Нейротон. Занимательные истории о нервном импульсе

Теперь, когда мы с Вами уже узнали, как работает нейрон, что такое синапс и как нервный импульс передаётся от одного нейрона к другому, что такое нейромедиатор и что такое нейролептики, давайте попробуем прояснить для себя ещё одну тему.

Тема одна, а вопросов много. Адреналин – это что, нейромедиатор или гормон? И почему его используют как антидот (противоядие)? В чём разница между дофамином-нейромедиатором и дофамином-гормоном? Если наш ГЭБ так эффективен, то как действуют нервнопаралитические яды? И самый интересный вопрос – как же работает анестезия?

Нейромедиаторы и гормоны

Ионные каналы мембраны – это шлюзы клетки. Их важнейшее свойство состоит, пожалуй, в том, что они открываются и закрываются, регулируя тем самым движение ионов. Но оказывается, процесс открывания и закрывания так называемый «воротный» механизм, управляем. Он жёстко регулируется тремя факторами: 1) присоединением внутриклеточных или наружных химических веществ, 2) механическим напряжением мембраны и 3) изменением разности потенциалов на клеточной мембране.

Общепризнанно, что большинство нервных клеток общаются друг с другом с помощью химических посредников, известных как нейромедиаторы.

Нейромедиаторы (нейротрансмиттеры, посредники, «медиаторы») – биологически активные химические вещества, посредством которых осуществляется передача электрохимического импульса через синаптическое пространство между нейронами, а также, например, от нейронов к мышечной ткани или железистым клеткам.

Рассмотрим, как это работает на примере передачи команды от нейрона к мышце. Когда нервный импульс достигает нервного окончания, под его воздействием открываются кальциевые каналы и впускают поток ионов кальция в клетку. Это заставляет синаптические везикулы1, наполненные нейромедиатором ацетилхолином2, двигаться в направлении мембраны, сливаться с ней и выбрасывать содержимое в синаптическую щель. Ацетилхолин затем проникает через щель и присоединяется к белкам-рецепторам на мембране мышечного волокна. Присоединение нейромедиатора открывает ионный канал в мембране мышцы, позволяя ионам Na+ входить в клетку. Ионы натрия вызывают изменение электрического потенциала на мембране, что инициирует нервный импульс в мышечном волокне. В мышечной клетке такой импульс вызывает сокращение.

Таким образом, электрический сигнал передаётся от нерва к мышце с помощью химического посредника – ацетилхолина.

1Синаптические везикулы (или синаптические пузырьки) находятся в пресинаптических границах в нейронах и накапливают нейромедиаторы.

2Ацетилхолин (лат. Acetylcholinum), сокр. АЦХ – первый открытый нейромедиатор, осуществляющий нервно-мышечную передачу, а также основной нейромедиатор в парасимпатической нервной системе. В организме очень быстро разрушается специализированным ферментом – ацетилхолинэстеразой. Играет важнейшую роль в таких процессах, как память и обучение.

Современные представления о механизмах передачи возбуждения в синапсе:

В зависимости от того, для каких ионов изменяется проницаемость мембран, возможны два варианта постсинаптических потенциалов – возбуждающий (ВПСП) и тормозной (ТПСП).

Возникновение ВПСП основано на повышении проницаемости мембраны для ионов Nа⁺, а ТПСП – для ионов К⁺ и Cl^-. Характер активности тех или иных каналов определяется химической структурой медиатора, особенностью рецепторного образования, а также связанного с ним вторичного посредника.

Провзаимодействовав с клеткой-мишенью, медиатор должен быть удалён с мембраны. Это осуществляется ферментами, находящимися в синапсе. Ацетилхолин расщепляется ферментом ацетилхолинэстеразой (АХЭ). Для адреналина и норадреналина – такими ферментами являются катехол-окси-метилтрансфераза (КОМТ) и моноаминоксидаза (МАО). Продукты расщепления медиаторов далее либо транспортируются в пресинаптическую область для последующего ресинтеза медиатора, либо просто удаляются из околосинаптической области.

Но что произойдёт с передачей импульсов через синапс, если выделенный нейромедиатор не сработает? Или другой вариант – он сработает, но не будет удалён из околосинаптической области? Рассмотрим эти случаи по порядку.