<< Главная страница

ГЛАВА
          8

НЕЙРОГИСТОЛОГИЯ






Нервная система человека содержит не менее триллиона нервных (1012), около 1013 глиальных клеток и не меньшее количество (>1013) синапсов. Число клеточных типов неизвестно (не менее 100). Это множество образует сложную пространственную структуру– единую сеть с многочисленными связями как на уровне отдельной клетки, так и клеточных ансамблей (ЦНС). Нервная система регулирует и координирует физиологические процессы отдельных клеток, тканей, органов, их систем и организма в целом, хранит информацию (память), перерабатывает и интегрирует следы памяти и сигналы из внешней и внутренней среды. Применительно к этому гигантскому множеству понятия нервная ткань и нервная система практически равнозначны.

НЕРВНАЯ ТКАНЬ

РАЗВИТИЕ

Гистологические элементы нервной ткани (нейроны и глиоциты) и органов чувств развиваются из нескольких источников. Нейруляция, в ходе которой образуется нейроэктодерма, формируются нервная трубка, нервный гребень и нейрогенные плакоды, рассмотрена в главе 3. В нейроонтогенезе происходит ряд морфогенетических процессов (например, гибель нейронов, направленный рост аксонов). Их совокупный эффект приводит к формированию нервной системы, функционирование которой как conditio sine qua поп определяют синапсы – специализированные межклеточные контакты между нейронами, а также между нейронами и исполнительными элементами (мышечными и секреторными).

193

Нервная трубка

Нервная трубка содержит внутреннюю пограничную мембрану, эпендимный слой, плащевой (мантийный) слой, краевую вуаль, наружную пограничную мембрану. Матричные клетки эпендимного слоя – источник почти всех клеток ЦНС (рис. 8-1, см. также рис. 4-1).

Матричные клетки

Матричные (вентрикулярные) клетки сосредоточены вблизи внутренней пограничной мембраны. Клетки активно размножаются, что сопровождается циклическим перемещением их ядер в пределах эпендимного слоя и изменением формы клеток (рис. 8-1). Закончившие пролиферацию клетки (нейробласты), а также потенциально способные к пролиферации глиобласты выселяются в плащевой слой. Часть вентрикулярных клеток остаётся in situ – будущая эпендима.

Рис. 8-1. Миграция ядер матричной клетки в эпендимном слое нервной трубки. Матричные клетки делятся вблизи внутренней пограничной мембраны. Часть потомков выселяется из эпендимного слоя в мантийный – будущее серое вещество. Другая часть остаётся в эпендимном слое. В последнем случае перикарион дочерней клетки отделяется от внутренней пограничной мембраны и постепенно приближается к мантийному слою, но не проникает в него. Эта клетка остаётся связанной с внутренней пограничной мембраной при помощи тонкого и длинного отростка. Другой отросток клетки уходит в мантийный слой и достигает наружной пограничной мембраны. Далее этот отросток отделяется от наружной пограничной мембраны и по мере возвращения перикариона во внутреннюю часть эпендимного слоя подвергается ретракции. Такая клетка вновь вступает в митоз с последующим участием в следующем аналогичном цикле [94].
Рис. 8-1. Миграция ядер матричной клетки в эпендимном слое нервной трубки. Матричные клетки делятся вблизи внутренней пограничной мембраны. Часть потомков выселяется из эпендимного слоя в мантийный – будущее серое вещество. Другая часть остаётся в эпендимном слое. В последнем случае перикарион дочерней клетки отделяется от внутренней пограничной мембраны и постепенно приближается к мантийному слою, но не проникает в него. Эта клетка остаётся связанной с внутренней пограничной мембраной при помощи тонкого и длинного отростка. Другой отросток клетки уходит в мантийный слой и достигает наружной пограничной мембраны. Далее этот отросток отделяется от наружной пограничной мембраны и по мере возвращения перикариона во внутреннюю часть эпендимного слоя подвергается ретракции. Такая клетка вновь вступает в митоз с последующим участием в следующем аналогичном цикле [94].

194

Нейробласты

Нейробласты – клетки с большим округлым ядром, плотным ядрышком и бледной цитоплазмой –дают начало всем нейронам ЦНС. Нейроны – классический пример клеток, относящихся к статической популяции. Ни при каких

Рис. 8-2. Адресная миграция нейронов в нервной трубке. А – фрагмент нервной трубки в поперечном разрезе (направление миграции нейробластов указано стрелками). Б – перемещение нейробласта по отростку радиальной глии [94].
Рис. 8-2. Адресная миграция нейронов в нервной трубке. А – фрагмент нервной трубки в поперечном разрезе (направление миграции нейробластов указано стрелками). Б – перемещение нейробласта по отростку радиальной глии [94].
условиях они in vivo не способны к пролиферации и обновлению. Обонятельные нейроны (происходят из обонятельных плакод) эпителиальной выстилки носовых ходов – единственное известное исключение.

