Potentiel post-synaptique excitateur. Potentiel postsynaptique excitateur (EPSP) Potentiel postsynaptique inhibiteur

Lorsque les ions Na+ pénètrent dans la cellule, l'excitabilité de la membrane postsynaptique augmente, elle dépolarise. Par conséquent, le récepteur qui ouvre le canal sodique transmet l’effet excitateur. Le potentiel postsynaptique qui se produit dans ce cas est appelé potentiel post-synaptique excitateur - EPSP(voir Fig. 16, élément A).

Potentiel postsynaptique inhibiteur - IPSP

D'autres sites sur les récepteurs, qui, par exemple, se lient à l'acide gamma-aminobutyrique (GABA), ouvrent des canaux dans la membrane postsynaptique pour l'entrée des ions Cl- dans la cellule et réduisent l'excitabilité de la membrane postsynaptique. hyperpolarise. Cela signifie que le récepteur qui ouvre le canal chlorure a un effet inhibiteur. Et le potentiel postsynaptique qui apparaît dans ce cas est appelé potentiel post-synaptique inhibiteur - IPSP(voir Fig. 16, élément B).

Addition

Considérons un autre mécanisme d'intégration au niveau d'un seul neurone, appelé addition.

Addition(lat. résumé- ajout) - fusion de réponses locales à des stimuli inférieurs au seuil. Souviens-toi! Lorsqu’un seul stimulus inférieur au seuil est appliqué, l’AP ne se produit pas.

Il existe deux types de sommation :

1) temporaire (séquentiel);

2) spatial (simultané).

Le mécanisme de sommation dans le système nerveux central a été décrit pour la première fois par I.M. Sechenov (1868), qui a observé, dans certaines conditions de stimulation rythmique, un retard dans l'apparition et une intensification ultérieure des réactions réflexes.

Somme du temps est le résultat de l’addition de réponses locales postsynaptiques, provoquées par plusieurs stimuli afférents successifs qui se succèdent rapidement (Fig. 17).

Une condition préalable à ce type de sommation est de courts intervalles entre les stimuli entrants. Les stimuli doivent arriver à un intervalle tel que les réponses locales ultérieures qu'ils provoquent puissent se résumer aux précédentes, qui n'ont pas eu le temps de « s'estomper ». Ainsi, la sommation temporelle au niveau de la synapse permet de filtrer les signaux faibles, arrivant au neurone.

Examinons en détail le mécanisme d'apparition de la sommation temporaire. En réponse à un seul stimulus afférent allant d’un neurone à un autre neurone, 1 quantum de neurotransmetteur est libéré dans la partie présynaptique de la synapse. Dans ce cas, un potentiel inférieur au seuil (réponse locale) de 0,1 à 0,2 mV apparaît généralement sur la membrane postsynaptique du neurone, ce qui est insuffisant pour générer de l'AP. Pour que l'ampleur de la réponse locale atteigne un niveau critique - le seuil d'apparition de la PA, elle doit diminuer d'environ 10 mV. Cela nécessite la somme de nombreuses réponses locales inférieures au seuil sur la membrane postsynaptique de la cellule. La sommation est le résultat cumulatif de l’action de stimuli sensoriels d’entrée sur un neurone. La sommation des potentiels post-synaptiques se produit au niveau de la butte axonale du neurone, où apparaît un potentiel d'action de propagation.

Définition du concept

Potentiel local (LP) est une excitation locale sous-seuil non propagée qui existe dans la plage allant du potentiel de repos (-70 mV en moyenne) au niveau critique de dépolarisation (-50 mV en moyenne). Sa durée peut aller de quelques millisecondes à plusieurs dizaines de minutes.

En cas de dépassement niveau critique de dépolarisation le potentiel local est investi potentiel d'action et génère .

Niveau critique de dépolarisation (KUD) - c'est le niveau de potentiel électrique de la membrane d'une cellule excitable, à partir duquel le potentiel local se transforme en potentiel d'action. La transition du potentiel local au potentiel d'action est basée sur l'ouverture auto-croissante de canaux ioniques contrôlés en tension pour le sodium, qui se produit sous l'influence d'une dépolarisation croissante. Ainsi, KUD révèle, en plus des canaux ioniques précédemment ouverts, un autre groupe de canaux ioniques sodium - ceux à potentiel dépendant.

Le SUD est généralement de -50 mV, mais varie selon les neurones et peut changer à mesure que l'excitabilité du neurone change. Plus le CUD est proche du potentiel de repos (-70 mV) et, inversement, plus le potentiel de repos est proche du CUD, plus le neurone est excitable.

