Будова синапсу та його медіатори. Види синапсів

Сінапс -це спеціалізована структура, що забезпечує передачу збудження з однієї збудливої ​​структури в іншу. Термін "синапс" введений Ч. Шеррінгтоном і означає "зведення", "з'єднання", "застібка". Класифікація синапсів. Синапси можна класифікувати за: 1) їх місцезнаходження та приналежності відповідним структурам: периферичні(нервово-м'язові, нейросекреторні, рецепторнонейрональні); центральні(аксо-соматичні, аксо-дендритні, аксо-аксональні, сомато-девдрітні, сомато-соматичні); 2) знаку їх дії - збуджуючі та гальмівні; 3) способу передачі сигналів – хімічні, електричні, змішані. 4) медіатору, за допомогою якого здійснюється передача - холінергічні, адренергічні, серотонінергічні, гліцинергічніі т. д. Будова синапсу. Всі синапси мають багато спільного, тому будову синапсу та механізм передачі збудження в ньому можна розглянути на прикладі нервово-м'язового синапсу. Синапс складається із трьох основних елементів: пресинаптичної мембрани; постсинаптичної мембрани; синаптичної щілини. Пресинаптична мембранаце частина мембрани нервового закінчення області контакту його з м'язовим волокном. Постсинаптична мембрана -частина мембрани м'язового волокна. Частина постсинаптичної мембрани, що розташована навпроти пресинаптичної, називається субсинаптичною мембраною. Особливістю субсинаптичноїмембрани є наявність у ній спеціальних рецепторів,чутливих до певного медіатора, та наявність хемозалежних каналів. У постсинаптичній мембрані, за межами субсинаптичної, є потенціалозалежні канали.

Хімічні гальмівні синапси. Фізіологічні властивості хімічних синапсів.

Хімічні гальмівні синапси. Ці синапси за механізмом передачі збудження подібні до синапсів збудливої ​​дії. гальмівних синапсах медіатор (наприклад, гліцин) взаємодіє з рецепторами субсинаптичної мембрани і відкриває в ній хлорні канали, це призводить до руху іонів хлору по концентраційному градієнту всередину клітини та розвитку гіперполяризації на субсинаптичній: мембрані. Виникає так званий гальмівний постсинаптичний потенціал(ТПСП). Раніше вважали, що кожному медіатору відповідає специфічна реакція постсинаптичної клітини – збудження чи гальмування у тій чи іншій формі. В даний час встановлено, що одному медіатору найчастіше відповідає не один, а декілька різних рецепторів. Наприклад, ацетилхолін у нервово-м'язових синапсах скелетних м'язів діє на Н-холінорецептори (чутливі до нікотину), які відкривають широкі канали для натрію (і калію), що породжує ВПСП (ПКП). У вагосерцевих синапсах той же ацетилхолін діє на чутливі до мускарину), що відкривають селективні канали для іонів калію, тому генерується гальмівний постсинаптичний потенціал (ТПСП). Отже, збуджуючий або гальмівний характер дії медіатора визначається властивостями субсинаптичної мембрани (точніше видом рецептора), а не самого медіатора. Фізіологічні властивості хімічних синапсів. Синапси з хімічною передачею збудження мають ряд загальних властивостей: Порушення через синапс проводиться тільки в одному напрямку (односторонньо). Це зумовлено будовою синапсу: медіатор виділяється лише з пресинаптичного потовщення та взаємодіє з рецепторами субсинаптичної мембрани; передача збудження через синапс здійснюється повільніше, ніж по нервовому волокну - синаптична затримка; передача збудження здійснюється за допомогою спеціальних хімічних посередників – медіаторів; у синапсах відбувається трансформація ритму збудження; синапси мають низьку лабільність; синапси мають високу стомлюваність; синапси мають високу чутливість до хімічних (у тому числі і до фармакологічних) речовин.

Фізіологія збудливих тканин

Лекція 2

СИНАПСИ.

Синапс називають контакти, які встановлюють нейрони як самостійні освіти. Виділено кілька властивостей синапсів:

1. Забезпечують функціональні контакти між нервом та органом.

2. Сприяють упорядкованій діяльності ЦНС.

3. Мають пластичність (кількість імпульсів, що проходять через синапс може змінюватися, що має важливе функціональне значення).

4. Беруть участь у формуванні пам'яті.

5. Є місцем дії блокаторів, психоміметиків.

БУДОВА СИНАПСУ.