Глиобласты

Глиобласты – предшественники макроглии (астроциты и олигодендро[глио]-циты). Все типы макроглии способны к пролиферации.

Микроглия

Генез клеток микроглии спорен. Согласно наиболее распространённой точке зрения, клетки микроглии относят к системе мононуклеарных фагоцитов. Достаточно вероятным представляется их нейроэктодермальный генез. В этом случае подразумевается гетерогенность популяции клеток микроглии.

Морфогенез

Морфогенетические процессы – индукция, адресная миграция клеток, направленный рост аксонов, гибель клеток, так называемые нейротрофические взаимодействия – хорошо выражены в развивающейся нервной системе. Жёсткость организации мозга определяют два момента: адресная миграция клеток и направленный рост их отростков.

Адресная миграция клеток

Адресная миграция клеток (рис. 8-2) – обязательное условие формирования мозга. Наиболее массовый процесс – выселение нейробластов из эпендимного в мантийный слой. При формировании коры больших полушарий головного мозга и мозжечка Нейробласты выселяются из эпендимного слоя не только в мантийный слой, но также и в краевую вуаль (см. рис. 8-1). В мозжечке они

195

формируют слой клеток Пуркинье. Не все нейробласты этой локализации дифференцируются здесь в ганглиозные нейроны мозжечка. Часть из них мигрирует в обратном направлении, образуя зернистые клетки и клетки Гольджи типа II. Важное значение в направленной миграции клеток в пределах нервной трубки имеют специальные поддерживающие клетки радиальной глии. При дефектах миграции нейробластов возникает агирия в виде слабой выраженности извилин коры мозга.

Направленный рост аксонов

Направленный рост аксонов, как и адресная миграция клеток, осуществляется в рамках концепции "сигнал–ответ". Эта концепция объясняет, как нейрон узнаёт свою область иннервации и находит своего клеточного партнёра, и как в развивающемся мозге многочисленные переплетающиеся отростки нейронов устанавливают связи с замечательной точностью. Отросток нейрона – аксон – сразу и без ошибок находит свои мишени. Направленный рост аксонов осуществляет конус роста.

Конус роста – специализированная структура терминали растущего аксона, впервые детально описанная С. Рамон-и-Кахалем, имеет на конце булавовидное утолщение (ламеллоподия), от которого отходят тонкие пальцевидные отростки – филоподии. Они растут в различных направлениях и исследуют потенциальное пространство роста аксона. Согласно представлению С. Рамон-и-Кахаля о хемотропизме, рост аксонов происходит по градиенту концентрации специфических химических факторов, вырабатываемых в мишенях. Действительно, in vitro градиенты фактора роста нервов (NGF) и других веществ (например, ацетилхолина) влияют на направление роста аксонов. Наиболее разработано представление о меченых путях, которые образованы молекулярными метками (своего рода знаками навигационной обстановки), закономерно распределёнными в потенциальном пространстве роста аксонов. По мере роста пионерский аксон последовательно считывает одну за другой метки, расположенные в межклеточном пространстве или на поверхности клеток, и растёт в нужном направлении. Вслед за ним мигрируют отростки других аксонов, совокупность которых формирует тракты в ЦНС и нервы на периферии. Примером клеток, направляющих рост аксонов, могут служить временно живущие нейроны Кахаля–Ретциуса. Ключевой момент представления о заранее размеченных путях – узнавание – обеспечивают молекулы адгезии, которые встроены в плазмолемму ламеллоподии и филоподии и взаимодействуют с комплементарными молекулами (ламинин, фибронектин, коллаген, тенасцин и др.) во внеклеточном матриксе. Это обеспечивает фиксацию конуса роста на поверхности мишени в нужном месте и в нужное время.

Физиологическая гибель клеток

Запрограммированная массовая смерть нейронов происходит на строго определённых этапах онтогенеза. Естественная гибель нейронов прослежена как в ЦНС, так и в периферической нервной системе. Объём субпопуляции гибнущих нейронов оценивают в широком интервале, от 25 до 75%. Иногда в популяции погибают все нейроны (например, несущие метку для направленного роста аксонов). Выраженная гибель нейронов в сформированной нервной

196

ткани наблюдается при дегенеративных заболеваниях нервной системы, таких как болезнь Альцхаймера, Паркинсона, Хантингтона, Кройтцфельдта–Якоба, боковой амиотрофический склероз и др.