Il est important de comprendre que le processus de création de potentiel local commence par l'ouverture des canaux ioniques . L’ouverture des canaux ioniques est la chose la plus importante ! Ils doivent être ouverts pour qu'un flux d'ions puisse pénétrer dans la cellule et y apporter des charges électriques. Ce sont ces charges électriques ioniques qui font monter ou descendre le potentiel électrique de la membrane, c'est-à-dire potentiel local.

sodium (Na+) , alors des charges positives entrent dans la cellule avec les ions sodium, et son potentiel se déplace vers le haut vers zéro. C'est la dépolarisation, et c'est comme ça qu'elle naît potentiel local excitateur . On peut dire que des potentiels locaux excitateurs sont générés par les canaux ioniques sodium lorsqu'ils s'ouvrent.

Au sens figuré, vous pouvez dire ceci : "Canaux ouverts - le potentiel est né."

Si les canaux ioniques s'ouvrent pendant chlore (Cl-) , alors des charges négatives pénètrent dans la cellule avec les ions chlore, et son potentiel descend en dessous du potentiel de repos. C'est l'hyperpolarisation, et c'est ainsi qu'elle naît potentiel local inhibiteur . On peut dire que les potentiels locaux inhibiteurs sont générés par les canaux ioniques chlorure.

Il existe également un autre mécanisme pour la formation de potentiels locaux inhibiteurs - en raison de l'ouverture de canaux ioniques supplémentaires pour Potassium (K+) . Dans ce cas, des portions « supplémentaires » d'ions potassium commencent à quitter la cellule à travers elles, elles effectuent des charges positives et augmentent l'électronégativité de la cellule, c'est-à-dire provoquer son hyperpolarisation. Ainsi, on peut dire que des potentiels locaux inhibiteurs sont générés par des canaux ioniques potassium supplémentaires.

Comme vous pouvez le constater, tout est très simple, l'essentiel est d'ouvrir les canaux ioniques nécessaires . Les canaux ioniques déclenchés par un stimulus sont ouverts par un irritant (stimulus). Les canaux ioniques chimio-dépendants sont ouverts par un émetteur (excitateur ou inhibiteur). Plus précisément, selon les canaux (sodium, potassium ou chlorure) sur lesquels le médiateur agira, le potentiel local - excitateur ou inhibiteur - agira également. Et le médiateur des potentiels locaux excitateurs et inhibiteurs peut être le même : il est important de savoir quels canaux ioniques s'y lieront avec leurs récepteurs moléculaires - sodium, potassium ou chlorure.

Types de médicaments :

1. Récepteur. Se produit sur les cellules réceptrices (récepteurs sensoriels) ou sur les terminaisons réceptrices des neurones sous l'influence d'un stimulus (irritant). Le mécanisme d'apparition d'un tel potentiel local de récepteur est examiné en détail à l'aide de l'exemple de la perception sonore par les récepteurs auditifs - Mécanismes moléculaires de réception sonore (transduction) point par point Ce processus est appelé « transduction », c'est-à-dire la transformation de l'irritation. en excitation nerveuse. Les récepteurs sensoriels de type secondaire ne sont pas capables de générer une impulsion nerveuse, leur excitation reste donc locale et la quantité d'émetteur libérée par la cellule réceptrice dépend de son amplitude.

2. Générateur . Apparaît sur les neurones sensoriels afférents (sur leurs terminaisons dendritiques, nœuds de Ranvier et/ou buttes axonales) sous l'influence de médiateurs qui libèrent des récepteurs de cellules sensorielles de type secondaire. Le potentiel générateur se transforme en potentiel d'action et en influx nerveux lorsqu'il atteint un niveau critique de dépolarisation, c'est-à-dire Il génère(génère) une impulsion nerveuse. C'est pourquoi on l'appelle générateur.

3. Potentiel post-synaptique excitateur (EPSP) . Se produit sur la membrane postsynaptique de la synapse, c'est-à-dire il reflète le transfert d'excitation d'un neurone à un autre. Il s'agit généralement de +4 mV. Il est important de noter que l'excitation se transmet d'un neurone à un autre précisément sous la forme d'un EPSP, et non d'un influx nerveux tout fait. L'EPSP provoque une dépolarisation de la membrane, mais sous le seuil, n'atteignant pas le CUD et incapable de générer une impulsion nerveuse. Par conséquent, toute une série d’EPSP est généralement nécessaire pour qu’un influx nerveux naisse, car l’ampleur d’un seul EPSP est totalement insuffisante pour atteindre un niveau critique de dépolarisation. Vous pouvez calculer vous-même combien d'EPSP simultanés sont nécessaires pour qu'une impulsion nerveuse naisse. (Réponse : 5-6.)

