозному лечению.
28
Единственный метод лечения — хирургический. Любое разрушение или искусственное удаление
надпочечников (адреналэктомия) приводит к быстрой гибели. Эффекты гормонов мозгового слоя
надпочечников очень близки к эффектам, возникающим при возбуждении симпатического отдела
вегетативной нервной системы, и обе эти системы, каждая своими путями, обеспечивает выживание
организма в неблагоприятных условиях существования.
Кора надпочечников вырабатывает кортикостероиды. Часть из них («минералокортикоиды»)
регулирует обмен калия и натрия в почках. Вторая часть («глюкокортикоиды», ос-новной представитель
кортизол) управляет обменом глюкозы в организме, в частности, усиливает ее образование из других веществ
(белков, жиров); особенно ярок этот эффект при стрессе. В целом глюкокортикоиды перестраи-вают обмен
веществ на усиленное потребление энергии, «сопровождая» эффекты симпатической НС и адреналина.
Глюкокортикоиды, кроме того, тормозят активность иммунной системы и развитие воспаления, что позволяет
использовать их как противовоспалительные препараты.
Выделение глюкокортикоидов усиливает кортикотропин = адренокортикотропный гормон (АКТГ или
АСТН). Выделение АКТГ активирует кортиколиберин (CRH). Кортизол тормозит выброс АКТГ и CRH.
АКТГ (АСТН) состоит из 39 аминокис-лот. Его фрагменты длиной 7-10 а/к способны проникать в
ЦНС, оказывая ноотропное действие, улучшая обуче-ние и память, снижая проявления депрессивности
(препарат СЕМАКС). Кортиколиберин (CRH) стимулирует двигательную активность и эмоциональные
проявления; снижает пищевую и половую мотивации. В последнее время система CRH - АКТГ –
глюкокортикоиды интенсивно исследуется в связи с возможностями управления весом организма.
7-2. Синтез, взаимопревращения и инактивация глутаминовой кислоты и ГАМК. Значение
аминокислот для деятельности мозга.
Медиаторы-аминокислоты являются главными медиаторами ЦНС.
Глутаминовая кислота (Glu) – главный возбуждающий меди-атор (около 40% всех нейронов);
проведение основных потоков информации в ЦНС (сенсорные сигналы, двигат. команды, память).
Гамма-аминомасляная кислота (ГАМК) – главный тормозный медиатор (также около 40% всех
нейронов); запрет проведения «ненужной» информации (внимание, двигательный контроль).
Нормальная деятельность ЦНС обеспечивается тонким балансом Glu и ГАМК.
Нарушение этого баланса (как правило, в сторону уменьшения торможения) негативно влияет на
многие нервные процессы – вплоть до возникно-вения мощных локальных очагов возбуждения, что ведёт к
развитию эпилептических припадков.
Глутаминовая кислота и ГАМК – конкуренты и партнёры.
При нарушении баланса Glu и ГАМК:
синдром дефицита внимания и гиперактивности детей (СДВГ);
повышенная нервозность и тревожность взрослых;
нарушения сна, бессонница;
эпилепсия (чаcто врожденная патология, у 0.5% населения).
В клинических целях используют агонисты ГАМК и антагонисты Glu. Антагонисты ГАМК и агонисты
Glu – яды, вызывающие судороги (конвульсанты).
Глутаминовая кислота. Пищевая аминокислота – входит в состав белков пищи и белков нашего тела;
самая распространенная: потребляем с едой 5-10 г в сутки. Стандартная структура; радикал -СН2-СН2СООН. В водных растворах существует в ионизированном виде, то есть в форме отрицательно заряженного
остатка глутамата («глютамата»).
Для синтеза необходимы: -кетоглутаровая кислота (промежуточный продукт окисления глюкозы в цикле
Кребса; в больших количествах образуется в митохондриях); аминогруппа любой а/к, полученной с пищей;
фермент из группы аминотрансфераз. Такой синтез идет во всех клетках организма.
Другой («быстрый») путь синтеза, характерный для нейронов: взаимные превращения Glu и очень
сходной пищевой а/к глутамина: замена второй ОН-группы Glu на аминогруппу NH2.
глутамин 
Glu
(фермент глутамин синтетаза;
в пресинаптических окончаниях)
Glu

глутамин
(фермент глутаминаза; при
инактивации Glu)
29
Для синтеза необходимы: -кетоглутаровая кислота (промежуточный продукт окисления глюкозы в
цикле Кребса; в больших количествах образуется в митохондриях);
аминогруппа любой а/к, полученной с пищей; фермент из группы аминотрансфераз. Такой синтез идет во
всех клетках организма.
Во всех тканях организма (в т.ч. в мозге) очень много Glu. В связи с этим долгое время не могли поверить,
что столь распространенное вещество является медиатором ЦНС. Однако это именно так. Дело в том, что
пищевой глутамат почти не преодолевает ГЭБ, и для выпол-нения медиаторных функций Glu синтезируется
непосредственно в пресинаптических окончениях из глутамина; определенный вклад вносит также
образование Glu из -кетоглутаровой кислоты (-KG).
После синтеза Glu загружается в везикулы (◄ ), выбрасывается в синаптическую щель при приходе ПД и
влияет на рецепторы ( ↓↓↓ ), запуская ВПСП.
◄
Введение Glu непосредственно в мозг (в желудочки) вызывает возбуждение ЦНС и судороги.
Сходные эффекты наблюдаются при отравлении агонистами Glu, часть из которых является токсинами
растений. Пример: домоевая кислота; вырабатывается некоторыми одноклеточными водорослями; токсин
накапливается в телах животных, поедающих фитопланктон (двустворчатые моллюски, некоторые рыбы) и
способен отравлять птиц, млекопитающих, человека. Смертельные случаи: западное побережье Канады;
«бешенство» птиц в Калифорнии (Дюморье, Хичкок).
Инактивация Glu: Из синаптический щели Glu  переносится в глиальные клетки, где превращается
в глутамин (Gln)  (с помощью фермента глутаминазы).
Глутамин затем может перемещаться в пресинаптическое окончание и вновь становиться Glu в
митохондриях.Часть Glu возвращается из синаптической щели прямо в пресинаптич. окончание («обратное
всасывание»).
ГАМК. Непищевая аминокислота: аминогруппа в 3-м () положении. Синтез – из глутаминовой
кислоты за счет отщепления СО2 (фермент глутамат декарбоксилаза).
ГАМК может использоваться в качестве медиатора, но может терять аминогруппу (фермент ГАМКтрансфераза) и быстро окисляться с выдел. энергии.
Именно для нейронов характерна следующая цепь реакций: глюкоза  …  -кетоглутаровая кислота  Glu
 ГАМК  …  энергия
ГАМК на 10% проходит ГЭБ. Однако при ее системном введении (таблетки «Аминалон») наблюдается не
столько торможение ЦНС, сколько «питание» нейро-нов и улучшение их общего состояния (ноотропное
действие ГАМК).
Инактивация ГАМК. В значительной мере сходна с инактивацией Glu: обратное всасывание ГАМК
в пресинаптическое окончание либо всасывание глиальными клетками. В последнем случае ГАМК
разрушается ферментом ГАМК трансферазой: аминогруппа ГАМК переносится на -кетоглутаровую кислоту
30
с образованием Glu. Далее Glu может превращаться в глутамин, который транспортируется в
пресинаптическое окончание, опять становится Glu, а из Glu образуется ГАМК. Круг замкнулся.
Инактивация ГАМК происходит в основном путем обратного всасывания в пресинаптическое
окончание и последующего превращения в глутаминовую кислоту. Реакцию эту осуществляет особый
фермент ГАМК-трансфераза. Его блокаторами являются соли вальпроевой кислоты. Они оказывают
транквилизирующее и противосудорожное действие. Вальпроаты особенно полезны при малых формах
эпилепсии. Вызываемые ими побочные депрессантные изменения, как правило, минимальны.
Пресинаптическое
окончание
Глиальная
клетка
глутамин
Glu
глутамин
ГАМК
ГАМК
ГАМК
Постсинаптический
нейрон
Glu
ГАМК
ГАМК трансфераза
7-3. Средний мозг: четверохолмие и реакция на новизну. Движения глаз – слежение и саккады (роль
черепных нервов, черной субстанции, полосатого тела).
•
•
•
•
Средний мозг: четверохолмие, центральное серое вещество (ЦСВ), красное ядро, черная субстанция,
покрышка.
ЦСВ – продолжение РФ продолгова-того мозга и моста, главный центр сна; управляет входящими в
состав РФ ядрами шва.
Четверохолмие – анализ сенсорных сигналов, запуск реакции на новые стимулы (ориентировочный
рефлекс – поворот глаз, головы и всего тела в сторону источника сигнала).
Красное ядро и черная субстанция – двигательные центры; покрышка (вентральные ядра)
содержит DA-нейроны, аксоны – к коре и прилежащему ядру (один из важнейших центров положит. эмоций).
Главный центр сна: центральное серое вещество среднего мозга и ядра шва (5-НТ); аксоны нейронов
ядер шва также расходятся по всей ЦНС, снижая ее тонус и тормозя, в числе прочего, центры бодрствования.
Торможение коры происходит за счет снижения активности Glu-нейронов таламуса, чьи аксоны идут в
большие полушария.
Центральное серое вещество: собирает большое число информационных потоков и через ядра шва
влияет на уровень бодрствования, болевой чувствительности и др. (см. лекцию о DA и 5-НТ).
Четверохолмие: реакция на новизну; верхние холмики – на новые зрительные стимулы; нижние
холмики – на новые слуховые стимулы.
При появлении новых стимулов четверохолмие запускает ориентировочный рефлекс – поворот глаз, головы и
всего тела в сторону источника сигнала («любопытство», исследова-тельское поведение).
Четверохолмие: нейроны-детекторы новизны (ДН) – сравнение текущего сигнала с тем, который был
«только что» (доли секунды назад, передается через тормозный интернейрон: ТИ). При несовпадении – запуск
ориентировочного рефлекса (через глазодвигательные центры и тектоспинальный тракт; у животных –
отдельно двигаются ушные раковины).
Движения глаз:
с каждым глазом связано по 6 мышц, управляемых III, IV и IV нервами;
два основных типа движений глаз – слежения и саккады (быстрые скачки);
в основе врожденные программы, но мы учимся ими управлять (исходно – про-извольные
движения,затем они автома-тизируются);
тесты на рассматривание картинок – еще одно «окно в бессознательное».
31
1
2
Чтение: [1] – скачок в начало строки; [2] мини-саккады (5-7 скачков вдоль строки, текст читается «в
несколько приемов»).
Чёрная субстанция. Медиальная «компактная» часть  , DA-нейроны, аксоны идут в базаль-ные ганглии
(полосатое тело = скорлупа, хвостатое ядро); общий уровень двигат. активности и положит. эмоции,
связанные с движениями. Латеральная «ретикулярная» часть  , ГАМК-нейроны, контролирующие движения
глаз (торможение «несанкционированных» реакций).
ГАМКнейроны
черной
субстанции
ГАМКнейроны
полосатого
тела
Кора больших полушарий
(произвольные движения):
для запуска нужно активировать нейроны полосатого
тела, которые затормозят
клетки черной субстанции
(«торможение торможения»)
Сигнал о
несовпадении
(четверохолмие
)
Глазодвигательные
центры
(ядра III, IV, VI н.)
Движения
глаз
Верхние холмики
Центральное
серое
вещество
Черная субстанция
Мозговой
водопровод





Ножки
мозга
Красное
Красное ядро.ядро
Передняя мелкоклеточная часть: вместе с нижней оливой передает сигналы от коры больших
полушарий к мозжечку и участвует в двигательном обучении.
32
Задняя (крупноклеточная) часть эволюционно более древняя, содержит Glu-нейроны; аксоны идут в спинной
мозг (руброспинальный тракт; поддержание тонуса мышц, ряд сгибательных рефлексов и сгибание
конечностей при локомоции).
К ядрам верхних холмиков приходят чувствительные импульсы от сетчатки глаза. Ответная
(рефлекторная) реакция формируется в виде ориентировочного рефлекса — поворота глаз и головы к свету. В
зависимости от яркости света изменяются величина зрачка и кривизна хрусталика. Аккомодация
(приспособляемость) глаза способствует ясному видению предметов. К ядрам нижних холмиков
направляются чувствительные импульсы от органов слуха. Ответная реакция заключается в повороте головы,
глаз в сторону звуков.
Черная субстанция состоит из латеральной (ретикулярной) и медиальной (компактной) частей.
Нейроны компактной части содержат в качестве медиатора дофамин; их аксоны направляются вперед к
базальным ядрам (ганглиям) больших
полушарий. Ретикулярная часть участвует в управлении движениями глаз.
8-1. Щитовидная железа и эпифиз: выделяемые гормоны и их эффекты (в т.ч. действие на нервную
систему).ЦНС и управление работой щитовидной железы и эпифиза.
Промежуточный мозг: гипофиз и эпифиз (эндокринные железы); таламус, гипоталамус, субталамус.
Начнем со щитовидной железы. Она выделяет йод-содержащие гормоны тироксины, усиливающие обмен
веществ (образование энергии) во всех клетках организма, в т.ч. в мозге. Выделение тироксинов (Т4 и Т3)
усиливает тиреотропный гормон передней доли гипофиза (TSH). Гипоталамус, измеряя концентрацию
тироксинов в крови, усиливает выделение либо статина (его роль играет дофамин) либо либерина
(тиролиберина, TRH; является также либерином пролактина). Тиролиберин активирует выброс TSH. Опасен
как дефицит, так и избыток тироксинов в организме. При дефиците (например, из-за нехватки йода в пище) –
снижение обмена веществ, вялось, депрессии («микседема»); у новорожденных – оставание умственного
развития. При избытке – нервозность, бессонница, повышенный аппетит и худоба, гиперактивность
симпатичес-кой НС, «выпученные» глаза. Причиной в обоих случаях могут быть аутоиммунные нарушения.
Тиролиберин (трипептид Glu-His-Pro) значимо влияет на работу ЦНС. Он «дополняет» действие тироксинов:
увеличивает уровень бодрствования, оказывает антидепрессантное действие, усиливает работу дыхательного
центра (в клинике: введение недоношенным детям).
Мелатонин – гормон эпифиза. Синтезируется из триптофана (как и серотонин). «Гормон сонного
состояния»: снижает активность обмена веществ во многих внутренних органах и ЦНС. Выделением
управляют центры сна и бодрствования. В темноте супрахиазменные ядра (SCN) активируют выделение
мелатонина; при этом они тормозят (с помощью GABA, т.е. ГАМК) паравентрикулярные ядра гипоталамуса
(PVN), которые через нейроны бокового рога серого вещества спинного мозга (ILC) и шейные симпатические
ганглии (SCG) сдерживают выделение мелатонина. Мелатонин используется в качестве лекарства при
бессоннице (облегчает засыпание).
Главный гормон щитовидной железы — тироксин содержит четыре атома иода, и поэтому его принято
обозначать как Т4. Через несколько лет после открытия тироксина был обнаружен второй гормон
щитовидной железы — трииодтиронин, или Т3, который активнее Т4 приблизительно в 5 раз.
Гормоны щитовидной железы обладают внутриклеточной рецепцией, воздействуя на генетический
аппарат клетки. Для этих гормонов также справедлив принцип разделения их молекул на участки с
различными функциями. Показано, что у Т3 кольцо А, к которому присоединены два атома иода, является
гаптоном, т. е. отвечает за прикрепление всей молекулы гормона к рецептору, а кольцо В, с одной молекулой
иода, — актон, ответственный за генерацию биологического эффекта. Практически все клетки организма
чувствительны к воздействию тиреоидных гормонов, эффекты которых можно
подразделить на две группы: регуляция обмена веществ и регуляция процессов роста и развития.
Итак, Т4 и Т3 воздействуют на клетки мышц, печени, сердца, почек, нейроны, усиливая в них
интенсивность обмена, повышая потребление кислорода, увеличивая чувствительность клеток к медиатору
норадреналину. Под воздействием этих гормонов усиливается выработка АТФ в митохондриях; Т4 и Т3
повышают уровень обмена углеводов, жиров, белков, вызывают усиление высвобождения энергии в виде
тепла. Эти
эффекты гормонов развиваются медленно, и от момента повышения их концентрации в крови до
возникновения обменных эффектов может проходить до 48 ч. Это связано с механизмом действия тиреоидов,
связанным с таким сложным многофазным процессом, как синтез белка. Еще медленнее развиваются
эффекты тиреоидов, которые относятся к гормонам регуляции роста и развития, причем эти эффекты
33
развиваются чаще при совместном действии тиреоидов и гормона роста. Гормоны щитовидной железы
стимулируют рост тела и развитие всех систем организма, и особенно нервной системы.
Эпифиз — маленькая железа, массой всего 170 мг, являющаяся выростом крыши третьего желудочка
мозга и расположенная между верхними буграми четверохолмия. Гормон эпифиза — мелатонин по своему
химическому строению является модификацией медиатора ЦНС серотонина, который в свою очередь
синтезируется из аминокислоты
триптофана. Секреция мелатонина уменьшается на свету и усиливается в темноте. Показано увеличение
секреции этого гормона у слепых людей. Мелатонин обладает мембранной рецепцией и действует через
систему G-белков на активность аденилатциклазы, подавляя ее. Под воздействием мелатонина происходят
изменения в обмене черного пигмента — меланина, локализованного в коже, радужке, сетчатке, некоторых
структурах мозга, в результате кожа светлеет, повышается чувствительность фоторецепторов сетчатки.
Мелатонин участвует в обеспечении суточных ритмов человека, в том числе и ритмов секреции ряда
гормонов. Мелатонин —
антигонадотропный гормон. Его секреция снижается при половом созревании, что стимулирует замыкание
системы гипоталамус — гипофиз — гонады. Мелатонин обладает целым рядом воздействий на функции
мозга. Так, увеличенное образование и секреция его в темноте может приводить к депрессии у лиц,
вынужденных бодрствовать и работать в темное время суток. Повышенный уровень мелатонина индуцирует
сонливость, вялость, может вызвать длительный глубокий сон. По-видимому, угнетая синтез некоторых
факторов, усиливающих рост тканей, ускоряющих деление клеток, мелатонин может тормозить развитие
опухолей.
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
8-2. Два типа рецепторов ацетилхолина (Ацх), их свойства. Агонисты и антагонисты рецепторов Ацх:
примеры веществ и разнообразие эффектов.
Известны 2 типа рецепторов к Ацх: первый из них реагирует на Ацх и агонист никотин (токсин
табака), второй реагирует на Ацх и агонист мускарин (токсин мухомора). Классический антагонист Ацхрецепторов первого типа («никотиновых») – курарин; классический антагонист Ацх-рецепторов второго типа
(«мускариновых») – атропин (курарин и атропин – Ацх-подобные растит. токсины).
Никотиновый рецептор:
ионотропный («быстрый»)
всегда генерирует ВПСП (вход Na+)
пример: нервно-мышечные синапсы
состоит из 5 белковых молекул-субъединиц (чаще всего: 2+++; расположены по кругу и образуют
пору)
антагонисты: курарин (блокирует активный центр), -нейротоксин яда кобры (белок, блокирует пору)
пропускает, кроме Na+, ионы К+ и, гораздо сла-бее, Са2+ (в реальных условиях доминирует вход Na+
; ионы Cl- оттал-киваются отрицат. заря-дами на стенках поры)
Мускариновый рецептор:
метаботропный (через G-белки и вторичные посредники)
могут возникать ТПСП либо ВПСП: как правило, через воздейс-твие на хемочувствительные К+каналы (откр. либо закр.)
пример: синапсы, образуемые нейронами парасимпатической системы (торможение либо активация
работы внутренних органов)
часть эффектов – через ослабление активности Ca2+-каналов
«классический» антагонист – атропин
Никотиновые рецепторы являются классическим примером ионотропных рецепторов: их ионный канал
входит в состав рецептора и открывается сразу после присоединения ацетилхолина. Канал этот
характеризуется универсальной проницаемостью для положительно заряженных ионов, но в обычных
условиях (при открытии на фоне ПП) в связи с никотиновыми рецепторами наблюдается в основном
входящий Na+-TOK, вызывающий деполяризацию мембраны и возбуждение нейрона. Никотиновые
рецепторы расположены на постсинаптической мембране поперечно-полосатых волокон скелетных
мышц (нервно-мышечные синапсы); в синапсах вегетативных ганглиев и в меньшем количестве, чем
мускариновые рецепторы, в ЦНС. Областью, наиболее чувствительной к никотину, являются вегетативные
ганглии, поэтому первые попытки курения приводят к значительным нарушениям в деятельности органов:
скачкам артериального давления, тошноте, головокружению. По мере привыкания сохраняется в основном
симпатический компонент действия: никотин начинает работать преимущественно как стимулятор многих
систем организма. Присутствует также и центральное активирующее влияние (на головной мозг)
ацетилхолина. Сверхдозы никотина E0 и более мг) вызывают резкое учащение сердцебиения, судороги и
34
остановку дыхания. Во время курения никотин действует как слабый наркотический препарат-стимулятор,
вызывая развитие не только
привыкания, но и зависимости. Наркотическая зависимость — это ситуация, когда организм включает
поступающий извне препарат в свой метаболизм, т. е. начинает «рассчитывать» на его постоянный приток.
При отказе от препарата происходит сбой в использующих его системах мозга: наблюдается резкое
ухудшение самочувствия, депрессия {абстинентный синдром или синдром отмены)- Человеку, попавшему в
зависимость, наркотик необходим уже не столько для того, чтобы почувствовать бодрость и эйфорию,
сколько для возврата хотя бы к относительно нормальному уровню
жизнедеятельности. Наиболее известным антагонистом никотиновых рецепторов является тубокурарин —
активное действующее начало яда некоторых южноамериканских растений. Основным «местом приложения»
его влияния являются нервно-мышечные
синапсы. При этом происходит последовательное расслабление и паралич мышц пальцев, затем глаз, рук и
ног, шеи, спины и, наконец, дыхательных.
Мускариновые рецепторы являются метаботропными; они связаны с G-белками, и присоединение к
ним ацетилхолина приводит к синтезу вторичных посредников.
Выделяют две основные локализации мускариновых рецепторов: синапсы, образуемые постганглионарными
(в основном парасимпатическими) вегетативными волокнами и ЦНС. В первом случае в качестве вторичных
посредников используются инозитолтрифосфат и диацилглицерол; во втором — цГМФ. Ионные последствия
возбуждения мускариновых рецепторов весьма разнообразны: в сердце наблюдается увеличение
проводимости для ионов К+, что приводит к гиперполяризации и снижению частоты сокращений; в гладких
мышцах отмечаются изменения проводимости как для К+, так и для Na+ (возможна гипер- или деполяризация
в зависимости от конкретного органа).
Эффекты мускарина носят преимущественно парасимпатический характер: при отравлении мухоморами
наблюдается тошнота, повышенное пото- и слюноотделение, слезотечение, боли в животе, снижение
артериального давления и сердечной активности.
Классическим антагонистом мускариновых рецепторов является атропин — токсин белены и дурмана. Его
периферические эффекты прямо противоположны действию мускарина: происходит снижение тонуса мышц
желудочно-кишечного тракта, учащается сердцебиение, прекращается слюноотделение (сухость во рту),
расширяются зрачки, наблюдаются и центральные эффекты (двигательное и речевое возбуждение,
галлюцинации).
8-3. Средний мозг: функции красного ядра (крупноклеточной и мелкоклеточной частей) и черной
субстанции (медиальной и латеральной частей).
Средний мозг: четверохолмие, центральное серое вещество (ЦСВ), красное ядро, черная субстанция,
покрышка
Красное ядро и черная субстанция – двигательные центры; покрышка (вентральные ядра) содержит DAнейроны, аксоны – к коре и прилежащему ядру (один из важнейших центров положит. эмоций).
Чёрная субстанция.Медиальная «компактная» часть  , DA-нейроны, аксоны идут в базаль-ные ганглии
(полосатое тело = скорлупа, хвостатое ядро); общий уровень двигат. активности и положит. эмоции,
связанные с движениями. Латеральная «ретикулярная» часть  , ГАМК-нейроны, контролирующие движения
глаз (торможение «несанкционированных» реакций).
ГАМКнейроны
черной
субстанции
Глазодвигательные
центры
(ядра III, IV, VI н.)
ГАМКнейроны
полосатого
тела
Сигнал о
несовпадении
(четверохолмие
)
Кора больших полушарий
(произвольные движения):
для запуска нужно активировать нейроны полосатого
тела, которые затормозят
клетки черной субстанции
(«торможение торможения»)
Движения
глаз
35
Верхние холмики
Центральное
серое
вещество
Черная субстанция
Красное
ядро
Мозговой
водопровод





