5.3.1. Симпатический и парасимпатический отделы
Практически ко всем органам подходят постганглионарные симпатические и преганглионарные парасимпатические волокна, при этом влияния отделов вегетативной нервной системы имеют свои особенности: парасимпатический отдел осуществляет в основном мощные локальные воздействия на иннервируемые органы, а симпатический вовлекает в реакцию сразу несколько органов и систем.
В вегетативном ганглии клеток нейронов в несколько раз больше, чем подходящих к нему преганглионарных волокон. Разветвляясь внутри ганглия, каждое из этих волокон образует синапсы на телах до 30 ганглионарных нейронов, а на каждом из них оканчиваются синапсами несколько преганглионарных волокон. В связи с этим возбуждение преганглионарно- го волокна в ганглии способно оказывать влияние на большое число постганглионарных нейронов, и, следовательно, на еще большее число эффекторных клеток иннервируемого органа. Поэтому возбуждения, поступающие, например, из спинного мозга по симпатическим волокнам, при передаче в ганглиях получают значительное пространственное распространение.
Передача возбуждения в синапсах вегетативной нервной системы осуществляется исключительно с помощью биологически активных веществ — медиаторов. В передаче возбуждения с преганглионарных на постганглионарные нейроны в ганглиях симпатического и парасимпатического отделов медиатором служит ацетилхолин, который связывается с И-(нико- тиночувствителъными) холинорецепторами.
Медиатором передачи возбуждения с постганглионарных парасимпатических нейронов на иннервируемую ткань является ацетилхолин, а с постганглионарных симпатических — норадреналин. Принято называть нервные клетки и волокна вегетативной нервной системы по выделяемому их терминалями медиатору. Поэтому все парасимпатические и преганглионарные симпатические нейроны, с медиатором ацетилхолином называют холинергическими, а симпатические постганглионарные нейроны, у которых основной медиатор норадреналин, — адренергическими.
|
|
Не каждая клетка внутренних органов непосредственно контактирует с волокнами вегетативной иннервации. В скелетных мышцах, например, не все гладкомышечные клетки кровеносных сосудов имеют прямой контакт с волокнами симпатических нервов. Однако симпатический нерв вызывает констрикторную реакцию сосудов, поскольку выделяющиеся при его возбуждении медиаторы, кроме влияния на иннервируемые клетки, широко диффундируют и воздействуют также и на соседние группы гладкомышечных клеток, вызывая их сокращение.
Передача возбуждения с постганглионарных нейронов на эффекторы происходит в контактах, которые отличаются от «классических» синапсов в соматической нервной системе. Так, симпатические постганглионарные нейроны образуют синапсы на эффекторных клетках не только пресинап- тическими окончаниями, но и имеют особые синаптические контакты в варикозах (расширениях) периферических участков симпатических волокон в области иннервируемых тканей. Количество варикозов в этих участках достигает 15—30 на 100 мкм длины пресинаптической терминали и нарастает по мере уменьшения ее диаметра. В варикозах имеются скопления везикул, которые содержат медиатор норадреналин.
|
|
В синаптических контактах варикоз щель очень широкая. Из-за относительной «открытости» этих контактов осуществляется обмен медиатором терминали с окружающей тканевой жидкостью. Медиатор, выделившийся в одной варикозе, путем диффузии достигает нескольких эффекторных клеток, а медиатор разных варикоз может воздействовать на одну и ту же клетку. Кроме того, в вегетативных синапсах выражен механизм так называемого обратного захвата медиатора (re-uptake) Благодаря ему, например, симпатические терминали поглощают катехоламины из экстрацеллюлярного пространства и крови, восстанавливая запасы медиатора за счет
циркулирующих в крови катехоламинов, выделенных мозговым слоем над
почечников
Передача возбуждения симпатических нервов на эффекторы осуществляется, как правило, катехоламинами: адреналином и в большей степени норадреналином. Тела нервных клеток и нетерминальная часть их аксонов содержат от 10 до 100 мкг норадреналина на 1 г ткани, а пресинаптические терминали — до 10 000 мкг на 1 г. Катехоламины синтезируются в теле нервной клетки, переходят в состав цитоплазматических гранул и в этой форме медленно транспортируются по аксону в направлении концевых разветвлений.