Нейротрофические взаимодействия

Эта концепция предусматривает информационный обмен между нейронами, отличающийся от химической передачи возбуждения в синапсах. Согласно концепции, такой обмен поддерживает фенотип взаимодействующих клеток на уровне, адекватном выполнению их функции. Нейротрофические взаимодействия реализуются через Нейротрофические факторы. Эти химические факторы вырабатываются в одних нейронах или в ненервных клетках и воздействуют на другие нейроны. Нейротрофические факторы поддерживают выживание и дифференцировку нейронов в нейроонтогенезе и при регенерации. Наиболее изученным нейротрофическим фактором является фактор роста нервов (NGF).

Регенерация

Нейроны относят к статической клеточной популяции. Это означает, что в постнатальном онтогенезе не происходит образования новых

Рис. 8-3. Мультиполярный нейрон. Тело клетки (перикарион) содержит ядро. От перикариона отходят отростки. Один из них – аксон, все другие – дендриты [35].
Рис. 8-3. Мультиполярный нейрон. Тело клетки (перикарион) содержит ядро. От перикариона отходят отростки. Один из них – аксон, все другие – дендриты [35].
нейронов. Следовательно, погибающие нейроны не восстанавливаются. Но из этого не следует, что в нервной системе отсутствует регенерация. Она осуществляется за счёт восстановления целостности повреждённых нейронов, роста их отростков, размножения глиальных и шванновских клеток. Всё это, а также изменение связей между регенерирующими и интактными клетками при благоприятных условиях, может привести к восстановлению функции в нервной системе.

НЕЙРОН

Нейроны (термин предложил Вильгельм фон Вальдейер) – главные клеточные типы нервной ткани. Эти возбудимые клетки осуществляют передачу электрических сигналов (между собой при помощи нейромедиаторов в синапсах) и обеспечивают способность мозга к переработке информации.

Морфология

Перикарион (тело) и отходящие от него отростки (аксон и ветвящиеся дендриты) – стандартные части нейронов (рис. 8-3, см. также рис. 19 на вклейке). Существенная часть каждого нейрона – цитоскелет.

197

Перикарион

Перикарион содержит ядро, комплекс Гольджи, гранулярную эндоплазматическую сеть, митохондрии, лизосомы, элементы цитоскелета.

Ядро нейрона имеет мелкодисперсный хроматин и ядрышко. В силу относительно большого диаметра ядро в СМ выглядит (особенно в крупных нейронах) как оптически пустое. Ядрышко крупное и резко базофильное.

Комплекс Гольджи хорошо развит, особенно в крупных нейронах. Его особенность – расположение между ядром и местом отхождения аксона, что отражает мощный транспорт белков, синтезированных в гранулярной эндоплазматической сети перикариона, в аксон.

Аксонный холмик– свободная от гранулярной эндоплазматической сети и рибосом область перикариона, содержащая много микротрубочек и нейрофиламентов, место, где начинается аксон и генерируется потенциал действия.

Гранулярная эндоплазматическая сеть. В перикарионе и дендритах развита гранулярная эндоплазматическая сеть. Она соответствует глыбкам вещества, которые впервые обнаружил Франц Ниссль при окраске метиленовым синим, поэтому её в нейронах иногда называют веществом Ниссля [тигроид]). Тигролиз – распыление тигроидного вещества, отражающее глубокие дистрофические изменения при нарушении целостности нейрона (например, при сдавлении или перерезке аксона).

Митохондрии многочисленны. Значительные энергетические потребности нервных клеток обеспечивает преимущественно аэробный метаболизм, поэтому нейроны крайне чувствительны к гипоксии.

Пигменты. В нейронах (особенно с возрастом) накапливается липофусцин. Нейроны некоторых ядер мозга нормально содержат иные пигменты, отчего эти образования и получили своё название (substantia nigra, locus coeruleus).

Отростки

Отростки, отходящие от перикариона, – аксон и дендриты (рис. 8-3). Отростки нейрона участвуют в образовании синапсов.

Аксон (нейрит) – длинный отросток, как правило, не ветвящийся, но образующий концевые разветвления, содержащие синаптические пузырьки; проводит пачки импульсов (спайки) от перикариона. Объём аксона может достигать 99% суммарного объёма нейрона. Длина аксона может быть весьма значительной– десятки сантиметров.

Дендриты – ветвящиеся отростки, заканчивающиеся вблизи от тела нейрона. В плазмолемму встроены постсинаптические рецепторы, дендриты проводят возбуждение к перикариону. Проксимальные области дендритов– продолжение перикариона. Поэтому они содержат рибосомы, компоненты гранулярной и гладкой эндоплазматической сети, элементы комплекса Гольджи. Дендриты интегрально образуют до 95% всей рецепторной поверхности (рецептивного поля) нейрона. Они растут и подвергаются ретракции в ответ на различные воздействия, включая активность нейрона, действие лекарственных препаратов, повреждение соседних нейронов. Дендриты являются наиболее чувствительными индикаторами функционального состояния нервных связей и любых изменений в нервной системе. Дендриты в отличие от аксоног способны генерировать не только потенциалы действия, возникающие по закону "всё или ничего", но и градуальные генераторные потенциалы.