Ножки
мозга
Красное ядро. Передняя мелкоклеточная часть: вместе с нижней оливой передает сигналы от коры больших
полушарий к мозжечку и участвует в двигательном обучении.
Задняя (крупноклеточная) часть эволюционно более древняя, содержит Glu-нейроны; аксоны идут в спинной
мозг (руброспинальный тракт; поддержание тонуса мышц, ряд сгибательных рефлексов и сгибание
конечностей при локомоции).
Билет №9
1) 9-1. Половые железы; половые гормоны и их эффекты (в т.ч. действие на нервную
систему). ЦНС и управление работой половых желез.
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Половые железы (гонады) являются железами смешанной
(т. е. и внешней, и внутренней) секреции. Половые железы
женщины — яичники выделяют во внешнюю среду
яйцеклетки, а во внутреннюю — гормоны (эстрогены и прогестины).
Половые железы мужчины — семенники выделяют во
внешнюю среду сперматозоиды, а во внутреннюю — гормоны (андрогены). Все эти гормоны имеют стероидную природу и
обладают ядерной рецепцией. Образование и секреция этих гормонов регулируются гонадотропинами аденогипофиза (ФСГ и ЛГ), которые, в свою
36
очередь, находятся под контролем гипоталамического рилизинг-фактора люлиберина.
Половые гормоны обладают широким спектром
биологических эффектов, оказывая на организм и регулирующие, и
программирующие, и пермиссивные воздействия.
Семенники — парные органы, расположенные у человека
не в полости тела, а в мошонке (рис. 5.12). Вынос семенников
за пределы полости тела связан с тем, что для нормального сосозревания сперматозоидов необходима температура не выше
35 °С, т. е. на 2 °С ниже температуры тела. Развиваясь в
брюшной полости, семенники спускаются в мошонку на попоздних стадиях созревания плода под влиянием гормона,
вырабатываемого плацентой. Каждый семенник состоит из множества извитых семенсеменных канальцев, в которых после наступления половой зрелосзрелости под действием ФСГ происходит созревание сперматозосперматозоидов, причем у многих видов животных этот процесс имеет сесезонный характер, а у других видов, в том числе и человека, происходит постоянно. Между семенными
канальцами распорасположены клетки Лейдига, которые являются основным местом
секреции мужских половых гормонов — тестостерона и дигидротестостерона — под действием лютеинизирующего горгормона (ЛГ). Семенники функционируют в течение всей жизни
мужчины, и, хотя с возрастом секреция андрогенов несколько
снижается, образование полноценных сперматозоидов пропродолжается до глубокой старости. В крови 98% мужских половых гормонов связывается с особыми
белками и только 2% может быстро связываться с
клетками-мишенями. Оба мужских половых гормона стимулируют образование
сперматозоидов (сперматогенез) и секрецию компонентов
спермы, обеспечивающих их жизнеспособность. Кроме того,
они по принципу отрицательной обратной связи тормозят сексекрецию ФСГ и ЛГ клетками аденогипофиза. Так как секреция люлиберина нейронамигипоталамуса у
мужчин происходит импульсно и обычно ночью и рано утром,
то и выброс ФСГ и ЛГ из гипоталамуса также подчиняется
этому ритму, а следовательно, существуют суточные колебаколебания уровня тестостерона, коррелирующие с содержанием ЛГ
в крови. В специальных опытах на мужчинах, у которых исискусственно изменяли цикл сон—бодрствование, было показапоказано, что секреция ЛГ и уровень тестостерона зависят именно от
режима сна, а не от периода суток. . Секреция всех
необходимых компонентов семенной жидкости железами, расрасположенными вдоль семенных протоков, стимулируется полополовыми гормонами, главным образом дигидротестостероном.
Программирующее воздействие мужских половых гормогормонов чрезвычайно важно во время всего эмбрионального перипериода созревания организма мальчика. Эти гормоны индуцируют
развитие полового члена, семявыносящего протока, семенных
пузырьков, простаты, а впоследствии вторичных половых признаков: оволосения лица, низкого голоса и т. д.
Мужские половые гормоны, помимо признаков, связансвязанных с мужским полом, выполняют роль белковых анаболианаболиков, стимулируя синтез белка, в частности мышечных белков,
а также ускоряя рост костей. Именно поэтому мужчины, как
правило, выше женщин, и масса мышц у них больше.
Андрогены играют чрезвычайно важную роль в формироформировании и поддержании полового влечения, а также в обеспечеобеспечении полового поведения. С током крови половые гормоны,
главным образом тестостерон, попадают в структуры головноголовного мозга и взаимодействуют с нейронами гипоталамуса, лимбической системы и многих других отделов. Циркуляция андандрогенов в крови необходима не только для поддержания либи-
37
либидо, но и является фактором, приводящим к повышенной
агрессивности. Для поддержания нормального полового повеповедения мужчины или самцов других видов млекопитающих
нужны очень малые количества тестостерона в крови; если же
уровень тестостерона увеличивается, то на поведение это
влияет мало, т. е. соблюдается правило «все или ничего». У человека встречается целый ряд патологий,
связанных с
нарушением функционирования системы гипоталамус (люлиберин) — аденогипофиз (ФСГ и ЛГ) — семенники (тестосте(тестостерон, дигидротестостерон). Гиперфункция семенников, или гипергонадизм, встречается редко. Гораздо чаще, чем гипергонадизм, встречается патологичепатологическое состояние, обусловленное недостатком образования мужмужских половых гормонов и сперматозоидов, т. е. гипогонадизм.
Многообразие и сложность физиологических процессов,
обеспечивающих репродуктивную функцию у млекопитаюмлекопитающих (и, в частности, у человека), требует совершенной систесистемы регуляции, в том числе и гормональной. Подсчитано, что в
управлении половым циклом женщины прямо или опосредоопосредованно задействовано не менее десяти гормональных факторов.
У самок млекопитающих можно выделить ряд последовательпоследовательных процессов, обеспечивающих размножение: половое созресозревание, гаметогенез (созревание яйцеклеток), оплодотворение
яйцеклеток, развитие зародыша в матке, роды.
Женские половые железы называются яичниками.
Они располагаются в брюшной полости (рис. 5.13). Их внешнесекреторная функция заключается в формировании женских гагамет — яйцеклеток. Первичные половые клетки возникают еще
на первых неделях эмбриогенеза в огромных количествах —
около 7 млн штук. Эти клетки называются оогониями. Часть
оогониев превращается в ооциты, которые покрываются ододним слоем эпителиальных клеток, и образуется фолликул.
Фолликул созревает: эпителиальные клетки разрастаются,
формируя многослойный эпителий, затем у фолликула появпоявляется внешняя оболочка. Примерно к 17—20 неделе внутривнутриутробного развития девочки формируется структура яичнияичников, причем корковое вещество яичников состоит из фолликулов на разных стадиях их созревания. К
моменту рождения в
яичниках девочки имеется около одного миллиона
фолликулов, но часть из них разрушается, и к моменту появления менменструаций в яичниках остается около 400 000 фолликулов. За
весь репродуктивный период жизни женщины образуется всего
200—400 зрелых яйцеклеток, способных к оплодотворению.
В течение каждого цикла идет одновременное созревание
многих фолликулов, но только один из них доходит до
конечной стадии и превращается в граафов пузырек — зрелый
фолликул, представляющий собой пузырек, окруженный
оболочкой и заполненный жидкостью, в которой находится яйцеяйцеклетка. По мере созревания фолликулов происходит их разрыв
(овуляция), и яйцеклетка, выйдя из граафова пузырька, захвазахватывается яйцеводами (фаллопиевыми трубами), по которым
продвигается в матку. Если в яйцеводе ядро яйцеклетки сливасливается с ядром сперматозоида (оплодотворение), то начинается
процесс развития зародыша, происходящий затем в матке.
Как правило, из тысяч ооцитов в каждом менструальном
цикле образуется только один граафов пузырек, но в одном
цикле из двухсот (приблизительно) по неясным причинам одноодновременно овулируют две яйцеклетки, что в случае оплодотвореоплодотворения приводит к образованию двух разнояйцовых близнецов.
Процесс оогенеза — превращения оогония в ооцит, форми-
38
формирование фолликула и — через ряд стадий — образование граграафова пузырька с яйцеклеткой стимулируется фолликулостимулирующим гормоном гипофиза (ФСГ), который секретируется под воздействием люлиберина гипоталамуса.
Оболочка фолликула состоит из нескольких слоев клеток,
причем внутренний из них и является местом, где секретируются эстрогены, главный из которых — эстрадиол. По мере
созревания фолликула концентрация эстрадиола в крови возвозрастает и непосредственно перед овуляцией достигает такого
уровня, который повышает выброс ФСГ и ЛГ. Именно под
влиянием лютеинизирующего гормона гипофиза (ЛГ) происпроисходит овуляция. На месте лопнувшего граафова пузырька
после овуляции начинается образование желтого тела, клетки
которого секретируют другой женский половой гормон — пропрогестерон. Этот процесс также стимулируется Л Г. Прогестерон
обеспечивает подготовку организма женщины к беременносбеременности. Во-первых, он тормозит секрецию ФСГ и Л Г для того,
чтобы препятствовать созреванию следующего фолликула.
Во-вторых, под влиянием прогестерона происходят измене- ния во внутреннем, железистом слое матки для
того, чтобы
матка могла принять оплодотворенную яйцеклетку. Но если
оплодотворения все-таки не произошло, то желтое тело дегенедегенерирует, секреция прогестерона резко снижается, а увеличенувеличенный внутренний слой матки в отсутствии большого количества
эстрогена и прогестерона разрушается и частично отторгается.
Происходит менструация.
Кроме контроля за менструальным циклом и родами, женженские половые гормоны ответственны за развитие вторичных пополовых признаков, формирование скелета и обмена веществ по
женскому типу. Эстрогены обладают также анаболическими эфэффектами, хотя и менее выраженными, чем у андрогенов. Они
усиливают созревание костной ткани, с чем связано прекращепрекращение роста в период полового созревания. Эстрогены снижают
уровень холестерина в крови, способствуют свертыванию крови.
Эндокринная регуляция половых функций у женщин мномногоступенчата и сложна, поэтому описано множество заболевазаболеваний, связанных с нарушениями деятельности того или иного
ее звена. Основным симптомом снижения функционирования
системы гипоталамус — аденогипофиз — яичники является
аменорея — прекращение менструаций. Возможность наступления беременности обеспечивается
целым рядом гормонов, начиная от воздействия эстрогенов на
слизистую оболочку шейки матки, в результате чего в матку и
далее могут проникнуть лишь самые жизнеспособные спермасперматозоиды, и кончая описанными выше изменениями в
эндометрии матки, позволяющими эмбриону нормально развиваться Прогестерон и эстрадиол усиливают
сокращения
яйцеводов, способствуя продвижению оплодотворенной яйцеклетки в
матку. Эстрогены, прогестин, тироксин и релаксин
необходимы для того, чтобы развивающийся зародыш мог внедриться
(имплантироваться) в эндометрий матки и образовать
плаценту, через которую осуществляется связь зародыша с материнматеринским организмом. Одна из оболочек образующейся плаценты
уже через день после имплантации зародыша начинает секретировать хорионический гонадотропин (ХГТ), гормон, отчасти
сходный по строению с ЛГ. Функция ХГТ — стимуляция выделения прогестерона желтым телом, для того
чтобы не произопроизошло отторжения эндометрия, а вместе с ним и самого зародызародыша. Второй гормон плаценты — плацентарный лактоген. Так
как в период беременности секреция ФСГ и ЛГ гипофизом мате-
39
матери снижена, то гормоны плаценты — ХГТ и плацентарный лаклактоген — принимают на себя роль этих гормонов.
Для организма матери беременность осложняется тем, что
в матке развивается «чужеродный организм», обладающий
целым рядом генетических компонентов отца. Одним из
факторов, смягчающих иммунную реакцию организма матери,
является плацентарный лактоген, способствующий, таким обобразом, нормальному продолжению беременности. У человека
к началу второй трети беременности плацента секретирует
весь набор половых гормонов в таких соотношениях, которые
обеспечивают протекание беременности, но к концу беременбеременности секреция прогестерона, подавляющего сокращения мымышечного слоя матки — миометрия, снижается. Сильно
утолщенный миометрий начинает регулярно сокращаться,
готовясь к процессу родов.
Беременность у женщины продолжается 280 дней, или
40 недель. При достижении плодом определенных размеров,
уже несовместимых с существованием в утробе матери, вознивозникает «фетальный стресс». Пусковым фактором, вызывающим
начало родов, является, по-видимому, формирование активактивности системы гипоталамус — гипофиз у плода. Аденогипофиз плода начинает выделять АКТГ, что приводит к секреции
гидрокортизона корой надпочечников. С током крови гидрогидрокортизон попадает в плаценту, снижая в ней секрецию прогеспрогестерона и стимулируя выброс эстрогенов, которые, в свою очеочередь, повышают чувствительность миометрия матки к окситоцину. Сокращения матки под действием окситоцина смещают
плод к шейке матки, а давление на шейку матки запускает
рефлекторный выброс окситоцина из нейрогипофиза матери(рефлекс Фергюссена). Таким образом,
запускается механизм
положительной обратной связи. Под действием релаксина
расслабляются связки таза, раскрывается шейка матки, и ререгулярный выброс порций окситоцина вызывает новые сокрасокращения миометрия, в результате происходит полное изгнание
плода, а затем и плаценты. После этого рефлекс Фергюссена
прерывается, и матка постепенно возвращается в состояние
относительного покоя.
В течение беременности целый ряд гормонов (прогестерон,
эстроген, пролактин, глюкокортикоиды, тироксин, инсулин)
стимулирует развитие молочных желез. После выхода
плаценты, клетки которой секретировали прогестерон и
эстрогены, уровень этих гормонов в материнской крови резко падает,
а уровень пролактина остается высоким, и теперь, после препрекращения подавляющего действия эстрогенов, начинается
выработка молока в молочных железах. Этот процесс называназывается лактацией.
Период лактации сопровождается постоянным высвобождением пролактина, что по принципу отрицательной
обратной
связи приводит к усилению секреции дофамина, играющего
роль пролактостатина. Но дофамин, выделяясь из клеток гигипоталамуса, тормозит секрецию люлиберина, что, в свою
очередь, снижает секрецию ФСГ и ЛГ клетками аденогипофиза.
Из-за снижения уровня и нарушения ритмичности выделения
ФСГ тормозится созревание фолликулов и отсутствует менстменструальный цикл. Таким образом, вероятность беременности в
период лактации несколько снижена, но все же возможна.
2) 9-2. Синтез глутаминовой кислоты (ГлК) в нервных клетках. Разнообразие рецепторов к
ГлК; NMDA-рецепторы. Примеры и значение агонистов и антагонистов ГлК.
40







--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Медиаторы-аминокислоты являются главными медиаторами ЦНС Глутаминовая кислота (Glu) – главный
возбуждающий медиатор (~ 40% всех нейронов); проведение основных потоков информации в ЦНС
(сенсорные сигналы, двигательные команды, память).
Нормальная деятельность ЦНС обеспечивается тонким балансом Glu и ГАМК (Гамма-аминомасляная кислота
– главный тормозной медиатор (~40%); запрет проведения «ненужной» info (внимание, двигательный
контроль). Нарушение этого баланса (как правило, в сторону уменьшения торможения) негативно влияет на
многие нервные процессы – вплоть жо возникновения мощных локальных очагов возбуждения, что введёт к
развитию эпилептических припадков. При нарушении баланса Glu и ГАМК :
синдром дефицита внимания и гиперактивности детей (СДВГ);
повышенная нервозность и тревожность взрослых;
нарушения сна, бессонница;
эпилепсия (часто врождённая патология, у 0.5% населения)
В клинических целях используют агонисты ГАМК и антагонисты Glu. Антагонисты ГАМК и агонисты Glu –
яды, вызывающие судороги (конвульсанты).
Глутаминовая кислота – пищевая аминокислота – входит в состав белков пищи и белков нашего тела;
самая распространённая: потребляем с едой 5-10 г в сутки. В водных растворах существует в ионизированном
виде, то есть в форме отрицательно заряженного остатка глутамата («глютамата»).
Для синтеза необходимы: 1.-кетоглутаровая кислота (промежуточный продукт окисления глюкозы в
цикле Кребса; в больших количествах образуется в митохондриях);
2. аминогруппа любой а/к, полученной с пищей; 3. фермент из группы аминотрансфераз.
Такой синтез идёт во всех клетках организма.
Другой («быстрый») путь синтеза, характерный для нейронов: взаимные превращения Glu и очень
сходной пищевой а/к глутамина: замена второй OH-группы Glu на аминогруппу NH2.
Глутамин  Glu (фермент глутамин синтетаза; в пресинаптических окончаниях)
Glu  глутамин (фермент глутаминаза; при инактивации Glu)
Во всех тканях организма (в т.ч. в мозге) очень много Glu. В связи с этим долгое время не могли поверить, что
столь распространённое вещество является медиатором ЦНС.
Однако это именно так. Дело в том, что пищевой глутамат почти не преодолевает ГЭБ, и для выполнения
медиаторных функций Glu синтезируется непосредственно в пресинаптических окончаниях из глутамина;
определённый вклад вносит также образование Glu из -кетоглутаровой кислоты (-KG).
После синтеза Glu загружается в везикулы, выбрасывается в синаптическую щель при приходе ПД и влияет
на рецепторы, запуская ВПСП.
Введение Glu непосредственно в мозг (в желудочки) вызывает возбуждение ЦНС и судороги.
Сходные эффекты наблюдаются при отравлении агонистами Glu, часть из которых является токсинами
растений. Пример: домоевая кислота ; вырабатывается некоторыми одноклеточными водорослями; токсин
накапливается в телах животных, поедающих фитопланктон (двустворчатые моллюски, некоторые рыбы) и
способен отравлять птиц, млекопитающих, человека. Смертельные случаи: западное побережье Канады;
«бешенство» птиц в Калифорнии).
Глутамат, помимо действия на рецепторы постсинаптической мембраны, способен влиять на вкусовые
клетки-рецепторы языка («вкус белка»). Существуют особые клетки-рецепторы для сладкого, горького,
кислого, солёного и глутамата. На мембране – белки-рецепторы к соответствующим веществам. Их активация
ведёт к входу Ca2+, выбросу Glu (как медиатора) и возникновению ПД в волокнах вкусовых нервов (VII и
IX).
Umami – яп. «мясной»; термин для описания особого «бульонного» вкуса морской капусты, соевого соуса,
сыров (пармезан), грибов и т.п. В начале XXв. было показано, что это – вкус глутамата. С тех пор глутамат и
его производные всё шире используются как «усилители вкуса» (E620 и др.). Избыток Glu (10г и более
одномоментно) может вести к головной боли, потоотделению, сердцебиению («синдром китайского
ресторана», не путать с пищевой аллергией).

Рецепторы глутамата.
В настоящее время выделяют три типа ионотропных и не менее трёх типов метаботропных рецепторов к Glu.
Все они запускают ВПСП, повышая проводимость Na+.
Метаботропные рецепторы действуют через цАМФ и ряд других вторичных посредников.
Ионотропные рецепторы названы по агонистам:
NMDA – рецепторы (агонист N-метил –D-аспартат)
AMPA-рецепторы (агонист амино-гидрокси-метил-изоксазол-пропионовая кислота)
Каинатные рецепторы (агонист каиновая кислота)
41
Рецепторы разных типов различаются по скорости развития ВПСП и способности пропускать не только ионы
Na+, но и ионы Ca2+.
Ca2+, в свою очередь, способен действовать как вторичный посредник, изменяя состояние близлежащей
постсинаптической мембраны, а также постсинаптической клетки в целом («пластические перестройки
синаптической передачи»).

Наиболее изучены NMDA-рецепторы.
Каждый такой рецептор состоит из 4х белковых молекул; в открытом положении он проницаем для Na+,
Ca2+, K+ .
Уникальная особенность NMDA-рецепторов состоит в том, что их канал может блокировать ион Mg2+
(«магниевая пробка»). В такой ситуации рецептор выключен, и ВПСП не возникает. Однако, если заряд в
нейроне оказывается выше уровня –30 мВ, Mg2+ удаляется из канала («выбивание пробки»), и рецептор
переходит в рабочее состояние. Этот механизм – один из важнейших способов резко усилить эффективность
работы синапса, создать новый канал для передачи информации. Подобные изменения лежат в основе
процессов обучения и формирования памяти. Наиболее очевидный способ удаления Mg2+: ПД, запущенный с
помощью не-NMDA-рецепторов (например, AMPA), находящихся на той же постсинаптической мембране.
Данный синапс исходно не пропускал слабые сигналы, вызывающие небольшой выброс Glu. После
однократной сильной стимуляции, запустившей ПД через не-NMDA-рецепторы, произошло «выбивание
пробок». Теперь на постсинаптической мембране включились NMDA-рецепторы (их может быть в несколько
раз больше, чем не-NMDA), и даже слабый сигнал вызывает большой ВПСП, запуская ПД. Подобного рода
синапсы, способные практически мгновенно увеличить эффективность работы, характерны для коры больших
полушарий и, особенно, гиппокампа, избирательно связанного с кратковременной памятью.

Антагонисты Glu.
Основные клинические проблемы связаны с избыточной активностью Glu-синапсов. Соответственно,
востребованы антагонисты Glu.
В настоящее время на практике применяют антагонисты наиболее изученного NMDA-рецептора (мемантин,
кетамин).
Мемантин: блокирует канал рецептора в его верхней части; снижает тревожность и вероятность
эпилептических припадков.
Кетамин (калипсол): блокирует канал рецептора в его нижней части. Вызывает кратковременный, но
глубокий наркоз (используется в ветеринарии). На выходе из наркоза возникают галлюцинации (наркотикоподобное действие).
Ламотриджин: ослабляет экзоцитоз Glu; оказывает антиэпилептическое действие.
Более широкое распространение в клинике продолжают сохранять агонисты ГАМК – препараты,
«проверенные временем».

Инактивация Glu:
Из синаптической щели Glu переносится в глиальные клетки, где превращается в глутамин (Gln) (с помощью
фермента глутаминазы).
Глутамин затем может перемещаться в пресинаптическое окончание и вновь становиться Glu в митохондриях.
Часть Glu возвращается из синаптической щели прямо в пресинаптическое окончание («обратное
всасывание»).
3) 9-3. Дыхательный центр продолговатого мозга и моста, принципы его функционирования.
Роль нейронов-пейсмекеров, механорецепторов легких, хеморецепторов.
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Головной мозг располагается в полости черепа.
Мозг имеет сложную форму, которая соответствует рельефу свода черепа и
черепных ямок. Верхне-боковые отделы головного мозга вывыпуклые, основание уплощено и имеет неровности. В области ососнования от головного мозга отходят 12 пар черепных нервов.
Строение и функции мозга связаны с особенностями его
развития. Продолговатый мозг является непосредственным продолпродолжением спинного мозга. Нижней его границей считают место
выхода корешков первого шейного спинномозгового нерва или перекрест пирамид, верхней границей
является задний край моста.

Мост (Варолиев мост) имеет вид лежащего поперечно
утолщенного валика, от латеральной стороны которого справа
и слева отходят средние мозжечковые ножки. Задняя поверхповерхность моста, прикрытая мозжечком, как и задняя поверх-
42
поверхность продолговатого мозга, участвует в образовании
ромбовидной ямки. Передняя поверхность внизу образует четкую
границу с продолговатым мозгом, а вверху мост граничит с
ножками мозга. Передняя поверхность моста поперечно
исчерчена в связи с поперечным направлением волокон,
которые идут от собственных ядер моста в средние мозжечковые
ножки и дальше — в мозжечок.

Продолговатый мозг и мост выполняют важнейшие
функции. В чувствительные ядра черепных нервов, расположенрасположенные в этих отделах мозга, поступают нервные импульсы от кокожи головы, слизистых оболочек рта и полости носа, глотки и
гортани, от органов пищеварения и дыхания, от органа слуха,
вестибулярного аппарата, сердца и сосудов. По аксонам
клеток двигательных и вегетативных (парасимпатических) ядер
продолговатого мозга и моста импульсы следуют не только к
скелетным мышцам головы (жевательным, мимическим, языязыка и глотки), но и к гладкой мускулатуре органов
пищеварения, дыхания (бронхи) и сердечно-сосудистой системы,
к слюнным и другим железам. Через ядра продолговатого мозга выполняются многие
рефлекторные акты, в том числе защитные (кашель, мигание,
слезоотделение, чихание). Нервные центры (ядра) продолгопродолговатого мозга участвуют в рефлекторных актах глотания, сексекреторной функции пищеварительных желез. Вестибулярные
(преддверные) ядра, в которых берет начало преддверно-спинномозговой путь, выполняют сложнорефлекторные акты пеперераспределения тонуса скелетных мышц, равновесия, обесобеспечивают «позу стояния». Эти рефлексы получили название
установочных рефлексов. Расположенные в продолговатом
мозге важнейшие дыхательный и сосудодвигательный (сер(сердечно-сосудистый) центры участвуют в регуляции функции
дыхания (вентиляции легких), деятельности сердца и сосусосудов; повреждение их приводит к смерти.
В ретикулярных ядрах продолговатого мозга и моста нахонаходятся центры сна и бодрствования, а также двигательные
центры, образующие спинно-ретикулярный тракт. В верхней
части ромбовидной ямки находится область, называемая
«голубое пятно».
Продолговатый мозг и мост выполняют ряд «жизненно важных» функций; здесь находятся :
 дыхательный и сосудодвигательный центры;
 центры, обеспечивающие врождённое пищевое поведение (вкусовая чувствительность, сосание, глотание,
слюноотделение и др.);
 ряд двигательных центров, связанных с мозжечком;
 слуховые и вестибулярные ядра ; центры сна и бодрствования и др.
Центральная часть – ретикулярные ядра (ретикулярная формация – РФ); окружена ядрами, связанными с VXII черепными нервами и рядом других ядер (голубое пятно, нижняя олива и т.д.)
Дыхательные нейроны, активность которых вызывает инспирацию (вдох) или экспирацию (выдох),
называются соответственно инспираторными и экспираторными нейронами. Инспираторные и
экспираторные нейроны иннервируют дыхательные мышцы.
Среди нейронов вдоха ключевую роль играют клетки-пейсмекеры, находящиеся в ядрах нижней части
ромбовидной ямки.
Врождённо обусловленная частота их активации у человека : примерно 1 волна в 5 сек (12 раз в минуту =
частота дыхания во сне).
От клеток-пейсмекеров (генераторов ритма)( Интересным вариантом генерации ПД являются пейсмекерные нейроны (клетки-пейсмекеры). Они обладают большой попостоянной проницаемостью мембраны для ионов Na+. В резульрезультате у клеток-пейсмекеров не существует стабильного ПП. Раз-
43
Разность потенциалов на их мембране постоянно стремится вверх.
Когда она достигает порогового значения, происходит запуск
ПД. ) ПД передаются к другим дыхательным нейронам и мотонейронам шейных и грудных сегментов
спинного мозга, запускающим сокращение диафрагмы и межрёберных мышц.
Вдох приводит к постепенному растяжению лёгких и стенок грудной клетки. Растяжение активирует особые
механорецепторы (отростки чувствительных нервных клеток, входящие в состав X нерва), передающие
сигнал в продолговатый мозг и мост. Этот сигнал тормозит инспираторные и включает экспираторные
нейроны (вдох сменяется выдохом). После выдоха возникает пауза (до нового включения пейсмекеров). На
частоту работы пейсмекеров (долю постоянно открытых Na+-каналов) влияют сигналы от хеморецепторов и
ствола мозга.
Хеморецепторы: концентрация O2 и CO2 в крови; влияния ствола: эмоции (голубое пятно), температура
(гипоталамус), центры бодрствования, боль, стресс и др. Возможен, кроме того, произвольный контроль
дыхания.
Ещё о дыхательных центрах:
 инспираторные нейроны – это не только пейсмекеры, но и клетки, «зацикливающие» ПД по замкнутому
контуру, что даёт возможность оказывать на мотонейроны стабильное активирующее действие;
 хеморецепторы CO2 (и H+) представляют собой нейроны на дне ромбовидной ямки; активируются в
основном при физической нагрузке;
 хеморецепторы O2 расположены в каротидном синусе (область разветвления на наружную и внутреннюю
сонные артерии); важны, например, при подъёме в горы (на высоте 5км воздуха в 2 раза меньше);
 пробуждение приводит к активации пейсмекеров центрами бодрствования, и частота дыхания растёт до 1618 в мин; при эмоциях и физической нагрузке – до 30-40 в мин.
Передача информации о содержании O2 в крови идёт по волокнам IX нерва.
Билет №10.
1) 10-1. Потенциал покоя (ПП) нервных клеток. Роль Na+-K+-насоса и постоянно открытых
ионных каналов. Уравнение Нернста, связь ПП с диффузией ионов Na+ и К+.
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Электрические свойства нейронов. Потенциал покоя и потенциал действия.
Сигнал по мембране нейрона передаётся в виде коротких электрических импульсов – потенциалов действия
(ПД). Этот процесс можно сравнить с передачей информации с помощью включения и выключения фонарика
(ПД= «вспышка света»).
Но для того, чтобы фонарик работал, нужна батарейка – источник электрической энергии. В случае нейрона
таким источником является постоянный внутриклеточный заряд – потенциал покоя (ПП).

Потенциал покоя нейрона – его постоянный отрицательный заряд, равный в среднем –70 мВ.
Измерить ПП можно с помощью тончайшей, особым образом вытянутой стеклянной трубочкимикроэлектрода. Его кончик имеет диаметр <1 мкм, что позволяет практически без повреждения мембрану
клетки. Микроэлектрод (в т.ч. канал внутри кончика) заполнен раствором соли, проводящим электрический
ток. Это позволяет оценить, сравнить заряд цитоплазмы нейрона с зарядом межклеточной среды.

