Медиаторные системы мозга

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Псков, 2009

Содержание:

Введение…………………………………………………………………..

1. Головной мозг и нервные импульсы…………………………….
2. Нейротрансмиттеры и головной мозг……………………………
3. Нейромедиаторы: общие сведения……………………………….
4. Химическая классификация нейромедиаторов………………….
5. Нейромедиаторы как средства лечения депрессии……………..

Заключение………………………………………………………………..

Список  литературы………………………………………………………. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение

      Головной  мозг человека, орган, координирующий и регулирующий все жизненные  функции организма и контролирующий поведение. Все наши мысли, чувства, ощущения, желания и движения связаны  с работой мозга, и если он не функционирует, человек переходит в вегетативное состояние: утрачивается способность  к каким-либо действиям, ощущениям  или реакциям на внешние воздействия.

      Память, способность к воспроизведению  прошлого опыта, одно из основных свойств  нервной системы, выражающееся в  способности длительно хранить  информацию о событиях внешнего мира и реакциях организма и многократно  вводить  ее в сферу сознания и  поведения.

           Медиаторам – химическим посредникам в синаптической передаче информации – придается большое значение в обеспечении механизмов долговременной памяти. Основные медиаторные системы головного мозга – холинэргическая и моноаминоэргическая (включает в себя норадреноэргическую, дофаминэргическую и серотонинэргическую) – принимают самое непосредственное участие в обучении и формировании энграмм памяти. Данный реферат посвящен медиаторным системам головного мозга человека. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Головной  мозг и нервные импульсы

  Центральная нервная система (ЦНС) состоит из головного и спинного мозга. Она связана с различными частями тела периферическими нервами – двигательными и чувствительными.

      Головной  мозг – симметричная структура, как и большинство других частей тела. При рождении его вес составляет примерно 0,3 кг, тогда как у взрослого он – 1,5 кг. При внешнем осмотре мозга внимание, прежде всего, привлекают два больших полушария, скрывающие под собой более глубинные образования. Поверхность полушарий покрыта бороздами и извилинами, увеличивающими поверхность коры (наружного слоя мозга). Сзади помещается мозжечок, поверхность которого более тонко изрезана. Ниже больших полушарий расположен ствол мозга, переходящий в спинной мозг. От ствола и спинного мозга отходят нервы, по которым к мозгу стекается информация от внутренних и наружных рецепторов, а в обратном направлении идут сигналы к мышцам и железам. От головного мозга отходят 12 пар черепно-мозговых нервов.

      Внутри  мозга различают серое вещество, состоящее преимущественно из тел  нервных клеток и образующее кору, и белое вещество – нервные  волокна, которые формируют проводящие пути (тракты), связывающие между  собой различные отделы мозга, а  также образуют нервы, выходящие  за пределы ЦНС и идущие к различным  органам.

      Клетки  ЦНС называются нейронами; их функция  – обработка информации. В мозгу  человека от 5 до 20 млрд. нейронов. В  состав мозга входят также глиальные  клетки, их примерно в 10 раз больше, чем нейронов. Глия заполняет пространство между нейронами, образуя несущий  каркас нервной ткани, а также  выполняет метаболические и другие функции.

      Нейрон, как и все другие клетки, окружен  полупроницаемой (плазматической) мембраной. От тела клетки отходят два типа отростков – дендриты и аксоны. У большинства нейронов много  ветвящихся дендритов, но лишь один аксон. Дендриты обычно очень короткие, тогда  как длина аксона колеблется от нескольких сантиметров до нескольких метров. Тело нейрона содержит ядро и другие органеллы, такие же, как и в других клетках тела.

      Передача  информации в мозгу, как и нервной  системе в целом, осуществляется посредством нервных импульсов. Они распространяются в направлении  от тела клетки к концевому отделу аксона, который может ветвиться, образуя множество окончаний, контактирующих с другими нейронами через  узкую щель – синапс; передача импульсов  через синапс опосредована химическими  веществами – нейромедиаторами.

