Доказательство возможности химической передачи возбуждения. Опыт О.Лёви.

Впервые идеи о химической передаче нервного возбуждения были высказаны Дж.Ленгли (1906) на основе многолетних опытов с кураре, никотином и другими ядами. Он обнаружил, что яд эффективно блокировал сократительный эффект мышцы на раздражение нерва только в том случае, если его наносили на область вхождения нерва в мышцу. Дж.Ленгли выдвинул предположение о существовании «рецептивной», или «синаптической», субстанции.

Однако необходимую сумму доказательств впервые получил О.Лёви на сердце лягушки (1921—1926) (рис. 30110005161). Он идентифицировал как медиатор парасимпатической нервной системы - ацетилхолин.

Лёви (Loewi) Отто (1873-1961), австрийский физиолог. С 1940 в США. Установил химическую природу передачи возбуждения через синапсы и роль в ней ацетилхолина. Нобелевская премия (1936, совместно с Г. Х. Дейлом).     Рис. 30110005161. Схема опыта О.Лёви (Loewi). При раздражении n.vagus сердца 1 выделялся медиатор, действовавший на сердце 2.

Лёви О. принадлежит открытие фермента, который гидролизует ацетилхолин, позднее названный холинэстеразой.

Медиаторную функцию выполняет большая группа разнородных химических веществ. Известно более 50 химических веществ. Список вновь открываемых химических медиаторов неуклонно пополняется.

Чаще всего химическими медиаторами являются вещества с небольшой относитель­ной молекулярной массой. Однако и высокомолекулярные соединения, такие, как полипептиды, также способны выполнять роль химических передатчиков в ряде центральных и периферических синапсов.

В периферических структурах процесс идентифика­ции медиатора по указанным выше критериям может быть произведен сравнительно просто. ЦНС построена из негомогенных диффузно расположенных популяций нервных клеток и окончаний. Это вносит значительные трудности в обнаружение выделяемого медиатора, который, прежде чем появиться на поверхности мозга или в спинномозговой жидкости, должен диффундировать на большие расстояния. Помимо этого, в централь­ных структурах трудно добиться избирательной стимуляции определенной гомогенной группы нейронов или волокон, так же как трудно подводить предполагаемый медиатор к определенным нервным клеткам, не оказывая влияния на соседние нейроны. Именно поэтому природа химических медиаторов в периферических структурах нервной системы достаточно хорошо изучена, а в ЦНС до сих пор оконча­тельно не установлена. Тем не менее, выявлен ряд веществ, играющих роль медиаторов синаптического возбуждения и торможения в ЦНС млекопитающих и человека.

Характер изменений, наблюдаемых при синаптической передаче возбуждения определяется не характером медиатора, а структурами постсинаптической мембраны. Поэтому разделять медиаторы на возбуждающие и тормозные неправильно! Правда при этом глицин и ГАМК называют «тормозными медиаторами», поскольку встречаются только в тормозных синапсах.

Принцип Г.Х.Дейла   Согласно принципу Дейла, каждый нейрон во всех своих синаптических окончаниях выделяет один и тот же медиатор. Или другими словами – «один нейрон – один медиатор». Иллюстрация принципа Дейла: перифе­рические окончания аксонов моторных нейронов активируют волокна скелетной мускулатуры с помощью ацетилхолина. Возвратные коллатерали тех же аксонов в пределах ЦНС выделяют тот же медиатор.

Однако, в настоящее время считают, что принцип Дейла имеет исторический интерес или по меньшей мере имеется большое количество исключений из этого принципа.

Что противоречит принципу Дейла?

Так в вегета­тивной нервной системе, по крайней мере у эмбрионов, одни и те же нейроны высвобождают как ацетилхолин, так и адреналин. В двигательной концевой пластинке вместе с ацетилхолином выделяется аденозинтрифосфат, кото­рый, вероятно, также служит медиатором. Часто из синаптического окончания высвобождаются одновременно клас­сический медиатор, например норадреналин, и участву­ющий в нервной передаче пептид. Особенности такого совместного действия медиаторов (сомедиаторов) пока не­ясны, но его эффект, вероятно, чаще всего сводится к опре­деленному типу модуляции.

Тем не менее, принятие физиологами принципа Дейла способствовало появлению традиции обозначать нейроны по типу медиато­ра, который выделяют их окончания. Нейроны, освобождающие ацетилхолин, называют холинергическими, серотонин — серотонинергическими и т.д. Этот же принцип может быть использован для обозначения различных химических синапсов. Иными словами, различают холинергические, серотонинергические и другие синапсы. Теперь мы знаем, что придерживаться этой традиции надо очень осторожно.

Следует также признать, что в синапсах, как правило, можно выделить доминирующий медиатор и, следовательно, говорить об относительной специфичности синапса.

Происхождение медиаторов химического синапса Синтез медиатора совершается в пресинаптическом эле­менте, куда попадают исходные продукты для синтеза медиа­тора и ферменты, необходимые в синтезе. Ферменты синтези­руются в соме нейрона и по аксону процес­се синтеза медиатора. Угнетение активности этих ферментов фармакологическим путем может привести к истощению за­пасов медиатора в синапсе и, следовательно, к снижению его функциональной способности.     Рис. 8092308321. Происхождение медиаторов химического синапса. Объяснения в тексте.

После каждого цикла проведения импульса медиатор разрушается, либо идет обратный захват в пресинаптическую структуру. В одних случаях захватывается неразрушенный медиатор, в других - его осколки.