198

Цитоскелет

Цитоскелет нейронов состоит из микротрубочек, промежуточных филаментов (нейрофиламенты) и микрофиламентов.

Микротрубочки – наиболее крупные элементы цитоскелета, их диаметр 24 нм. С ними связывают внутриклеточный, в т.ч. аксонный транспорт. От перикариона по отросткам перемещаются различные вещества (белки, нейромедиаторы и т.д.), органеллы (митохондрии, элементы цитоскелета, везикулы и т.д.). Микротрубочки в перикарионе и дендритах (в отличие от аксона) не имеют направленной ориентации. Большинство микротрубочек аксона (+)-концом направлено к терминали, а (–)-концом – к перикариону (рис. 8-4). Характер ориентации микротрубочек имеет важное значение для распределения по отросткам различных органелл. К (+)-концу перемещаются митохондрии и секреторные пузырьки, а к (–)-концу– рибосомы, мультивезикулярные тельца, элементы комплекса Гольджи.

Классификации

Нейроны отличаются по размерам и форме перикариона, числу отростков, их синаптическим связям, характеру ветвления дендритов, электрофизиологическим характеристикам, химии нейромедиаторов, позиции в функциональных сетях и множеству других характеристик. По этой причине классификации нейронов многочисленны.

Количество отростков

Аполяры – отростков нет (условно к ним можно отнести ранние нейробласты).

Униполяры – единственный отросток (формально одноотростчатыми нервными клетками можно считать псевдоуниполярные нейроны спинномозговых узлов).

Псевдоуниполяры на самом деле имеют два отростка (центральный и периферический), отходящие от короткого выроста перикариона (см. рис. 20 на вклейке). В нейроонтогенезе от перикариона отходят два отростка, они сближаются и образуют общий ствол отхождения от перикариона. Периферический отросток иногда называют аксоном, центральный – дендритом, что неверно.

Биполяры имеют аксон и ветвящийся дендрит (например, обонятельные рецепторные нервные клетки).

Мультиполяры. Число отростков >2 (1 аксон, остальные – дендриты). Классический пример – мотонейроны передних рогов спинного мозга (см. рис. 19 на вклейке).

Рис. 8-4. Ориентация микротрубочек в отростках нейрона. Аксон отличается от дендритов полярной ориентацией микротрубочек. В нём микротрубочки своими (+)-концами направлены к терминали, а (-)-концами – к перикариону [93]. Рис. 8-4. Ориентация микротрубочек в отростках нейрона. Аксон отличается от дендритов полярной ориентацией микротрубочек. В нём микротрубочки своими (+)-концами направлены к терминали, а (-)-концами – к перикариону [93].

199

Химия нейромедиатора

Критерий классификации – синтез, накопление в синаптических пузырьках и экскреция в синаптическую щель конкретного нейромедиатора. При этом к имени нейромедиатора добавляют ергический. Иногда в качестве критерия применяют тип мембранного рецептора, регистрирующего наличие нейромедиатора (в этом случае добавляют цептивный).

Холинергические. Нейромедиатор – ацетилхолин (например, двигательные нейроны передних рогов спинного мозга, иннервирующие скелетные мышечные волокна; парасимпатические нейроны блуждающего нерва, иннервирующие сердце, ГМК и железы желудка).

Адренергические. Нейромедиатор – норадреналин (например, постганглионарные нейроны симпатического отдела вегетативной нервной системы, иннервирующие сердце, ГМК сосудов и внутренних органов).

Длина аксона

Аксоны пирамидных нейронов коры больших полушарий достигают длины 50–70 см. Вставочные нейроны сетчатки (амакринные клетки) вообще не имеют аксонов. В зависимости от длины аксона различают клетки Гольджи типа I и II. Клетки Гольджи типа I имеют длинные аксоны, а клетки Гольджи типа II – короткие.

Позиция нейрона

Позиция в нейронной цепочке (в т.ч. в дуге рефлекса) позволяет выделять чувствительные (воспринимающие сигнал из внешней или внутренней среды), двигательные (иннервирующие сократительные и секреторные элементы) и находящиеся между ними вставочные (ассоциативные в нейронных сетях) нервные клетки.

Направление возбуждения

Направление возбуждения к центру – афферентные нервные клетки (в т.ч. чувствительные нейроны разных модальностей, восходящих путей), к периферии – эфферентные нейроны двигательных путей и трактов (например, пирамидной и экстрапирамидной систем).

Модальность

Модальность– характер воспринимаемого и передаваемого сигнала (например, механорецепторные, зрительные, обонятельные нейроны и т.д.).