Нервове волокно, підходячи до клітини, утворює потовщення, яке контактує із клітиною. Ця ділянка називається пресинаптичною мембраною. Протилежна мембрана називається постсинаптичною. Між ними є щілина, заповнена рідиною, подібною до плазми. У пресинаптичному закінченні міститься нейромедіатори, які здатні збуджувати або гальмувати клітину, що іннервується.

Мієлінові нервові волокна, підходячи до скелетного м'яза, дають віялоподібні розгалуження на кінцеві волокна (терміналі). Область утворення синапсів між нервовими закінченнями та м'язами називається руховою кінцевою платівкою. Постсинаптична мембрана м'язового волокна товстіша і утворює регулярні складки, які збільшують площу поверхні постсинаптичної мембрани. Тому більше медіатора може контактувати з постсинаптичної мембраною м'язового волокна.

КЛАСИФІКАЦІЯ СИНАПСІВ

1. За видом медіатора виділяють хімічні синапси двох видів:

а) адренергічні (медіатором є адреналін).

б) холінергічні (медіатором є ацетилхолін).

2. Електричні синапси. Передають збудження без участі медіатора з великою швидкістю і мають двостороннє проведення збудження. Структурною основою електричного синапс є нексус. Зустрічаються ці синапси у залозах внутрішньої секреції, епітеліальної тканини, ЦНС, серце. У деяких органах збудження може передаватися через хімічні і через електричні синапси.

3. За ефектом дії:

а) збуджуючі

б) гальмівні

4. За місцем розташування:

а) асоаксональні

б) аксосоматичні

в) аксодендричні

г) дендродендричні

д) дендросоматичні.

Механізм передачі збудження в нервово-м'язовому синапсі.

ПД досягаючи нервового закінчення (пресинаптичної мембрани) викликає його деполяризацію. Внаслідок цього всередину закінчення надходять іони кальцію. Збільшення концентрації кальцію в нервовому закінченні сприяє звільненню ацетилхоліну, який виходить у синаптичну щілину. Медіатор досягає постсинаптичної мембрани та зв'язується там з рецепторами. В результаті внутрішньо постсинаптичної мембрани надходять іони натрію і ця мембрана деполяризується.

Якщо вихідний рівень МПП становив 85 мВ, він може знижуватися до 10 мВ, тобто. відбувається часткова деполяризація, тобто. збудження поки що не поширюється далі, а знаходиться у синапсі. Внаслідок цих механізмів розвивається синаптична затримка, яка становить від 0,2 до 1 мВ. часткова деполяризація постсинаптичної мембрани називається збуджуючим постсинаптичним потенціалом (ВПСП).

Під впливом ВПСП в сусідній чутливій ділянці мембрани м'язового волокна виникає ПД, що поширюється, який і викликає скорочення м'яза.

Ацетилхолін із пресинаптичного закінчення виділяється постійно, але його концентрація невисока, що необхідно для підтримки тонусу м'яза у спокої.

Для заблокування передачі збудження через синапс застосовують отруту кураре, яка зв'язується з рецепторами постсинаптичної мембрани та перешкоджає їх взаємодії з ацетилхоліном. Заблокувати проведення збудження через синапс може отрута бутулін та інші речовини.

На зовнішній поверхні постсинаптичної мембрани міститься фермент ацетилхолінестераза, який розщеплює ацетилхолін та інактивує його.

Принципи та особливості передачі збудження у міжнейральних синапсах.

Основний принцип передачі порушення в міжнейральних синапсах такий самий як і в нейром'язовому синапсі. Однак існують свої особливості:

1. Багато синапсів є гальмівними.

2. ВПСП при деполяризації одного синапсу недостатньо для виклику потенціалу дії, що поширюється, тобто. необхідно надходження імпульсів до нервової клітини від багатьох синапсів.

Сприйняття подразнення ззовні (рецепція).

Рецептори - кінцеві специфічні утворення, які перетворюють енергію подразника на електрохімічний потенціал і потім у форму нервового збудження.

Класифікація рецепторів:

За характером відчуттів:

1) зорові

2) слухові

3) нюхові

4) смакові

5) дотичні

За місцем розташування:

1) екстерорецептори – зовнішні (слухові, зорові)

2) інтерорецептори – внутрішні (вестибулорецептори, пропріорецептори)

За характером подразника:

1) фоторецептори - (зорові)

2) механорецептори – (дотику та тиску)

3) терморецептори – (холодові та теплові)

4) терморецептори – (смакові, нюхові)

5) ноцицептивні (больові)

За місцем розташування подразника:

1) дистантні - (слухові, зорові)

2) контактні – (смакові, температурні, рецептори тиску)

Всі рецептори мають адаптацію. Адаптація це зниження чутливості до тривалої дії подразника.