Наличие ПП – результат жизнедеятельности нейрона, совместного функционирования всех
биополимеров и органоидов клетки; погибший нейрон быстро теряет ПП. Первопричина ПП – разность
концентраций ионов K+ и Na+ внутри и снаружи нейрона. Эту разность создаёт работа особого белка-насоса
Na+-K+-АТФазы (Na+-K+-насоса).

Na+-K+-АТФаза обменивает находящиеся внутри клетки ионы Na+ на захваченные в межклеточной
среде ионы K+, затрачивая значительное количество АТФ.
В результате работы Na+-K+-АТФазы в нейроне оказывается примерно в 10 раз меньше Na+ и в 30 раз
больше K+, чем в межклеточной среде.
 K+ “out” : K+ “in” = 1 : 30
 Na+ “out” : Na+ “in” = 10 : 1
Несмотря на всё это, до момента созревания (происходит на 2-3 месяце эмбрионального развития) нейрон не
имеет заряда, и количество положительных (прежде всего, K+) и отрицательных ионов в его цитоплазме
44
примерно одинаково. Признак созревания – появление на мембране нейрона постоянно открытых K+-каналов
(определяется включением соответствующего гена). В результате становится возможной диффузия K+ из
клетки.
 Как долго идёт диффузия K+ из нейрона?
Очевидный вариант («до выравнивания концентраций») неверен, поскольку двигаются заряженные частицы,
и выход K+ сопровождается накоплением в цитоплазме отрицательного заряда. Этот отрицательный заряд
мешает диффузии и в конце концов останавливает её. Возникает состояние «динамического равновесия»:
число ионов K+, покинувших клетку благодаря диффузии = числу ионов K+, втянутых в клетку
отрицательным зарядом цитоплазмы.
ПП – это отрицательный заряд цитоплазмы, останавливающий диффузию ионов K+ в межклеточную среду.

«Уравнение Нернста»: ПП ~ lg (K+ “out”/K+ “in”)
Коэффициент пропорциональности равен 61.5 мВ для Т=36.6С; логарифм равен –1.48 (для соотношения
концентраций 1/30).
С учётом этого ПП = -91 мВ («равновесный потенциал» для K+)
Такой вход Na+ ведёт к сдвигу заряда цитоплазмы вверх и частичной потере ПП (отсюда название – «ток
утечки Na+»).
В реальной клетке ПП находится ближе к нулю (в среднем –70мВ). Причина: существование небольшого
количества постоянно открытых каналов для ионов Na+. Избыток ионов Na+ в межклеточной среде, а также
их притяжение к отрицательно заряженной цитоплазме приводят к входу Na+ в клетку.

Ограничивает вход Na+,
 во-первых, малое число постоянно открытых Na+-каналов;
 во-вторых, работа Na+-K+-АТФазы, которая «откачивает» Na+, обменивая его на K+.

В целом ПП зависит от 3х главных факторов:
 диффузии K+ из клетки ;
 диффузии Na+ в клетку ;
 работы Na+-K+-АТФазы.
Диффузия K+ из клетки определяется разностью концентраций K+ “out” и K+ “in”.
Если увеличить K+ “out”, то разность концентраций станет меньше, диффузия – слабее, и для её остановки
потребуется не столь значительный ПП (произойдёт сдвиг заряда цитоплазмы вверх до достижения новой
точки равновесия).
Если снизить K+ “out” , то разность концентраций станет больше, диффузия – сильнее, и для её остановки
потребуется более значительный ПП (сдвиг заряда цитоплазмы).
Диффузия Na+ в клетку зависит, прежде всего, от концентрации постоянно открытых Na+-каналов на
мембране. Эта величина, в свою очередь, является стабильным свойством конкретного нейрона. Чем больше
таких каналов, тем ПП ближе к нулю, чем меньше – тем ПП ближе к уровню –91мВ.
Чем ближе ПП к нулю, тем возбудимее нейрон (такие нужны, например, в центрах бодрствования); чем ближе
ПП к уровню –91 мВ, тем ниже возбудимость (минимальна в центрах, запускающих движения).

Работа Na+-K+-АТФазы может быть нарушена химическими веществами, например, токсином одной
из тропических лиан строфантином.
В этом случае ток утечки Na+ не будет полностью компенсироваться и ПП сместится в сторону нуля (степень
смещения зависит от дозы токсина = доля заблокированных насосов).
Большая доза токсина настолько нарушает работу Na+-K+-АТФаз, что ПП теряется (происходит разрядка
батарейки «фонарика»).
 Аналогия : Na+-K+-АТФаза -- «зарядное устройство» нейрона.
 Заключительная аналогия: лодка на поверхности водоёма.
Уровень воды = нулевой уровень; уровень бортов над водой= ПП (зависит от «веса лодки» = разность
концентраций K+ во внешней среде и цитоплазме).
45
Ток утечки Na+ = отверстия в лодке, через которые втекает вода и снижает абсолютное значение ПП
(приближая его к нулю).
Na+-K+-АТФаза – ковш, которым вычерпываем воду, удерживая лодку на плаву («поломка ковша»
строфантином приведёт к тому, что лодка утонет).
Билет №10.
2) 10-2. Никотин и алкоголь: механизмы действия на организм и ЦНС; причины и последствия формирования
привыкания и зависимости.
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Никотиновый рецептор
 ионотропный («быстрый»)
 всегда генерирует ВПСП (вход Na+)
 пример : нервно-мышечные синапсы
 состоит из 5 белковых молекул-субъединиц (чаще всего: 2+++; расположены по кругу и образуют
пору)
 антагонисты : курарин (блокирует активный центр), -нейротоксин яда кобры (белок, блокирует пору)
 пропускает, кроме Na+, ионы K+ и, гораздо слабее, Ca2+ (в реальных условиях доминирует вход Na+ ; ионы
Cl- отталкиваются отрицательными зарядами на стенках поры.
 Никотин – токсин табака, агонист Ацх, защищает табак от поедания насекомыми; для человека – слабый
«разрешённый наркотик».
Никотин при табакокурении практически не влияет на нервно-мышечные синапсы (иначе были бы судороги,
как у насекомых, поедающих табак). Обычно при первых попытках курения никотин сильнее всего
стимулирует работу постганглионарных парасимпатических нейронов (развиваются парасимпатические
эффекты : тошнота, скачки давления и т.п.). Через некоторое время эти эффекты обычно исчезают и
сменяются преимущественной стимуляцией постганглионарных симпатических нейронов (активация
сердечно-сосудистой системы, ослабление сигналов от ЖКТ + психологические эффекты от курения «за
компанию»). У части курильщиков никотин преодолевает ГЭБ и начинает оказывать действие на головной
мозг, постепенно вызывая формирование привыкания и зависимости.
 Никотин также способен оказывать нормализующее действие (курят, чтобы «взбодриться», чтобы
успокоиться).
 Но при этом Ацх-синапсы начинают снижать активность, «рассчитывая» на постоянное введение агониста.
В итоге для получения всё того же нормализующего эффекта курильщик должен повышать дозу
(«привыкание»).
 При попытке отказаться от табака выясняется, что без никотина мозг функционирует плохо (скачки
настроения, работоспособности) – т.е. проявляет себя «синдром отмены» (абстинентный синдром) и,
следовательно, возникла потребность Ацх-синапсов в никотине («зависимость»).
 Формирование привыкания и зависимости – типичное следствие приёма практически любых препаратов,
серьёзно влияющих на мозг (не только наркотических, но и лекарственных).
Для того, чтобы деятельность Ацх-синапсов восстановилась, нужны недели и месяцы. Явный признак
наличия зависимости – с утра хочется курить, и первая сигарета доставляет наибольшее удовольствие.
Формирование привыкания и зависимости происходит также в центрах положительных эмоций.

Алкоголь CH3-CY2-OH
Легко преодолевает мембраны, растворяется в липидах и воде. Эндогенный алкоголь : 0.005-0.01% в крови.

«Типичная» картина развития эффектов экзогенного (внешнего) алкоголя:
 малая доза : усиление выброса дофамина, возможно снятие усталости, «растормаживание», эмоциональная
лабильность (на психическом уровне проявляется очень индивидуально);
46
 средняя доза : депрессантное действие (активация ГАМК-системы, торможение Glu-синапсов), уменьшение
количества объектов в фокусе внимания, снижение интеллекта и адекватности самооценки;
 большая доза : ухудшение работы всех медиаторных систем; двигательные, сенсорные и вегетативные
нарушения; отравление продуктами распада алкоголя; постепенное засыпание.

В ходе развития алкоголизма: прежде всего, истощение системы дофамина, формирование
привыкания и зависимости на уровне DA-синапсов.
Позже: гибель DA-нейронов, ухудшение состояния ГАМК-системы, нарастающая дегенерация корковых
структур (синдром «грецкого ореха»).
Симптомы: ежедневный приём алкоголя, увеличение доз и потеря самоконтроля при потреблении, деградация
личности, изменённые состояния психики во время опьянения, нарушения памяти, запои, необходимость
«опохмелиться», неоднократные и неудачные попытки бросить пить и т.д.
«Переваривание алкоголя» :
CH3-CH2-OH (этиловый спирт; влияние на DA-синапсы)

(фермент алкоголь-дегидрогеназа – АДГ)
CH3-COH
(ацетальдегид; токсические эффекты: похмелье)

(фермент ацетальдегид-дегидрогеназа – АцДГ)
CH3-COOH (ацетат – остаток уксусной кислоты)

дальнейшее расщепление с участием кислорода
При плохой работе АцДГ моментально развивается похмелье (головная боль, тошнота и т.п.); такие люди не
пьют
Плохая работа АДГ – предпосылка к активному взаимодействию алкоголя с DA-системой, «база» для
развития алкоголизма (5% населения).
Блокада АцДГ тетурамом усиливает похмельный синдром до опасного уровня («торпедирование»); налоксон
снимает удовольствие от принятия алкоголя.
Билет №10.
3) 10-3. Гипоталамус как эндокринный центр: реакция на концентрацию гормонов в крови; выделение
либеринов и статинов, конкретные примеры их функций.
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Гипоталамус является главным центром эндокринной и вегетативной регуляции, а также главным центром
биологических потребностей (и связанных с ними эмоций).
Ядра, регулирующие деятельность эндокринной системы: прежде всего, это паравентрикулярное и
супраоптическое.
Эти ядра содержат нейроэндокринные клетки, аксоны которых идут в заднюю долю гипофиза и здесь
выбрасывают гормоны в кровь. Другие нейроны, расположенные в основном в средней части
гипоталамуса(«серый бугор»), выделяют в сосудистое сплетение гормоны, регулирующие работу передней
доли гипофиза.
Большинство гормонов гипоталамуса и гипофиза – белковые и пептидные молекулы. В гипоталамусе они
синтезируются в телах нейросекреторных клеток (вырезаются из белков-предшественников), загружаются в
везикулы и переносятся по аксонам к месту экзоцитоза. Здесь гормоны выделяются в межклеточную среду с
наружной стороны покровных клеток стенки капилляров, путём диффузии попадают в кровь и с кровью
доставляются к клеткам-мишеням.
Действие гормонов на клетки-мишени развивается обычно теми же путями, что и в случае медиаторов:
гормон действует на специфические рецепторы, запуская (через G-белки) синтез вторичных посредников,
которые влияют на активность белков-насосов, ферментов, включают и выключают гены (на уровне ДНК) и
т.д.
В ряде случаев гормон действует на клетки другой эндокринной железы, управляя её активностью («тропные
гормоны», характерны для передней доли гипофиза).
Рецепторы гормонов имеются и на нервных клетках, благодаря чему эндокринная и нервная системы тесно
взаимодействуют.
Экзоцитоз зависит от ПД, приходящих по аксону.
Гормоны, которые синтезируются в гипоталамусе(парвентрикулярное и супраоптическое ядра) и
выбрасываются в кровь в задней доле гипофиза:
47
Это пептиды
 вазопрессин (антидиуре-тический гормон – ADH; влияет на почки)
Основной эффект вазопрессина: усиление обратного всасывания воды в почках (точнее, в нефронах; антидиурез). Кроме того, он сужает сосуды («вазопрессор»).
В ЦНС вазопрессин и его фрагменты в очень низких дозах улучшают обучение и память (перспективные
ноотропы).
Вазопрессин выделяется при повышении концентрации NaCl в крови: сигнал для почек «экономить воду»;
параллельно возникает чувство жажды.
и
 окситоцин (матка, молочная железа).
Главные эффекты окситоцина:
запуск сокращений гладкомышечных клеток матки (роды) и протоков молочной железы (лактация; не путать
с действием пролактина, усиливающим образование молока).
В ЦНС окситоцин и его фрагменты противодействуют эффектам вазопрессина, ухудшая обучение и память.
Как и пролактин, окситоцин выделяется в ходе акта сосания (при механической стимуляции соска; нервноэндокринная дуга).
Переходим к гормонам передней доли гипофиза. Их существенно больше; это уже знакомые нам пролактин и
опиоидные пептиды (эндорфины; регуляция уровня болевой чувствительности).
Кроме того, в передняя доля гипофиза вырабатывает тропные гормоны:
тиреотропный (тиреостимулирующий – TSН; влияет на щитовидную железу);
адренокортикотропный (АСТН; влияет на кору надпочечников);
FSH и LH влияют на половые железы мужчин и женщин;
гормон роста (соматотропный) – на рост тела, его общий размер.

Выброс каждого из гормонов передней доли гипофиза регулируется гормонами гипоталамуса
(«рилизинг»-факторы), которые могут активировать секрецию гипофиза (либерины) либо
тормозить ее (статины). Так, дофамин является статином для пролактина и некоторых тропных гормонов.

Статины и либерины выделяются в кровь нейроэндокринными клетками серого бугра, измеряющими
содержание в крови «конечного» гормона (тироксина, половых гормонов и др.).
Избыток конечного гормона ведет к выбросу статина и снижению секреции гипофизом тропного гормона.
Если конечного гормона в крови мало, то усиливается выброс соответствующего либерина (и тропного
гормона).
Наличие таких отрицательных обратных связей позволяет поддерживать стабильное содержание в крови
многих важнейших гормонов.
 Начнем со щитовидной железы. Она выделяет йодсодержащие гормоны тироксины, усиливающие обмен
веществ (образование энергии) во всех клетках организма, в т.ч. в мозге.
Выделение тироксинов (Т4 и Т3) усиливает тиреотропный гормон передней доли гипофиза (TSH).
Гипоталамус, измеряя концентрацию тироксинов в крови, усиливает выделение либо статина (его роль играет
дофамин) либо либерина (тиролиберина, TRH; является также либерином пролактина).Тиролиберин
активирует выброс TSH.
Опасен как дефицит, так и избыток тироксинов в организме.
При дефиците (например, из-за нехватки йода в пище) – снижение обмена веществ, вялость, депрессии
(«микседема»); у новорожденных – оставание умственного развития.
При избытке – нервозность, бессонница, повышенный аппетит и худоба, гиперактивность симпатической НС,
«выпученные» глаза.
Причиной в обоих случаях могут быть аутоиммунные нарушения.
 Тиролиберин (трипептид Glu-His-Pro) значимо влияет на работу ЦНС.
Он «дополняет» действие тироксинов: увеличивает уровень бодрствования, оказывает антидепрессантное
действие, усиливает работу дыхательного центра
(в клинике: введение недоношенным детям).
 Соматотропный гормон (гормон роста – GH).
Как тропный гормон, активирует выделение печенью IGF-1 (иммуно-подобного фактора роста) и совместно с
ним определяет рост скелета, мышц и конечный рост (размер тела) человека.
Гипоталамус оценивает концентрацию гормона роста и IGF-1, изменяя баланс между выделением
соответствующих статина (соматостатина) и либерина (соматолиберина – GHRH = соматотропин-рилизинг
фактор).
Нарушение работы этой системы ведет к карликовости; избыточная активность – к гигантизму.
Акромегалия – результат резкого увеличения продукции соматотропного гормона в зрелом возрасте (лишь
часть органов способна продолжать рост: гипертрофия сердца, хрящевых тканей и др.).
48

Влияния на ЦНС соматостатина: снижение пищевой мотивации, уровня эмоциональности и болевой
чувствительности, небольшое снижение уровня бодрствования.
Соматостатин оказывает тормозящее действие на ЖКТ, подавляет активность многих других внутренних
органов («всеобщий ингибитор»).
Билет 11.
1) 11-1. Постоянно открытые и электрочувствительные ионные каналы: сравнение свойств, разнообразие,
функции в синапсах, нервных и мышечных клетках.
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Сигнал по мембране нейрона передаётся в виде коротких электрических импульсов – потенциалов действия
(ПД). Этот процесс можно сравнить с передачей информации с помощью включения и выключения фонарика
(ПД= «вспышка света»).
Но для того, чтобы фонарик работал, нужна батарейка – источник электрической энергии. В случае нейрона
таким источником является постоянный внутриклеточный заряд – потенциал покоя (ПП).

Потенциал покоя нейрона – его постоянный отрицательный заряд, равный в среднем –70 мВ.
Измерить ПП можно с помощью тончайшей, особым образом вытянутой стеклянной трубочкимикроэлектрода. Его кончик имеет диаметр <1 мкм, что позволяет практически без повреждения мембрану
клетки. Микроэлектрод (в т.ч. канал внутри кончика) заполнен раствором соли, проводящим электрический
ток. Это позволяет оценить, сравнить заряд цитоплазмы нейрона с зарядом межклеточной среды.

Наличие ПП – результат жизнедеятельности нейрона, совместного функционирования всех
биополимеров и органоидов клетки; погибший нейрон быстро теряет ПП. Первопричина ПП – разность
концентраций ионов K+ и Na+ внутри и снаружи нейрона. Эту разность создаёт работа особого белка-насоса
Na+-K+-АТФазы (Na+-K+-насоса).
Na+-K+-АТФаза обменивает находящиеся внутри клетки ионы Na+ на захваченные в межклеточной среде
ионы K+, затрачивая значительное количество АТФ.
В основе этих процессов – открывание и закрывание электрочувствительных
Na+- и К+-каналов. Эти каналы имеют створки, реагирующие на изменение заряда внутри
нейрона и открывающиеся, если этот заряд становится выше -50 мВ.
Если заряд внутри нейрона вновь ниже -50 мВ – створка закрывается, т.к. положительные заряды,
расположенные на ней, притягиваются к отрицательно заряженным ионам цитоплазмы. Положительные
заряды створки – это заряды аминокислот, входящих в состав соответствующей молекулярной петли белкаканала.
Открытие электрочувствительного Na+-канала «разрешает» вход Na+ в клетку. Открытие
электрочувствительного К+-канала «разрешает» выход К+ из клетки.Na+-каналы открываются очень быстро
после стимула и самопроизвольно закрываются примерно через 0.5 мс.К+-каналы открываются медленно – в
течение примерно 0.5 мс после стимула; закрываются они в большинстве своем к моменту снижения заряда
нейрона до уровня ПП. Именно разная скорость открытия Na+-каналов и К+-каналов позволяет возникнуть
сначала восходящей, а
затем – нисходящей фазе ПД.(сначала ионы Na+ вносят в нейрон положительный заряд, а затем ионы К+
выносят его, возвращая клетку в исходное состояние). Для закрытия Na+-каналов на пике ПД служит
дополнительная (внутриклеточная, инактивационная, И-) створка – h-ворота. Вторая створка (активационная,
А-) – m-ворота.
 Реполяризация: абсолютная рефрактерность (полная нечувствительность к стимуляции из-за закрытой hстворки
 Гиперполяризация:относительная рефрактерность(пороговый стимул>, чем обычно)
Поскольку К+-каналы начинают закрываться довольно поздно (вслед за проходом уровня -50 мВ), заряд
нейрона после ПД нередко опускается
ниже ПП (следовая гиперполяризация, относит. рефрактерность).
49
Вершина ПД («овершут») – момент равенства токов натрия и калия; она не м.б. выше равновесного
потенциала для натрия, который составляет 61.5 мВ при соотношении Na+out : Na+in = 10 : 1 (по уравнению
Нернста).
 тетродотоксин –яд рыбы фугу (аминогруппа работает как «пробка» для Na+-канала)
ТЕА – тетраэтиламмоний: работает как «пробка» по отношению к К+-каналу.
В результате восходящая фаза ПД изменяется мало, нисходящая – затягивается до 50 и > мс (реполяризация
происходит за счет постоянно открытых К+-каналов, которых примерно в 100 раз <, чем
электрочувствительных); ТЭА вызывает глубокую потерю сознания.
Na+-K+-АТФаза постоянно откачивает из клетки избыток Na+ и возвращает назад K+. Без этого нейрон
потерял бы ПП уже через несколько сотен ПД. Важно также, что чем > проникло в клетку Na+, тем активнее
работает насос. Если ПД возник хотя бы в одной точке мембраны нейрона – он распространяется по всей
мембране.
Причина: деполяризация в точке появления ПД играет роль запускающего (надпорогового, около 100 мВ)
стимула по отношению к соседним точкам. Это сходно с «кругами на воде», а точнее – с горением
бенгальского огня. Скорость такого распространения низка и не превышает у человека 1-2 м/с (диаметр
аксона 1-2 мкм). ДП от исходной точки распространяется во все стороны и, убегая по аксону, запускает
выброс медиатора
 Открытие Na+-каналов «разрешает» вход Na+ в клетку; развивается волна деполяризации – «возбуждающий
постсинаптический потенциал» (ВПСП).
 Открытие K+-каналов «разрешает» выход K+ из клетки; развивается волна гиперполяризации – «тормозный
постсинаптический потенциал» (ТПСП).

Управление работой сердца.
С клетками-пейсмекерами («водители ритма») контактируют как симпатические, так и парасимпатические
волокна, выделяя Ne и Ацх, они регулируют соотношение постоянно открытых Na+- и K+-каналов, управляет
частотой сердцебиений. С «рабочими» клетками сердца контактируют только симпатические волокна;
выделяя Ne, они увеличивают открывание Ca2+ каналов. В результате на фазе плато в мышечную клетку
входит больше Ca2+, сокращение усиливается. Стимуляция симпатических нервов: частота разрядов
пейсмекера растёт за счёт увеличения Na+- проводимости и снижения K+-проводимости.
!! Для возникновения потенциала покоя также необходимо существование в мембране нервных клеток
открытых ионных каналов, в результате чего мембрана становится проницаемой для определенных ионов,
получающих возможность свободно перемещаться между цитоплазмой и межклеточной средой. Ключевое
значение для появления ПП имеют постоянно открытые (проточные) К+-каналы. Они представляют собой
белковые молекулы, проход внутри которых специфически настроен на пропуск ионов К+.
!! Ионы, участвующие в генерации ПД, те же, что и в случае потенциала покоя — Na+ и К+. При развитии
ПД натрий входит в нейрон, а калий выходит. Ионные каналы, через которые они движутся, относятся к
отдельному классу — потенциал-зависимым (электрочувствительным) ионным каналам.
Запуск импульсной активности в нервной системе осуществляют два основных фактора.
 Первый из них — стимулы, действующие на чувствительные клетки сенсорных систем и изменяющие
проницаемость их мембраны. Это приводит к развитию особых рецепторных потенциалов и в итоге — к
генерации ПД.
 Второй фактор — выделение медиатора из пресинаптического окончания. Попав в синаптическую щель,
медиатор возвоздействует на постсинаптическую мембрану, возбуждая или
тормозя следующий нейрон. Процессы подобного возбуждения или торможения связаны с деятельностью
еще одного типа ионных каналов — лиганд-зависимых (хемочувствительных). Они находятся на мембране,
непосредственно окружающей синаптический контакт. Обычно они закрыты. Их открывание происходит
лишь при появлении медиатора, несущего сигнал химического вещества (отсюда термин
«хемочувствительные»). Лиганд-зависимые каналы можно разделить на три основных класса: избирательно
проницаемые по отношению к ионам Na+, ионам К+ и ионам С1~. Отрывание первых из них приведет к входу
в клетку ионов Na+ и деполяризации нейрона (рис. 3.14, а), во время которой разность потенциалов на
мембране оказывается приближенной к порогу запуска ПД. В этот момент меньший, чем обычно, стимул
может вызвать реакцию нейрона, т. е. нервная клетка находится в относительно возбужденном состоянии. В
связи с этим локальная деполяризация мембраны под действием медиатора была названа возбуждающим
50
постсинаптическим потенциалом (ВПСП). Медиаторы, вызывающие ВПСП, отнесены к группе
возбуждающих медиаторов. Открывание хемочувствительных С1~-каналов приводит к входу в клетку ионов
хлора; открывание К+-каналов — к выходу ионов калия.
Билет №11.
2) 11-2. Типы и подтипы рецепторов норадреналина (Ne). Агонисты и антагонисты рецепторов Ne: примеры,
разнообразие эффектов, практическое применение.
51
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------В 1901 г. из надпочечников было выделено сосудосуживающее и бронхорасширяющее вещество –
«адреналин»; вскоре рас-шифровали его структуру и стали применять в клинике.
1906-1912 г. – под руководством Генри Дейла создано большое число производных адреналина, обладающих
высокой «симпатикомиметической» активностью.
Долгое время предполагали, что именно адреналин передает сигналы в симпатической нервной системе. И
лишь в 1937 г. показали: это сходное, но иное вещество – норадреналин.
НОРАДРЕНАЛИН (NE). Как и к ацетилхолину, к NЕ существует два основных типа рецепторов (альфа- и
бета-адренорецепторы). К рецепторам Ацх агонисты и антагонисты создала сама природа, они издавна
известны человечеству. В случае NЕ потрудиться пришлось химикам; избирательные альфа-агонисты и
антагонисты, а также бета-агонисты и антагонисты стали появляться лишь после 1948 г.
Норадреналин – образуется в результате цепи химических ре-акций из пищевой аминокислоты тирозина;
характерный элемент структуры – ароматическое (бензольное) кольцо.
Последовательность реакций:
1.Тирозин превращается в L-дофа (L-DOPA); фермент тирозин-гидроксилаза (ее актив-ность ограничивает
скорость синтеза NE).
2.L-дофа дает дофамин (один из меди-аторов ЦНС).
3.Дофамин превращается в NЕ.4.Из NЕ (норэпинефрина) в надпочечниках получается адреналин
(эпинефрин).
Синтез – в пресинаптическом окончании, после чего NЕ переносится внутрь везикул и готов к экзоцитозу.
Появление ПД запускает вход Са2+ и выброс NЕ в синаптическую щель, после чего он действует на
рецепторы как постсинаптической, так и пресинаптической мембраны.

Известны 2 типа рецепторов к NЕ: альфа- и бета-адренорецепторы (- и -). Они, в свою очередь,
подразделяются на 1-, 2-, 1- и 2-подтипы. Аксоны NЕ-нейронов образуют множественные расширения
– «варикозы», которые выполняют функцию пресинаптических окончаний. В головном мозге NЕ-нейроны
расположены в голубом пятне (мост), но их аксоны широко ветвятся (в синапсах также - и -рецепторы).
Адренорецепторы (как -, так и -типов) метаботропные.
 1-подтип характерен для сердца, вызывает учащение и усиление сердечных сокращений (более активное
образование цАМФ, открывание Na+-каналов и Са2+-каналов);
 2-подтип характерен для мышечных клеток бронхов, вызывает их расслабление и расширение бронхов
(активация синтеза цАМФ, но закрывание Са2+-каналов, открывание К+-каналов).
 1-подтип характерен для гладких мышечных клеток, расши-ряющих зрачок, для стенок сосудов и
сфинктеров ЖКТ (увелич. тонуса за счет открывания дополнительных Са2+-каналов);
 2-подтип характерен для пресинаптических окончаний, оказывает тормозящее действие на Са2+-каналы,
что снижает экзоцитоз медиаторов (самого NЕ и, например, Ацх в случае конкуренции симпатич. и
парасимпатич. влияний).

