 |
Глутамин à Glu (фермент глутамин синтетаза; в пресинаптических окончаниях)
|
|
|
|
Глутамин à Glu (фермент глутамин синтетаза; в пресинаптических окончаниях)
Glu à 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 a-кетоглутаровой кислоты (a-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).
|
|
|
n 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)
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»).
n 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.
|
|
|
n 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 (наркотико-подобное действие).
Ламотриджин: ослабляет экзоцитоз Glu; оказывает антиэпилептическое действие.
Более широкое распространение в клинике продолжают сохранять агонисты ГАМК – препараты, «проверенные временем».
n 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.
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
n Головной мозг располагается в полости черепа.
|
|
|
Мозг имеет сложную форму, которая соответствует рельефу свода черепа и
черепных ямок. Верхне-боковые отделы головного мозга вы-
выпуклые, основание уплощено и имеет неровности. В области ос-
основания от головного мозга отходят 12 пар черепных нервов.
Строение и функции мозга связаны с особенностями его
развития. Продолговатый мозг является непосредственным продол-
продолжением спинного мозга. Нижней его границей считают место
выхода корешков первого шейного спинномозгового нерва или перекрест пирамид, верхней границей является задний край моста.
n Мост (Варолиев мост) имеет вид лежащего поперечно
утолщенного валика, от латеральной стороны которого справа
и слева отходят средние мозжечковые ножки. Задняя поверх-
поверхность моста, прикрытая мозжечком, как и задняя поверх-
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.
n Продолговатый мозг и мост выполняют важнейшие
функции. В чувствительные ядра черепных нервов, расположен-
расположенные в этих отделах мозга, поступают нервные импульсы от ко-
кожи 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, язы-
языка 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) продолго-
|
|
|
продолговатого мозга участвуют в рефлекторных актах глотания, сек-
секреторной функции пищеварительных желез. Вестибулярные
(преддверные) ядра, в которых берет начало преддверно-спин-
номозговой путь, выполняют сложнорефлекторные акты пе-
перераспределения тонуса скелетных мышц, равновесия, обес-
обеспечивают «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 сосу-
сосудов; повреждение их приводит к смерти.
В ретикулярных ядрах продолговатого мозга и моста нахо-
находятся 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 V-XII 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 пейсмекер-
ные нейроны (клетки-пейсмекеры). Они обладают большой по-
постоянной проницаемостью мембраны для ионов Na+. В резуль-
результате у клеток-пейсмекеров не существует стабильного ПП. Раз-
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 16-18 в мин; при эмоциях и физической нагрузке – до 30-40 в мин.
Передача информации о содержании O2 в крови идёт по волокнам IX нерва.
|
|
|