Перетворення енергії подразника.

В результаті взаємодії подразника та мембрани рецептора виникає рецепторний потенціал (РП). Як це відбувається?

При контакті подразника з мембраною рецептора відбувається збільшення проникності мембрани для іонів натрію і він входить у чутливе закінчення, яке деполяризується та виникає рецепторний потенціал.

Первинна трансформація стимулу в рецепторний потенціал називається перетворенням.

РП збуджує початковий сегмент чутливого нерва та виникає нервовий імпульс, частота яких залежить від сили РП.

Розрізняють первинні рецептори, які є закінченням чутливого нерва і вторинні рецептори – окрема клітина, яка сприймає роздратування. Ця клітина має контакт із закінченням чутливого нерва. З цієї клітини виділяється медіатор, який і призводить до утворення нервового імпульсу.

Сукупність рецепторів, які призводять до збудження власного нейрона називають рецептивним полема області зосередження рецепторів, що належать до певних сенсорних систем – рефлексогенними зонами.

ФІЗІОЛОГІЯ М'ЯЗІВ.

В організмі людини за структурою та фізіологічними властивостями виділяють 3 типи м'язової тканини:

1. Скелетна.

2. Гладка.

3. Серцева.

Всі типи м'язів мають деякі властивості:

1. Збудливість.

2. Провідність.

3. Скоротимість – зміна довжини чи напруги

4. Здатність розслаблятися.

У природних умовах діяльність м'язів має рефлекторний характер. Зареєструвати електричну активність м'яза можна за допомогою електроміографа. Електроміографія використовується у спортивній медицині.

Форми та типи м'язового скорочення.

Розрізняють кілька форм та типів м'язових скорочень.

Синапс (від грец. sinapsis - з'єднання, зв'язок) - спеціалізований контакт між нервовими клітинами або нервовими клітинами та іншими збудливими утвореннями, що забезпечує передачу збудження із збереженням його інформаційної значущості. За допомогою синапсів здійснюється взаємодія різнорідних за функціями тканин організму, наприклад, нервової та м'язової, нервової та секреторної. Синаптична область характеризується специфічними хімічними властивостями. Поняття «синапс» запровадив 1897 р. англійський фізіолог Шеррінгтон, позначивши так з'єднання аксона однієї нервової клітини з тілом інший.

Усі синапси мають загальні риси будови. Пресинаптичне закінчення аксона нейрона при підході до клітини, що іннервується, втрачає мієлінову оболонку, що дещо знижує швидкість поширення хвилі збудження. Невелике потовщення на кінці волокна, зване синаптичної бляшкою, містить синаптичні бульбашки з медіатором -речовиною, що сприяє передачі збудження в синапсі.

Синаптична щілина – простір між пресинаптичним закінченням та ділянкою мембрани ефекторної клітини є безпосереднім продовженням міжклітинного простору; її вміст - гель, до складу якого входять глікозаміноглікани. У пресинаптичній ділянці виявлені мітохондрії, гранули глікогену, спіралеподібні нитки – філаменти.

Постсинаптична мембрана - ділянка ефекторної клітини, що контактує з пресинаптичною мембраною через синаптичну щілину. Від постсинаптичної мембрани до ядра клітини простежуються ніжні микротрубочки, утворені молекулами специфічних білків. Вважають, що їм належить певна роль поширенні та обробці інформації всередині клітини.

Унікальною структурою постсинаптичної мембрани є клітинні рецептори - складні білкові молекули, здатні до конформації, тобто. що змінюють просторову орієнтацію при взаємодії з відповідними хімічними речовинами - лігандами. Ділянки такої взаємодії називаються центрами зв'язування.

Внаслідок конформації в центрах зв'язування рецептора з медіатором змінюється проникність мембранних каналів ефекторної клітини. Це своє чергу у кожному даному випадку сприяє її збудженню чи гальмування. Сукупність перерахованих структур називають кінцевою платівкою.