Отдел нервной системы

Целесообразно выделять нервные клетки вегетативного отдела нервной системы. Нейроны соматического отдела – чувствительные и двигательные, не относящиеся к вегетативным.

Синапсы

Синапсы – специализированные межклеточные контакты, передающие сигналы от одного нейрона к другому при помощи нейромедиаторов. Химическая природа нейромедиатора, морфология синапсов и участвующие в

200

формировании синапса части нейронов в различных отделах нервной системы значительно варьируют. В синапсе выделяют пресинаптическую и постсинаптическую части, разделённые синаптической щелью шириной 20-30 нм. Пресинаптические нейроны синтезируют, хранят и секретируют нейромедиаторы. При изменении мембранного потенциала в терминалях нейромедиатор выделяется в синаптическую щель (экзоцитоз) и связывается со своими рецепторами в постсинаптической мембране, вызывая изменение мембранного потенциала постсинаптического нейрона.

Классификация

Аксодендритические – синапсы между аксоном одного нейрона и дендритами другого нейрона (рис. 8-5).

Аксошипиковый синапс. Большинство возбуждающих синапсов локализуется в выростах дендритов, содержащих большое количество актина и называемых шипиками. У умственно отсталых детей плотность распределения шипиков уменьшается. При многих типах умственной отсталости у детей, в том числе при трисомиях, таких, как синдром Дауна или трисомия хромосомы 13, отмечена аномальная морфология шипиков, уменьшение их плотности и всего дендритного поля.

  • Аксо-аксональные – синапсы между аксонами разных нейронов.
  • Аксосоматические – синапсы между терминалями аксона одного нейрона и телом другого нейрона.
  • Дендродендритические – синапсы между дендритами нейронов.

Пресинаптическая часть

Пресинаптическая часть – специализированная часть терминали отростка нейрона, где расположены синаптические пузырьки и митохондрии. Пресинаптическая мембрана (плазмолемма) содержит потенциалозависимые Са2+-каналы. При деполяризации мембраны каналы открываются, и ионы Са2+ входят в терминаль, запуская в активных зонах экзоцитоз нейромедиатора.

Рис. 8-5. Межнейронные синапсы. Рис. 8-5. Межнейронные синапсы.

201

Синаптические пузырьки содержат нейромедиатор. Ацетилхолин, аспартат и глутамат находятся в круглых светлых пузырьках; ГАМК, глицин – в овальных; адреналин и нейропептиды – в мелких и крупных гранулярных пузырьках. Слияние синаптических пузырьков с пресинаптической мембраной происходит при увеличении концентрации Са2+ в цитозоле нервной терминали. Предшествующий слиянию синаптических пузырьков и плазмолеммы процесс узнавания синаптическим пузырьком пресинаптической мембраны происходит при взаимодействии мембранных белков семейства SNARE (синаптобревин, SNAP-25 и синтаксин).

Активные зоны. В пресинаптической мембране выявлены так называемые активные зоны – участки утолщения мембраны, в которых происходит экзоцитоз. Активные зоны расположены против скоплений рецепторов в постсинаптической мембране, что уменьшает задержку в передаче сигнала, связанную с диффузией нейромедиатора в синаптической щели.

Постсинаптическая часть

Постсинаптическая мембрана содержит рецепторы нейромедиатора, ионные каналы.

Синаптическая передача

Синаптическая передача– сложный каскад событий. Многие неврологические и психические заболевания сопровождаются нарушением синаптической передачи. Различные лекарственные препараты влияют на синаптическую передачу, вызывая нежелательный эффект (например, галлюциногены) или, наоборот, корригируя патологический процесс (например, психофармакологические средства [антипсихотические препараты]).

Механизм. Синаптическая передача возможна при реализации ряда последовательных процессов: синтез нейромедиатора, его накопление и хранение в синаптических пузырьках вблизи пресинаптической мембраны, высвобождение нейромедиатора из нервной терминали, кратковременное взаимодействие нейромедиатора с рецептором, встроенным в постсинаптическую мембрану; разрушение нейромедиатора или захват его нервной терминалью.

Синтез нейромедиатора. Ферменты, необходимые для образования нейромедиаторов, синтезируются в перикарионе и транспортируются к синаптической терминали по аксонам, где взаимодействуют с молекулярными предшественниками нейромедиаторов.

Хранение нейромедиатора. Нейромедиатор накапливается в нервной терминали, находясь внутри синаптических пузырьков вместе с АТФ и некоторыми катионами. В пузырьке находится несколько тысяч молекул нейромедиатора, что составляет квант.

Квант нейромедиатора. Величина кванта не зависит от импульсной активности, а определяется количеством поступившего в нейрон предшественника и активностью ферментов, участвующих в синтезе нейромедиатора.