      Нервный импульс обычно зарождается в  дендритах – тонких ветвящихся отростках  нейрона, специализирующихся на получении  информации от других нейронов и передаче ее телу нейрона. На дендритах и, в  меньшем числе, на теле клетки имеются  тысячи синапсов; именно через синапсы  аксон, несущий информацию от тела нейрона, передает ее дендритам других нейронов.

      В окончании аксона, которое образует пресинаптическую часть синапса, содержатся маленькие пузырьки с нейромедиатором. Когда импульс достигает пресинаптической мембраны, нейромедиатор из пузырька высвобождается в синаптическую  щель. Окончание аксона содержит только один тип нейромедиатора, часто в  сочетании с одним или несколькими  типами нейромодуляторов. 

2. Нейротрансмиттеры и головной мозг

     Нейротрансмиттеры – это химические передатчики сигналов между нейронами и от нейронов на эффекторные (исполнительные) клетки. Именно НТ создают возможность объединения отдельных нейронов в целостный головной мозг и позволяют ему успешно выполнять все его многообразные и жизненно необходимые функции.

     Нейротрансмиттеры делят на нейромедиаторы – прямые передатчики нервного импульса, дающие пусковые эффекты (изменение активности нейрона, сокращение мышцы, секрецию железы), и нейромодуляторы – вещества, модифицирующие эффект нейромедиаторов. Соотношение концентраций и активности нейромедиаторов определяет функциональное состояние большинства постсинаптических клеток. Нейромодуляторы обычно действуют более локально – в определённых зонах мозга.

     Большинство нейротрансмиттеров синтезируются в нейронах. Затем они транспортируются в особые везикулы (пузырьки) в обмен на накопленные там ионы. Эти везикулы расположены в нервном окончании, нейротрансмиттеры хранятся в них в очень высоких концентрациях. Когда распространяющийся по нерву потенциал действия приходит в зону везикул, он открывает потенциалзависимые каналы, ионы входят в нервные клетки, что приводит к выбросу из них нейротрансмиттеров в синапс. Синапс – это щель шириной 10–50 нм между двумя нейронами или нейроном и другой клеткой. Встречаются, но гораздо реже (не у млекопитающих) электрические синапсы шириной всего 2 нм. В головном и спинном мозге нейроны образуют синапсы с большим количеством других нейронов, а в периферической нервной системе – с эффекторными клетками. Первая клетка (это всегда нейрон) называется пресинаптической, вторая – постсинаптической. Очевидно, что нейромедиатор образуется и выделяется в синапс пресинаптическим нейроном; нейромодулятор, вероятно, может образовываться и глией – другим типом клеток нервной системы, выполняющим защитные, поддерживающие и трофические функции; глия может также участвовать в инактивировании нейротрансмиттеров. Различают возбуждающие и ингибирующие, или тормозящие,  нейротрансмиттеры, эффекты первых преобладают в состоянии бодрствования животных и высокой функциональной активности мозга, вторых – в покое и особенно во время спокойного сна без сновидений.

     По химической структуре нейротрансмиттеры можно разделить на пять классов: 1) аминокислоты, 2) амины и их производные, 3) нейропептиды, 4) нуклеозиды и нуклеотиды, 5) стероиды. Последние два класса пока представлены единичными веществами.