Агонисты и антагонисты рецепторов Ne:
Оба подтипа -рецепторов кодируются одним геном, и превращение в конкретный подтип происходит уже
после синтеза белка.
Исходно подтипы не разделяли, поскольку были обнаружены общие агонисты и антагонисты: все рецепторы активирует изадрин и тормозит пропранолол.
Позже были открыты более избирательные агонисты и антагонисты.
Большое практическое значение имеет избирательный 1-антагонист атенолол (используется при гипертонии)
и избирательный 2-агонист сальбутамол (расширение бронхов при астме).
Исходно -подтипы также не разделяли, поскольку были обнаружены общие агонисты и антагонисты: все рецепторы активирует нафтизин и тормозит фентоламин. Большое практическое значение имеют -агонисты,
сужающие сосуды носовой полости при насморке (нафтизин, галазолин), и избирательный 2-аго-нист
клофелин (снижение активности сосудодвигательного центра продолговатого мозга и моста).
Сведем вместе все перечисленные препараты:
 -агонисты:
нафтизин, галазолин (при насморке)
 2-агонист:
клофелин (при гипертонии)
 -антагонист:
фентоламин (расширяет сосуды и снижает артериальное давление)
 -агонист:
изадрин (каодиостимулятор)
 -антагонист:
пропранолол (при гипертонии)
52
 1-антагонист:
 2-агонист:
атенолол (при гипертонии)
сальбутамол (при астме)
NE: действует на -рец. активнее, чем на -рец.
адреналин: действует на  активнее, чем на .
 природный (+)-агонист: эфедрин (токсин голосеменного кустарника эфедры; пример того, что вещества
природного происхождения часто дают много побочных эффектов); наркотико-подобное действие.

Практическое применение
 При насморке (как инфекционном, так и аллергическом) используют -агонисты: нафтизин, галазолин и
т.п. Эти вещества (как и тормозящие воспаление антигистаминные препараты) не лечат заболевание, а лишь
ослабляют симптомы. Постоянное использование -агонистов
может вести к нарушению кровоснабжения слизистой носа, повреждению обонятельных рецепторов и др. Эти
препараты не подходят для ежедневного применения. При нанесении на слизистую носа они сужают сосуды,
прекращая насморк
 Астма: чаще всего имеет аллергическую или аутоиммунную природу; развивается воспаление и отёк стенок
бронхов и бронхиол; затруднено дыхание. Для расширения бронхов используют
2-агонисты (сальбутамол).Но это лишь снятие симптомов; для настоящего лечения нужно выявить причину
астмы (например, аллерген).
 Органами, содержащим только бета-адренорецепторы, являются сердечная мышца и гладкие мышцы
бронхов: норадреналин и изадрин стимулируют деятельность сердца и расширяют бронхи (последний эффект
используется для ослабления приступов бронхиальной астмы). С другой стороны, пропранолол является
эффективным средством для лечения заболеваний, связанных с нарушениями сердечного ритма и
гипертонической болезнью.
 алкалоид небольшого голосеменного кустарника эфедры, который действует как смешанный агонист альфаи бета-адренорецепторов. В клинике он используется для повышения артериального давления, расширения
бронхов, расширения зрачков, при насморке. При передозировке проявляются центральные эффекты
эфедрина — нервное возбуждение,
бессонница, дрожание конечностей; в токсических дозах — судороги. Длительное применение эфедрина
может вызвать привыкание. Обнаружено также, что симптомы коклюша и холеры разразвиваются через периферические адренорецепторы: токсины, вырабатываемые соответствующими
микроорганизмами, выключают расслабляющее действие симпатической нервной системы на гладкую
мускулатуру бронхов и кишечника. При этом непосредственной «мишенью» токсинов являются связанные с
адренорецепторами G-белки и система синтеза вторичных посредников.
NE влияет на нейроны ЦНС через α- и β-рецепторы, постсинаптические и пресинаптические (α2-рецепторы).
Основные эффекты NE можно определить как «психическое сопровождение стресса»:
- общая активация деятельности мозга (торможение центров сна, бессонница);
- увеличение двигательной активности («не сидится на месте»);
- снижение болевой чувствительности (стресс-вызванная анальгезия);
- улучшение обучения, запоминания (на фоне умеренного стресса; «учимся избегать опасности»);
- положительные эмоции при стрессе (азарт, «чувство победы», «экстрим»).
Положительные эмоции, связанные с выделением NE и адреналина: спорт, экстремальный спорт,
игромания (казино, компьютерные игры).
Зависимость от NE – реальная проблема; игромании лечат в тех же клиниках, теми же методами, что и
наркомании.
Наркотическими свойствами обладает эфедрин, а клофелин может вызвать глубокий обморок.
53
Билет №11.
3) 11-3. Тропные гормоны гипофиза: регуляция выделения, общая характеристика, функции, конкретные
примеры. Влияние тропных гормонов на работу ЦНС.
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Гипофиз – от греч гипофизис – отросток – нижний мозговой придаток. Железа внутренней секреции
позвоночных, примыкающая к нижней части гипоталамуса. Большинство гормонов гипофиза регулируют
работу других желез внутренней секреции. Гипофиз состоит из передней, средней и задней долей. Передняя
доля выделяет соматотропный, гонадотропный, тиреотропный и адренокортикотропный гормоны. Средняя
доля выделяет гормон, влияющий на пигментацию кожи. Задняя доля гипофиза секретирует вазопрессин и
окситоцин. Вместе с гипоталамусом гипофиз образует гипоталамо-гипофизарную систему.
 Большинство гормонов гипоталамуса и гипофиза – белковые и пептидные молекулы. В гипоталамусе они
синтезируются в телах нейросекреторных клеток (вырезаются из белков-предшественников), загружаются в
везикулы и переносятся по аксонам к месту экзоцитоза.
Здесь гормоны выделяются в межклеточную среду с наружной стороны покровных клеток стенки капилляров,
путем диффузии попадают в кровь и с кровью доставляются к клеткам-мишеням.
 Эти ядра содержат нейроэндокринные клетки, аксоны которых идут в заднюю долю гипофиза и здесь
выбрасывают гормоны в кровь. Другие нейроны, расположенные в основном в средней части гипоталамуса
(«серый бугор») выделяют в сосудистое сплетение гормоны, регулирующие работу передней доли гипофиза.
54
 Действие гормонов на клетки-мишени развивается обычно теми же путями, что и в случае медиаторов:
гормон действует на специфические рецепторы, запуская (через G-белки) синтез вторичных посредников,
которые влияют на активность белков-насосов, ферментов, включают и выключают гены (на уровне ДНК) и
т.д.
 В ряде случаев гормон действует на клетки другой эндокринной железы, управляя ее активностью
(«тропные гормоны», характерны для передней доли гипофиза).