В пресинаптических терминалях катехоламины депонированы в везикулах или синаптических пузырьках. В терминалях норадреналин существует в двух пулах (депо): малом, лабильном, легко высвобождающем медиатор под действием нервного импульса, и большом, стабильном, прочно связанном с белком. В цитоплазме аксона катехоламины быстро разрушаются ферментом моноаминоксидазой, а длительно сохраняться они могут только внутри гранул. Для механизма переноса катехоламинов из цитоплазмы в гранулы необходимы АТФ и ионы Mg2+.
|
|
В ответ на нервный импульс катехоламины лабильного пула освобожда-
ются из гранул и выходят в синаптическую щель, где часть медиатора разрушается ферментом катехол-метил-трансферазой, другая — реабсорбируется аксонной терминалью, а третья — вступает в контакт с белками рецепторами постсинаптической мембраны, участвуя в передаче нервного импульса эффектору (рис. 5.2).
альфа- и р-адренорецепторами, с образованием медиатор-рецепторных комплексов.
а-Рецепторный комплекс активирует метаболизм мембраны клеток, что приводит к появлению внутриклеточных вторичных посредников медиаторного эффекта, которыми являются инозитол-3-фосфат и ионизированный кальций. Под их воздействием повышается проницаемость для ионов постсинаптической мембраны и происходит ее локальная деполяризация — возбуждающий постсинаптический потенциал (ВПСП).
а1-Адренорецепторы — находятся в гладких мышцах органов. Их возбуждение приводит к сужению сосудов, расслаблению кишечника, расширению зрачка и сокращению миометрия.
а2~Лдренорецепторы расположены на пресинаптической мембране варикоз, их возбуждение приводит к уменьшению дальнейшего выделения медиатора.
Стимуляция p-адренорецепторов активирует другую систему вторичных посредников. Действие катехоламинов на p-адренорецепторы увеличивает активность фермента аденилатциклазы с образованием из АТФ циклического 3’,5'-аденозинмонофосфата (цАМФ). Последний активирует проте- инкиназу, что в свою очередь приводит к росту концентрации фосфопротеидов в мембране с последующим увеличением ее проницаемости.
рГАдренорецепторы находятся в сердечной мышце (их возбуждение увеличивает силу и частоту сердечных сокращений) и в жировой ткани (увеличение липолиза жира и калоригенеза).
Р2-Адренорецепторы имеются в гладких мышцах артериальных сосудов, особенно скелетных мышц, коронарных артерий, бронхов, матки, мочевого пузыря. Их стимуляция вызывает тормозной эффект в виде расслабления гладких мышц.
В вегетативных синапсах выделившиеся в ответ на нервные импульсы медиаторы активируют рецепторы не только постсинаптической, но и пресинаптической мембраны, оказывая влияние на дальнейшее высвобождение медиаторов из нервных окончаний. При действии норадреналина на а-адренорецепторы выделение медиатора снижается, а на р-адренорецеп- торы — возрастает.
Поэтому при сильном возбуждении постганглионарных нейронов значительное повышение концентрации норадреналина в синаптической щели приводит к торможению выделения медиатора вследствие активации пресинаптических а-адренорецепторов {отрицательная обратная связь). Напротив, при низкой концентрации норадреналина (в условиях слабого возбуждения нейронов) выброс этого медиатора увеличивается в результате возбуждения p-адренорецепторов (положительная обратная связь).
В парасимпатических постганглионарных синапсах ацетилхолин содержится в аксоплазме и синаптических пузырьках пресинаптических окончаний в трех основных пулах или фондах. Это: 1) стабильный пул медиатора, прочно связанный с белком и не готовый к освобождению; 2) мобилизиро- ванный пул, менее прочно связанный с белком и пригодный к освобождению; 3) готовый к освобождению спонтанно или активно выделяемый пул. В пресинаптическом окончании постоянно происходит перемещение пулов и пополнение активного пула путем продвижения синаптических пузырьков по направлению к пресинаптической мембране, так как медиатор активного пула содержится в тех пузырьках, которые непосредственно прилежат к этой мембране.
В отсутствие импульсного возбуждения из пресинаптической терминали спонтанно освобождаются единичные кванты медиатора. Но с приходом
Рис. 5.3. Парасимпатический синапс и его регуляция.
1 — пресинаптическое окончание, 2 — синаптическая везикула, 3 — синаптическая щель, 4 — постсинаптическая мембрана эффекторной клетки, 5 —рядом расположенный адренергический синапс. НА — норадреналин, АХ — ацетилхолин, М — мускариновый холинорецептор, Н — никотиновый холинорецептор, ХЭ — холинэстераза, вторичные посредники: ГЦ-цГМФ (гуанилат- циклаза — циклический гуанозинмонофосфат), (+) — стимуляция, (—) — подавление освобождения медиатора.
импульсов, деполяризующих пре- синаптическую мембрану, спонтанное фоновое выделение единичных квантов сменяется активным выбросом групп квантов. Процесс освобождения медиатора является калъцийзависимым. Вызванная импульсом деполяризация пресинаптической мембраны открывает в ней каналы, по которым ионы кальция входят внутрь окончания, обеспечивая
выделение медиатора в синаптическую щель.