Класифікація синапсів

В основу класифікації синапсів покладено три основні принципи. Відповідно до морфологічного принципу синапси поділяють:
- аксоаксональні синапси (між двома аксонами);
- аксодендритичні синапси (між аксоном одного нейрона та дендритом іншого);
- аксосоматичні синапси (між аксоном одного нейрона та тілом іншого);
- дендродендритичні (між дендритами двох або кількох нейронів);
- нервово-м'язові синапси (між аксоном мотонейрону та смугастим м'язовим волокном);
- аксоепітеліальні синапси (між секреторним нервовим волокном та гранулоцитом);
- міжнейронні синапси (загальна назва синапсів між будь-якими елементами двох нейронів).
Крім цього, всі синапси ділять на центральні (в головному та спинному мозку) та периферичні (нервово-м'язові, аксоепітеліальні та синапси вегетативних гангліїв).

Відповідно до нейрохімічного принципу синапси класифікують за видом хімічної речовини - медіатора, за допомогою якого відбувається збудження та гальмування ефекторної клітини. В адренергічному синапсі медіатором є адреналін, в холінергічному синапсі - ацетилхолін, а в гамкергічному синапсі - гамма-аміномасляна кислота та ін.

За способом передачі порушення синапси поділяють на три групи. Першу складають синапси з хімічною природою передачі за допомогою медіаторів (наприклад, нервово-м'язові); другу - синапси з передачею електричного сигналу безпосередньо з пресинаптичної - на постсіаптичну мембрану (наприклад, синапси в клітковині ока). У порівнянні з хімічними синапсами вони відрізняються більшою швидкістю передачі сигналу, високою надійністю та можливістю двосторонньої передачі збудження. Третя група представлена ​​«змішаними» синапсами, які поєднують елементи як хімічної, і електричної передачі.

За кінцевим фізіологічним ефектом, а також зміною потенціалу постсинаптичної мембрани розрізняють збуджуючі та гальмівні синапси. У збуджуючих синапсах внаслідок деполяризації постсинаптичної мембрани генерується збуджуючий постсинаптичний потенціал (ВПСП). У гальмівних синапсах можливі два варіанти процесу:
- в пресинаптичних закінченнях виділяється медіатор, гіперполя-різуючий постсіаптичну мембрану і викликає в ній гальмівний постсинаптичний потенціал (ТПСП);
- Гальмовий синапс є аксоаксональним, тобто. ще до переходу збудження область синапсу забезпечує пресинаптичне гальмування.

Сінапс- це мембранне утворення двох (або більше) клітин, в якому відбувається передача збудження (інформації) від однієї клітини до іншої.

Існує наступна класифікація синапсів:

1) за механізмом передачі збудження (і за будовою):

Хімічні;

Електричні (ефапси);

Змішані.

2) по нейромедіатору, що виділяється:

Адренергічні – нейромедіатор; норадреналін;

Холінергічні – нейромедіатор ацетилхолін;

Дофамінергічні – нейромедіатор; дофамін;

Серотонінергічні – нейромедіатор серотонін;

ГАМК-ергічні – нейромедіатор гамма-аміномасляна кислота (ГАМК)

3) за впливом:

Збудливі;

Гальмівні.

4) за місцем розташування:

Нервово-м'язові;

Нейро-нейрональні:

а) аксо-соматичні;

б) аксо-аксональні;

в) аксо-дендричні;

г) дендросоматичні.

Розглянемо три типи синапсів: хімічний, електричний та змішаний(сумісний властивості хімічного та електричного синапсів).

Незалежно від типу, синапси мають спільні риси будови: нервовий відросток на кінці утворює розширення ( синаптичну бляшку, СБ); кінцева мембрана СБ відрізняється від інших ділянок мембрани нейрона і зветься пресинаптичної мембрани(ПреСМ); спеціалізована мембрана другої клітини позначається постсинаптичною мембраною (ПостСМ); між мембранами синапсу знаходиться синаптична щілина(СЩ, рис. 1, 2).

Рис. 1. Схема будови хімічного синапсу

Електричні синапси(ефапси, ЕС) сьогодні виявлені в СР не тільки ракоподібних, а й молюсків, членистоногих, ссавців. ЕС мають низку унікальних властивостей. Вони мають вузьку синаптичну щілину (близько 2-4 нм), завдяки чому збудження може передаватися електрохімічним способом (як по нервовому волокну за рахунок ЕРС) з високою швидкістю та в обох напрямках: як від ПреСМ мембрани до ПостСМ, так і від ПостСМ до ПреСМ Між клітинами є щілинні контакти (коннексуси або коннексони), утворені двома білками коннексинами. Шість субодиниць кожного коннексину формують канали ПреСМ та ПостСМ, через які клітини можуть обмінюватися низькомолекулярними речовинами молекулярною масою 1000-2000 Дальтон. Робота коннексонів може регулюватися іонами Са 2+ (рис. 2).