Гормоны передней доли гипофиза. Их существенно больше; это уже знакомые нам пролактин и
опиоидные пептиды (эндорфины; регуляция уровня болевой чувствительности).
Кроме того, в передняя доля гипофиза вырабатывает тропные гормоны:
 тиреотропный (тиреостимулирующий – TSН; влияет на щитовидную железу);
 адренокортикотропный (АСТН; влияет на кору надпочечников);
FSH и LH влияют на половые железы мужчин и женщин;
 гормон роста (соматотропный) – на рост тела, его общий размер.
Выброс каждого из гормонов передней доли гипофиза регулируется гормонами гипоталамуса («рилизинг»факторы), которые могут активировать секрецию гипофиза (либерины) либо тормозить ее (статины). Так,
дофамин является статином для пролактина и некоторых тропных гормонов.
Статины и либерины выделяются в кровь нейроэндокринными клетками серого бугра, измеряющими
содержание в крови «конечного» гормона (тироксина, половых гормонов и др.).
Избыток конечного гормона ведет к выбросу статина и снижению секреции гипофизом тропного гормона.
Если конечного гормона в крови мало, то усиливается выброс соответствующего либерина (и тропного
гормона).
Наличие таких отрицательных обратных связей позволяет поддерживать стабильное содержание в крови
многих важнейших гормонов.
Начнем со щитовидной железы. Она выделяет йод-содержащие гормоны тироксины, усиливающие обмен
веществ (образование энергии) во всех клетках организма, в т.ч. в мозге.
Выделение тироксинов (Т4 и Т3) усиливает тиреотропный гормон передней доли гипофиза (TSH).
Гипоталамус, измеряя концентрацию тироксинов в крови, усиливает выделение либо статина (его роль играет
дофамин) либо либерина (тиролибе-рина, TRH; является также либерином пролактина).
Тиролиберин активирует выброс TSH.
Опасен как дефицит, так и избыток тироксинов в организме.
При дефиците (например, из-за нехватки йода в пище) – снижение обмена веществ, вялось, депрессии
(«микседема»); у новорожденных – оставание умственного развития.
При избытке – нервозность, бессонница, повышенный аппетит и худоба, гиперактивность симпатичес-кой
НС, «выпученные» глаза.
Причиной в обоих случаях могут быть аутоиммунные нарушения.
Тиролиберин (трипептид Glu-His-Pro) значимо влияет на работу ЦНС.
Он «дополняет» действие тироксинов: увеличивает уровень бодрствования, оказывает антидепрессантное
действие, усиливает работу дыхательного центра
(в клинике: введение недоношенным детям).
Соматотропный гормон (гормон роста – GH).
Как тропный гормон, активирует выделение печенью IGF-1 (иммуно-подобного фактора роста) и совместно с
ним определяет рост скелета, мышц и конечный рост (размер тела) человека.
Гипоталамус оценивает концентрацию гормона роста и IGF-1, изменяя баланс между выделением
соотвующих статина (соматостатина) и либерина (соматолиберина – GHRH = соматотропин-рилизинг
фактор).
Нарушение работы этой системы ведет к карликовости; избыточная активность – к гигантизму.
Акромегалия – результат резкого увеличения продукции соматотроп-ного гормона в зрелом возрасте (лишь
часть органов способна продолжать рост: гипертрофия сердца, хрящевых тканей и др.).
Соматотропный гормон (гормон роста - GH).
Как тропный гормон, активирует выделение печенью IGF-1 (иммуно-подобного фактора роста) и совместно с
ним определяет рост скелета, мышц и конечный рост (размер тела) человека.
Гипоталамус измеряет концентрацию гормона роста и IGF-1, изменяя баланс между выделением соотвующих
статина (соматостатина) и либерина (соматолиберина – GHRH = соматотропин-рилизинг фактор).
Нарушение работы этой системы ведет к карликовости; избыточная активность – к гигантизму.
Два следующих тропных гормона регулируют работу половых желез:
LH и FGH – лютеинизирующий и фолликулостимулирующий гормоны («гонадотропины»).
55
Несмотря на названия, в равной мере влияют на семенники мужчин и яичники женщин. Их функции:
 активация синтеза и выделения половых гормонов;
 стимуляция образования и созрева-ния половых клеток – сперматозои-дов и яйцеклеток (в пузырьках-фолликулах, далее следует овуляция).
Рилизинг-фактор гонадотропинов – пептид люлиберин (GnRH).
В ЦНС он активирует половое пове-дение, повышает эмоциональность, улучшает обучение.
Уровень люлиберина понижен, например, у девушек при нервн. анорексии и избы-точных физич. нагрузках
(спорт, балет). Как следствие – прекращение цикла созревания яйцеклеток, м.б. депрессивные и психозоподобные состояния.
Главными мужскими половыми гормонами являются тестостероны, тормозящие (ограничивающие)
выделение люлиберина, LН и FSH.
Тестостероны активируют спермато-генез, у эмбриона – направляют развитие половой системы по мужскому
типу; позже – определяют формирование мужских вторичных половых признаков.
В ЦНС тестостероны влияют на половое влечение (либидо), половое поведение, агрессивность.
Вторичные половые признаки: борода, склонность к облысению, усиленный рост волос на теле, низкий голос,
более мощное развитие мышц, склонность к отложению запасов жира в области живота, слабое развитие
молочных желез.
Главными женскими половыми гормонами являются прогестерон и эстрогены.
Прогестерон обеспечивает состояние готовности матки к беременности (содержание в крови максимально
между овуляцией и менструацией).
Эстрогены «подталкивают» созрева-ние яйцеклеток, усиливают сокраще-ния яйцеводов и др. Они же определяют формирование женских вторич-ных половых признаков.
В ЦНС эстрогены влияют на половое влечение и половое поведение.
Вторичные половые признаки:
высокий голос, отсутствие бороды, склонность к отложению запасов жира в области бедер, развитие
молочных желез и др.
Билет № 12.
1) 12-1. Нейроны-пейсмекеры, их свойства, функции, регуляция активности; участие в работе дыхательных и
локомоторных центров. Клетки-пейсмекеры сердца.
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Интересным вариантом генерации ПД являются пейсмекерные нейроны (клетки-пейсмекеры). Они обладают
большой постоянной проницаемостью мембраны для ионов Na+. В результате у клеток-пейсмекеров не
существует стабильного ПП. Разность потенциалов на их мембране постоянно стремится вверх. Когда она
достигает порогового значения, происходит запуск ПД.
После ПД заряд внутри клетки оказывается на довольно низком уровне, ПП вновь растет и запускается
следующий ПД, в целом же наблюдается ритмический рисунок разрядов. Рост заряда 1 внутри клетки,
связанный с большим током утечки Na+, приводит к периодической самопроизвольной генерации
потенциалов действия. Нейроны-пейсмекеры находятся в дыхательном центре продолговатого мозга, сходные
же свойства имеют клетки центра сердечного автоматизма
Нейроны-пейсмекеры (водители ритма): у некоторых клеток так много постоянно открытых Na+-каналов, что
заряд цитоплазмы не способен удерживаться на стабильном уровне и медленно смещается вверх
(деполяризация).
При достижении порога запуска ПД происходит генерация импульса, после заряд нейрона отбрасывается к
«минимуму» (около -60 мВ и даже ниже). Затем вновь начинается деполяризация, запуск ПД и т.д. В ЦНС
человека такими свойствами обладают нейроны дыхательного
центра. Пейсмекерами являются и клетки – водители сердечного ритма. Чем больше постоянно открытых
Na+-каналов, тем чаще следуют ПД. Регуляция частоты разрядов идет также за счет открывания особых
типов К+-каналов, реагирующих на гормоны, медиаторы и др. Чем > таких каналов открыто, ниже
«минимум» и реже частота ПД.
 у пейсмекеров сердца нет фазы плато, ПД гораздо более короткий;
суммарный ПД всех клеток сердца – электрокардиограмма (ЭКГ);распространение ПД по сердцу – за счет
электрических синапсов.
Основное скопление клеток-пейсмекеров сердца – в верхней части правого предсердия («водитель сердечного
ритма»). Отсюда ПД распространяется сначала по предсердиям, потом по желудочкам. Пейсмекеры сердца –
видоизмененные мышечные клетки.
56
 Дыхательные нейроны, активность которых вызывает инспирацию (вдох) или экспирацию (выдох),
называются соответственно инспираторными и экспираторными нейронами. Инспираторные и
экспираторные нейроны иннервируют дыхательные мышцы.
Среди нейронов вдоха ключевую роль играют клетки-пейсмекеры, находящиеся в ядрах нижней части
ромбовидной ямки.
Врождённо обусловленная частота их активации у человека : примерно 1 волна в 5 сек (12 раз в минуту =
частота дыхания во сне).
От клеток-пейсмекеров (генераторов ритма)( Интересным вариантом генерации ПД являются пейсмекерные
нейроны (клетки-пейсмекеры). Они обладают большой попостоянной проницаемостью мембраны для ионов Na+. В резульрезультате у клеток-пейсмекеров не существует стабильного ПП. РазРазность потенциалов на их мембране постоянно стремится вверх.
Когда она достигает порогового значения, происходит запуск
ПД. ) ПД передаются к другим дыхательным нейронам и мотонейронам шейных и грудных сегментов
спинного мозга, запускающим сокращение диафрагмы и межрёберных мышц.
Вдох приводит к постепенному растяжению лёгких и стенок грудной клетки. Растяжение активирует особые
механорецепторы (отростки чувствительных нервных клеток, входящие в состав X нерва), передающие
сигнал в продолговатый мозг и мост. Этот сигнал тормозит инспираторные и включает экспираторные
нейроны (вдох сменяется выдохом). После выдоха возникает пауза (до нового включения пейсмекеров). На
частоту работы пейсмекеров (долю постоянно открытых Na+-каналов) влияют сигналы от хеморецепторов и
ствола мозга.
Хеморецепторы: концентрация O2 и CO2 в крови; влияния ствола: эмоции (голубое пятно), температура
(гипоталамус), центры бодрствования, боль, стресс и др. Возможен, кроме того, произвольный контроль
дыхания.
Ещё о дыхательных центрах:
 инспираторные нейроны – это не только пейсмекеры, но и клетки, «зацикливающие» ПД по замкнутому
контуру, что даёт возможность оказывать на мотонейроны стабильное активирующее действие;
 хеморецепторы CO2 (и H+) представляют собой нейроны на дне ромбовидной ямки; активируются в
основном при физической нагрузке;
 хеморецепторы O2 расположены в каротидном синусе (область разветвления на наружную и внутреннюю
сонные артерии); важны, например, при подъёме в горы (на высоте 5км воздуха в 2 раза меньше);
 пробуждение приводит к активации пейсмекеров центрами бодрствования, и частота дыхания растёт до 1618 в мин; при эмоциях и физической нагрузке – до 30-40 в мин.
57
2) 12-2. Глутаминовая кислота (ГлК) и формирование памяти: пути модификации ГлК-синапсов (роль NMDAрецепторов, фосфорилирование и синтез новых рецепторов).
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Глутаминовая кислота (Glu) – главный возбуждающий медиатор (около 40% всех нейронов); проведение
основных потоков информации в ЦНС (сенсорные сигналы, двигат. команды, память).
Память – способность мозга сохранять информацию и воспроизводить её через некоторые промежутки
времени. По времени сохранения информации память бывает кратковременной и долговременной. В основе
кратковременной памяти лежит циркуляция нервных импульсов в замкнутых нейронных цепях.
Долговременная память связана со структурными изменениями в нейронных сетях. Специальные пептиды,
синтезируемые нейронами, облегчают процесс возбуждения клеток в моменты извлечения информации «из
памяти». В формировании памяти участвуют нейроны височных долей больших полушарий, ретикулярная
формация ствола мозга, гипоталамус. Различают следующие виды памяти: двигательную, зрительную,
слуховую, осязательную, смешанную.
Наиболее изучены NMDA-рецепторы. Уникальная особенность NMDA-рецепторов состоит в том, что их
канал может блокировать ион Mg2+ («магниевая пробка»). В такой ситуации рецептор выключен, и ВПСП не
возникает. Однако, если заряд в нейроне оказывается выше уровня -30 мВ, Mg2+ удаляется из канала
(«выбивание пробки»), и рецептор переходит в рабочее состояние.
Этот механизм – один из важнейших способов резко усилить эффективность работы синапса, создать новый
канал для передачи информации. Подобные изменения лежат в основе процессов обучения и формирования
памяти. Наиболее очевидный способ
удаления Mg2+: ПД, запущенный с помощью не-NMDA-рецепторов (например, АМРА), находящихся на той
же постсин. мембране.
Данный синапс исходно не пропускал слабые сигналы, вызывающие небольшой выброс Glu.
После однократной сильной стимуляции, запустившей ПД через не-NMDA-рецепторы, произошло
«выбивание пробок». Теперь на постсин. мембране включились NMDA-рец. (их м.б. в неск. раз больше, чем
не-NMDA), и даже слаб. сигнал вызывает большой ВПСП, запуская ПД.
Подобного рода синапсы, способные практически мгновенно увеличить эффективность работы, характерны
для коры больш. полушарий и, особенно, гиппокампа, избирательно связанного с кратковременной памятью.
Входящий в клетку Са2+ может запускать цепь хим. реакций, активиру-ющих не-NMDA-рецепторы (прежде
всего, за счет присоединения фосф. кислоты к АМРА-рецепторам – фосфорилирования).
В обоих случаях измененное состояние синапса сохраняется в течение нескольких минут-часов
(«кратковременная память»).
Более длительные изменения обеспечиваются передачей сигнала посредством ионов Са2+ на ядерную ДНК,
активацией генов не-NMDA-рецепторов, синтезом дополнительных белков-рецепторов и их встраиванием в
постсинаптическую мембрану. Подобная реакция требует значительного времени (часы-сутки), но зато
измененное состояние синапса сохраняется неограниченно долго («долговременная память»). Таким образом,
индивидуальная память в большинстве ее проявлений – это сформированные в Ц Пусть мы учим крысу
прыгать на полку в ответ на звонок (иначе она получает удар эл. током). Это – пример условного рефлекса
(«ассоциативное обучение»).Произошло формирование нового канала для передачи информации,
58
образованного интернейронами коры за счет повышения эффективности Glu-синапсов.В основе – синтез
белков. Но это не «белки памяти», а Glu-рецепторы. То есть дело не в белках, а в информационных каналах
(вернее, в том, что они соединяют; сама траектория движения сигнала не так уж важна и индивидуально
очень вариабельна).В связи с такой организацией памяти мы технически еще очень далеки от того, чтобы
считывать информацию с мозга и записывать ее прямо в ЦНС.
НС каналы для передачи информации («ассоциации» между нейронами). В основе формирования таких
каналов – увеличение эффективности Glu-синапсов по одному из описанных механизмов.
3) 12-3. Гормоны задней доли гипофиза (вазопрессин и окситоцин), их функции, влияние на работу ЦНС.
Центры жажды гипоталамуса, роль осморецепторов и ангиотензина.
Большинство гормонов гипоталамуса и гипофиза – белковые и пептидные молекулы. В гипоталамусе они
син-тезируются в телах нейросекретор-ных клеток (вырезаются из белков-предшественников), загружаются в
везикулы и переносятся по аксонам к месту экзоцитоза.
Здесь гормоны выделяются в межклеточную среду с наружной стороны покровных клеток стенки капилляров,
путем диффузии попадают в кровь и с кровью доставляются к клеткам-мишеням.
 Паравентрикулярное и супраоптическое ядра
Эти ядра содержат нейроэндокринные клетки, аксоны которых идут в заднюю долю гипофиза и здесь
выбрасывают гормоны в кровь. Другие нейроны, расположенные в основном в средней части гипоталамуса
(«серый бугор») выделяют в сосудистое сплетение гормоны, регулирующие работу передней доли гипофиза.
Действие гормонов на клетки-мишени развивается обычно теми же путями, что и в случае медиаторов:
гормон действует на специфические рецепторы, запуская (через G-белки) синтез вторичных посредников,
которые влияют на активность белков-насосов, ферментов, включают и выключают гены (на уровне ДНК) и
т.д.
В ряде случаев гормон действует на клетки другой эндокринной железы, управляя ее активностью («тропные
гормоны», характерны для передней доли гипофиза).
Экзоцитоз зависит от ПД, приходящих по аксону (для сравнения сверху показан обычный нейрон, снизу –
обычная эндокринная клетка). Рецепторы гормонов имеются и на нервных клетках, благодаря чему
эндокринная и нервная системы тесно взаимодействуют.
Гормоны, которые, синтезируются в гипоталамусе (паравентрикулярное и супраоптическое ядра) и
выбрасываются в кровь в задней доле гипофиза. Это пептиды вазопрессин (антидиуре-тический
гормон – ADH; влияет на почки) и окситоцин (матка, молочная железа).
Основной эффект вазопрессина: усиление обратного всасывания воды в почках (точнее, в нефронах; антидиурез). Кроме того, он сужает сосуды («вазопрессор»).
В ЦНС вазопрессин и его фрагменты в очень низких дозах улучшают обучение и память (перспективные
ноотропы).
Вазопрессин выделяется при повышении концентрации NaCl в крови: сигнал для почек «экономить воду»;
параллельно возникает чувство жажды
(но об этом позже). Главные эффекты окситоцина:
запуск сокращений гладкомышечных клеток матки (роды) и протоков молочной железы (лактация; не путать
с действием пролактина, усиливающим образование молока).
В ЦНС окситоцин и его фрагменты противодействуют эффектам вазопрессина, ухудшая обучение и память.
Как и пролактин, окситоцин выделяется в ходе акта сосания (при механической стимуляции соска; нервноэндокринная дуга).
Из нервных окончаний клеток гипоталамуса в сосуды задней доли гипофиза поступают два пептидных
гормона, каждый из которых состоит из девяти аминокислотных остатков: антидиуретический гормон (АДГ,
или вазопрессин) и окситоцин.
59
 Центр питьевой потребности: уже знакомые нам паравентрикулярные (PVN) и супраоптические (SON) ядра
(сверху справа срезы мозга козы).
Здесь находятся осморецепторы: клетки, реагирующие на содержание NaCl в крови (идеально около 0.7%).
При росте концентрации NaCl – выделение вазопрессина (экономия воды на уровне почек) и чувство жажды
(запуск соответствующих поведенческих реакций).
На функционирование центра питьевой потребности влияют рецепторы растяжения сосудов и предсердий
(реакция на потерю воды), а также гормон ангиотензин.
Синтез ангиотензина II (пептид, 8 а/к) происходит в крови под влияние почек, реагирующих на падение
давления крови. Ангиотензин вызывает сужение сосудов и чувство жажды.
Препараты, блокирующие образование ангиотензина – важная группа лекарств против гипертонии.
Ангиотензин усиливает также выделение минералокортикоидов (экономия солей).
Билет №13
Хемочувствительные ионные каналы:сравнение свойств, возбуждающие и тормозные эффекты,
функции в синапсах, нервных и мышечных клетках.
Хемочувствительные ионные каналы: особый тип белковых каналов, находятся на мембране, окружающей
синаптический контакт. Открывание — при появлении медиатора.
3 класса: избирательно проницаемые по отношению к:
1.) ионам Na
2.) ионам К
3.) ионам Cl
Открывание 1. - вход в клетку Na, деполяризация, возникновение возбуждающего постсинаптического
потенциала(ВПСП), заряд нейрона повышается, для запуска ПД необходим меньший стимул.
Открывание 2 и 3 — вход в клетку К, Cl, гиперполяризация, возникает тормозный постсинаптический
потенциал(ТПСП), для запуска ПД — больший стимул. Такие функции мозга, как внимание и двигательный
контроль, основаны на работе ТПСП.
Работа ТПСП, основанная на 3, заметна только на фоне ВПСП, в связи с тем,что Cl несет отрицательный
заряд и нормальный ПП мешает его входу.
ВПСП и ТПСП — длительность около 10мс(иногда 50-100мс)
амплитуда 5-10мВ(в крупном нервно-мышечном синапсе аналог ВПСП-потенциал
концевой пластинки-может достигать 40мВ и более)
Одиночный ВПСП не может запустить ПД, для достижения порога запуска необходима временная и/или
пространственная суммация. При этом идет конкуренция с ТПСП, для которых тоже возможна суммация. ПД
возникает, если разность всех ВПСП и ТПСП больше порогового стимула.
Суммация необходима для того, чтобы сигнал «подтвердил свою значиомсть» для НС
По принципу пространственной суммации идет, например, опознавание сенсорных образов, при этом каждый
синапс сообщает о наличии определенного признака.
Взаимодействие синапсов, генерирующих ВПСП и ТПСП, лежащих на одном постсинаптическом нейроне
лежит в основе всех «вычислительных операций» мозга(например, конкуренция возбуждающих и тормозных
сигналов на нейроне промежуточного ядра серого вещества спинного мозга)
60
Эпилепсия:диагностика, причины и проявления;опасность судорожных припадков.
Противоэпилептически препараты, механизмы их действия на работу мозга.
Около 0.5% населения (предрасположены 2%).
В большинстве случаев в мозге больного есть зона постоянной активации (эпилептический очаг), из которого
при определенных условиях (сильные эмоции, интенсивные сенсорные стимулы, ишемия) или
самопроизвольно возбуждение распространяется по ЦНС, вызывая судороги.
Судороги опасны сами по себе (потеря сознания, падение, перегрузка сердечно-сосуд. системы), а также тем,
что в это время в нейроны входит огромный избыток Са2+ (через Glu-рецепторы).
Избыток Са2+ приводит к гиперактивации ферментных систем и «выгоранию» клеток («нейротоксическое
действие Glu»).
В связи с этим очень важно не допустить новых припадков (используют агонисты ГАМК-рецеп-торов,
вальпроаты, антагонисты Glu и др.).
Барбитураты: открыты более 100 лет назад в день Св. Варвары., продолжительное общее тормозящее
действие, используются для длительного наркоза, при сильной эпилепсии — как успокаивающее.(барбитал,
люминал, гексенал)
Бензодиазепины: открыты в середине 20 в., более мягкое действие, используются как трнаквилизаторы,
снотворные, при умеренной эпилепсии(валиум, фенозипам, гидазепам)
Основные проблемы: наличие побочных эффектов(снижение скорости реакции, заторможенность
мышления, сонливость)
привыкание и зависимость
Вальпроаты (соли вальпроевой кис-лоты) – блокаторы ГАМК трансферазы
Мемантин: антагонист NMDA-рецептора глутаминовой кислоты, блокирует канал рецептора в его верхней
части; снижает тревожность и вероятность
эпилептических припадков
Диагностика по ЭЭГ: над эпилепт. очагом – характерные мед-ленные волны высокой амплитуды, кот.
стабилизируются перед и во время припадка («раскачка» таких волн – гипервенти-ляция, вспышки света).
Причины: родовые травмы (прежде всего, асфиксия), черепно-мозговые травмы (гематомы), опухоли,
сосудистые и эндокринные заболевания, генетические отклонения (например, мутации ГАМКА-рецептора).
Ребенок-эпилептик при адекватном лечении лишь в 25% случаев остается эпилеп-тиком в зрелом возрасте.
Центры голода и пищевого насыщения гипоталамуса, их взаимодействия и последствия повреждения.
Роль глюкорецепторов и лептина.
Находятся в средней части гипоталамуса — сером бугре, центры голода в латеральном, центры насыщения в
вентромедиальном ядрах
Они получают сигналы от клеток-глюкорецепторов, оце-нивающих концентрацию глюкозы и инсулина в
крови (инсулин – гормон поджелу-дочной железы, регулирующий усвоение клетками глюкозы после еды).
Идеальная концентрация глюкозы в плазме крови составляет около 0.1%. Если она меньше, то активируется
центр голода, если больше (и высокое содержание инсулина), то центр насыщения.
Разрушение латерального ядра (центра голода) вызывает потерю аппетита, а его стимуляция – потребление
пищи даже сытым животным
(при инсульте, незрелости: нет чувства голода).
Разрушение вентромеди-ального ядра вызывает патологический аппетит, очень быстрый набор веса
(при инсульте: постоянное чувство сильного голода).
Важнейшую роль в системе регуляции аппетита играет лептин – белковый гормон, выделяемый адипоцитами
(клетками жировой ткани). Он снижает аппетит (торможение центра голода), усиливает подвижность и
выброс АКТГ (рост катаболизма – тратим энергию, теряем массу; проти-воположный процесс – запасание
энергии и рост массы тела = анаболизм).
Чем больше жировой ткани, тем больше лептина; но с возрастом лептин хуже проходит ГЭБ.
61
Билет №14
Роль ионов Na и Na-каналов в деятельности нервных клеток:участие в формировании ПП,ПД, ВПСП,
ритма пейсмекеров.
Потенциал покоя — постоянный внутриклеточный заряд, возникает за счет разности концентраций K и Na
внутри и снаружи клетки(внутри в 30 раз больше К и в 10 раз меньше Na), создается за счет работы Na-KАТФазы.
При созревания нейрона на мембране образуются постоянно открытие К-каналы, идет диффузия К из клетки.
Достигает равновесного потенциала(выход К за счет диффузии становится равен входу К за счет притяжения
отрицательного заряда цитоплазмы) при -91мВ(по уравнению Нернста). Реальный ПП — -70мВ.Причина —
существование некоторого кол-ва постоянно открытых Na-каналов.
вход Na+ ведет к сдвигу заряда цитоплазмы вверх
и частичной потере ПП (отсюда название – «ток утечки Na+ »).
вход Na+ ведет к сдвигу заряда цитоплазмы вверх
и частичной потере ПП (отсюда название – «ток утечки Na+ »).
Чем ближе ПП к -50 мВ (чем > у нейрона
постоянно открытых Na+-каналов), тем
< порог. стимул, т.е. выше возбудимость.
Восходящая фаза (деполяризация): вход в клетку «порции» Na+.
Открытие электрочувствительного Na+-канала «разрешает»
вход Na+ в клетку. Открытие электрочувствительного
К+-канала «разрешает» выход К+ из клетки.
Na+-каналы открываются очень быстро после стимула и
самопроизвольно закрываются примерно через 0.5 мс.
Для закрытия Na+-кана-лов на пике ПД служит дополнительная (внутриклеточная, инактивационная, И-)
створка – h-ворота.
Вторая створка
(активационная, А-) –
m-ворота.
Открывание хемочувствительных Na-каналов - вход в клетку Na, деполяризация, возникновение
возбуждающего постсинаптического потенциала(ВПСП), заряд нейрона повышается, для запуска ПД
необходим меньший стимул.
Нейроны-пейсмекеры (водители ритма): у некоторых клеток так много постоянно открытых Na+-каналов,
что заряд цитоплазмы не способен удерживаться на стабильном уровне и медленно смещается вверх
(деполяризация).
При достижении порога запуска ПД происходит генерация импульса, после заряд нейрона отбрасывается к
«минимуму» (около -60 мВ и даже ниже). Затем вновь начинается деполяризация, запуск ПД и т.д.
Чем больше постоянно открытых Na+-каналов, тем чаще следуют ПД. Регуляция частоты разрядов идет также
за счет открывания особых типов К+-каналов, реагирующих на гормоны, медиаторы и др. Чем > таких каналов открыто, ниже «минимум» и реже частота ПД.
Синтез и значение ГАМК в нервных клетках. Типы рецепторов к ГАМК, их свойства. Агонисты и
антагонисты ГАМК:примеры и разнообразие эффектов.
Гамма-аминомасляная кислота (ГАМК) – главный тормозный медиатор (около 40% всех нейронов); запрет
проведения «ненужной» информации (внимание, двигательный контроль).
Непищевая аминокислота:
аминогруппа в 3-м ( ) поло-жении.
Нормальная деятельность ЦНС обеспечивается тонким балансом Glu и ГАМК.
Нарушение этого баланса (как правило, в сторону уменьшения торможения) негативно влияет на многие
нервные процессы – вплоть до возникно-вения мощных локальных очагов возбуждения, что ведёт к развитию
эпилептических припадков.
Синтез – из глутаминовой кислоты за счет отщеп-
62
ления СО2 (фермент
глутамат декарбоксилаза).
ГАМК может использоваться в качестве медиатора, но может терять аминогруппу (фермент ГАМКтрансфераза) и быстро окисляться с выдел. энергии.
ГАМК на 10% проходит ГЭБ. Однако при ее системном введении (таблетки «Аминалон») наблюдается не
столько торможение ЦНС, сколько «питание» нейро-нов и улучшение их общего состояния (ноотропное
действие ГАМК).
Первым ноотропом стал ноотропил, (пирацетам) созданный путем химической модификации ГАМК:
исходную молекулу замкнули в кольцо и присоединили к азоту дополнительный радикал.
Ноотропы, являющиеся производными ГАМК, улучшают выработку энергии нейронами.
Рецепторы —
ГАМКА, ионотропный, 5 белковых субъединиц, образующих хлорный канал, обычно — на
постсинаптической мембране, вызывают ТПСП
ГАМКБ — метаботропные, связаны с калиевым каналом, чаще на пресинаптической мембране;
тормозят экзоцитоз различных медиаторов.
Антагонисты ГАМК: вызывают судороги.
Бикукулин – мешает ГАМК присо-единяться к рецептору А-типа; токсин североамериканского травянистого
растения дицентры клобучковой (Dicentra cucullaria).
Пикротоксин – блокирует хлорный канал; токсин плодов индийского кустарника Anamirta cocculus.
Барбитураты: открыты более 100 лет назад в день Св. Варвары., продолжительное общее тормозящее
действие, используются для длительного наркоза, при сильной эпилепсии — как успокаивающее.(барбитал,
люминал, гексенал)
Бензодиазепины: открыты в середине 20 в., более мягкое действие, используются как трнаквилизаторы,
снотворные, при умеренной эпилепсии(валиум, фенозипам, гидазепам)
Основные проблемы: наличие побочных эффектов(снижение скорости реакции, заторможенность
мышления, сонливость)
привыкание и зависимость
Вальпроаты (соли вальпроевой кис-лоты) – блокаторы ГАМК трансферазы
Транквилизаторы, анксиолитики, успокаивающие средства – группа лек. препаратов (в основном
агонистов ГАМК), снижающих активность центров заднего гипоталамуса (отрицат. эмоции, страх, агрессия).
Оборонительное поведение и типы запускающих его влияний. Роль гипоталамуса и миндалины в
реализации реакций страха и агрессии.
Центры страха и агрессии:
реакция на реально или потенциально вредные (стрессогенные) стимулы; эти центры отвечают за
«потребность в безопасности».
Примеры «вредных» стимулов: боль, сверхсильные раздражители (зрительные, звуковые, обонятельные),
специфические раздражители (феромоны страха и агрессии, «образ врага» и т.п.).
Два варианта реагирования: пассивно-оборонительный (уход от опасности, бегство, затаивание; страх и
тревожность) и активно-оборонительный (нападение на источник опасности; агрессия, ярость).
Простейшие программы – уже на уровне спинного мозга (рефлекс отдергивания от источника боли),
продолговатого мозга и моста (кашель, мигание). Задняя часть гипоталамуса вместе с миндалиной создают
соответствующую мотивацию («готовность к запуску оборонительных поведенческих ответов»),
обеспечивают вегетатив-ное сопровождение таких ответов.
Реакции страха и агресии (и соответствующие нервные центры) конкурируют между собой. Обычно вначале
запускаются пассивно-оборонительные программы, как более безопасные; но если «загнать в угол» – они
заменяются на активно-оборонительные.
То, насколько легко и быстро происходит такая замена, – одна из существенных черт темперамента (у
холериков – очень легко).
Миндалина обеспечивает, в первую очередь, сбор и проведение стрессогенных сигналов; гипоталамус –
вегетативную, эндокринную (выброс CRH, АКТГ) и эмоциональную составляющие реагирования.
The Paths of Fear (Пути страха);
аmygdala = миндалина.
High road: запуск вегетативного, эндокринного и эмоционального сопровождения оборонительных программ,
являющихся результатом обучения.
Low road: то же для врожденно обусловленных программ.
Степень агрессивности в значительной мере зависит от уровня тестостерона, а также активности NE.
63
Билет №15
Роль ионов К и К-каналов в деятельности нервных клеток:участие в формировании ПП, ПД, ТПСП,
торможении пресинаптических окончаний.
Потенциал покоя — постоянный внутриклеточный заряд, возникает за счет разности концентраций K и Na
внутри и снаружи клетки(внутри в 30 раз больше К и в 10 раз меньше Na), создается за счет работы Na-KАТФазы.
При созревания нейрона на мембране образуются постоянно открытие К-каналы, идет диффузия К из клетки.
Достигает равновесного потенциала(выход К за счет диффузии становится равен входу К за счет притяжения
отрицательного заряда цитоплазмы) при -91мВ(по уравнению Нернста). Реальный ПП — -70мВ.Причина —
существование некоторого кол-ва постоянно открытых Na-каналов.
Диффузия K+ из клетки определяется разностью
концентраций К+out и К+in .
Если увеличить К+out , то разность концентраций станет меньше, диффузия – слабее, и для ее остановки
потребуется не столь значительный ПП (произойдет сдвиг заряда цитоплазмы вверх до достижения новой точки равновесия).
Если снизить К+out , то раз-ность концентраций станет больше, диффузия – силь-нее, и для ее остановки потребуется более значитель-ный ПП (сдвиг заряда цито-плазмы вниз).
Нисходящая фаза ПД (реполяризация):
выход из клетки «порции» К+.
В основе этого процесса — открывание и закрывание элоктрочувствительного К-канала.
К+-каналы открываются медленно – в течение примерно
0.5 мс после стимула; закрываются они в большинстве
своем к моменту снижения заряда нейрона до уровня ПП.
Поскольку К+-каналы начинают закрываться довольно поздно (вслед за проходом уровня -50 мВ), заряд
нейрона после ПД нередко опускается
ниже ПП (следовая гиперполяризация, относит. рефрактерность).
Открывание хемочувствительного ионного К- канала— вход в клетку К, гиперполяризация, возникает
тормозный постсинаптический потенциал(ТПСП), для запуска ПД — больший стимул. Такие функции мозга,
как внимание и двигательный контроль, основаны на работе ТПСП.
Повышенная тревожность, ее симптомы. Транквилизаторы, их побочные эффекты. Синдром дефицита
внимания и гиперактивности(СДВГ), его коррекция.
Транквилизаторы, анксиолитики, успокаивающие средства – группа лек. препаратов (в основном
агонистов ГАМК), снижающих активность центров заднего гипоталамуса (отрицат. эмоции, страх, агрессия).
В результате применения происходит снятие психической напряженности, успокоение.
Побочные эффекты: снижение скорости реакции, скорости мышления, сонливость.
При приеме в течение неск. недель – привыка-ние и зависимость (синдром отмены: резкий всплеск
тревожности, панические приступы).
Синдром дефицита внимания и гиперактивности (СДВГ):
НЕВНИМАТЕЛЬНОСТЬ: часто неспособен удерживать внимание на деталях; из-за небрежности допускает
ошибки в заданиях; с трудом сохраняет внимание при выполнении заданий или во время игр; часто
складывается впечатление, что ребенок не слушает обращенную к нему речь; теряет вещи, необходимые в
школе и дома; легко отвлекается на посторонние стимулы.
ГИПЕРАКТИВНОСТЬ: часто наблюдаются беспокойные движения в кистях и стопах; сидя на стуле,
крутится, вертится, встает со своего места; часто проявляет бесцельную двигательную активность: бегает,
пытается куда-то залезть; часто бывает болтливым.
ИМПУЛЬСИВНОСТЬ: часто отвечает на вопросы
не задумываясь, не выслушав их до конца;
с трудом дожидается своей очереди в различных ситуациях; часто
мешает другим, пристает к
окружающим, вмешивается
в беседы или игры.
Наиболее востребованы «дневные транквилизаторы» – мягко действующие препараты, дающие минимум
64
побочных эффектов и слабое привыкание (например, гидазепам). В легких случаях транквилизаторы
заменимы антидепрессантами (и психотерапией).
5-15 % детей в возрасте 6-8 лет; симптомы сохраняются у 50% взрослых; наиболее эффективны психотерапия
+ ноотропы
(помощь незрелой ГАМК-системе).
Половое и родительское поведение:роль гипоталамуса, надстройка поведенческих программ в ходе
онтогенеза, значение гормонального фона и сенсорных стимулов.
Половое поведение подразумевает, прежде всего, спаривание.
Соответствующие реакции запускаются центрами переднего гипоталамуса (преоптические ядра).
Условия запуска: гормональный фон и наличие врожденно заданных сенсорных сигналов (запахи-феромоны,
зрительные, тактильные и др.).
Подавляющее большинство самок способны к спариванию только в момент овуляции.
Крысы, как и люди, постоянно овулируют (цикл занимает 5-6 суток).
Тест на готовность самки к спариванию: лордоз при прикосновении.
Самец готов спариться в любой момент – при наличии восприимчивой («рецептивной») самки.
Миндалина тормозит (сдерживает) половую моти-вацию; при ее повреждении повреждении – гиперсексуальность в ущерб другим формам поведения.
«Инсталляция» пола, а также программ полового поведения происходит в эмбриональном периоде.
По умолчанию устанавливается женский пол и соответствующие программы полового и материнского
поведения.
Материнское (родительское) поведение: кормление, защита, уход
преоптическая область (медиальнее,
чем зона, связанная с
половой мотивацией);
для запуска важен гормональный фон,
«детские» феромоны и другие
врожденно заданные стимулы
(внешний вид детеныша,
издаваемые им звуки и др.);
особое значение имеет начало
лактации и сосания (пролактин
и окситоцин).
Стимуляция медиальной преоптической области усиливает родительскую мотивацию (включает ее даже у
самцов, которые в норме не участвуют в уходе за потомством: насиживание яиц у петухов).
Очень важен опыт предыдущего контакта с новорожденными
(«игра в куклы» у детенышей крыс в возрасте 4-5 недель).
Билет №16
Роль ионов Са иСа-каналов в деятельности нервных и мышечных клеток. Роль Са как вторичного
посредника.
Выброс (экзоцитоз) медиатора в синаптическую щель
происходит после появления ПД, который вызывает открывание электрочувствительных Са2+-каналов
(примерно на 2-3 мс).
В результате в пресинаптическое окончание успевает войти несколько сот ионов Са2+
, которые
активируют белки, запускающие экзоцитоз. Для экзоцитоза
одной везикулы
требуется несколько (не < 4-х) ионов Са2+.
Особые белкинасосы
быстро
удаляют Са2+ из
пресинаптического
окончания (как в
случае клеток серд-
65
ца), иначе выброс
медиатора не прекратится.
Увеличение концентрации Са2+ в межклеточной среде ведет к его более активному входу в пресинаптическое
окончание и росту выброса медиатора (СаCl2 = хлорид кальция – мягкий стимулятор работы нервных и
мышечных клеток, сердца).
Ионы Mg2+ способны проникать через Са2+-каналы, но не акти-вируют белки, запускающие экзоцитоз.
Добавка Mg2+
в среду ведет к снижению входа Са2+ и падению выброса медиатора (Mg2+ конкурирует с Са2+ за вход в
окончание аксона; MgSO4 = магнезия – тормозит работу синапсов и сердца, снижает тонус сосудов).
Каракурт «черная вдова»:
токсин представляет собой белок, схожий с постоянно открытым Са2+-каналом.
После укуса паука токсин встраивается в мембрану пресинаптическ. окончания, вызывая мощный вход Са2+,
выброс медиатора и судороги; затем запас медиатора истощается, наступает паралич и остановка дыхания.
примером ВтП являются ионы Са2+, которые не только переносят поло-жительный заряд, но и влияют на
работу дви-гательных белков, ферментов, насосов и др.
Сон и его значение для работы мозга. Стадии сна;парадоксальный сон.ЭЭГ сна. Снотворные
препараты и препараты для наркоза.
Мозговые центры, регулирующие смену сна и бодрствования – одни из самых древних структур НС. Засыпаем
мы по многим причинам, в т.ч. при снижении сенсорного притока; это снижение имитируют снотворные
препараты.
Но сон – не только фаза отдыха мозга; он включает в себя т.н. парадоксальную фазу (REM-sleep), во время
которой ЦНС обрабатывает накопленную за день информацию («фаза сновидений»).
Барбитураты, вызывая избыточно сильное торможение, блокируют эту фазу, мешая, прежде всего, полноценной «очистке» контуров памяти.
Сон, вызванный бензодиазепинами, ближе к естественному, однако и в этом случае всегда есть риск привыкания и зависимости.
Снотворные – препараты для «аварийного» (но не для ежедневного) применения!
Барбитураты в большей степени (чем бензодиазепины) подходят для длительного наркоза во время операций
(гексенал).
Сверхдозы агонистов ГАМК способны вызвать остановку дыхания (самый частый способ суицида).
Запись ЭЭГ (электроэнцефа-лограммы) производится от стандартных точек скальпа в стандартизированных
усло-виях (спокойное бодрствова-ние, умственная нагрузка, сон, гипервентиляция и др.).
Awake: бодрствование; альфа-ритм – 10-12 Гц;
бета-ритм – 15-30 Гц; дельта-ритм – 1-3 Гц.
ЭЭГ во время парадоксального сна и бодрствования близки.
Центры положительного и отрицательного подкрепления головного мозга,их роль в организации
поведения.Прилежащее ядро; феномен самостимуляции мозга.
(не доделан)
1.
Билет № 17.
Потенциал деятельности.
Определение. Параметры. Порог запуска.
ПД – универсальный ответ нервной клетки на стимуляцию. Порог запуска ПД -50 мВ. 20 мВ:
пороговый стимул при ПП(потенциал покоя) = -70 мВ. (При ПП=-80 мВ, пороговый стимул = 30 мВ.
При ПП = - 60, пороговый стимул = 10 мВ.)
Чем ближе ПП к -91 мВ (чем < у нейрона постоянно открытых Na+-каналов), тем > порог. стимул, т.е.
ниже возбудимость. Чем ближе ПП к -50 мВ (чем > у нейрона постоянно открытых Na+-каналов), тем
< порог. стимул, т.е. выше возбудимость.
66
У некоторых клеток так много постоянно открытых Na+-каналов, что их «ПП» стремится оказаться
выше -50 мВ.
Восходящая и нисходящая фазы.
По ходу ПД можно выделить восходящую и нисходящую фазы (примерно равные по длительности.
Так, если весь ПД составляет 1 мс, то фазы по 0.5 мс каждая. Восходящая фаза (деполяризация):
вход в клетку «порции» Na+. Нисходящая фаза (реполяризация): выход из клетки примерно такой
же «порции» К+.
В основе этих процессов – открывание и закрывание электрочувстви-тельных Na+- и К+-каналов.
Эти каналы имеют створки, реагирующие на изменение заряда внутри нейрона и открывающиеся,
если этот заряд становится выше -50 мВ. Если заряд внутри нейрона вновь ниже -50 мВ – створка
закрывается, т.к. положительные заряды, расположенные на ней, притягиваются к отрицательно
заряженным ионам цитоплазмы.
Положительные заряды створки – это заряды аминокислот, входящих
в состав соответствующей молекулярной петли белка-канала. Открытие
электрочувствительного Na+-канала «разрешает» вход Na+ в клетку. Открытие
электрочувствительного К+-канала «разрешает» выход К+ из клетки.
Na+-каналы открываются очень быстро после стимула и самопроизвольно закрываются примерно
через 0.5 мс.
К+-каналы открываются медленно – в течение примерно 0.5 мс после стимула; закрываются они в
большинстве своем к моменту снижения заряда нейрона до уровня ПП.
Для закрытия Na+-каналов на пике ПД служит дополнительная (внутриклеточная, инактивационная,
И-) створка – h-ворота. Вторая створка
(активационная, А-) – m-ворота. Именно разная скорость открытия Na+-каналов и К+-каналов
позволяет возникнуть сначала восходящей, а
затем – нисходящей фазе ПД.(сначала ионы Na+ вносят в нейрон положительный заряд, а затем
ионы К+ выносят его, возвращая клетку в исходное состояние.
Реполяризация: абсолютная рефрактерность (полная нечувствительность к стимуляции из-за
закрытой h-створки.
Гиперполяризация: относительная рефрактерность (пороговый стимул
>, чем обычно)
Поскольку К+-каналы начинают закрываться довольно поздно (вслед за проходом уровня -50 мВ),
заряд нейрона после ПД нередко опускается
ниже ПП (следовая гиперполяризация, относит. рефрактерность).
Вершина ПД («овершут») – момент равенства токов натрия и калия; она не м.б. выше равновесного
потенциала для натрия, который составляет 61.5 мВ при соотношении Na+out : Na+in = 10 : 1.
Что будет, если заблокировать электрочувствительные («потенциал-зависимые») Na+-каналы?
Тетродотоксин –яд рыбы фугу (аминогруппа работает как «пробка»
для Na+-канала) В результате действия токсина прекращается генерация и проведение ПД: сначала
– по периферическим нервам («иллюзии» кожной чувствительности, параличи, нарушения зрения и
слуха),позже – потер сознания; смерть от остановки дыхания.
Что будет, если заблокировать электрочувствительные («потенциал-зависимые») К+-каналы?
ТЕА – тетраэтиламмоний: работает как «пробка» по отношению к К+-каналу. В результате
восходящая фаза ПД изменяется мало, нисходящая – затягивается до 50 и > мс (реполяризация
происходит за счет постоянно открытых К+-каналов, которых примерно в 100 раз <, чем
электрочувствительных); ТЭА вызывает глубокую потерю сознания.
2. Дофамин.
Пути синтеза и инактивации в нервных клетках.
Дофамин – один из медиаторов нервной системы человека. Дофамин и серотонин: 1-2% –
мотивационно-эмоциональная сфера.
Дофамин особенностями химического строения относят к моноаминам – производным аминокислот
(пищевых), потерявших СО2 (декарбоксилирование).
Синтез дофамина.
1.
Тирозин превращается в L-дофа; фермент тирозин-гидроксилаза
2.
L-дофа дает дофамин (декарбоксилирование)
3.
Дофамин превращается в NЕ и т.д.
На стадии дофамина реакция останавливается в нейронах:
А) черной субстанции среднего мозга
67
(аксоны идут в базальные ганглии)
Б) вентральной покрышки среднего
мозга (аксоны идут в кору б. п/ш.)
В) гипоталамуса (короткие аксоны,
локальные влияния и нейроэндокринная функция).
Жизненный цикл DA:
1. Синтез в пресинаптическом окончании и экзоцитоз при приходе ПД
2. Действие на постсинаптические рецепторы, связанные с G-белками.
3. Действие на пресинаптические рецепторы: аутоторможение экзоцитоза (как и в случае NE).
4. Инактивация: обратный захват и последующее повторное использование либо разрушение с
помощью МАО.
(МАО –
фермент моноаминоксидаза; расщепляет самые разные моноамины, в т.ч. медиаторы
и гормоны.)
Рецепторы к DA:
выделяют 5 типов (D1, …, D5);метаботропные, действуют через аденилатциклазу (АЦ): активируют
ее либо тормозят.
Гипоталамус.
Гипоталамус: главный центр эндокринной и вегетативной регуляции, а также биологических
потребностей и связанных с ними эмоций (голод и жажда, страх, агрессия, половая и родит.
мотивации).
Рефлекторно-эндокринная «дуга»: сосание тормозит выработку DA в гипоталамусе, акти-вируя
выработку пролактина и дальнейшую лактацию.
Дофамин оказывает тормозящее действие на секрецию гипофизом пролактина.
Пролактин – гормон, активирующий лактацию, а также родительское поведение (как у ♀, так и у ♂);
тормозит половую мотивацию, овуляцию.
D2-агонисты (бромокриптин) используются для прекращения лактации при воспалении молочных
желез.
Вегетативные эффекты DA, выделяемого нейронами гипоталамуса, имеют симпатическую
направленность (задняя часть гипоталамуса); при периферическом введении DA
не проходит ГЭБ и, постепенно превращаясь в NE и адреналин, работает как относительно мягкий
кардиостимулятор.
Действие DA на центры одних биологических потребностей имеет тормозную направленность
(голод, страх и тревожность, родительская мотивация), на центры других – активирующую (половое
поведение, в некоторых случаях – агрессия).
DA – гормон «любви» и агрессии против чужаков у моногамных полевок.
3. Кратковременная и долговременная память.
Долговременная и кратковременная память. Механизм образования.
Сначала происходит ассоциативное научение (пример с крысой, которую учат прыжком
реагировать на звонок, иначе удар током.) Чтобы приблизить эту схему к реальности надо добавить
еще один фактор : влияние центров положительного подкрепления. Эти влияния должны
одновременно с сенсорными стимулами подействовать на обучающиеся нейроны и тогда начнется
синтез Glu-рецепторов. Таким образом, произошло формирование нового канала для передачи
информации. Данный механизм – главной способ формирования долговременной памяти, которая
по сути заключается в ассоциациях между сенсорными стимулами и двигательными реакциями.
Подобного рода обучение идет медленно (часы и сутки). Но это не единственный путь
формирования канала для передачи информации. Есть еще один способ – выбивание Mg2+ пробок (NMDA-рецепторы). Этот путь малостабильный (кратковременная память), но зато очень
быстрый. Поэтому, как правило, информация сначала записывается на кратковременную память, а
затем происходит «перезапись» в долговременную.
Билет № 18.
1.
Потенциал действия мышечных клеток сердца.
Нейроны-пейсмекеры (водители ритма): у некоторых клеток так много постоянно открытых Na+каналов, что заряд цитоплазмы не способен удерживаться на стабильном уровне и медленно
смещается вверх (деполяризация).
При достижении порога запуска ПД происходит генерация импульса, после заряд нейрона
68
отбрасывается к «минимуму» (около -60 мВ и даже ниже). Затем вновь начинается деполяризация,
запуск ПД и т.д.
Чем больше постоянно открытых Na+-каналов, тем чаще следуют ПД. Регуляция частоты разрядов
идет также за счет открывания особых типов К+-каналов, реагирующих на гормоны, медиаторы и др.
Чем > таких каналов открыто, ниже «минимум» и реже частота ПД.
Местные анестетики: проникают внутрь клетки (отростка) и связываются с h-створками в тот
момент, когда они закрыты. В результате электрочувствительные Na+-каналы (и проведение ПД в
целом) блокируются. Местные анестетики наносят на слизистую; их можно вводить в кожу или
глубокие ткани, а также по ходу нерва. При этом выключается
проведение по всем волокнам (сенсорным, двигательным, вегетативным); возможно
развитие угнетающего действия на ЦНС (вплоть до остановки дыхания).
Батрахотоксин: токсин кожи некоторых лягушек-листолазов; модифицированный стероидный гормон насекомых.
Токсин проникает внутрь клетки и связывается с h-створками в тот момент, когда они открыты. В
результате электрочувст-вительные Na+-каналы не закрываются. Начинается тотальный вход Na+,
проводящий к быстрой потере нейроном как
ПП, так и способности проводить ПД (одна лягушка – от 10 до 100 смертельных доз).
ПД поперечно-полосатой мышечной клетки близок к ПД нейрона: от ПП=-80 мВ вверх до +40 мВ;
длительность 1-2 мс; сначала вход Na+, затем выход К+. ПД сердечного волокна: от ПП=-90 мВ
вверх до +20 мВ; гораздо более длительный: 200-400 мс; сначала вход Na+, затем – плато, и лишь
затем (из-за нарастающего выхода К+) – возврат к ПП.
ПД с плато регистрируется у «рабочих» клеток сердца; назначение плато – дать войти в цитоплазму
порции Са2+, который запустит сокращение (взаимное скольжение нитей актина и миозина);
У пейсмекеров сердца нет фазы плато, ПД гораздо более короткий;суммарный ПД всех клеток
сердца – электрокардиограмма (ЭКГ);распространение ПД по сердцу – за счет электрических
синапсов;параметры ПД клеток гладких мышц – между параметрами ПД
сердца и скелетных мышц; вход Са2+ наблюдается, но слабее.
Основное скопление клеток-пейсмекеров сердца – в верхней части правого предсердия («водитель
сердечного ритма»). Отсюда ПД распространяется сначала по предсердиям, потом по желудочкам.
Пейсмекеры сердца – видоизмененные мышечные клетки.
2.
Дофамин в черной субстанции.
Дофамин в черной субстанции: медиальная «компактная» часть  (латеральная «рети-кулярная»
часть состоит из ГАМК-нейронов, контролирующих движения глаз ).
DA-аксоны идут в базальные ганглии (полосатое тело = скорлупа, хвостатое ядро), определяя
общий уровень двигат. активности, положительные эмоции, связанные с движениями (танцы,
физические упражнения).
Постепенная гибель DA-нейронов черн. субстанции – паркинсонизм (б-нь Паркинсона), одна из
самых распространенных нейродегенераций (после 60 лет – 3-5 человек на 1000).
Симптомы: тремор (дрожание рук, головы), акинезия (затруднения в запуске движений), ригидность
(непроизвольное напряжение мышц).
В основе лечения: повышение активности DA-нейронов; наиболее адекватно и эффективно
использование L-дофа
(леводопа).
Причины: возрастные изменения, травмы, отравления, загрязнение окружающей среды, ишемии. В
последнее время все очевиднее генетические факторы: мутации генов синуклеина и паркина
приводят к заполнению клеток «плохими» белками и нейродегенерации (в случае болезни
Альцгеймера – также заполнение клеток и межклеточночной среды
«плохими» пептидами и белками).
Перспективы:
подсадка стволовых клеток
стимуляция через вживленные электроды
транскраниальная электро-магнитная стимуляция
К сожалению, L-дофа и другие препараты не останавливают дегенерацию нейронов; она нарастает
в течение 10-20 лет (прогрессирующая инвалидизация). Приходится также наращивать дозу L-дофа,
что возможно лишь до определенного предела из-за развития эндокринных и психических
нарушений.
3. Гиппокамп.
Гиппокамп – область старой коры в глубине височной доли. В гиппокампе больше всего синапсов с
NMDA- рецепторами. Гиппокамп через свод, мамиллярные тела и передние ядра таламуса связан с
69
поясной извилиной, а поясная изчилина через нейроны старой коры - опять с гиппокампом. (Это и
есть круг Пейпеза)
Повреждения Гиппокампа ведут к нарушениям кратковременной памяти и перезаписи на
долговременную память.
Билет № 19.
1.
Распространите ПД.
Na+-K+-АТ Фаза постоянно откачивает из клетки избыток Na+ и возвращает назад K+. Без этого
нейрон потерял бы ПП уже через несколько сотен ПД. Важно также, что чем > проникло в клетку
Na+, тем активнее работает насос.
Если ПД возник хотя бы в одной точке мембраны нейрона – он распространяется по всей мембране.
Причина: деполяризация в точке появления ПД играет роль запускающего (надпорогового, около
100 мВ) стимула по отношению к соседним точкам. Это сходно с «кругами на воде», а точнее – с
горением бенгальского огня.
Скорость такого распространения низка и не превышает у человека 1-2 м/с (диаметр аксона 1-2
мкм).
Но: чем толще проводник-аксон, тем < его электрич. сопротивление и легче происходит запуск ПД.
Это позволяет увеливать скорость за счет наращивания диаметра аксона. Рекорд - гигантский аксон
кальмара (d=0.5-1 мм, V=10 м/с).
«Радикальный» рост скорости проведения – за счет миеленизации аксонов, которая обеспечивается
одним из типов глиальных клеток – Шванновскими клетками.
Местные анестетики: проникают внутрь клетки (отростка) и связываются с h-створками в тот
момент, когда они закрыты. В результате электрочувствительные Na+-каналы (и проведение ПД в
целом) блокируются. Местные анестетики наносят на слизистую;
их можно вводить в кожу или глубокие ткани, а также по ходу нерва. При этом выключается
проведение по всем волокнам (сенсорным, двигательным, вегетативным); возможно развитие
угнетающего действия на ЦНС (вплоть до остановки дыхания).
НОВОКАИН – гидрохлорид диэтиламиноэтилового эфира аминобензойной кислоты.
Батрахотоксин: токсин кожи некоторых лягушек-листолазов; модифицированный стероидный гормон
насекомых.
Токсин проникает внутрь клетки и связывается с h-створками в тот момент, когда они
открыты.
В результате электрочувст-вительные Na+-каналы не закрываются. Начинается тоталь-ный вход
Na+, проводящий к быстрой потере нейроном как
ПП, так и способности проводить ПД (одна лягушка – от 10 до 100 смертельных доз).
Электрический синапс: прямая передача электрического возбуждения. Основная область
электрическ. синапса – «щелевой контакт», в котором мембраны клеток находятся на расстоянии 2
нм (хим. синапс – 20-30 нм).
В мембраны друг напротив друга встроены каналы-коннексоны (каждый состоит из
6 белков-коннексинов).
Через коннексоны легко движутся любые ионы, что позволяет ПД напрямую перехо-дить с клетки на
клетку.
Электрическ. синапсы редки в нервной систе-ме позвоночных и обыч-ны для беспозвоночных
(«сверхбыстрые» реф-лекторные дуги, но при этом – нет возможности учесть дополнительные
факторы).
Наиболее яркий пример работы коннексонов в нашем организме – сер-дечная мышца.
Следует особо отметить, что мышечные клетки всех типов обладают ПП и генерируют ПД, кото-рые
необходимы для запуска сокращения (взаимное скольжение белковых нитей актина и миозина с
затратой энергии АТФ).
2.
Участие дофаминовых нейронов покрышки в работе больших полушарий.
Дофамин в ядрах вентральной покрышки:
аксоны идут в кору больших полушарий, регулируя скорость обработки сенсорной информации,
скорость мышления, положи-тельные эмоции, связанные с получением новых знаний, творчеством.
При чрезмерно активных влияниях покрышки (гене-тически заданный избыток DA-рецепторов в коре
70
и др.): расстройства восприятия и мышления, галлюцина-ции (слуховые, обонятельные),
шизофрения (1% населения).
Антагонисты дофамина (нейролептики): препараты для ослабления симптомов шизофрении и
психозов.
Аминазин – вещество, с которого началась современная психофармакология; антагонист
рецепторов к NE и DA; легко вызывает симптомы акинезии и эмоциональную тупость,
вырабатывается привыкание и зависимость.
Галоперидол – D2-антагонист; легче контролировать и прогнозировать эф-фекты; в настоящее
время продолжается поиск мягко действующих нейролептиков
Таким образом, воздействуя на систему дофамина, мы оказываемся «между двух огней»:
нейролептики, ослабляя симптомы шизофрении и психозы, приводят к паркинсоноподобным
измененим работы мозга;
агонисты дофамина и L-дофа, подавляя проявления паркинсонизма, способны вызвать бред и
галлюцинации.
Кроме того, во всех случаях формируется привыкание и зависимость.
Тем не менее, альтернативы нейролептикам пока нет.
Психозы и шизофрения – очень распространенные и самые тяжелые психические заболевания.
Если страдающий шизофренией нередко осознает, что болен, сотрудничает с врачом [ «Игры
разума» ], то при психозе пациент обычно считает, что с ним всё в порядке, и это окружающий мир
следует «подправить»… [ Психоз – патологически высокая значимость какой-либо биологич.
потребности: агрессия, секс («маньяки»), страх, жажда власти, «груминг» и др.). ]
3.
Модификация синапсов как основа обучения: сравнительный анализ процессов,
наблюдаемых в коре больших полушарий и коре мозжечка.
Сначала происходит ассоциативное научение (пример с крысой, которую учат прыжком
реагировать на звонок, иначе удар током.) Чтобы приблизить эту схему к реальности надо добавить
еще один фактор : влияние центров положительного подкрепления. Эти влияния должны
одновременно с сенсорными стимулами подействовать на обучающиеся нейроны и тогда начнется
синтез Glu-рецепторов. Таким образом, произошло формирование нового канала для передачи
информации. Данный механизм – главной способ формирования долговременной памяти, которая
по сути заключается в ассоциациях между сенсорными стимулами и двигательными реакциями.
Подобного рода обучение идет медленно (часы и сутки). Но это не единственный путь
формирования канала для передачи информации. Есть еще один способ – выбивание Mg2+ пробок (NMDA-рецепторы). Этот путь малостабильный (кратковременная память), но зато очень
быстрый. Поэтому, как правило, информация сначала записывается на кратковременную память, а
затем происходит «перезапись» в долговременную.
Кроме синтеза дополнительных рецепторов и активации NMDA-рецепторов , есть и другие способы
повысить эффективность синапсов.
-Фосфорилировать постсинаптические рецепторы
-Синтезировать больше медиатора
-увеличить число кальциевых каналов
-увеличить размер синапса.
Билет № 20.
1. Впсп и Тпсп и Пд.
Открывание Na+-каналов «разрешает» вход Na+ в клетку;развивается волна деполяризации – «возбуждающий постсинаптический потенциал»(ВПСП).
Длит-ть ВПСП: 10-20 мс; амплитуда 5-10 мВ. Одиночного ВПСП, как правило, не хватает, чтобы
достичь порога запуска ПД. ПД может быть запущен повторной стимуляцией одного
и того же синапса («временнáя суммация»).Данное событиеозначает, что сигнал, пришедший по
аксону,подтвердил свою значимость и «достоен» передаваться дальше
по сети нейронов; он успешно миновал синапс.
Кроме «временнóй» выделяют также пространственную суммацию. В этом случае накладываются
друг на друга ВПСП, обусловленные одновременным срабатыванием нескольких соседних
синапсов.
Ситуация пространственной суммации соответствует логической ячейке по типу «И»: сигнал будет
передаваться дальше, если выполнено несколько условий.
По такому принципу идет, например, опознавание сенсорных образов. При этом каждый синапс
сообщает о наличии определенного признака:«вижу черный объект»,
71
«вижу квадрат», «вижу белый фон». Какой образ опознаем?
Открывание К+-каналов «разрешает» выход К+ из клетки; развивается волна гиперполяризации –
«тормозный пост- синаптический потенциал» (ТПСП).
Будем активировать синапс, в котором идет экзоцитоз меди-атора, открывающего
хемочувствительные К+-каналы, и регистрировать изменения заряда в клетке.
Параметры ТПСП близки к ВПСП: длит-ть 10-20 мс; амплитуда 5-10 мВ.
ТПСП взаимо-действуют с ВПСП по принципу пространственной суммации, вычитаясь из них и
мешая запуску ПД.
Роль ТПСП в работе нейронов соответствует логической ячейке по типу «НЕ»: сигнал не будет
передаваться дальше, если активны тормозные синапсы.
Число тормозных и возбуждающих синапсов в ЦНС примерно одинаково. Это означает, что
торможение («не проводить лишние сигналы») не менее важный процесс, чем возбуждение
(«проведение сигналов»).
Например, такие важнейшие функции мозга, как внимание и двигательный контроль, основаны на
работе тормозных синапсов и медиаторов. Вернемся к ТПСП. Не только открывание К+-каналов, но
и Cl-каналов ведет к развитию торможения.
Ионов Cl- в межклеточной среде в 10-30 раз больше, чем в цитоплазме; следовательно,
равновесный потенциал (по уравнению Нернста) составляет от -60 мВ до -90 мВ.
2. Серотонин.
Синтез серотонина (5-НТ) идет в 2 стадии
1. Из пищевой аминокислоты триптофана образуется 5-гидрокситриптофан;
фермент триптофангидроксилаза.
2. Из 5-гидрокситриптофана образуется 5-гидрокситриптамин (5-НТ; серотонин);
фермент декарбоксилаза ароматических аминокислот.
Серотонин является тканевым гормоном (увеличивает тонус гладких мышечных клеток в стенках
сосудов и ряда других внутренних органов).
Кроме того, серотонин – медиатор ЦНС; вырабатывают нейроны ядер шва (верхне-центральная
зона среднего мозга, моста и продолговатого мозга с переходом в спинной мозг); аксоны клеток
ядер шва расходятся по всей ЦНС, образуя контакты обычного и варикозного типа.
Жизненный цикл 5-НТ:
1.
В верхней части рисунка – пресинаптическое окончание.
2.
Синтез 5-НТ из триптофана.
3.
Перенос 5-НТ в везикулу.
4.
Экзоцитоз 5-НТ.
5.
Синаптическая щель.
6.
Взаимодействие 5-НТ с постсинаптическим рецептором.
7.
Отросток постсинаптической клетки.
8.
5-НТ влияет на пресинаптический рецептор (аутоторможение экзоцитоза).
9.
Обратный захват 5-НТ.
10.
5-НТ повторно загружается в везикулу либо разрушается с помощью МАО.
11.
Продукт распада 5-НТ гидрокси-индо-лил-уксусная кислота удаляется из пресинаптического
окончания.
Рецепторы 5-НТ:
7 типов с подтипами (5-НТ1 … 5-НТ7);постсинаптические, кроме 5-НТ1В и 5-НТ1D
(пресинаптические);5-НТ1: тормозят аденилатциклазу и экзоцитоз медиаторов (ослабляя выброс
Glu вызывают торможение; ослабляя выброс ГАМК – возбуждение). 5-НТ2: активируют
фосфолипазу С (фермент, который через синтез ВтП вызывает закрывание К+-каналов);5-НТ3:
ионотропные, имеют Na+-канал (много в гиппокампе);
5-НТ4 – 5-НТ7: активируют аденилатциклазу, распространены существенно меньше (в основном в
базальных ганглиях и коре больших п/ш).
Периферические эффекты 5-НТ:
Серотонин как тканевой гормон в наибольшем количестве выделяется тромбоцитами:
- повреждение стенок сосуда;
- далее: активация тромбоцитов;
- запуск реакций свертывания: превращение белка плазмы фибриногена в фибрин (фибриновая
сеть – основа тромба);
- параллельно из тромбоцитов выделяется 5-НТ, вызывающий сокращение гладких мы-шечных
клеток в стенках сосудов (спазм сосудов уменьшает кровотечение).
72
Сбой в работе этой системе может вести к мигреням (5% мужчин, 15% женщин).
Дело в том, что в крови постоянно происходит спонтанное разрушение тромбоцитов, определяющее
«фоновый» уровень 5-НТ плазмы и во многом – тонус сосудов. Иногда (по не очень понятной
причине) тромбоциты разрушаются активнее, чем обычно. Это вызывает сначала рост тонуса
сосудов (в плазме слишком много 5-НТ), а затем – их избыточное расслабление (снижение содержания 5-НТ плазмы из-за уменьшения числа разрушающихся
тромбоцитов). К падению 5-НТ в плазме особенно чувствительны сосуды головного мозга, они
расширяются, возникает отек и головная боль. Лечение – агонисты 5-НТ1-рецепторов (например,
суматриптан).
3. Миндалина.
Миндалина относится к базальным ганглиям больших полушарий; вместе с гипоталамусом отвечает
за многие биологические потребности: пищевую, питьевую, половую и родительскую, в
безопасности (центры страха и агрессии).
Центры пищевой и питьевой потребностей (голода и жажды) находятся в средней части
гипоталамуса и в меньшей мере связаны с миндалиной.
Центры полового и родит. поведения (передняя часть гипоталамуса) работают вместе
с миндалиной, «откликаясь» на изменения концентрации ряда гормонов.
Центры страха и агрессии (задняя часть гипоталамуса) работают
под управлением миндалины.
С миндалиной также связана потребность доминирования в стае и ряд других «зоосоциальных» (по
П.В. Симонову) потребностей.
При на рушении миндалины наблюдается нарушение процедуры смены и выбора доминанты,
нервная система может «зависать» на той или иной потребности(мании, психозы). При этом более
«тонкие» потребности нередко вообще исчезают(например, стремление доминировать в стае).
Билет 21
Пресинаптическое окончание: строение и основные события, вызывающие экзоцитоз (выброс) медиатора.
Примеры нарушений экзоцитоза.
Главное «действующее лицо» в синаптической передаче – медиатор. Медиатор проходит в синапсе
полный «жизненный цикл», включающий 4 этапа: синтез и накопление в пресинаптическом окончании;
выброс в синаптическую щель при появлении ПД; действие на рецепторы постсинаптической мембраны
(запуск возбуждения или торможения постсинаптической клетки); инактивация (прекращение действия
медиатора на рецептор).
Если синтез идет прямо в пресинаптическом окончании,
то далее медиатор «загружается» в пустые везикулы
(с помощью особых белков-насосов).
Комплекс Гольджи в этом случае поставляет пустые везикулы (1); значительная часть пустых везикул отделяется от пресинаптической мембраны (2) после выброса медиатора (3).
Выброс (экзоцитоз) медиатора в синаптическую щель происходит после появления ПД, который
вызывает открывание электрочувствительных Са2+-каналов
(примерно на 2-3 мс).
В результате в пресинаптическое окончание успевает войти несколько сот ионов Са2+
, которые
активируют белки, запускающие экзоцитоз. Для экзоцитоза
одной везикулы требуется несколько (не < 4х) ионов Са2+. Особые белки-насосы быстро
удаляют Са2+ из пресинаптического окончания (как в случае клеток сердца), иначе выброс медиатора не
прекратится. Приход одного ПД в среднем вызывает выброс содержимого примерно 50 везикул. Увеличение
концентрации Са2+ в межклеточной среде ведет к его более активному входу в пресинаптическое окончание
и росту выброса медиатора (СаCl2 = хлорид кальция – мягкий стимулятор работы нервных и мышечных
клеток, сердца). Ионы Mg2+ способны проникать через Са2+-каналы, но не акти-вируют белки, запускающие
экзоцитоз. Добавка Mg2+ в среду ведет к снижению входа Са2+ и падению выброса медиатора (Mg2+
73
конкурирует с Са2+ за вход в окончание аксона; MgSO4 = магнезия – тормозит работу синапсов и сердца,
снижает тонус сосудов).
Бактерия ботулизма – почвен-ный микроб, анаэробный (не выносит О2). Ее токсин блоки-рует белки,
отвечающие за экзоцитоз; отравление (если бактерия оказалась в консервах) ведет к слепоте, параличам и
смерти. Но БОТОКС используют в клинике и косметологии (блокада нервно-мышечных синапсов, снятие
спазма мышц). Каракурт «черная вдова»:
токсин представляет собой белок, схожий с постоянно открытым Са2+-каналом.
После укуса паука токсин встраивается в мембрану пресинаптическ. окончания, вызывая мощный
вход Са2+, выброс медиатора и судороги; затем запас медиатора истощается, наступает паралич и остановка
дыхания
последовательности событий, происходящих в синапсе:
(1) распространение ПД;
(2-4) вход ионов Са2+ и экзоцитоз;
(5) медиатор попадает в щель;
(6) действие медиатора на белки-рецепторы;
(7-8) деполяризация либо гиперполяризация постсинаптической мембраны; возможен запуск ПД.
Взаимодействие медиаторов и рецепторов идет по принципу «ключ-замок», после чего рецепторы
запускают ответные реакции нейрона. Чаще всего это происходит с участием промежуточных G-белков.
Гистамин как медиатор и тканевой гормон. Рецепторы гистамина. Антигистаминные препараты:
применение и побочные эффекты.
Гистамин: моноамин, образующийся при декарбоксилировании незаменимой пищевой аминокислоты
гистидина (HDC – гистидин декарбоксилаза). На периферии – запускает воспалительные реакции
(расширение сосудов, отек и др.).
В ЦНС – активирующий медиатор; соответствующие нейроны расположены в туберо-маммилярном
ядре заднего гипоталамуса; их аксоны расходятся по всему мозгу.
Три типа рецепторов:
Н1 – воспаление и аллергические реакции, много в ЦНС;
Н2 – активируют секрецию желудка, много в ЦНС;
Н3 – только в ЦНС.
Антигистаминные препараты, ослабляющие симптомы воспаления – антагонисты Н1-рецепторов.
Если проходят ГЭБ («старое поколение»: димедрол, супрастин), то вызывают торможение, сонливость, плохо
сочетаются с алкоголем. «Новое поколение» слабо преодолевает ГЭБ: кларитин, фенкарол.
Тормозное действие Н1-антагонистов используется для борьбы с укачиванием: драмина и т.п. (важно
не принять слишком много, а то уснете…)
Ассоциативная лобная кора и три последовательных этапа выбора поведенческой программы. Последствия
повреждений ассоциативной лобной коры.
Передняя часть лобной доли – ассоциативная лобная кора: с учетом сенсорных сигналов, сигналов от
центров потребностей, памяти и мышления принимает решения о запуске поведенческих программ («центр
воли и инициативы»)
Повреждения ведут к ухудшению качества выбора программ, а серьезные повреждения к прекращению
выбора. В этом случае мозг зависает до получения команды из вне, либо до появления сильной внутренней
потребности. Лоботомия – перерезка волокон белого вещества, соединяющих ассоциативную лобную кору с
остальным мозгом. Через несколько лет после нобелевской за лоботомию – появление нейролептиков. После
выбора программы она передается в заднюю часть лобной доли (премоторная и моторная), а оттуда
запускаются конкретные двигательные реакции. Необходимо контролировать успешность каждого этапа
программы. Это выполняет поясная извилина. В ней
проходит сравнение реальных и ожидаемых
результатов поведения – результат идет в ассоц. лобную кору. При совпадении реального и ожидаемого
ассоц.любная кора дает рекомендацию продолжения программы (положительная эмоция). При несовпадении
коррекция или замена программы (отриц. эмоция).
Билет №23.
1) 23-1. G-белки и вторичные посредники (ВтП): общая характеристика и примеры важнейшей
роли ВтП (цАМФ, ионов Са2+ и др.) в передаче сигнала внутри клетки.
74
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ВтП – особый класс регуляторных в-в, по значимости не уступающий гормо-нам и медиаторам. Пример ВтП:
цАМФ – циклическая аденозин-моно-фосфорная кислота, образуемая из АТФ ферментом аденилатциклазой.
Наиболее типичная реакция нейрона: G-белок активирует фер-мент, синтезирующий вторичный посредник
(ВтП) – особое ве-щество , которое продолжает передачу сигнала внутри клетки. На следующем этапе ВтП
запускает открывание ионных каналов
для Na+, K+ либо Cl- (хемочувствительные ионные каналы). Вход Na+ – возбуждение клетки; выход K+ и
вход Cl- – торможение.
Основное назначение ионов Са2+ в пресинаптическом окончании — это воздействие на сложный белковый
комплекс, встроенный в мембрану везикул. Этот комплекс включает
белки, ответственные за фиксацию пузырька в цитоплазме и за его контакт с пресинаптической мембраной.
Под действием Са2+ (для этого нужно четыре иона) везикула приходит в движение. Достигая
пресинаптической мембраны, пузырек «слипается» с ней, в результате чего медиатор попадает в
синаптическую щель. Весь этот процесс протекает очень быстро — в течение 1—5 мс, а примерно через 10 с
можно наблюдать процесс восстановления везикул: они отделяются от мембраны и возвращаются в
пресинаптическое окончание. В дальнейшем эти пустые пузырьки могут быть вновь заполнены медиатором.
Запустить выброс содержимого везикул чрезвычайно важно, но не менее важно быстро остановить этот
процесс. Выделяют два типа рецепторов — ионотропные и метаботропные. Возбуждение метаботропного рецептора выражается в изменении внутриклеточного метаболизма, т.
е. течения биохимических реакций. С внутренней стороны мембраны к такому рецептору присоединен целый
ряд других белков, выполняющих ферментативные и частью передающие(«посреднические») функции.Белкипосредники относятся
к G-белкам. Под влиянием возбужденного рецептора G-белок
воздействует на белок-фермент, обычно переводя его в «рабочее» состояние. В результате запускается
химическая реакция: молекула-предшественник превращается в сигнальную
молекулу — вторичный посредник. Вторичные посредники — это мелкие, способные к быстрому
перемещению молекулы или ионы, передающие сигнал внутри клетки. Этим они отличаются от «первичных
посредников» — медиаторов и гормонов, передающих информацию от клетки к клетке. Наиболее известным
вторичным посредником является цАМФ (циклическая аденозинмонофосфорная кислота), образуемая из
АТФ с помощью фермента аденилатциклазы. Похожа на него цГМФ (гуанозинмонофосфорная кислота). Другими важнейшими вторичными
посредниками являются инозитолтрифосфат и диацилглицерол, образуемые из компонентов клеточной
мембраны под действием фермента фосфолипазы С. Чрезвычайно велика роль Са2+, входящего в клетку
снаружи через ионные каналы или высвобождающегося из особых мест хранения внутри клетки («депо»
кальция). В последнее время много внимания уделяется вторичному посреднику N0 (оксиду азота), который
способен передавать сигнал не только внутри клетки, но и между клетками, легко преодолевая мембрану, в
том числе от постсинаптического нейрона к пресинаптическому.
 В критический период онтогенеза происходит выбор самого
активного сенсорного входа и соответствующий синапс резко
увеличивает свою эффективность. В результате в обучающемобучающемся нейроне возникают ПД, включающие определенную поведенческую программу.
Понятно, что ключевую роль в данном процессе играет механизм модификации обучающегося синапса.
Каким образом он начинает работать более эффективно, т. е. генерировать
больший ВПСП в ответ на то же количество медиатора? Современные представления о механизмах этого
процесса :выделяющийся из пресинаптического окончания медиатор (глутаминовая кислота) действует на
соответствующие метаботропные рецепторы, запуская образование вторичного посредника (например, цАМФ). Вторичный посредник, передавая сигнал внутри обучающегося нейрона, проникает в ядро и
воздействует на ДНК. Конечным результатом такого воздействия является активация генов, управляющих
синтезом рецепторов к глутаминовой кислоте: с них «снимается копия» — и-РНК, которая по- ступает к
рибосомам. Рибосомы синтезируют новые белки-рецепторы к глутаминовой кислоте, которые встраиваются в
постсинаптическую мембрану самого активного синапса, передающего информацию о характеристиках
импринтингуемого объекта. Встраивание в постсинаптическую мембрану дополнительных рецепторов
является тем ключевым фактором, который приводит к увеличению эффективности синаптической передачи.
Белково-пептидные гормоны (первая группа) состоят из цецепочек аминокислот, их молекулы велики и, что очень важно, плохо растворяются в жирах, составляющих
основу биологи- биологических мембран и мембран, которые окружают любую клетку: это
аденокортикотропный гормон гипофиза, тиреотропный гормон, лютеинизирующий гормон, инсулин. Их
действие развивается быстро — за минуты, но продолжается очень не-
75
недолго. Обычно гормоны этой группы накапливаются в секретирующих клетках и быстро высвобождаются
из них в случае необходимости. Проникнуть внутрь клетки через липидные слои мембраны такие молекулы
не могут, и рецепторы к ним расположены на поверхности клетки. При таком виде рецепции .необходимо
решить две задачи: во-первых, сигнал воздействия гормона нужно передать внутрь клетки и, во-вторых,
усилить этот сигнал, чтобы достичь значительнозначительного изменения работы клетки. Разберем один из вариантов татакого взаимодействия гормонов с клеткой. Каждая молекула гормона связывается с одним рецептором на
поверхности клетки-мишени. Пространственная структура
рецептора при этом меняется, и он взаимодействует с молекулой G-белка, также встроенного в мембрану. Gбелок в свою очередь активирует фермент аденилатциклазу, способную
индуцировать образование большого числа молекул — мощнейшего регулятора внутриклеточных процессов
(ц-АМФ), которая может влиять на различные реакции, протекающие
в клетке. Как один из наиболее вероятных видов воздействия, он активирует фермент протеинкиназу А,
«снимая» с нее регулирующую субъединицу. Освободившись
от этой субъединицы, протеинкиназа А начинает присоединять к определенным белкам клетки
высокоэнергетические фосфатные группы, т. е. фосфорилирует их. Одни из таких
белков являются ферментами, другие входят в состав стенок каналов, которые пропускают в клетку или
выпускают из нее различные ионы. Фосфорилированные белки резко изменяют свою биологическую
активность, и вся работа клетки резко активизируется: мышечная клетка будет сильнее сокращаться,
секреторная клетка будет вырабатывать больше веществ. При такой схеме передачи гормонального сигнала в
клетку сам гормон называют первым посредником, ц-АМФ называют вторым посредником, а протеинкиназу
А, которая изменяет работу множества белков клетки, называют внутриклеточным эффектором. По ходу
описанного каскада реакций происходит мощнейшее усиление сигнала. Так, одна молекула
адренокортикотропного гормона (АКТГ), взаимодействуя с рецептором менее одной секунды, способна
активировать около
1000 молекул аденилатциклазы, которые все вместе способны образовать более 1 млн молекул ц-АМФ и т. д.
Таким образом, коэффициент усиления в гормональных каскадах способен додостигать 107—108. Но естественно, белково-пептидные гормоны могут и тормозить работу клетки. В этом
случае сигнал от рецептора, с которым связался гормон, доходит до особого вида G-белка, который не
активирует, а, наоборот, тормозит активность аденилатциклазы.
2) 23-2. Вещество Р: особенности химического строения, медиаторные и периферические
эффекты. Аденозин и антагонист его рецепторов кофеин.
Первым открытым регуляторным пептидом стала субстанция Р
(SP; из семейства тахикининов).Состоит из 11 а/к: Arg Pro Lys Pro Gln Gln Phe Phe Gly Leu Met При
внутривенном введении вызывает болевые ощущения, поскольку (как оказалось) вместе с Glu выделяется из
окончаний аксонов сенсорных нейронов, воспринимающих боль.Кроме того, субстанция Р выделяется из
периферических отростков сенсорных нейронов,
запуская воспалительную реакцию (расширениесосудов, выброс гистамина из mast cells –
«тучных клеток»). Тучные клетки – депо гистамина в тканях; именно на них действуют
аллергены. Heterocephalus glaber: голый землекоп (колонии с самкой-маткой, 2-3 самцами и десятками
рабочих особей). Потеря гена белка-предшествен-ника вещества Р; нет кожной болевой чувствительности.
Экзоцитоз SP – под тормозным контролем энкефалинов.Пептидные медиаторы — вещества, состоящие из
цепочек аминокислот. Первым из них было открыто вещество Р (от powder — порошок), выделенное из
76
сухого порошка спинного мозга. Этот пептид состоит из 11 аминокислот. Его введение в кровь в очень малых
дозах вызывает расширение кровеносных сосудов и спазм кишечника (рецепторы находятся на гладких
мышечных клетках). Вещество Р вырабатывается нейронами спинномозговых ганглиев, связанными с
восприятием болевой чувствительности. Пептид обнаруживается как в пресинаптических окончаниях их
аксонов (задние рога спинного мозга), так и в чувствительных нервных окончаниях кожи. В задних рогах
вещество Р работает (совместно с глутаминовой кислотой) как истинный медиатор, передающий сигнал на
нейроны серого вещества. В коже оно выполняет гормоноподобную функцию,
вызывая воспалительный процесс. Вырабатывается вещество Р и некоторыми интернейронами ЦНС. В таком
случае оно содержится в пресинаптических окончаниях совместно с другими медиаторами (например,
ГАМК). Синтез медиаторов-пептидов (в том числе опиоидных)
протекает значительно сложнее по сравнению с синтезом медиаторов других групп. В ходе этого процесса
рибосомы вначале строят белок-предшественник, а затем особые ферменты вырезают из него необходимые
фрагменты, причем один белок может содержать внутри себя несколько медиаторов-пептидов. Основной
механизм действия опиоидов в ЦНС — пресинаптическое торможение выделения медиаторов. Рассмотрим
его на примере задних рогов спинного мозга, передающих болевую чувствительность. Из схемы видно, что,
соединяясь с пресинаптическими рецепторами, энкефалины способны ослабить работу основного синапса
двумя путями. Во-первых, они понижают активность аденилатциклазы (АЦ) и синтез цАМФ; во-вторых,
действуя
через фосфолипазу, способствуют открыванию хемочувствительных К+-каналов; в результате активность
Са2+-каналов снижается, поскольку она зависит и от количества цАМФ, и
от потенциала на мембране. Количество входящего кальция падает, это уменьшает выброс везикул с
глутаматом и веществом Р, и передача боли ослабляется.
Вещество Р, энкефалины и эндорфины — это только отдельные представители регуляторных нейропептидов.
Разнообразие этого класса медиаторов и модуляторов деятельности нервной системы чрезвычайно велико. В
него входят сотни соединений, составляющие несколько десятков семейств.
Почему регуляторные пептиды так многочисленны?
Первый вариант ответа. С регуляторными пептидами связаны очень «тонкие» и специфические функции, и за
каждую функцию отвечает свой пептид (семейство пептидов).Второй вариант. Регуляторные пептиды –
«рудиментарные медиаторные системы», остатки эволюционно древних путей передачи информации,
которые существовали еще во времена бактериальных колоний или, например, колоний кишечнополостных
(синхронизация размножения у коралловых полипов).
В мозге млекопитающих пептиды-медиаторы (за некоторыми исключениями, вроде опиоидов и SP)
проявляют себя мало; но рецепторы сохранились и мы можем использовать их в качестве мишеней для
лекарственных препаратов («черный ход» в мозговые процессы).
 Аденозин.
При «глубоком» распаде (выде-ление энергии) АТФ превраща-ется сначала в АДФ, потом в АМФ и наконец в
аденозин. Появление значительных количеств аденозина – признак истощения запасов энергии, утомления
(необходим отдых).Основной рецептор – А1 (аденозиновый 1-го типа); тормозит активность аденилатциклазы
(падает вход Са2+, растет выход К+). Аденозин оказывает, по сути, защитное действие на нервную ткань при
перегрузке (в сердце – расширение сосудов).
Антагонисты аденозина кофеин, теофиллин (шоколад, чай) и некоторые другие проявляют свойства
психомотор-ных стимуляторов, снимают утомление, стимулируют работу многих внутренних органов.
Возможно постепенное форми-рование привыкания и зависимости. Первоначально (1886) главными
компонентами кока-колы были богатый кофеином орех кола плюс экстракт листье коки. Последний в 1903,
когда стала известна опасность кокаина, был убран из рецептуры. В одном стакане колы содержится 6(!)
чайных ложек сахара; типичный вкус сегодняшняя кола получает от добавления ванилина, цимтового масла,
масла гвоздики и лимона.
Орех кола – дерево высотой около 20 м; в плодах несколько орехов; содержание кофеина в них может
достигать 2%.
Кофеин активирует все типы нейронов; в тех случаях, когда активация затрагивает преиму-щественно ГАМКклетки, кофеин может вызывать успокоение, торможение и даже засыпание.
77
3) 23-3. Общая характеристика функций таламуса. Принцип латерального торможения.
Произвольное и непроизвольное внимание. Основные группы ядер таламуса.
 Таламус, зрительный бугор – отдел промежуточного мозга, подкорковый центр всех видов
чувствительности, кроме обонятельной. Расположен между средним мозгом и корой больших полушарий.
Координирует внешние проявления эмоций, изменения дыхания, пульса, давления, координирует мимику,
жестикуляцию, другие проявления эмоций.
Нейроны таламуса образуют 40 ядер. Топографически ядра таламуса подразделяются на передние, срединные
и задние. Функционально эти ядра можно разделить на 2 группы :
 специфические ядра входят в состав специфических проводящих путей. Это восходящие пути, которые
передают info от рецепторов органов чувств к проекционным зонам коры полушарий большого мозга.
78
Важнейшим из специфических ядер являются латеральное коленчатое тело, участвующее в передаче сигналов
от фоторецепторов, и медиальное коленчатое тело, передающее сигналы от слуховых рецепторов.
 неспецифические ядра таламуса относят к ретикулярной формации. Они выполняют роль интегративных
центров и оказывают преимущественно активирующее восходящее влияние на кору полушарий большого
мозга.
Активацию нейронов неспецифических ядер таламуса особенно эффективно вызывают болевые сигналы
(таламус – высший центр болевой чувствительности). Повреждения неспецифических ядер таламуса приводят
также к нарушению сознания : потере активной связи организма с окружающей средой. Таламус (зрительный
бугор) — парный, яйцевидной форформы, образован главным образом серым веществом. Таламус является подкорковым центром видов общей
чувствительности (болевой, температурной, тактильной). Медиальная и дорзальная поверхности таламуса
свободны, поэтому хорошо видны на разрезе мозга. Передняя (нижняя) поверхность таламуса сращена с
гипоталамусом, латеральная — прилежит к внутренней капсуле. Передний конец {передний бугорок)
таламуса заострен, задний (подушка) закруглен. Медиальная поверхность правого и левого таламусов,
обращенные друг к другу, образуют боковые стенки полости промежуточного мозга — третьего желудочка,
они соединены между собой межталамическим сращением. Часть промежуточного мозга, расположенная
ниже таламуса и отделенная от него гипоталамической бороздой, составляет субталамус. Сюда продолжаются
покрышки ножек мозга, здесь заканчиваются красные ядра и черное вещество среднего мозга.
Таламус – фильтрует информацию, поднимающуюся в кору больших полушарий, пропуская сильные и новые
сигналы (непроизвольное внимание), а также сигналы, связанные с текущей деятельностью коры («по заказу»
коры, произвольное внимание).
Билет №24
Три пути инактивации медиаторов:общая характеристика и конкретные примеры для каждого из
вариантов. Последствия блокады путей инактивации.
Инактивация – это процесс удаления медиатора с рецептора для предотвращения слишком длительной
(сильной) передачи сигнала.
В каждом конкретном синапсе используется один трех путей инактивации:
1) разрушение медиатора с
помощью фермента;
2) перенос медиатора в пресинаптическое окончание;
3) перенос медиатора в глиальные клетки.
Путь 1. Фермент обычно распо-ложен на постсинаптической мембране, но может находить-ся и в
79
синаптической щели; этот способ наиболее быстрый, хотя и не экономный (потеря ценного вещества –
медиатора)
Инактивация дофамина: обратный
захват и последующее повторное использование либо разрушение
с помощью МАО(фермент моноаминоксидаза;расщепляет самые разные моноамины, в т.ч. Медиаторы и
гормоны.)
Путь 2. «Обратный захват» медиатора особым белком-насосом (расположен на пресинаптической мембране).
Очень экономно, поскольку затем медиа-тор может загружаться в везикулу и повторно
использоваться.(Глутаминовая кислота, ГАМК...)
Путь 3. Захват медиатора белком-насосом, располо-женным на мембране глиальной клетки
(олигодендроцита).
Медиатор в этом случае разру-шается внутри глиальной клетки (так инактивируются медиаторы, синтез
которых не представляет для нейрона затруднений).
Из синаптический щели Glu переносится в глиа-льные клетки, где превра-щается в глутамин (Gln) (с
помощью фермента
глутамин синтетазы).
Ослабление активности (блокада) ферментов и насосов, обеспечивающих инактивацию, ведет к более
длительному взаимодейст-вию медиатора и рецептора, усиливая синаптическую передачу сигнала.
Кокаин — блокирует обратный захват дофамина
Вальпроаты — блокируют работу ГАМК-трансферазы, разрушающей ГАМК;применяются для лечения
эпилепсии
Блокаторы МАО-А(разрушает NE 5-HT) - например ПРОЗАК, - антидепрессанты
Блокаторы МАО-Б(разрушает дофамин) — применяются при паркинсонизме
Сходным образом (с помощью внутриклеточных ферментов) происходит инактивация вторичных посредников
(ВтП).
Ноотропы:общая хар-ка как класса лекарственных препаратов, разнообразие, практическое
применение.
Ноотропы выделяют в особую группу лекарственных препаратов. Их объединяет способность улучшать
высшие психические функции (память, мышление), если они ухудшены в результате недостаточной зрелости,
заболевания, травмы, хронической перегрузки и т.п.
Первым ноотропом стал ноотропил, (пирацетам) созданный путем химической модификации ГАМК:
исходную молекулу замкнули в кольцо и присоединили к азоту дополнительный радикал.
В случае фенотропила допол-нительно добавлено бензольное (ароматическое) кольцо.
Ноотропы, являющиеся производными ГАМК, улучшают выработку энергии нейронами. Но есть и другие
группы ноотропов, улучшающие состояние мембран нервных клеток, обмен аминокислот в них и т.п.
Почти все ноотропы действуют мягко, медленно, при хроническом применении (2-3 недели). Исключение:
«быстрый» ноотроп СЕМАКС; его введение показано немедленно после инсульта, травмы и т.п.
(не доделан)
Билет № 25.
1.Синтез медиаторов в теле нейрона.
Главное «действующее лицо» в синаптической передаче – медиатор. Медиатор проходит в синапсе
полный «жизненный цикл», включающий 4 этапа:
синтез и накопление в пресинаптическом окончании;
выброс в синаптическую щель при появлении ПД;
действие на рецепторы постсинаптической мембраны
(запуск возбуждения или торможения постсинаптической клетки);
инактивация (прекращение действия медиатора на рецептор
Для СИНТЕЗА необходимы:
(1) вещество-предшественник (или несколько веществ);
80
(2) белок-фермент (или несколько ферментов);
(3) АТФ.
Синтез происходит в соме либо прямо в пресинаптическом окончании.
1. Фермент, управляющий синтезом медиатора, присоединил два ве-щества-предшественника (П1,
П2);
2. Фермент (обычно – с затратой энергии АТФ) изменил свою конфи-гурацию, соединив П1 и П2 в
новую молекулу медиатора (Мед);
3. Высвобождение медиатора и возврат фермента в исходное состояние.
Если синтез идет в соме, то далее:
(а) ЭПС переносит медиатор в комплекс Гольджи;
(б) комплекс Гольджи образует везикулы с медиатором;
(в) везикулы по аксону (с опорой на белковые микротрубочки-«рельсы») переносятся в
пресинаптическое окончание, где и накапливаются.
Если синтез идет прямо в пресинаптическом окончании, то далее медиатор «загружается» в пустые
везикулы (с помощью особых белков-насосов).
2. Стресс.
Как развивается стресс?
Гипоталамус (задняя часть):получает информацию о приближении потенциально очень значимой
(не обязательно опасной!) ситуации из коры больших полушарий.
Кроме того, сюда приходят сенсорные сигналы о «неприятностях» и «приятностях»: боль, горький
вкус, переохлаждение, отвратительный запах, восхитившее вас зрелище и т.п.
Еще один источник стресса: неудовлетворенные потребности (прежде всего, биологические):
жажда, отсутствие кислорода, свободы передвижения (иммобилизация) и т.п.
Стресс (от «stress»: напряжение) - неспецифическая, общая реакция организма на очень сильное
воздействие (физическое или психологическое), а также соответствующее состояние нервной
системы и организма в целом.
Основные эффекты NE можно определить как «психическое сопровождение стресса»:
- общая активация деятельности мозга (торможение центров сна, бессонница);
- увеличение двигательной активности («не сидится на месте»);
- снижение болевой чувствительности (стресс-вызванная анальгезия);
- улучшение обучения, запоминания (на фоне умеренного стресса; «учимся избегать опасности»);
- положительные эмоции при стрессе (азарт, «чувство победы», «экстрим»).
4.
Локомоция.
Локомоция – это ритмически повторяющиеся движения (прежде всего, разгибание и сгибание
конечностей, а также изгибы туловища), обеспечивающие перемещение в пространстве : шаг,
бег, плавание, полет и т.д.
Генераторы локомоторного ритма.
2 основных варианты: пейсмейкеры и «полуцентры конечностей»
1. При низкой активации головного мозга молчит = разгибание, при достаточно сильной активации
начинает генерировать ритм, ПД пейсмейкера запускают сгибание, которое быстро сменяется
разгибанием. Чем больше активация головного мозга, тем чаще ритм.
2. Более гибкий вариант – полуценрты конечностей. Здесь не только конкурентное (реципрокное)
торможение, но и самоторможение центра разгибания.
При низкой активации головного мозга работает только реципрокное торможение = разгибание.
При достаточно сильной активации включается самоторможение, что устраняет разгибание и
рецепрокное торможение, тем самым, «разрешая» сгибание.
Однако поскольку центр, управляющий разгибанием, затормозился, то с небольшой задержкой во
времени выключится и нейрон, обеспечивающий самоторможение.
Это быстро приведет к возбуждению центра разгибания и запуску разгибания с параллельным
включением сгибания.
Билет №26
26-1. Белки-насосы: разнообразие и функции (транспорт ионов и медиаторов). Вещества,
блокирующие белки-насосы; конкретные примеры последствий их применения.
81
1
2
3
1. «Чаша» белка встроена в мембрану клетки и открыта, например, в сторону внешней среды;
происходит присоединение лиганда.
2. Изменение пространственной конфигурации белка-насоса (как правило, требует затрат энергии
АТФ; перенос лиганда не зависит от
разности концентраций).
3. Белок-насос открывается в сторону
цитоплазмы, высвобождая лиганд; затем –
возвращение белка-насоса в исходную
конфигурацию.
Примеры:
Инактивация Ацх
Инактивация Ацх происходит с помощью
фермента ацетилхолинэстеразы.
Ацх-эстераза расположена на
постсинаптической мембране и в
синаптической щели. Она очень быстро
«разрывает» Ацх на холин и остаток
уксусной кислоты (ацетат). На следующем
шаге холин пе-реносится с помощью
особого белка-насоса обратно в пресинаптическое окончание и вновь
используется для синтеза Ацх.
Натрий-калиевая АТФ-аза
(Na+, К+-насос).
Это крупный белок (около
1000 аминокислот),
82
встроенный в мембрану, имеет на внутренней поверхности места связывания для Na+ и АТФ, а на
наружной поверхности — для К+ (рис. 3.6).
На первой стадии цикла Na+, К+-насос захватывает из цитоплазмы три иона Na+ и молекулу АТФ,
затем, используя энергию распада АТФ, молекула насоса меняет свою пространственную
конфигурацию, ионы Na+ оказываются снаружи клетки и высвобождаются в межклеточную среду.
Насос захватывает два иона К+ и возвращается к исходной конфигурации. В результате ионы К+
переходят в цитоплазму, а насос готов к новому циклу. Процесс переноса в клетку ионов К+ требует
затраты энергии, получаемой в результате распада АТФ на АДФ и фосфорную кислоту (Ф).
Скорость этого процесса может быть очень большой — до 600 ионов Na+ в секунду. В реальных
нейронах она определяется доступностью внутриклеточного Na+ и резко возрастает
при его проникновении извне. При отсутствии любого из двух типов ионов работа насоса
останавливается. Специфическим ядом, блокирующим деятельность Na+, К+-насоса, является
токсин растительного происхождения строфантин, присоединяющийся к месту связывания К+
-----Используют неспецифические блокаторы обратного захвата (амитриптилин) и наиболее мягко
работающие блокаторы захвата 5-НТ (флуоксетин = прозак).
Прозак: применение повышает уровень оптимизма и уверенности в себе.
Антидепрессанты – препараты, активи-рующие системы NE, DA и 5-НТ (NE и DA поднимают
уровень положит. эмоций, а серотонин сдержи-вает отрицательные эмоции).
Механизм действия: блокаторы МАО и обратного захвата.
Амфетамины:



ослабляют обратный захват DA и даже обращают работу белков-насосов;
активируют загрузку DA в везикулы (каждая везикула содержит теперь больше DA);
частично блокируют МАО.
При введении высоких доз действие амфетаминов начинает распространяться на систему NE
В результате появляется бодрость, прилив сил, снимается утомление, голод. Амфетамины
пытались использовать для похудания; они были первыми спортивными допингами; сейчас это –
«наркотики дискотек» и группа лекарственных препаратов (используются при тяжелых депрессиях).
26-2. Опиоидные рецепторы и опиоидные пептиды: влияние на болевую чувствительность и
центры эмоций; механизмы тормозного действия. Медицинское применение опиоидов.
Опиоиды и опиоидные
пептиды.
Опиум: из сока снотворного
мака; обезболивающее,
успокаивающее, снотворное
действие; эйфория.
Главное компонент – морфин (1805).
83
Некоторое время спустя был описан второй менее активный компонент опиума кодеин и
«изобретен» диацетилморфин (героин; 1898).
70-е годы: открыты сначала опиоидные рецепторы, а
затем – действующие на них эндогенные (внутренне
присущие мозгу) медиаторы. Ими оказались
пептидные молекулы мет-энкефалин и лейэнкефалин. Позже
были открыты
сходные с ними
эндорфины,
динорфины,
эндоморфины.


