Химическое многообразие медиаторов

 СОДЕРЖАНИЕ

 

 

ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………….3

1. МЕДИАТОРЫ………………………………………………………….5

2. КЛАССИФИКАЦИЯ МЕДИАТОРОВ………………………………..6

3. ХИМИЧЕСКИЕ ВИДЫ МЕДИАТОРОВ……………………………..8

ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………………   18

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ  ИСТОЧНИКОВ…………………… 20

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Наше тело - один большой часовой  механизм. Он состоит из огромнейшего количества мельчайших частиц, которые  расположены в строгом порядке и каждая из них выполняет определённые функции, и имеет свои неповторимые свойства. Этот механизм - тело, состоит из клеток, соединяющих их тканей и систем: все это в целом представляет собой единую цепочку, сверхсистему организма. Величайшее множество клеточных элементов не могли бы работать как единое целое, если бы в организме не существовал утонченный механизм регуляции. Особую роль в регуляции играет нервная система. Вся сложная работа нервной системы - регулирование работы внутренних органов, управление движениями, будь то простые и неосознаваемые движения (например, дыхание) или сложные, движения рук человека - все это, в сущности, основано на взаимодействии клеток между собой. Все это, в сущности, основано на передаче сигнала от одной клетке к другой. Причем, каждая клетка выполняет свою работу, а иногда имеет несколько функций. Разнообразие функций обеспечивается двумя факторами: тем, как клетки соединены между собой, и тем, как устроены эти соединения.

Каждый многоклеточный организм, каждая ткань, состоящая из клеток, нуждается  в механизмах, обеспечивающих межклеточные взаимодействия. По нервной клетке информация распространяется в виде потенциалов действия. Передача возбуждения с аксонных терминалей на иннервируемый орган или другую нервную клетку происходит через межклеточные структурные образования – синапы (от греч. «Synapsis» -соединение, связь). Понятие синапс было введено английским физиологом Ч. Шеррингтоном в 1897 году, для обозначения функционального контакта между нейронами.

Синапс - представляет собой сложное  структурное образование, состоящее из пресинаптической мембраны (чаще всего это концевое разветвление аксона), постсинаптической мембраны (чаще всего это участок мембраны тела или дендрита другого нейрона), а так же синаптической щели.

 

Механизм передачи через синапс долгое время оставался невыясненным, хотя было очевидно, что передача сигналов в синаптической области резко отличается от процесса проведения потенциала действия по аксону. Однако в начале XX века была сформулирована гипотеза, что синаптическая передача осуществляется или электрическим или химическим путем. 

Однако, в данной работе, мне хотелось бы подробнее остановиться на синапсах с химическим механизмом передачи, которые составляют большую  часть синаптического аппарата ЦНС  высших животных и человека. Таким  образом, химические синапсы, на мой  взгляд, особенно интересны, так как они обеспечивают очень сложные взаимодействия клеток, а также связаны с рядом патологических процессов и изменяют свои свойства под влиянием некоторых лекарственных средств.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. МЕДИАТОРЫ

 

Медиаторы (нейромедиаторы) (от лат. mediator — посредник), химические вещества, молекулы которых способны реагировать со специфическими рецепторами клеточной мембраны и изменять ее проницаемость для определенных ионов, вызывая возникновение (генерацию) потенциала действия — активного электрического сигнала. Выделяясь под влиянием нервных импульсов, медиаторы участвуют в их передаче с нервного окончания на рабочий орган и с одной нервной клетки на другую. В центральной нервной системе роль медиаторов осуществляют ацетилхолин, норадреналин, дофамин, серотонин, гамма-аминомасляная и глутаминовая кислоты, глицин. Эти же соединения обнаружены в растениях, где, вероятно, также выполняют регуляторные и сигнальные функции. Рассмотрим, как осуществляется химическая, синаптическая передача. Схематично это выглядит так: импульс возбуждения, достигает пресинаптической мембраны нервной клетки (дендрита или аксона), в которой содержатся синаптические пузырьки, заполненные особым веществом - медиатором (от латинского “Media” - середина, посредник, передатчик). Пресинаптическая мембрана содержит много кальциевых каналов. Потенциал действия деполяризует пресинаптическое окончание и, таким образом, изменяет состояние кальциевых каналов, вследствие чего они открываются. Так как концентрация кальция (Са2+) во внеклеточной среде больше, чем внутри клетки, то через открытые каналы кальций проникает в клетку. Увеличение внутриклеточного содержания кальция, приводит к слиянию пузырьков с пресинаптической мембраной. Медиатор выходит из синаптических пузырьков в синоптическую щель. Синаптическая щель в химических синапсах довольно широкая и составляет в среднем 10-20 нм. Здесь медиатор связывается с белками - рецепторами, которые встроены в постсинаптическую мембрану. Связывание медиатора с рецептором начинает цепь явлений, приводящих к изменению состояния постсинаптической мембраны, а затем и всей постсинаптической клетки. После взаимодействия с