Рис. 2. Схема електричного синапсу

ЕС мають більшу спеціалізаціюв порівнянні з хімічними синапсами та забезпечують високу швидкість передачі збудження. Однак він, мабуть, позбавлений можливості більш тонкого аналізу (регуляції) інформації, що передається.

Хімічні синапси домінують у СР. Історія їх вивчення починається з робіт Клода Бернара, який 1850 р. опублікував статтю «Дослідження про кураря». Ось що він писав: «Курарі – сильна отрута, що готується деякими народностями (здебільшого людожерами), що мешкають у лісах... Амазонки». І далі, «Кураре подібний з отрутою змії в тому відношенні, що його можна безкарно ввести в травний тракт людини або тварин, тоді як впорскування його під шкіру або в якусь частину тіла швидко призводить до смерті. …через кілька миттєвостей тварин лягають, наче вони втомилися. Потім дихання зупиняється і їхня чутливість і життя зникають, причому тварини не видають крику і не виявляють жодних ознак болю». Хоча Бернар не прийшов до думки про хімічну передачу нервового імпульсу, його класичні досліди з кураре дозволили цій думці зародитися. Минуло понад півстоліття, коли Дж. Ленглі встановив (1906 р.), що паралізуюча дія кураре пов'язана з особливою частиною м'яза, яку він назвав рецептивною субстанцією. Вперше припущення про передачу збудження з нерва на ефекторний орган за допомогою хімічної речовини висловили Т. Еліот (1904).

Однак остаточно затвердили гіпотезу хімічного синапсу лише роботи Г. Дейла та О. Леві. Дейл в 1914 р. встановив, що роздратування парасимпатичного нерва імітується ацетилхоліном. Леві в 1921 р. довів, що ацетилхолін виділяється з нервового закінчення блукаючого нерва, а в 1926 р. відкрив ацетилхолінестеразу - фермент, що руйнує ацетилхолін.

Порушення у хімічному синапсі передається за допомогою медіатора. Цей процес включає кілька стадій. Розглянемо ці особливості на прикладі ацетилхолінового синапсу, який широко поширений у ЦНС, вегетативної та периферичної нервової системи (рис. 3).

Рис. 3. Схема функціонування хімічного синапсу

1. Медіатор ацетилхолін (АХ) синтезується в синаптичній бляшці з ацетил-СоА (ацетил-кофермент А утворюється в мітохондріях) та холіну (синтезується печінкою) за допомогою ацетилхолінтрансферази (рис. 3, 1).

2. Медіатор упакований у синаптичні везикули (Кастільйо, Катц; 1955 р.). Кількість медіатора в одній везикулі становить кілька тисяч молекул ( квант медіатора). Частина везикул розташована на ПРЕМ і готова до вивільнення медіатора (рис. 3, 2).

3. Вивільняється медіатор шляхом екзоцитозпри збудженні ПЗМ. Важливу роль у розриві мембран та квантовому вивільненні медіатора відіграє вхідний струм. Са 2+(Рис. 3, 3).

4. Медіатор, що вивільнився. зв'язується зі специфічним білком-рецепторомПостСМ (рис. 3, 4).

5. В результаті взаємодії медіатора та рецептора змінюється іонна провідністьПостСМ: при відкритті Na+ каналів відбувається деполяризації;відкриття K + або Cl - каналів призводить до гіперполяризації(Рис. 3, 5).

6 . Після деполяризацією запускаються біохімічні процеси в постсинаптичної цитоплазмі (рис. 3, 6).

7. Рецептор звільняється від медіатора: АХ руйнується ацетилхолінестеразою (АХЕ, рис. 3. 7).

Зверніть увагу, що медіатор у нормі взаємодіє зі специфічним рецептором з певною силою та тривалістю. Чому кураре – отрута? Місцем дії кураре є АХ синапс. Кураре міцніше зв'язується з ацетилхоліновим рецептором і позбавляє його взаємодії з медіатором (АХ). Порушення з соматичних нервів на скелетні м'язи, у тому числі з діафрагмального нерва на основний дихальний м'яз (діафрагму) передається за допомогою АХ, тому кураре викликає релаксацію (розслаблення) м'язів та зупинку дихання (через що, власне, і настає смерть).

