Синаптические медиаторы

В качестве синаптических медиаторов выступает не одно, а целая группа химически разнородных веществ. Среди медиаторов больше всего веществ с относительно небольшой молекулярной массой, однако и некоторые полипептиды выполняют роль передатчиков возбуждения в ряде синапсов центральной нервной системы. Медиатором считается вещество при условиях, если оно: 1) имеется в соответствующих пресинаптических окончаниях; 2) способно высвобождаться под влиянием нервного импульса; 3) способно изменять ионную проницаемость и электрический заряд постсинаптической мембраны; 4) по молекулярным и ионным механизмам действия на постсинаптическую мембрану действие вещества, высвобождаемого нервным импульсом, идентично действию этого же вещества, прикладываемого искусственно к постсинаптической мембране.

Из-за сложности строения мозга до сих пор точно не установлена химическая природа некоторых медиаторов в ЦНС. Обнаружено уже более 20 медиаторов и продолжается открытие новых. К ним относятся: ацетилхолин, норадреналин, дофамин, серотонин, ГАМК, глицин, АТФ, гистамин, некоторые пептиды (вещество Р, соматостатин, дельта-пептид сна) и др. Медиаторами нейронов, блокирующих болевую импульсацию, являются энкефалины и эндорфины. Модулирующее влияние на активность синапсов оказывают химические вещества, циркулирующие в крови, например некоторые гормоны.

Согласно принципу Дейла, каждый нейрон синтезирует и выделяет во всех своих синаптических окончаниях один и тот же медиатор. Нейроны, выделяющие ацетилхолин, называют холинергическими, норадреналин – адренергическими, серотонин – серотонинергическими.

Большому количеству различных медиаторов соответствует большое количество постсинаптических рецепторов, которые называют соответственно холинорецепторами, адренорецепторами, серотонинорецепторами, ГАМК-рецепторами и т.д. Этими мембранными рецепторами являются белковые молекулы, способные вступать во взаимодействие со специфическими медиаторами. В результате такого взаимодействия изменяется ионная проницаемость постсинаптической мембраны, что приводит к уменьшению или увеличению разности потенциалов между наружной и внутренней поверхностью мембраны, т.е. деполяризации или гиперполяризации.

Постсинаптические рецепторы обладают высокой чувствительностью к соответствующим медиаторам. Например, холинорецепторы реагируют на появление ацетилхолина в синаптической щели в концентрации 10^-8 моль/л. Чрезмерно длительное действие медиатора на соответствующие рецепторы приводит к десенситизации рецепторов, т.е. к снижению чувствительности этих рецепторов к медиатору.

Один и тот же медиатор может вступать в реакцию с различными постсинаптическими рецепторами и вызывать противоположные эффекты. Например, ацетилхолин в нервно-мышечных синапсах скелетных мышц у человека действует на так называемые Н-холинорецепторы (чувствительные к никотину), которые открывают натриевые каналы в постсинаптической мембране, что вызывает деполяризацию и возникновение ВПСП. В синапсах, образованных окончаниями блуждающего нерва на клетках сердца этот же ацетилхолин действует на М-холинорецепторы (чувствительные к мускарину), открывающие под его действием калиевые каналы, что приводит к гиперполяризации постсинаптической мембраны и генерации ТПСП.

В адренергических синапсах выделяющийся норадреналин может действовать на два типа рецепторов – альфа-адренорецепторы и бета-адренорецепторы. В эффекторной ткани зачастую присутствуют как альфа-, так и бета-адренорецепторы, которые обеспечивают антагонистичекие или синергические действия. Таким образом, один и тот же медиатор может взаимодействовать с различными рецепторами постсинаптической мембраны и вызывать различные эффекты.

Выделившиеся в синаптическую щель, но не вступившие в реакцию с постсинаптическими рецепторами молекулы медиатора разрушаются с помощью специальных ферментов или обратно всасываются (обратный захват) в пресинаптическое окончание.

Высвобождаясь в головном мозге, некоторые медиаторы оказывают физиологическое действие, проявляющееся в поведенческих реакциях организма. Так, норадреналин регулирует настроение, эмоциональные реакции, поддерживает бодрствование, участвует в механизмах формирования некоторых фаз сна и сновидений. Серотонин улучшает сенсорное восприятие, ускоряет формирование болевых ощущений, процессы обучения, засыпание. Дофамин участвует в формировании чувства удовольствия, регуляции эмоциональных реакций, поддержании бодрствования.

Эндорфины, энкефалины, дельта-пептид сна участвуют в противоболевых реакциях, повышают устойчивость к стрессу, улучшают сон. Олигопептиды являются медиаторами настроения, полового поведения, передачи болевых импульсов в ЦНС, формирования болевых ощущений.