 

молекулой медиатора рецептор активируется, заслонка открывается, и канал становится проходимым или для одного иона, или для нескольких ионов одновременно. Следует отметить, что химические синапсы отличаются не только механизмом передачи, но также и многими функциональными свойствами. Также, химические синапсы отличаются односторонним проведением, то есть медиатор, обеспечивающий передачу сигналов, содержится только в пресинаптическом звене. Учитывая, что в химических возникновениях синапсах возникновение постсинаптического потенциала обусловлено изменением ионной проницаемости постсинаптической мембраны, они эффективно обеспечивают как возбуждение, так и торможение.

 

2. КЛАССИФИКАЦИЯ МЕДИАТОРОВ

Медиаторы классифицируются по химическим особенностям, по времени  действия (первого порядка - сразу  в ответ на повреждение или  более длительно отсроченные  эффекты).

Различают 3 группы медиаторов:

Локальные или местные  медиаторы, то есть образующиеся в месте  повреждения. Структуры поврежденных тканей являются источником местных  локальных медиаторов.

Циркулирующие (колликвативные) медиаторы, синтезируются из неактивных предшественников.

Промежуточные медиаторы. Их источников являются лейкоциты, которые  входят в очаг воспаления и высвобождают медиаторы.

Локальные медиаторы. Универсальные показателем повреждения любой ткани является дегрануляция тучных клеток соединительной ткани. Тучные клетки называют “биохимическими лабораториями" ткани, так как они содержат большое количество биохимические активных веществ. При повреждении происходит выброс этих веществ (дегрануляция). И главным медиатором, высвобождающимся при дегрануляции является гистамин - локальный, местный медиатор. Эффекты гистамина: расширение сосудов

 

микроциркуляторного русла, повышение  проницаемости микрососудов. Второй локальный медиатор - серотонин. Он тоже может выделяться из тучных клеток, но главным источником серотонина является тромбоциты, из гранул тромбоцитов высвобождается серотонин. Эффекты серотонина не столь однозначны и меняются в зависимости от количества. В обычных физиологических условиях серотонин является вазоконстриктором, вызывает пролонгированный спазм сосудов, повышает тонус сосудов. В условиях воспалительного очага количества серотонина резко возрастает. В высоких концентрациях серотонин является вазодилататором, расширяет сосуды, повышает проницаемость, причем повышение проницаемости в 100 раз более эффективная по сравнению с гистамином. Серотонин является также медиатором боли. Простогландины - их называют местными гормонами, модуляторами клеточных процессов. Это коротко живущий чрезвычайно химически активный класс. В воспаленной ткани резко увеличивается количество простогландинов класс Е (Е1,Е2) которые обладают эффектом расширения сосудов и повышения проницаемости. Иногда образуются простогландины класса F, которые обладают противовоспалительным эффектом. Повреждение клеточных мембран, разрушение фосфолипидного слоя мембран ведут к образованию простогландинов. Непосредственным предшественников простогландинов является арахидоновая кислота. Кроме классов Е и F в развитии воспалительной реакции большое значение имеет изменение равновесия в процессе изменения равновесия в системе простогландин - простоциклин - тромбоксан. Кроме простоциклинов еще одни класс медиаторов образуется при повреждении клеточных мембран из арахидоновой кислоты - это лейкотриены. Лейкотриены - это медиаторы, стимулирующие хемотаксис. Особенно активен лейкотриен В4.

Циркулирующие (колликвативные) медиаторы. Они образуются из неактивных белковых предшественников. К этим медиаторам относятся:

Кинины (брадикинин и  калидин). Они образуются из кининогенов  под действием ферментов калликреинов. Брадикинин и калидин влияют на

 

микроциркуляторное русло. Чрезвычайно  высока активность этих медиаторов. У  них короткий жизненный цикл, они  разлагаются ферментами кининазами и только в поврежденной ткани  мы видим высокие концентрации этих медиаторов. Они также способствуют расширению микрососудов, повышению проницаемости. Брадикинин является важнейшим медиатором боли (в инфарктах миокарда играет ведущую роль в возникновении боли).

Система комплемента - отдельные  элементы этой системы по-разному  влияют на развитие воспаления. Компоненты комплемента опосредовано влияют на проницаемость сосудистой стенки и имеется взаимосвязь их с системой кининов.