Відзначимо основні особливості передачі збудження у хімічному синапсі.

1. Порушення передається з допомогою хімічного посередника – медіатора.

2. Порушення передається в одному напрямку: від ПреСм до ПостСМ.

3. У хімічному синапсі відбувається тимчасова затримкау проведенні збудження, тому синапс має низькою лабільністю.

4. Хімічний синапс має високу чутливість до дії не тільки медіаторів, а й інших біологічно активних речовин, ліків та отрут.

5. У хімічному синапсі відбувається трансформація збуджень: електрохімічна природа збудження на ПРЕМ продовжується в біохімічний процес екзоцитозу синаптичних везикул та зв'язування медіатора зі специфічним рецептором. За цим слідує зміна іонної провідності ПостСМ (теж електрохімічний процес), який продовжується біохімічними реакціями в постсинаптичній цитоплазмі.

У принципі така багатостадійність передачі збудження повинна мати вагоме біологічне значення. Зверніть увагу, що на кожному з етапів можливе регулювання процесу передачі збудження. Незважаючи на обмежену кількість медіаторів (трохи більше десятка), у хімічному синапсі є умови для широкого розмаїття у вирішенні долі нервового збудження, що приходить у синапс. Сукупність особливостей хімічних синапсів пояснює індивідуальну біохімічну різноманітність нервових та психічних процесів.

Тепер зупинимося на двох важливих процесах, які відбуваються у постсинаптичному просторі. Ми зазначили, що внаслідок взаємодії АХ з рецептором на ПостСМ можуть розвиватися як деполяризація, так і гіперполяризація. Від чого залежить, чи буде медіатор збуджуючим чи гальмівним? Результат взаємодії медіатора та рецептора визначається властивостями рецепторного білка(ще одна важлива властивість хімічного синапсу - ПостСМ активна по відношенню до збудження, що приходить до неї). У принципі хімічний синапс – динамічне освіту, змінюючи рецептор, клітина, що набуває збудження, може проводити його подальшу долю. Якщо властивості рецептора такі, що його взаємодія з медіатором відкриває Na + канали, то при виділення одного кванта медіатора на ПостСМ розвивається локальний потенціал(Для нервово-м'язового синапсу він носить назву мініатюрного потенціалу кінцевої платівки - МПКП).

Коли виникає ПД? Порушення ПостСМ (збудливий постсинаптичний потенціал - ВПСП) виникає як результат сумації локальних потенціалів. Можна виділити два типи суммаційних процесів. При послідовне виділення кількох квантів медіатора в одному і тому ж синапсі(Вода і камінь точить) виникає тимчасово ая підсумування. Якщо кванти медіатори виділяються одночасно в різних синапсах(На мембрані нейрона їх може бути кілька тисяч) виникає просторова сумація. Реполяризація ПостСМ мембрани відбувається повільно і після виділення окремих квантів медіатора ПостСМ деякий час перебуває у стані екзальтації (так звана синаптична потенціація, рис. 4). Можливо, таким чином відбувається навчання синапсу (виділення квантів медіатора в певних синапсах можуть «підготувати» мембрану до вирішальної взаємодії з медіатором).

При відкритті K+ або Cl – каналів на ПостСМ виникає гальмівний постсинаптичний потенціал (ТПСП, рис. 4).

Рис. 4. Потенціали постсинаптичної мембрани

Природно, що у разі розвитку ТПСП подальше поширення порушення може бути зупинено. Інший варіант припинення процесу збудження – пресинаптичне гальмування.Якщо на мембрані синаптичної бляшки утворюється гальмівний синапс, то внаслідок гіперполяризації ПреСМ екзоцитоз синаптичних візикул може бути заблокований.

Другий важливий процес – розвиток біохімічних реакцій у постсинаптичній цитоплазмі. Зміна іонної провідності ПостСМ активує так звані вторинні месенджери (посередники): цАМФ, цГМФ, Са 2+ -залежну протеїнкіназу, які, у свою чергу, активують різні протеїнкінази шляхом їх фосфорилювання. Ці біохімічні реакції можуть «спускатися» вглиб цитоплазми до ядра нейрона, регулюючи процеси білкового синтезу. Таким чином, нервова клітина може відповісти на збудження не тільки рішенням його подальшої долі (відповісти ВПСП або ТПСП, тобто провести або не провести далі), а змінити кількість рецепторів, або синтезувати білок-рецептор з новими властивостями по відношенню до певного медіатору. Отже, ще одна важлива властивість хімічного синапсу: завдяки біохімічним процесам постсинаптичної цитоплазми клітина готується (навчається) до майбутніх взаємодій.