Высвобождение ацетилхолина в синаптическую щель зависит от:
1) связывания ацетилхолина с холинорецепторами пресинаптической мембраны, относящимися к М- (мускариночувтвительнаму) типу, что оказывает тормозящее влияние на дальнейший выход медиатора — отрицательная обратная связь (рис. 5.3);
2) взаимодействия ацетилхолина с Н-холинорецептором пресинаптической мембраны, что усиливает освобождение ацетилхолина — положительная обратная связь;
3) поступления в синаптическую щель парасимпатического синапса норадреналина из рядом расположенного симпатического синапса, что тормозит освобождение ацетилхолина;
4) выделения в синаптическую щель под влиянием ацетилхолина из постсинаптической клетки большего числа молекул АТФ, которые связываются с пуринергическими рецепторами пресинаптической мембраны и подавляют освобождение медиатора — ретро-ингибирование.
Выделившийся в синаптическую щель ацетилхолин удаляется из нее несколькими путями. Во-первых, часть медиатора связывается с холинорецепторами пре- и постсинаптической мембраны; во-вторых, он разрушается ацетилхолинэстеразой с образованием холина и уксусной кислоты, которые подвергаются обратному захвату пресинаптической мембраной и вновь используются для синтеза ацетилхолина; в-третьих, медиатор путем диффузии выносится в межклеточное пространство и кровь, причем этот процесс происходит после связывания медиатора с рецептором. Последним путем инактивируется почти половина выделившегося ацетилхолина.
На постсинаптической мембране ацетилхолин связывается с М-холино- рецепторами нескольких типов, что и определяет различия в характере реакций органов на этот медиатор. По чувствительности к различным фармакологическим препаратам выделяют М^М^холинорецепторы, которые
локализуются:
Mj-холинорецепторы — в вегетативных ганглиях и ЦНС;
М2-холинорецепторы — в сердце, в гладких мышцах желудочно-кишечного тракта;
М3- холинорецепторы — в гладких мышцах, в большинстве экзокринных желез.
М4-холинорецепторы изучены мало.
На постсинаптической мембране ацетилхолин образует с М-холиноре- цепторами медиатор-рецепторный комплекс, который активирует натриевые каналы и возбуждает гладкомышечные и секреторные клетки желудочно-кишечного тракта, клетки гладких мышц бронхов, мочевого пузыря и мочеточника.
Возбуждение М-холинорецепторов вызывает: сужение бронхов, увеличение слюноотделения и слезоотделения, увеличение моторики и секреции соков в желудочно-кишечном тракте, а также сужение зрачка. Этому способствует активация вторичных посредников — инозитол-3-фосфата и ионизированного кальция.
В клетках проводящей системы сердца и гладких мышц сосудов половых органов ацетилхолин активирует калиевые каналы и выходящий ток калия, что приводит к гиперполяризации постсинаптических мембран. В результате этого происходят торможение ритма сердца, снижение проводимости и возбудимости в миокарде, расширение артерий половых органов. Одновременно в клетках активируется система вторичных посредников — цГМФ. М-холинорецепторы блокирует атропин, который тормозит парасимпатическую стимуляцию сокращения гладких мышц и парасимпатическое торможение деятельности сердца.
Как правило, передача возбуждения с симпатических нервов на эффекторные органы осуществляется медиаторами катехоламинового ряда. Однако имеются и симпатические холинергические волокна, например, иннервирующие сосуды скелетных мышц, потовые железы. Освобождающийся в синаптических структурах этих волокон ацетилхолин расслабляет гладкие мышцы сосудов, действуя через так называемый эндотелиальный релаксирующий фактор (NO), а также вызывает секрецию потовых желез.
К медиаторам в вегетативной нервной системе относят также серотонин. При этом различают три типа его рецепторов: D, М, Т.
D-серотонинергические рецепторы локализуются в гладких мышцах. Действуя на эти рецепторы, серотонин вызывает сокращение гладких мышц.
М-серотонинергические рецепторы расположены в основном в вегетативных ганглиях. Влияя на эти рецепторы, серотонин облегчает синаптическую передачу в ганглии за счет повышения возбудимости Н-холинерги- ческих структур.
Т-серотонинергические рецепторы обнаружены в сердечной и легочной рефлексогенных зонах.
Эффективность синаптической передачи нервных импульсов на эффектор зависит от количества активных рецепторов на постсинаптической мембране. Число мембранных рецепторов возрастает при интенсивной работе синапса. Перерезка вегетативного нерва в эксперименте на животных (прекращение выделения медиатора) увеличивает число мембранных рецепторов, что повышает чувствительность денервированных структур к медиатору (явление сенситизации).