Промежуточные медиаторы. Приносятся в очаг воспаления лейкоцитами. В очаг воспаления поступают нейтрофилы (микрофаги) они высвобождают лизосомальные ферменты, простогландины. Медиаторы, которые выделяют моноциты объединены общим терминов монокины. Они высвобождают также защитные белки: интерфероны стимуляторы иммунной системы - интерлейкины. Лимфоциты высвобождают лимфокины. А теперь рассмотрим подробнее химические медиаторы.

 

3. ХИМИЧЕСКИЕ ВИДЫ МЕДИАТОРОВ

В ЦНС медиаторную  функцию выполняет большая группа разнородных химических веществ. Список вновь открываемых химических медиаторов неуклонно пополняется. По последним данным их насчитывается около 30. Хотелось бы также отметить, что согласно принципу Дейла, каждый нейрон во всех своих синаптических окончаниях выделяет один и тот же медиатор. Исходя из этого принципа, принято обозначать нейроны по типу медиатора, который выделяют их окончания. Таким образом, например, нейроны, освобождающие ацетилхолин, называют холинэргическими, серотонин - серотонинергическими. Такой принцип может быть использован для обозначения различных химических синапсов. Рассмотрим некоторые из наиболее известных химических медиаторов:

 

АЦЕТИЛХОЛИН

Один из первых обнаруженных медиаторов (был известен также как  «вещество блуждающего нерва» из-за своего действия на сердце).

Особенностью ацетилхолина как медиатора, является быстрое  его разрушение после высвобождения из пресинаптических окончаний с помощью фермента ацетилхолинэстеразы. Ацетилхолин выполняет функцию медиатора в синапсах, образуемых возвратными коллатералями аксонов двигательных нейронов спинного мозга на вставочных клетках Реншоу, которые в свою очередь с помощью другого медиатора оказывают тормозящее воздействие на мотонейроны.

Холинэргическими являются также нейроны спинного мозга, иннервирующие  хромаффинные клетки и преганглионарные нейроны, иннервирующие нервные  клетки интрамуральных и экстрамуральных ганглиев. Полагают, что холинэргические нейроны имеются в составе ретикулярной формации среднего мозга, мозжечка, базальных ганглиях и коре.

Предшественником ацетилхолина служит холин, потребляемый с пищей. Холин  поступает в холинергические нейроны с помощью специфической системы транспорта. Синтез ацетилхолина происходит в цитоплазме с участием холинацетилтрансферазы. Затем ацетилхолин поступает в синаптические пузырьки. После экзоцитоза ацетилхолина в синаптическую щель он подвергается инактивации с участием ацетилхолинэстеразы.

Ацетилхолин является преимущественно  возбуждающим нейромедиатором, реже –  тормозным.

Холинергические нейроны головного  мозга участвуют в таких функциях, как память, регуляция движения, уровень бодрствования. Холинергические синапсы мозга содержат преимущественно мускариновые рецепторы. В вегетативной нервной системе ацетилхолин служит нейромедиаторм во всех преганглионарных нервных окончаниях симпатической и парасимпатической нервной системы - через посредство никотиновых холинорецепторов, во всех постганглионарных парасимпатических нервах, постганглионарных

 

симпатических нервах потовых желез - через посредство мускариновых холинорецепторов. Ацетилхолин осуществляет через  посредство никотиновых холинорецепторов функцию нейромедиатора в нервно-мышечных синапсах, образуемых соматическими эфферентными нервами.

МОНОАМИНЫ

К моноаминовым медиаторам относятся  катехоламины, а также серотонин  и гистамин. В группу катехоламинов  входят норадреналин, адреналин, дофамин, октопамин. Предшественником катехоламинов является L-тирозин, который организм получает в составе пищи, а также может синтезировать в печени из фенилаланина, потребляемого с пищей. L-тирозин поступает в нервное окончание посредством активного транспорта. Катехоламины депонируются в оптически плотных крупных синаптических пузырьках. Деградация секретированных катехоламинов происходит с участием моноаминооксидаз и катехолометилтрансферазы. Инактивация синаптического норадреналина после его экзоцитоза осуществляется также посредством обратного поглощения в нервные окончания, т.е. путем активного трансмембранного транспорта. В вегетативной нервной системе норадреналин является нейромедиатором постганглионарных симпатических нервов. В мозговом слое надпочечников высвобождаются норадреналин и адреналин. В ЦНС норадреналин является в ряде отделов преимущественно тормозным нейромедиатором, например в коре больших полушарий, реже - возбуждающим, например в гипоталамусе. Нейромедиаторная роль адреналина сомнительна. Адреналин высвобождается диффузно и выполняет роль модулятора.