4. Potentiel post-synaptique inhibiteur (IPSP) . Il se produit sur la membrane post-synaptique de la synapse, mais ne l'excite pas, mais l'inhibe au contraire. En conséquence, cette membrane postsynaptique fait partie de synapse inhibitrice, pas excitant. L'IPSP provoque une hyperpolarisation de la membrane, c'est-à-dire déplace le potentiel de repos vers le bas, loin de zéro. Il s'agit généralement de -0,2 mV. Deux mécanismes de création de TPSP sont utilisés : 1) "chlore" - canaux ioniques pour le chlore (Cl-) ouverts, à travers lesquels les ions chlore pénètrent dans la cellule et augmentent son électronégativité, 2) "potassium" - les canaux ioniques pour le potassium (K+) s'ouvrent, les ions potassium sortent à travers eux, transportant des charges positives hors de la cellule, ce qui augmente l'électronégativité dans la cellule.

5. Potentiels de stimulateur cardiaque - ce sont des oscillations périodiques endogènes du potentiel de membrane proches de la sinusoïdale avec une fréquence de 0,1-10 Hz et une amplitude de 5-10 mV. Ils sont générés indépendamment par des neurones stimulateurs cardiaques spéciaux (pacemakers), sans influence extérieure. Les potentiels locaux du stimulateur cardiaque garantissent que le neurone du stimulateur cardiaque atteint périodiquement un niveau critique de dépolarisation et de génération spontanée (c'est-à-dire spontanée) de potentiels d'action et, par conséquent, d'influx nerveux.

Où naissent les potentiels locaux (LP) ?

La réponse est simple : sur les récepteurs sensoriels, sur les terminaisons réceptrices dendritiques des neurones et sur les membranes postsynaptiques des synapses. Il ne faut pas oublier la butte axonale, où les potentiels locaux s'intègrent et créent un potentiel générateur qui génère une impulsion nerveuse. C’est ici qu’il faut les chercher afin de donner des exemples de LP.

Lieux d'occurrence des potentiels locaux:

1. Récepteurs cellulaires sensoriels (par exemple, cellules ciliées auditives, papilles gustatives, etc.).

2. Terminaisons réceptrices des neurones sensoriels (afférents) (par exemple, les nocicepteurs des neurones de la douleur).

3. Membranes postsynaptiques des contacts synaptiques.

4. Le potentiel générateur se forme sur la butte de l'axone.

Caractéristiques des potentiels de membrane

Propriétés des potentiels locaux

1. Le potentiel local est directement proportionnel force de relance qui l'appelle.

2. Les potentiels locaux sont limités temps(ne vis pas longtemps) taille(ils ne grandissent pas) et espace(ils ne courent nulle part).

3. Les potentiels locaux sont capables de addition ., c'est à dire. ils se combinent et donnent une magnitude (amplitude) accrue.

4. L'amplitude du potentiel local diminue proportionnellement au carré de la distance. Cela signifie que le LP ne couvre pas la totalité de la membrane du neurone, mais est limité à la zone d’origine. Cependant, de nombreux LP individuels sont résumés et affectent collectivement la butte axonale, créant un potentiel générateur.

Le transmetteur situé dans les vésicules est libéré dans la fente synaptique par exocytose. (les bulles se rapprochent de la membrane, fusionnent avec elle et éclatent, libérant le médiateur). Sa libération se produit par petites portions - quanta. Chaque quantum contient de 1 000 à 10 000 molécules de neurotransmetteurs. Un petit nombre de quanta émergent de la fin et sont au repos. Lorsqu'un influx nerveux, c'est-à-dire AP atteint le terminal présynaptique, une dépolarisation de sa membrane présynaptique se produit. Ses canaux calciques s'ouvrent et les ions calcium pénètrent dans la plaque synaptique. La libération d’un grand nombre de quanta de neurotransmetteurs commence. Les molécules émettrices diffusent à travers la fente synaptique jusqu'à la membrane postsynaptique et interagissent avec ses chimiorécepteurs. À la suite de la formation de complexes émetteur-récepteur, la synthèse de ce qu'on appelle les seconds messagers commence dans la membrane sous-synaptique. Plus précisément l'AMPc. Ces messagers activent les canaux ioniques sur la membrane postsynaptique. Par conséquent, ces canaux sont appelés chimio-dépendants ou récepteurs. Ceux. ils s'ouvrent sur l'action du PAS sur les chimiorécepteurs. En raison de l'ouverture des canaux, le potentiel de la membrane sous-synaptique change. Ce changement est appelé potentiel post-synaptique.