В органах, имеющих двойную вегетативную иннервацию (табл. 5.1), эффекты от изолированного раздражения парасимпатических или симпатических нервов могут быть противоположными. Так, под влиянием парасимпатических нервов замедляется ритм и уменьшается сила сокращений сердца, тогда как симпатические нервы учащают ритм сердца и увеличивают силу его сокращений. Вместе с тем взаимосвязь влияний симпатической и парасимпатической иннервации в процессе регуляции функций имеет сопряженный характер благодаря близкому расположению симпатических и парасимпатических синапсов. Во-первых, медиатор одной системы подавляет через рецепторы пресинаптической мембраны выделение медиатора другой системы. Во-вторых, в постсинаптических структурах взаимодействие медиаторов осуществляется за счет вторичных посредников цАМФ, цГМФ и кальция. При этом, например, тормозной эффект возбуждения парасимпатической иннервации в миокарде тем сильнее, чем выше уровень симпатической активности (так называемый акцентированный антагонизм).
Противоположный характер влияний симпатического и парасимпатического отделов нервной системы проявляется еще и в том, что один из них может иннервировать железу внутренней секреции, вызывающую изменения состояния организма в одном направлении, а второй иннервирует другую железу, которая изменяет состояние организма в противоположном направлении. Так, симпатические нервы стимулируют мозговой слой надпочечника и увеличивают секрецию адреналина, что приводит к увеличению сахара в крови — гипергликемии, а парасимпатические блуждающие нервы, иннервируя островки поджелудочной железы, увеличивают продукцию инсулина, который вызывает снижение содержание сахара в крови — гипогликемию.
Однако взаимодействие симпатической и парасимпатической систем может осуществляться и по пути синергизма. Последний проявляется во влиянии этих отделов вегетативной нервной системы на трофику тканей и особенно при адаптивных реакциях, когда симпатическая нервная система обеспечивает быструю «аварийную» мобилизацию энергетических ресурсов и активирует функциональные ответы на раздражители, а парасимпатическая — поддерживает гомеостазис, обеспечивая резервы для аварийной регуляции, т. е. симпатические влияния обеспечивают эрготропную регуляцию приспособления, а парасимпатические — трофотропную.
5.3.2. Энтеральная нервная система
Органы, обладающие собственным миогенным моторным ритмом (сердце, желудок и кишечник, желчный пузырь и желчевыводящие протоки, матка, мочевой пузырь и мочеточники), продолжают осуществлять свои моторные функции и после перерезки подходящих к ним симпатических или парасимпатических нервных волокон и даже после извлечения этих органов из организма. Относительную функциональную автономию этих органов обеспечивает энтеральная часть вегетативной нервной системы.
Энтеральная нервная система содержит вегетативные ганглии, расположенные в стенках внутренних органов (интрамурально). Под ее контролем находятся гладкие мышцы, всасывающий и секретирующий эпителий, локальный кровоток, местные эндокринные элементы, иммунные структуры.
Ганглии энтеральной нервной системы по своей структурной организации сходны с ЦНС. В этих ганглиях имеется большинство медиаторов ЦНС: ацетилхолин, норадреналин, дофамин, гистамин, ГАМК, субстанция Р, простагландины, гастроинтестинальные гормоны, пуриновые нуклеотиды.
Ганглии энтеральной нервной системы содержат весь набор структур,
которые характеризуют интегративную функцию нервной системы: сенсорные элементы, промежуточные нейроны, моторные нейроны, а также собственные нейрогенные водители ритма.
Нейроны ганглиев имеют синаптические контакты с волокнами симпатического и парасимпатического отделов нервной системы. Действуя на структуры энтеральной системы, эти волокна модулируют активность желудочно-кишечного тракта. Тормозное влияние волокон симпатических нервов на моторные функции кишечника, в частности, осуществляется через аксосоматические и аксо-аксональные синапсы, образованные этими волокнами внутри интрамуральных ганглиев на клетках и терминалях постганглионарных парасимпатических нейронов.
Сенсорные элементы ганглия энтеральной нервной системы дают информацию о состоянии стенки органа или химическом составе содержимого его полости. Получая эту сенсорную информацию, связующие внутри- ганглионарные интегративные цепи нейронов перерабатывают ее и генерируют возбуждающий (или тормозный) поток импульсов к эффекторным нейронам и далее к гладкой мускулатуре, железам, сосудам стенки органа. Ганглии энтеральной нервной системы выполняют функции низших центров интеграции висцеральных функций. Поэтому внутренние органы с разрушенными (или выключенными с помощью ганглиоблокаторов) ганглиями утрачивают способность к координации ритмической моторной функции.