Секреция нейромедиатора. Когда потенциал действия достигает нервной терминали, в цитозоле резко повышается концентрация Са2+, синаптические пузырьки сливаются с пресинаптической мембраной, что приводит к выделению квантов нейромедиатора в синаптическую щель. Незначительное количество нейромедиатора постоянно (спонтанно) секретируется в синаптическую щель.

202

Взаимодействие нейромедиатора с рецептором. После выброса в синаптическую щель молекулы нейромедиатора диффундируют в синаптической щели и достигают своих рецепторов в постсинаптической мембране.

Удаление нейромедиатора из синаптической щели происходит за счёт диффузии, расщепления ферментом и выведения путём захвата специфическим переносчиком. Кратковременность взаимодействия нейромедиатора с рецептором достигается разрушением нейромедиатора специальными ферментами (например, ацетилхолина – ацетилхолинэстеразой). В большинстве синапсов передача сигналов прекращается вследствие быстрого захвата нейромедиатора пресинаптической терминалью.

Нейромедиаторы

Большинство нейромедиаторов – аминокислоты и их производные. Одни нейроны модифицируют аминокислоты с образованием аминов (норадреналин, серотонин, ацетилхолин), другие – нейромедиаторов пептидной природы (эндорфины, энкефалины). Лишь небольшое количество нейромедиаторов образовано не аминокислотами. Нейроны могут синтезировать более одного нейромедиатора. Наиболее распространённые нейромедиаторы приведены в таблице 8-1.

Ацетилхолин секретируется из терминалей соматических мотонейронов (нервно-мышечные синапсы), преганглионарных волокон, постганглионарных холинергических (парасимпатических) волокон вегетативной нервной системы и разветвлений аксонов многих нейронов ЦНС (базальные ганглии, двигательная кора). Синтезируется из холина и ацетил-КоА при помощи холинацетилтрансферазы, взаимодействует с холинорецепторами нескольких типов. Кратковременное взаимодействие лиганда с рецептором прекращает ацетилхолинэстераза, гидролизующая ацетилхолин на холин и ацетат.

Дофамин – нейромедиатор в окончаниях некоторых аксонов периферических нервов и многих нейронов ЦНС (чёрное вещество, средний мозг, гипоталамус). После секреции и взаимодействия с рецепторами дофамин активно захватывается пресинаптической терминалью, где его расщепляет моноамин-оксидаза. Дофамин метаболизирует с образованием ряда веществ, в т.ч. гомо-ванилиновой кислоты.

  • Шизофрения. При этом заболевании наблюдается повышенная реактивность дофаминергической системы, что связывают с увеличением количества D2-рецепторов дофамина.

Таблица 8-1. Нейромедиаторы

Ацетилхолин Нейропептиды
Аминокислоты VIP
γ-Аминомасляная кислота Вазопрессин
Глицин Вещество Р
Глутамат Нейропептид Y
N-метил-D-аспартат (NMDA) Окситоцин
Моноамины Соматостатин
Адреналин Норадреналин Эндорфин
Дофамин Серотонин Энкефалины

203

  • Хорея наследственная – нарушение функции нейронов коры и полосатого тела, сопровождается повышенной реактивностью дофаминергической системы.
  • Болезнь Паркинсона– патологическое уменьшение количества нейронов в чёрном веществе и других областях мозга с уменьшением уровня дофамина и метионин-энкефалина, преобладанием эффектов холинергической системы.

Норадреналин секретируется из большинства постганглионарных симпатических волокон и является нейромедиатором между многими нейронами ЦНС (например, гипоталамус, голубоватое место). Образуется из дофамина путём гидролиза при помощи дофамин-β-гидроксилазы. Норадреналин хранится в синаптических пузырьках, после высвобождения взаимодействует с адренорецепторами, реакция прекращается в результате захвата норадреналина пресинаптической частью. Уровень норадреналина определяется активностью тирозин гидроксилазы и моноаминоксидазы. Моноаминоксидаза и катехол-О-метилтрансфераза переводят Норадреналин в неактивные метаболиты (норметанефрин, 3-метокси-4-гидрокси-фенилэтиленгликоль, 3-метокси-4-гидроксиминдальная кислота). Норадреналин – мощный вазоконстриктор, эффект наблюдается при взаимодействии нейромедиатора с ГМК стенки кровеносных сосудов.

Серотонин (5-гидрокситриптамин) – нейромедиатор многих центральных нейронов (например, ядра шва). Предшественником служит триптофан, гидроксилируемый триптофангидроксилазой до 5-гидрокситриптофана с последующим декарбоксилированием декарбоксилазой L-аминокислот. Расщепляется моноаминоксидазой с образованием 5-гидроксииндолуксусной кислоты.