     Все нейротрансмиттеры диффундируют через синапс и на наружной стороне плазматической мембраны постсинаптической клетки связываются со своими специфическими рецепторами. Образование НТ-рецепторного комплекса изменяет функциональное состояние клетки. Следовательно, эффект нейротрансмиттера не требует его проникновения через мембрану – внутрь клетки поступает не сам нейротрансмиттер, а сигнал, возникающий при связывании нейротрансмиттера  с рецептором. Восприятие, преобразование, усиление и передачу сигнала внутрь клетки и затем внутрь её органелл осуществляют сигнал-трансдукторные системы (СТС). Рецепторами нейромедиаторов являются регуляторные субъединицы быстрых ионных (Na ⁺- или Сl ^– ) каналов – это ионотропные рецепторы. Эффекты нейромодуляторов реализуются намного более сложными СТС, включающими рецепторы, ГТФ-зависимые G-белки, мембранные ферменты, Са ²⁺- или К ⁺- каналы, вторые посредники и их белковые рецепторы (чаще всего протеинкиназы) – это метаботропные рецепторы. Разные механизмы реализации сигналов определяют временные различия: нейромедиаторы действуют за время нервного импульса – миллисекунды (быстрые ответы клеток), модуляторы – за секунды или минуты, такие эффекты называют медленными. Действие нейротрансмиттеров в синапсе чаще всего прекращается его быстрой инактивацией путём Na ⁺- зависимого обратного захвата пресинаптическим нейроном или глией (аминокислоты, моноамины) с последующим входом в пресинаптические везикулы в обмен на накопленные там ионы. Известна также инактивация путём ферментного метаболизма прямо в синапсе (ацетилхолин разрушается ацетилхолинэстеразой постсинаптической мембраны) или диффузии за пределы синапса (катехоламины). 
 

3. Нейромедиаторы: общие сведения

     Передача нервных импульсов через синапсы происходит химическим путем – с помощью нейромедиаторов (нейротрансмиттеров). В настоящее время известны следующие вещества, выполняющие медиаторные функции: ацетилхолин, катехоламины (адреналин, норадреналин, дофамин), аминокислоты (гамма-аминомасляная кислота, глутаминовая кислота, глицин), гистамин, нейроактивные пептиды. К числу самых важных нейромедиаторов мозга относятся ацетилхолин, норадреналин, серотонин, дофамин, глутамат, ГАМК, эндорфины и энкефалины.

     Нейротрансмиттеры являются первичными мессенджерами, но их высвобождение и определение в химических синапсах сильно отличается от эндокринных сигналов. В пресинаптической клетке, везикулы, содержащие нейротрансмиттер, высвобождают собственное содержимое локально в очень маленький объем синаптической щели. Высвобожденный трансмиттер затем диффундирует через щель и связывается с рецепторами на постсинаптической мембране. Диффузия является медленным процессом, но пересечение такой короткой дистанции, которая разделяет пре- и постсинаптические нейроны (0,1 мкм или меньше), происходит достаточно быстро и позволяет осуществлять быстрые коммуникации между нервами или между нервом и мышцей. Нейротрансмиттеры включают несколько семейств, (ацетилхолин, ГАМК, допамин) и (вазопрессин, брадикинин).

     В центральной нервной системе глутамат является главным возбуждающим трансмиттером, тогда как ГАМК и глицин ингибирующими. Самая выдающаяся роль ацетилхолина реализуется в нейромышечной передаче, где он является возбуждающим трансмиттером.

     Медиатор  образуется либо в теле нейрона (и попадает в синаптическую бляшку, пройдя через весь аксон), либо непосредственно в синаптической бляшке. В синаптической бляшке молекулы медиатора упаковываются в синаптические пузырьки, в которых они хранятся до момента высвобождения.

     Известно  несколько медиаторных веществ, для большинства из них описаны  системы синтеза, хранения, высвобождения, взаимодействия с постсинаптическими рецепторами (из которых наиболее хорошо изучен ацетилхолиновый рецептор), инактивации, возврата продуктов их расщепления в пресинаптические окончания.

     Имеются данные о том, что во всех пресинаптических окончаниях зрелого нейрона высвобождается один и тот же медиатор (принцип Дейла). Однако в процессе своего развития некоторые нейроны временно синтезируют и высвобождают более одного медиаторного вещества. Предполагают, что каждый нейрон можно отнести к категории либо возбуждающих, либо тормозных (концепция функциональной специфичности). Однако возбуждающий или тормозной характер действия медиатора определяется свойствами постсинаптической мембраны, а не самого медиатора. Таким образом, в нервной системе могло бы быть достаточно только одного медиатора, который при связывании с соответствующими постсинаптическими рецепторами вызывал бы тормозные или возбуждающие эффекты. Поэтому разнообразие медиаторных веществ заставляет предполагать, что они выполняют и другие функции, возможно, служат хемотаксическими факторами или трофическими факторами.