Пептиды:
относительно
короткие цепочки
аминокислот (2-100
а/к; обычно 10-30
а/к); образуются
путём «вырезания»
из белковпредшественников.
Мет- и лейэнкефалины:
пентапептиды,
различаются
последней из 5 а/к:
1. Тирозин (Tyr)
2. Глицин (Gly)
3. Глицин (Gly)
4. Фенилаланин
(Phe)
5. Метионин (Met)
либо
лейцин (Leu)
Tyr-Gly-Gly-Phe-Met
Tyr-Gly-Gly-PheLeu

Характерные черты
лиганда опиоидного
рецептора:
- бензольное кольцо 
тирозина Tyr

(А-часть морфина)

- аминогруппа Tyr
(азот морфина) 
- ОН-группа Tyr

- часть кольца фенилаланна (пунктир)




Tyr
-
Gly
-
Gly
-
Для присоединения
к рецептору важны 1 и 4 а/к, а также расстояние между их радикалами.
Phe
-
Met
Опиоидные рецепторы: три типа – мю, дельта и каппа (  ,  ,  ).
Метаботропные, в основном пресинаптические. Два основных эффекта:
1)
тормозят аденилатциклазу (АЦ; это приводит к падению активности Са2+-каналов);
2) «включают» фосфолипазу С (Фл С; происходитт рост доли открытых К+-каналов и
гиперполяризация пресин. окончания).
В результате – ослабление экзоцитоза медиаторов (самых разных).
84
Включение
Kканалы
G-белок
Опиумный
рецептор
Тормоз
АЦ
Са2+
каналы
Основные эффекты:


снижение болевой чувствительности (анальгезия) за счет торможения передачи боли в
задних рогах серого вещества спинного мозга и ядрах V нерва;
успокоение, эйфория за счет ослабления активности тормозных нейронов, сдерживающих
центры положительных эмоций в гипоталамусе и базальных ганглиях (прилежащее ядро = N.
аccumbens).
С помощью морфина и его производных можно выключить любую боль (даже самую сильную:
физические травмы, ожоги, онкология).
Однако при этом очень быстро (5-10 применений) формируется привыкание и зависимость.
Причина: снижение количества опиоидных рецепторов на мембране пресинаптического
окончания и синтез в нейроне, передающем боль, дополнительной аденилатциклазы.
1) болевой рецептор (отросток нейрона спинно-мозгового ганглия) активируется веществами,
выделяющимися из поврежденных клеток;
2) пресинаптич. окончание, передающее боль в заднем роге (медиаторы Glu и субстанция Р);
именно его работу тормозят опиоиды (в норме это позволяет заблокировать слабые болевые
сигналы);
3) интернейроны заднего рога, проводящие боль (запускают рефлексы, передают сигналы в
головной мозг).
Формирование привыкания и зависимости происходит также в центрах положительных эмоций.
При этом из-за гарантированной эйфории морфин очень привлекателен для наркоманов (полное
отключение от проблем, болезней и т.п.; наркотик заменяет собой все реальные удовольствия).
Синдром отмены – боли во всём теле («ломка»), тяжелая депрессия, сильнейшее вегетативное
(симпатическое) возбуждение.
Героин – модифицированный морфин, который в 10 раз легче преодолевает ГЭБ. Очень сильный
эйфорический компонент; привыкание и зависимость за 2-3 раза (нельзя даже «пробовать»!). В
случае опиоидов формирование зависимости сопровождается гибелью нейронов, так что даже
после лечения остается «депрессивный фон». Психологическая зависимость сохраняется
пожизненно.
85
26-3. Локомоция: роль замкнутых контуров центров конечностей спинного мозга; тонический
и фазический контроль локомоции головным мозгом (субталамус, мозжечок и др.). (не доделан)
Основные типы движений:
Рефлекторные – в ответ на стимул (нет стимула – нет движения)
Локомоторные – ритмически повторяющиеся движения; обеспечивают перемещение в
пространстве; в основе – замкнутые контуры нейронов)
3)
Произвольные – новые движения в новых условиях, управляет кора больших полушарий,
используя сенсорный (прежде всего, зрительный) контроль;
4)
Автоматизированные – при многократных повторах параметры произвольного движения
запоминает мозжечок и базальные ганглии, которые затем «подменяют» кору больших полушарий.
1)
2)
Локомоция - ритмически повторяющиеся движения (прежде всего, сгибания и разгибания
конечностей, а так же изгиб туловища), обеспечивающие перемещение в пространстве – бег, шаг,
плавание, полет и т.д.
Генераторы локомоторного типа: пейсмейкеры и «полуцентры конечностей».
Билет №27
27-1. Нервная регуляция сердечной деятельности: управление частотой и силой
сокращений. Препараты, стимулирующие работу сердца. Лечение гипертонии.
1-подтип адренорецепторов характерен для сердца, вызывает учащение и усиление сердечных
сокращений (более активное образование цАМФ, открывание Na+-каналов и Са2+-каналов);
Оба подтипа -рецепторов кодируются одним геном, и превращение в конкретный подтип
происходит уже после синтеза белка.
Исходно подтипы не разделяли, поскольку были обнаружены общие агонисты и антагонисты: все рецепторы активирует изадрин и тормозит пропранолол.
Позже были открыты более избирательные агонисты и антагонисты.
Большое практическое значение имеет избирательный 1-антагонист атенолол (используется при
гипертонии) и избирательный 2-агонист сальбутамол (расширение бронхов при астме).
Управление работой сердца:
с клетками-пейсмекерами («води-телями ритма») контактируют как симпатич., так и парасимпатич.
волокна; выделяя NЕ и Ацх, они регулируют соотношение постоянно открытых Na+ и К+-каналов,
управляя частотой сердцебиений.
С «рабочими» клетками сердца контактируют только симпатич. волокна; выделяя NЕ, они
увеличивают открывание Са2+-каналов. В результате на фазе плато в мышечную клетку входит
больше Са2+, и сокращение
Длительность усиливается.
В
ПД на рисунке целом симпатич. НС учащает и
усиливает сокращения;
около 200 мс, аналогичным образом действует
длительность выделяемый надпочечниками
сокращения – адреналин
Парасимпатич. НС в ос-новном
300 мс. лишь
урежает сокращения
сердца (вплоть до полной остановки).
стимуляция симпатич. нервов: частота
разрядов пейсмекера растет за счет
увеличения Na+-проводимости и снижения
К+-проводимости
Ослабить деятельность сердца
1 – ПД рабочей клетки сердца;
при гипертонии наиболее
2 – сокращение рабочей клетки сердца (в обоих случаях красным
эффек-тивно можно с помощью
пока-зано изменение при стимуляции симп. волокон: рост уровня
плато означает увеличение входа Са2+, что вызывает рост скорости
1-антаго-нистов (атенолол) и
и силы сокращения).
1
2
86
антагонистов Сa2+-каналов (верапамил).
С «рабочими» клетками сердца контактируют только симпатич. волокна; выделяя NЕ, они увеличивают открывание Са2+-каналов. В результате на фазе плато в мышечную клетку входит больше
Са2+, и сокращение усиливается.
27-2. Наркотики, активирующие опиоидные рецепторы (морфин и др.): формирование
привыкания и зависимости, наносимый вред; налоксон. Анандамид и каннабиноиды.
Опиоидные рецепторы: три типа – мю, дельта и каппа (  ,  ,  ).
Метаботропные, в основном пресинаптические. Два основных эффекта:


тормозят аденилатциклазу (АЦ; это приводит к падению активности Са2+-каналов);
«включают» фосфолипазу С (Фл С; происходитт рост доли открытых К+-каналов и
гиперполяризация пресин. окончания).
В результате – ослабление экзоцитоза медиаторов (самых разных).
С помощью морфина и его производных можно выключить любую боль (даже самую сильную:
физические травмы, ожоги, онкология).
Однако при этом очень быстро (5-10 применений) формируется привыкание и зависимость.
Причина: снижение количества опиоидных рецепторов на мембране пресинаптического
окончания и синтез в нейроне, передающем боль, дополнительной аденилатциклазы.
1) болевой рецептор (отросток нейрона спинно-мозгового ганглия) активируется веществами,
выделяющимися из поврежденных клеток;
2) пресинаптич. окончание, передающее боль в заднем роге (медиаторы Glu и субстанция Р);
именно его работу тормозят опиоиды (в норме это позволяет заблокировать слабые болевые
сигналы);
3) интернейроны заднего рога, проводящие боль (запускают рефлексы, передают сигналы в
головной мозг).
Формирование привыкания и зависимости происходит также в центрах положительных эмоций.
При этом из-за гарантированной эйфории морфин очень привлекателен для наркоманов (полное
отключение от проблем, болезней и т.п.; наркотик заменяет собой все реальные удовольствия).
Синдром отмены – боли во всём теле («ломка»), тяжелая депрессия, сильнейшее вегетативное
(симпатическое) возбуждение.
Героин – модифицированный морфин, который в 10 раз легче преодолевает ГЭБ. Очень сильный
эйфорический компонент; привыкание и зависимость за 2-3 раза (нельзя даже «пробовать»!). В
случае опиоидов формирование зависимости сопровождается гибелью нейронов, так что даже
после лечения остается «депрессивный фон». Психологическая зависимость сохраняется
пожизненно.
Каннабиноидные (СВ) рецепторы
Широко распространены в ЦНС; эндогенный лиганд – анандамид (синтезируется из некоторых
углеводородных «хвостов» липидов; аналогичное происхождение имеют простагландины,
образующиеся из липидов поврежденных мембран).
Оказывают общее успокаивающее и анти-депрессантное действие (отчасти сходное с эффектами 5НТ), тормозят АЦ.
Анандамид
Агонисты (каннабиноиды – токсины марихуаны) нарушают
восприятие, мышление, идет вербальное «растормаживание», возникает ощущение безмятежности,
умеренная эйфория.
Анандамид синтезируется в постсинаптической клетке, не
запасаясь в везикулах диффундирует (!) в синаптическую
щель и влияет на пресинаптические рецепторы (т.е. идет
настройка синапса на «потребности» постсинаптического нейрона).
87
Клиническое применения аналогов каннабиноидов: анальгетическое действие; положительный
эффект при ряде нейродегенераций (паркинсонизм, болезнь Альцгеймера, травмы).
Sativex (Канада) – обезболивающий спрей на основе каннабиноидов.
Налоксон: антагонист опиоидных рецепторов; при передозировке опиоидов позволяет
предотвратить остановку дыхания.
Может использоваться в случае
любой наркотической зависимости и алкоголизма для «выключения» центров удовольствия
(«вшивание» ампулы с препаратом).
27-3. Кора больших полушарий и запуск произвольного движения: роль ассоциативной
лобной и премоторной областей. Свойства моторной коры; пирамидный тракт. (не доделан)
Билет №28
28-1. Нервное сплетение (плексус) желудочно-кишечного тракта (ЖКТ), его функции и
взаимодействие с вегетативной нервной системой. Опиоиды и ЖКТ.
В стенках желудка и кишечника находится огромное число собственных нейронов ЖКТ (около 100
млн., т.е примерно как в спинном мозге).
Эти нейроны образуют сплетение – plexus («брюшной мозг»), способный оценивать состояние ЖКТ
и регулировать выделение ферментов, сокращения стенок тракта и сфинктеров, тонус сосудов.
В «брюшном мозге» есть сенсорные и двигательные клетки, а также интернейроны, объединенные в
рефлекторные дуги; встречаются все известные нам медиаторы. ВНС модулирует состояние клеток
плексуса: симпатич. постганглионарн. нейроны выделяют NE, оказывающий пост- и пресинаптич.
тормозние действие; в случае парасимпатич. системы преганглионарн. волокна образуют контакты с
клетками «брюшного мозга», которые одновременно являются постганглионарными
парасимпатическими нейронами.
ИМОДИУМ (лоперамид).
Агонист опиоидных рецепторов, тормозящих активность нервного сплетения ЖКТ. Применяется при
диарее. Нет анальгетического действия.
Передозировка: заторможенность,
сонливость, угнетение дыхания (антидот
– налоксон).
28-2. Наркотики, действующие на системы
дофамина и серотонина: психомоторные
стимуляторы (амфетамины, кокаин) и
галлюциногены (ЛСД).
Амфетамины:



ослабляют обратный захват DA и
даже обращают работу белков-насосов;
активируют загрузку DA в везикулы
(каждая везикула содержит теперь больше
DA);
частично блокируют МАО.
При введении высоких доз действие
амфетаминов начинает распространяться
на систему NE (на схеме)
88
В результате появляется бодрость, прилив сил, снимается утомление, голод. Амфетамины
пытались использовать для похудания; они были первыми спортивными допингами; сейчас это –
«наркотики дискотек» и группа лекарственных препаратов (используются при тяжелых депрессиях).
Привыкание и зависимость: через 20-30 приемов; не дают реальной энергии, а лишь заставляют
мозг расставаться с «неприкосновенными запасами» DA; быстро развиваются эндокринные
нарушения, страдает сердечно-сосудистая система. Как допинги давно ушли в прошлое (им далеко
до EPO – эритропоэтина, увеличиваю-щего в крови содержание эритроцитов…).
Кокаин:
блокирует обратный захват (т.е. работу белка-насоса); дает резкий, хотя и кратковременный
всплеск положительных эмоций, ускорение мышления, мощный прилив энергии; быстрое
формирование психологической и (позже) физиологической зависимости, изменение структуры
личности в сторону агрессивности, эгоцентричности…
ЛСД-25: диэтиламид лизергиновой кислоты; галлюциногенное действие в очень низких дозах
открыто Альбертом Хофманном в 1943 году. Как и другие галлюциногены (например, мескалин)
дает характерный эффект нарушения сенсорного восприятия и мышления («путешествие», «trip»).
Происходит растормаживание сначала сенсорных каналов, а затем – центров памяти, эмоций, чья
активность «вплетается» в галлюцинацию.
Проблемы: галлюциногены могут дать как «хороший» так и «плохой» trip; во время галлюцинации
контроль полностью потерян (опасно для жизни); галлюцинации «перепрограммируют» структуру
личности; характерен внезапный возврат галлюцинаций и др.
28-3. Мозжечок и автоматизация движений. Связи и функции древней, старой и новой
частей мозжечка; роль коры и ядер. Последствия повреждений мозжечка.
Мозжечок выполняет функции управления движениями — как целенаправленными произвольными,
так и быстрыми автоматизированными — регуляция позы, локомоции, мышечного тонуса,
поддержание равновесия тела. У мозжечка различают два выпуклых полушария и червь —
непарную срединную часть. Поверхности полушарий и червя разделяют поперечные параллельные
борозды, {щели), между которыми расположены узкие и длинные листки мозжечка. Благодаря этому
его поверхность у взрослого человека составляет в среднем 850 см2. У мозжечка различают
верхнюю и нижнюю поверхности, между которыми по заднему краю проходит глубокая
горизонтальная щель. В боковых отделах горизонтальная щель берет начало у места вхождения в
мозжечок его
средних ножек. Группы листков, разделенные глубокими бороздами, образуют дольки мозжечка.
Поскольку борозды мозжечка сплошные и переходят с червя на полушария, каждая долька червя
связана с правой и левой стороны с дольками полушарий. На разрезе мозжечок состоит из серого и
белого вещества. Серое вещество (кора мозжечка) находится на поверхности и тонким слоем A—
2,5 мм) покрывает белое вещество. Белое вещество находится внутри мозжечка. У коры мозжечка
три слоя: наружный — молекулярный, средний — ганглионарный {слой грушевидных нейронов) и
внутренний — зернистый. В молекулярном и зернистом слоях залегают в основном мелкие
нейроны. Крупные грушевидные нейроны (клетки Пуркинье), размерами до 40 мкм, располагаются в
среднем слое в один ряд. Это эфферентные нейроны коры мозжечка. Их аксоны направляются к
нейронам ядер мозжечка, а дендриты располагаются в поверхностном
молекулярном слое. Остальные нейроны коры мозжечка являются вставочными, ассоциативными,
которые передают импульсы грушевидным нейронам. В толще белого вещества мозжечка имеются
скопления серого вещества — парные ядра. Самое крупное, зубчатое ядро расположено в пределах
полушария мозжечка и получает сигналы от клеток Пуркинье новой коры мозжечка. Медиальнее
зубчатого ядра лежит
пробковидное, еще медиальнее — шаровидное, которые объединяют в промежуточное ядро
мозжечка, получающее проекции от его старой коры. Наиболее медиально находится ядро шатра,
связанное с клетками Пуркинье древней коры мозжечка.
Афферентные и эфферентные волокна, связывающие мозжечок с другими отделами мозга,
образуют три пары мозжечковых ножек. Нижние ножки соединяют мозжечок с продолговатым
мозгом, средние — с мостом, верхние — со средним
мозгом.
89
К мозжечку направляются восходящие (чувствительные) проводящие пути, по которым идут
импульсы от мышц, сухожилий, капсул суставов, связок (спинно-мозжечковые пути,
а также волокна от чувствительных ядер тройничного нерва).
В мозжечок приходят также импульсы от вестибулярных ядер, из коры полушарий большого мозга
(через собственные ядра моста), а также из олив. Из мозжечка выходят пучки нервных волокон ко
многим отделам ЦНС. Имея обширные нервные связи с различными отделами мозга, мозжечок
участвует в регуляции движений, делает их
плавными, точными, целенаправленными. При этом древняя кора и ядра шатра связаны с
поддержанием равновесия; старая кора и промежуточные ядра — со сгибанием и разгибанием
конечностей и локомоцией; новая кора и зубчатые ядра — с тонкими движениями кисти и пальцев.
При повторении движений все эти зоны способны запоминать их параметры. В результате движения, исходно осуществляемые как произвольные и
требующие контроля коры больших полушарий, превращаются в автоматизированные, идущие в
основном под контролем мозжечка (двигательное
обучение).
При повреждении мозжечка, выпадении его функции нарушается распределение тонуса мышц —
сгибателей и разгибателей; движения становятся несоразмерными, резкими,
размашистыми. Нарушается анализ сигналов от рецепторов мышц и сухожилий, страдают
вегетативные функции органов сердечно-сосудистой системы, пищеварительных и других органов.
Выше и кпереди от заднего мозга (моста и мозжечка) на
границе его со средним мозгом находится перешеек ромбовидного мозга, который образован
верхними мозжечковыми ножками, верхним мозговым парусом и треугольником, петли. Верхний
мозговой парус представляет собой тонкую пластинку, расположенную между мозжечком сверху и
верхними мозжечковыми ножками по бокам. Эти мозжечковые ножки вместе с парусом формируют
передне-верхнюю часть крыши
четвертого желудочка мозга. Треугольник петли ограничен спереди ручкой нижнего холмика, сверху
и сзади — верхней мозжечковой ножкой, сбоку — латеральной бороздкой, имеющейся на наружной
поверхности ножки мозга. В толще треугольника петли проходит проводящий путь органа слуха.
Билет №29
29-1. Тонус кровеносных сосудов: роль симпатических и эндокринных влияний, а также
местных веществ-регуляторов (на примере сосудов мозга, сердца, кожи, ЖКТ и др.).
Симпатическая система повышает тонус мышечных клеток в стенках большинства сосудов
(происходит сжатие сосудов).
Но известно, что в работающих мышцах, сердце, мозге кровоток возрастает («кровь прилила к
мозгу»).
Это заслуга не ВНС, а местных процессов (определенные вещества-регуляторы вызывают
расслабление гладкомышечных клеток).
Следовательно, ВНС не нужно знать, например, в какой из 400 мышц нашего организма при
определенном виде движений требуется усилить кровоток – все происходит «само собой» за счет
местных факторов.
Так, сосуды головного мозга наиболее чувствительны к содержанию СО2 в крови: при росте –
расширение, при
гипервентиляции – сужение (парадоксальный эффект).
Расширение вызывают также ионы К+, Н+ и аденозин (продукт распада АТФ). Дефицит О2 в мозге
(ишемия) приводит к общему расширению сосудов (через сосудодвигательный центр
продолговатого мозга и моста).
В сердце и мышцах главные факторы расширения сосудов – аденозин и Н+ (ионы Н+ образуются в
результате распада глюкозы до молочной кислоты; в скелетных мышцах они вызывают ощущение
утомления).
Характерно, что если в сердце и мозге кровоток при нагрузке растет в 1.5-2 раза, то в мышцах – в
10-20 раз!
Для такого увеличения нужно откуда-то взять кровь. Источник – сосуды ЖКТ (при стрессе и
нагрузке сжимаются). Плюс сильнее и чаще сокращается сердце, заставляя кровь быстрее
двигаться.
90
Сердечный выброс (взрослый мужчина, л/мин) при физичес-кой нагрузке растет почти в 4 раза;
поглощение кислорода растет в 16 раз.
Но во внутренних органах (прежде всего, в ЖКТ) кровоток значительно падает. При сильном стрессе
возможна даже дегенерация слизистой.
Расширяются сосуды ЖКТ в основном под действием глюкозы и жирных кислот (всасываются из
пищи), а также ряда гормонов, выделяемых стенками кишечника при прохождении пищи.
Сосуды кожи при эмоциональном стрессе сужаются, но при физичес-кой нагрузке расширяются,
поскольку нужно отдавать лишнее тепло с поверхности тела (причина – активация либо тормож-е
симпатич. НС).
При сильных эмоциях человек бледнеет. Но одновременно начинают работать потовые железы.
Они выделяют как пот, так и гормон брадикинин, который способен вызывать местное расширение
сосудов (лицо краснеет и «идет пятнами»).
29-2. Глицин как медиатор ЦНС: возвратное торможение мотонейронов. Рецепторы
глицина; стрихнин. Клиническое применение глицина.
Глицин – вспомогательный тормозный медиатор (менее 1%; основная функция – торможение
мотонейронов).
пищевая аминокислота с самым простым из возможных радикалом -Н
синтез – из других аминокислот;выполняет функции вспомогательного тормозного медиатора
дополняет активность ГАМК в спинном мозге и стволовых структурах: обеспечивает возвратное
торможение мотонейронов, защищая их от перевозбуждения глициновые нейроны – интернейроны
моторных ядер (в спинном мозге – «клетки Реншоу»); их активация – через коллатерали, отходящие
от аксонов мотонейронов
Глициновый интернейрон включается (т.е. Ацх-синапс, образованный коллатералью
мотонейрона, запускает в нем ПД) при избыточно сильной активации мотонейрона.
Выделяемый интернейроном глицин вызывает ТПСП на мембране мотонейрона и защищает его от
перевозбуждения, а двигательную систему в целом – от судорог
(система «возвратного торможения»).
Глициновые рецепторы: ионотропные, содержат хлорный канал (сходны
с ГАМКА-рецепторами).
Что же касается самого глицина (Gly), то в сутки с белками пищи мы
получаем около 1 г, и этот глицин почти не проходит ГЭБ.
Однако дополнительные 0.2-0.5 г, принимаемые как лекарственный
препарат, могут оказать слабое успокаивающее действие. Причем не
столько на двигательную сферу, сколько на вегетативные центры и центры
бодрствования, которые окружают моторные ядра черепных нервов
продолговатого мозга и моста.
Антагонист глицина стрихнин (токсин дерева чилибуха) вызывает
сильнейшие периферические судороги (иные, чем при эпилепсии) и
остановку дыхания.
В результате глицин нередко рекомендуют применять в самых разных
ситуациях – от СДВГ до черепно-мозговых травм.
Gly – препарат из разряда «наверняка не повредит, а может и поможет…».
С учетом психосоматического эффекта «пустой таблетки» (плацебо) он способен быть весьма
полезным.
Но реальное действие глицина начинается с 1-2 г/сутки (например, при похмельном синдроме – 1
таблетка каждые 2 часа).
29-3. Полосатое тело, бледный шар и их вклад в автоматизацию движений. Последствия
повреждений двигательной части базальных ганглиев; гиперкинезы. (не доделан)
Билет №30
30-1. Воспаление: причины возникновения, биологическое значение, симптомы,
противовоспалительные препараты. Роль тучных клеток и простагландинов.
91
Гистамин.
моноамин, образующийся при
декарбоксилировании незаменимой
пищевой аминокислоты гистидина
(HDC – гистидин декарбоксилаза).
На периферии – запускает
воспалительные реакции (расширение
сосудов, отек и др.).
В ЦНС – активирующий медиатор;
соответствующие нейроны
расположены в туберо-маммилярном
ядре заднего гипоталамуса; их аксоны
расходятся по всему мозгу.
Три типа рецепторов:
Н1 – воспаление и аллергические
реакции, много в ЦНС;
Н2 – активируют секрецию желудка, много в ЦНС;
Н3 – только в ЦНС.
Антигистаминные препараты, ослабляющие симптомы воспаления – антагонисты Н1-рецепторов.
Если прохо-дят ГЭБ («старое поколе-ние»: димедрол, супрастин), то вызывают торможение,
сонливость, плохо сочетаются с алкоголем. «Новое поколение» слабо преодолевает ГЭБ:
кларитин, фенкарол.
Воспаление: при инфекционном либо каком-то другом повреждении клеток и тканей. Поврежденные
клетки выбрасывают в межклеточную среду вещества -«сигналы SOS».
Эти вещества активируют болевые рецепторы (чувствительные окончания сенсорных нейронов), а
также запускают процесс воспаления.
В основе воспаления – реакция расширения кровеносных сосудов под влиянием гистамина
(противодействует эффектам симпатической НС).
В результате проницаемость стенок сосудов резко повышается. Из сосудов выходят белые клетки
крови (лейкоциты), способные уничтожить инфекцию, а также плазма крови; возникают отёк, жар, а
в носовой полости – насморк.
При насморке (как инфекционном, так и аллергическом) используют -агонисты:
нафтизин, галазолин и т.п. Эти вещества (как и тормозящие воспаление антигистаминные
препараты) не лечат заболевание, а лишь ослабляют симптомы.
Постоянное использование -агонистов может вести к нарушению кровоснабжения слизистой носа,
повреждению обонятельных рецепторов и др.
Эти препараты не подходят для ежедневногоприменения.
Простагландины — вещества, которые образуются из арахидоновой кислоты, относящейся к классу
ненасыщенных
жирных кислот. Они участвуют в процессах воспаления и аллергии. Терапевтическое действие
аспирина как раз и объясняется тем, что он подавляет синтез простагландинов, тормозя воспаление
и снижая температуру тела. Простагландины снижают реакцию организма на стрессирующие
воздействия, тормозят выделение желудочного сока, участвуют в регуляции деятельности половой
системы.
Субстанция Р выделяется из периферических отростков сенсорных нейронов, запуская
воспалительную реакцию (расширение сосудов, выброс гистамина из mast cells –
«тучных клеток»). Тучные клетки – депо гистамина в тканях; именно на них действуют
92
аллергены.
30-2. Нейротрофины, их значение для роста и выживания нервных клеток. Стволовые
клетки нервной ткани и перспективы их клинического применения.
•
•
•
•
Нейротрофины (факторы роста нервных клеток - ФРН).
Белковые молекулы, определяющие рост и выживание нейронов, формирование синапсов.
Этапы развития нервной системы:
деление клеток-предшественниц («стволовых клеток» нервной трубки)
миграция образовавшихся нейронов к «месту постоянного жительства»
нейроны выпускают «нейриты», растущие к клеткам-мишеням (этот процесс относительно
неплохо изучен в случае периферической НС)
нейриты-аксоны формируют синапсы.
Рост нейритов во многом идет благодаря ФРН, которые выделяются клетками-мишенями
(мышечными, слюнной железы, нервными, глиальными) и привлекают аксоны.
Аксон с помощью специфических рецепторов захватывает ФРН; далее они переносятся к ядру
клетки и регулируют активность ее ДНК (иначе через некоторое время наступает апоптоз – гибель
нейрона « за ненадобностью»).
Для большинства тканей, органов, отделов ЦНС существуют, видимо, особые ФРН, исследование
которых еще только начинается (сейчас открыто около десятка ФРН).
ФРН являются чрезвычайно перспективными «ноотропными» соединениями, хотя пока очень дороги
и нет адекватных путей их доставки в мозг.
Для развития технологий с использованием стволовых нервных клеток знания о ФРН также
критически важны: мы должны не только уметь поместить эмбриональную нервную клетку в место
травмы либо дегенерации, но и указать, куда ей расти и с какими нейронами устанавливать
контакт.
Источники стволовых клеток: эмбрионы (справа) и кроветворная ткань собственного красного
костного мозга (слева).
Слева вверху показано также, что в некотором количестве стволовые нервные клетки сохраняются
в стенках боковых желудочков и в норме используются для «обновления» нейронов обонятельной
луковицы.
Базальные клетки в норме обеспечивают возобновление обонятельных рецепторов, которые
являются истинными нейронами (аксоны прорастают в обонятельную луковицу).
Еще один источник «своих» стволовых клеток: обонятельный эпителий (базальные клетки)
Метод пересадки собственного обонятельного эпителия
разработан в Португалии (Carlos Lima).
Кора больших полушарий
Уже идут реальные операции…
(произвольные движения): для
30-3. «Торможение
ГАМКзапуска нужно активировать
торможения» как основной
нейроны
нейроны полосатого тела,
принцип работы многих двигательных
черной
которые затормозят клетки
центров (на примере
субстанции
черной
субстанции («торможение
функционирования клеток Пуркинье
торможения»)
коры мозжечка). (не доделан)
Глазодвигательные
ГАМКцентры
нейроны
(ядра III, IV, VI н.)
полосатого
тела
Сигнал о
несовпадении
(четверохолмие)
Движения глаз
93
93