У нервовій системі функціонують різноманітні синапси, які відрізняються медіаторами та рецепторами. Назва синапс визначається медіатором, точніше назвою рецептора до конкретного медіатора. Тому, розглянемо класифікацію основних медіаторів і рецепторів нервової системи (дивіться також матеріал, розданий на лекції!!).

Ми вже зазначали, що ефект взаємодії медіатора та рецептора визначається властивостями рецептора. Тому відомі медіатори, за винятком g-аміномасляної кислоти, можуть виконувати функції як збуджувальних, так і гальмівних медіаторів. За хімічною структурою виділяють такі групи медіаторів.

Ацетилхолін, широко поширений у ЦНС, є медіатором у холінергічних синапсах вегетативної нервової системи, а також у соматичних нервово-м'язових синапсах (рис. 5).

Рис. 5. Молекула ацетилхоліну

Відомі два типи холінорецепторів: нікотинові ( Н-холінорецептори) та мускаринові ( М-холінорецептори). Назву отримали за речовинами, що викликають подібний до ацетилхоліну ефект у цих синапсах: Н-холіноміметикомє нікотин, а М-холіноміметиком- токсин мухомора Amanita muscaria ( мускарин). Блокатором (холінолітиком) Н-холінорецепторає d-тубокурарин(основний компонент отрути кураре), а М-холінолітикомє токсин беладони Atropa belladonna – атропін. Цікаво, що властивості атропіну давно відомий і був час, коли жінки використовували атропін беладони, щоб викликати розширення зорових зіниць (зробити очі темними та «красивими»).

Чотири наступні основні медіатори мають схожість у хімічній структурі, тому їх відносять до групи моноамінів. Це серотонінабо 5-гідрокситриптами (5-HT), відіграє важливу роль у механізмах підкріплення (гормон радості). Синтезується із незамінної для людини амінокислоти – триптофану (рис. 6).

Рис. 6. Молекула серотоніну (5-гідрокситриптаміну)

Три інші медіатори синтезуються з незамінної амінокислоти фенілаланіну, тому об'єднані загальною назвою катехоламінів– це дофамін (допамін), норадреналін (норепінефрін) та адреналін (епінефрін, рис. 7).

Рис. 7. Катехоламіни

Серед амінокислотдо медіаторів відносять гамма-аміномасляну кислоту(g-АМК або ГАМК – відома як тільки гальмівний медіатор), гліцин, глутамінову кислоту, аспарагінову кислоту.

До медіаторів відносять низку пептидів. У 1931 р. Ейлером в екстрактах мозку та кишечнику було виявлено речовину, що викликає скорочення гладких м'язів кишечника, розширення кровоносних судин. Цей медіатор був у чистому вигляді виділений з гіпоталамуса та отримав назву речовини Р(Від англ. Powder - порошок, складається з 11 амінокислот). Надалі встановлено, що речовина Р відіграє важливу роль у проведенні больових збуджень (назву не довелося змінювати, тому що біль по англ. – pain).

Пептид дельта снуотримав свою назву за здатність викликати в електроенцефалограмі повільні високоамплітудні ритми (дельта-ритми).

У мозку синтезується ціла низка білкових медіаторів наркотичної (опіатної) природи. Це пентапептиди Met-енкефаліні Leu-енкефалін, а також ендорфіни. Це найважливіші блокатори больових збуджень та медіатори підкріплення (радості та задоволення). Іншими словами, наш мозок є чудовою фабрикою ендогенних наркотиків. Головне, навчити мозок їх виробляти. "Як?" - Запитайте ви. Все просто - ендогенні опіати виробляються, коли ми отримуємо задоволення. Робіть все із задоволенням, змушуйте свою ендогенну фабрику синтезувати опіати! Нам від природи від народження дана ця можливість – переважна більшість нейронів реактивна на позитивне підкріплення.

Дослідження останніх десятиліть дозволили відкрити ще один цікавий медіатор – оксид азоту (NO).Виявилося, що NO не лише відіграє важливу роль у регуляції тонусу кровоносних судин (відомий вам нітрогліцерин є джерелом NO та розширює коронарні судини), а й синтезується у нейронах ЦНС.