  • Депрессия характеризуется снижением количества двух нейромедиаторов (норадреналина и серотонина) и увеличением экспрессии их рецепторов.
  • Маниакальный синдром. При этом состоянии увеличивается уровень норадреналина на фоне снижения количества серотонина и адренорецепторов.
    Аутизм. Гиперсеротонинемия, но в 30–50% случаев без явных нарушений обмена серотонина в мозге.

γ-Аминомасляная кислота– тормозный нейромедиатор в ЦНС (базальные ганглии, мозжечок). Образуется из глутаминовой кислоты под действием декарбоксилазы глутаминовой кислоты, захватывается из межклеточного пространства пресинаптической частью и деградирует под влиянием трансаминазы γ-аминомасляной кислоты.

  • Эпилепсия – внезапные синхронные вспышки активности групп нейронов в разных областях мозга, связывают со снижением тормозного действия γ-аминомасляной кислоты.
    Состояние тревоги – психическая реакция, связанная с уменьшением тормозного эффекта γ-аминомасляной кислоты.

β-Эндорфин– нейромедиатор полипептидной природы многих нейронов ЦНС (гипоталамус, миндалина мозжечка, таламус, голубоватое место). Про-опиомеланокортин транспортируется по аксонам и расщепляется пептидазами на фрагменты, одним из которых является β-эндорфин. Нейромедиатор секретируется в синапсе, взаимодействует с рецепторами на постсинаптической мембране, а затем гидролизуется пептидазами.

Метионин-энкефалин и лейцин-энкефалин – небольшие пептиды (5 аминокислотных остатков), присутствующие во многих нейронах ЦНС (бледный шар, таламус, хвостатое ядро, центральное серое вещество). Как и эндорфин,

204

образуются из проопиомеланокортина. После секреции взаимодействуют с пептидергическими (опиоидными) рецепторами.

Динорфины. Эта группа нейромедиаторов состоит из 7 пептидов близкой аминокислотной последовательности, которые присутствуют в нейронах тех же анатомических областей, что и энкефалинергические нейроны. Образуются из продинорфина, инактивируются путём гидролиза.

Вещество Р – нейромедиатор пептидной природы в нейронах центральной и периферической нервной системы (базальные ганглии, гипоталамус, спинномозговые узлы).

Глицин, глутаминовая и аспарагиновая кислоты. Эти аминокислоты в некоторых синапсах являются нейромедиаторами (глицин во вставочных нейронах спинного мозга, глутаминовая кислота – в нейронах мозжечка и спинного мозга, аспарагиновая кислота – в нейронах коры). Глутаминовая и аспарагиновая кислоты вызывают возбуждающие ответы, а глицин– тормозные.

Другие нейромедиаторы (VIP, адреналин, бомбезин, брадикинин, вазопрессин, карнозин, нейротензин, соматостатин, холецистокинин). Их роль для синаптической передачи остаётся неясной. В синаптической передаче, возможно, участвуют прионы.

НЕЙРОГЛИЯ

Термин "нейроглия" ввёл немецкий патолог Рудольф Вирхов для описания связующих элементов между нейронами. Эти клетки составляют почти половину объёма мозга. Среди глиальных клеток мозга выделяют эпендимную глию, макроглию и микроглию (рис. 8-6). Макроглия состоит из астроцитов и олигодендроцитов. В периферической нервной системе присутствуют шванновские клетки и группа окружающих нейроны вспомогательных клеток в ганглиях. Образующие миелин клетки – шванновские и олигодендроциты.

Астроциты

Астроциты – звёздчатые клетки, их отростки отходят от тела клетки в разных направлениях, оплетают нейроны, сосуды, клетки (эпендимы) желудочков мозга, образуя расширения в виде концевой ножки. Маркёр астроцитов – глиальный фибриллярный кислый белок промежуточных филаментов. Астроциты имеют β-адренорецепторы и рецепторы многих нейромедиаторов.

Классификация

Волокнистые астроциты с длинными, слабо или совсем не ветвящимися отростками; присутствуют в белом веществе мозга.

Протоплазматические астроциты с многочисленными короткими и ветвящимися отростками; находятся в сером веществе.

Функции

Функции астроглии многочисленны.

  • В гистогенезе – проводящие пути для миграции недифференцированных нейронов в коре мозжечка и для врастания аксонов в зрительный нерв.

205

Рис. 8-6. Глиальные клетки: А – волокнистый астроцит, Б – протоплазматический астроцит, В– микроглия, Г– олигодендроглиоциты [35]
Рис. 8-6. Глиальные клетки: А – волокнистый астроцит, Б – протоплазматический астроцит, В– микроглия, Г– олигодендроглиоциты [35]
  • Транспорт метаболитов из капилляров мозга в нервную ткань. Астроцитарные ножки почти полностью покрывают капилляры мозга.
  • Регуляция химического состава межклеточной жидкости. Астроциты участвуют в метаболизме глутаминовой и γ-аминомасляной кислот, соответственно возбуждающего и тормозного нейромедиаторов ЦНС. После высвобождения этих нейромедиаторов в синаптическую щель часть молекул поступает в астроциты, где превращается в глутамин.
  • Астроциты изолируют рецептивные поверхности нейронов.
  • Участие в патологических процессах– пролиферация и замещение погибших нейронов.
  • Фагоцитоз и экспрессия Аг МНС II.
  • Астроциты выделяют ряд веществ, способствующих росту аксонов: фактор роста нервов (NGF), компоненты межклеточного матрикса ламинин и фибронектин, инициирующие и ускоряющие удлинение отростков нейронов.

Миелинобразующие клетки

Миелинобразующие клетки– шванновские и олигодендроциты. Миелин – компактная структура из мембран, спирально закрученных вокруг аксонов. 70% массы миелина составляют липиды. Важные компоненты – белки миелина: Р0, Р22, основный, или щелочной белок миелина, протеолипидный и другие.

Олигодендроциты

Олигодендро(глио)циты, как правило, более мелкие клетки, чем астроциты, но в этих миелинобразующих клетках ЦНС высока плотность органелл. В

206

сером веществе мозга олигодендроциты находятся в непосредственном контакте с перикарионами и отростками нейронов. В белом веществе олигодендроциты расположены рядами между нервными волокнами. Именно миелин придает белому веществу характерный цвет, отличающий его от серого вещества. При помощи тонких неветвящихся отростков олигодендроциты контактируют с аксонами и, продвигаясь относительно аксона уплощёнными концами отростков, окружают его циркулярной пластиной миелина (хорошая аналогия – вращаясь вокруг аксонов, наматывают миелин на аксон). Каждый олигодендроцит при помощи своих отростков миелинизирует несколько аксонов.

Шванновские клетки входят в состав миелиновых и безмиелиновых периферических нервных волокон, синтезируют белки Р0, Р1, Р2, образуют миелин и рассматриваются как аналоги олигодендроцитов. Миелинизация аксонов в периферической нервной системе рассмотрена на рисунке 8–7. Каждая шванновская клетка: миелинизирует один аксон. Маркёр шванновских клеток – белок Sl00b. Шванновские клетки образуют щелевые контакты.

  • Болезнь Шарко–Мари–Тута. При одной из форм этой наследственной невропатии Шванновские клетки синтезируют и содержат дефектный белок щелевого контакта коннексин-32.
    Демиелинизация происходит при мутациях генов, кодирующих белки миелина, щелевых контактов и др., а также развивается вследствие иммунологических дефектов (множественный склероз, синдром Гийена–Барре) и вторично – при разных заболеваниях (диабетическая невропатия, недостаток витамина В12).

Эпендимная глия

Эпендимные клетки (рис. 8-1, см. также рис. 4-1) кубической формы образуют эпителиоподобный пласт, выстилающий центральный канал и желудочки мозга. Клетки имеют хорошо развитые реснички и многочисленные пузырьки в цитоплазме. Клетки формируют промежуточные, плотные и щелевые контакты и образуют барьер проницаемости. В некоторых отделах желудочков мозга присутствуют атипичные эпендимные клетки. Такие модифицированные эпендимные клетки выстилают сосудистую покрышку (tela chorioidea) и сосудистое сплетение желудочков мозга (plexus chorioideus) и секретируют цереброспинальную жидкость. Многослойная эпендима встречается у плода и в раннем постнатальном периоде, а у взрослого человека сохраняется в третьем желудочке над п. tuberis infundibularis, в некоторых отделах водопровода мозга и бокового углубления четвёртого желудочка. Танициты имеют вытянутый отросток с крупными гранулами, идущий в мозг и часто заканчивающийся на кровеносном сосуде. Клетки этого типа почти не имеют ресничек. В нейроонтогенезе отростки таницитов служат проводящими путями для миграции нейробластов.

Микроглия

Клетки микроглии имеют небольшие размеры, неправильную форму, многочисленные ветвящиеся отростки, ядро с крупными глыбками хроматина, множество лизосом, гранулы липофусцина и плотные пластинчатые тельца. Функция в интактном мозге неясна. В ответ на повреждения самого

207

различного характера клетки микроглии быстро размножаются и активируются. Колониестимулирующий фактор макрофагов (M-CSF), колониестимулирующий фактор гранулоцитов и макрофагов (GM-CSF) и ИЛЗ – митогены для клеток микроглии. Активация микроглиоцитов заключается в их пролиферации, экспрессии Аг МНС II и проявлении фагоцитарной активности и сопровождает различные заболевания (болезнь Альцхаймера, множественный склероз, аутоиммунный энцефалит и др.).

208


На главную
Комментарии
Войти
Регистрация
Status: 408 Request Timeout