В принципі, історія медіаторів ще не закінчена, є ціла низка речовин, які беруть участь у регуляції нервового збудження. Просто поки точно не встановлено факт їхнього синтезу в нейронах, вони не виявлені в синаптичних везикулах, не знайдено специфічних до них рецепторів.

Сінапс(грец. σύναψις, від συνάπτειν - обіймати, охоплювати, потискати руку) - місце контакту між двома нейронами або між і ефекторною клітиною, що отримує сигнал. Служить передачі між двома клітинами, причому у ході синаптичної передачі амплітуда і частота сигналу можуть регулюватися.

Термін був запроваджений у 1897 р. англійським фізіологом Чарльзом Шеррінгтоном.

Структура синапсу

Типовий синапс – аксо-дендритичний хімічний. Такий синапс складається із двох частин: пресинаптичної, утвореною булавоподібним розширенням закінченнямаксона передавальної клітини та постсинаптичної, представленої контактуючим ділянкою цитолеми сприймає клітини (у разі - ділянкою дендриту). Синапс є простір, що розділяє мембрани контактуючих клітин, до яких підходять нервові закінчення. Передача імпульсів здійснюється хімічним шляхом за допомогою медіаторів або електричним шляхом проходження іонів з однієї клітини в іншу.

Між обома частинами є синаптична щілина – проміжок шириною 10-50нм між постсинаптичною та пресинаптичною мембранами, краї якої укріплені міжклітинними контактами.

Частина аксолемми булавовидного розширення, що належить до синаптичної щілини, називається пресинаптичною мембраною. Ділянка цитолеми сприймаючої клітини, що обмежує синаптичну щілину з протилежного боку, називається постсинаптичною мембраною, у хімічних синапсах вона рельєфна та містить численні .

У синаптичному розширенні є дрібні везикули, так звані синаптичні бульбашки, Що містять або медіатор (речовина-посередник у передачі), або фермент, що руйнує цей медіатор. На постсинаптичній, а часто і на пресинаптичній мембранах присутні рецептори до того чи іншого медіатора.

Класифікація синапсів

Залежно від механізму передачі нервового імпульсу розрізняють

• хімічні;
• електричні - клітини з'єднуються високопроникними контактами за допомогою особливих коннексонів (кожен коннексон складається із шести білкових субодиниць). Відстань між мембранами клітини в електричному синапсі – 3,5 нм (звичайне міжклітинне – 20 нм)

Оскільки опір позаклітинної рідини мало (у разі), імпульси проходять не затримуючись через синапс. Електричні синапси зазвичай бувають збуджуючими.

Відкрито два механізми вивільнення: з повним злиттям везикули з плазмалемою і так званий поцілував і втік (англ. kiss-and-run), коли везикула з'єднується з мембраною, і з неї в синаптичну щілину виходять невеликі молекули, а великі залишаються у везикулі. Другий механізм, імовірно, швидше за перший, за допомогою нього відбувається синаптична передача при високому вмісті іонів кальцію в синаптичній бляшці.

Наслідком такої структури синапс є одностороннє проведення нервового імпульсу. Існує так звана синаптична затримка- Час, необхідне передачі нервового імпульсу. Її тривалість становить близько 0,5 мс.

Так званий «принцип Дейла» (один – один медіатор) визнаний помилковим. Або, як іноді вважають, він уточнений: з одного закінчення клітини може виділятися не один, а кілька медіаторів, причому їхній набір постійний для цієї клітини.

Історія відкриття

• У 1897 році Шеррінгтон сформулював уявлення про синапси.
• За дослідження нервової системи, у тому числі синаптичної передачі, в 1906 Нобелівську премію отримали Гольджі і Рамон-і-Кахаль.
• У 1921 р. австрійський учений О. Леві (О. Loewi) встановив хімічну природу передачі збудження через синапси та роль у ній ацетилхоліну. Здобув Нобелівську премію в 1936 р. спільно з Г. Дейлом (Н. Dale).
• У 1933 р. радянський учений А. В. Кібяков встановив роль адреналіну в синаптичній передачі.
• 1970 - Б. Кац (В. Katz, Великобританія), У. фон Ейлер (U. v. Euler, Швеція) та Дж. Аксельрод (J. Axelrod, США) здобули Нобелівську премію за відкриття ролінорадреналіну в синаптичній передачі.