Dans le système nerveux central, les synapses choline, adrénique, dopaminergique, sérotoninergique et quelques autres sont excitatrices. Lorsque leurs médiateurs interagissent avec les récepteurs correspondants, des canaux sodiques chimiodépendants s'ouvrent. Les ions sodium pénètrent dans la cellule par la membrane sous-synaptique. Une dépolarisation locale ou étendue se produit. Cette dépolarisation est appelée potentiel post-synaptique excitateur (EPSP).

Les synapses Glycine et GABAergiques sont inhibitrices. Lorsqu’un médiateur se lie aux chimiorécepteurs, les canaux chimiodépendants du potassium ou du chlorure sont activés. En conséquence, les ions potassium quittent la cellule à travers la membrane. Les ions chlore y pénètrent. Seule une hyperpolarisation locale de la membrane sous-synaptique se produit. C’est ce qu’on appelle le potentiel post-synaptique inhibiteur (IPSP).

L'ampleur de l'EPSP et de l'IPSP est déterminée par le nombre de quanta émetteurs libérés par les terminaux, et donc par la fréquence de l'influx nerveux. Ceux. la transmission synaptique n'obéit pas à la loi du tout ou rien. Si la quantité de transmetteur excitateur libéré est suffisamment importante, un PA se propageant peut alors être généré dans la membrane sous-synaptique. L'IPSP, quelle que soit la quantité d'émetteur, ne se propage pas au-delà de la membrane sous-synaptique.

Après la cessation de l'influx nerveux, l'émetteur libéré est retiré de la fente synaptique de trois manières :

1. Détruit par des enzymes spéciales fixées à la surface de la membrane sous-synaptique. Au niveau des synapses cholinergiques, il s'agit de l'acétylcholinestérase (AChE). En adrénergique, dopaminergique, sérotoninergique - monoamine oxydase (MAO) et catéchol-o-méthyltransférase (COMT).

2. Une partie du neurotransmetteur retourne au terminal présynaptique en utilisant le processus de recapture (cela signifie que la synthèse d'un nouveau neurotransmetteur est un long processus).

3. Une petite quantité est emportée par le liquide intercellulaire.

Caractéristiques de la transmission de l'excitation à travers les synapses chimiques :

1. L'excitation est transmise dans une seule direction, ce qui contribue à sa propagation précise au système nerveux central.

2.Ils ont un retard synaptique. C'est le temps nécessaire à la libération de l'émetteur, à sa diffusion et à ses processus dans la membrane sous-synaptique.

3. La transformation se produit au niveau des synapses, c'est-à-dire modification de la fréquence de l'influx nerveux.

4.Ils se caractérisent par le phénomène de sommation. Ceux. plus la fréquence d'impulsion est élevée, plus l'amplitude de l'EPSP et de l'IPSP est élevée.

5. Les synapses ont une faible labilité.

Les synapses périphériques sont formées par les terminaisons des nerfs efférents et des sections des membranes des organes exécutifs. Par exemple, les jonctions neuromusculaires sont formées par les terminaisons axonales des motoneurones et des fibres musculaires. En raison de leur forme particulière, on les appelle plaques terminales neuromusculaires. Leur plan structurel général est le même que celui de toutes les synapses chimiques, mais la membrane sous-synaptique est plus épaisse et forme de nombreux replis sous-synaptiques. Ils augmentent la zone de contact synaptique. Le médiateur de ces synapses est l'acétylcholine. Les récepteurs H-cholinergiques sont intégrés à la membrane sous-synaptique, c'est-à-dire les récepteurs cholinergiques qui, en plus de l'ACh, peuvent également se lier à la nicotine. L'interaction de l'acétylcholine avec les récepteurs cholinergiques conduit à l'ouverture de canaux sodiques chimio-dépendants et au développement d'une dépolarisation. En raison du fait que des quanta individuels d'acétylcholine sont libérés au repos, de faibles poussées de dépolarisation à court terme - potentiels de plaque terminale miniatures (MEPP) - apparaissent constamment dans la membrane postsynaptique des synapses neuromusculaires. Lorsqu’une impulsion nerveuse arrive, une grande quantité d’ACh est libérée et une dépolarisation prononcée se développe, appelée potentiel de plaque terminale (PPE). Contrairement aux synapses centrales, dans les synapses neuromusculaires, l'EPP est toujours nettement supérieure au niveau critique de dépolarisation. Par conséquent, cela s’accompagne toujours de la génération de PD et d’une contraction des fibres musculaires. Ceux. pour propager l’excitation et la réduction des effets de sommation des quanta de neurotransmetteurs n’est pas nécessaire. Le poison du curare et les médicaments de type curare, les médicaments pharmacologiques réduisent considérablement la PPE et bloquent la transmission neuromusculaire. En conséquence, tous les muscles squelettiques sont désactivés, y compris les muscles respiratoires. Ceci est utilisé pour les chirurgies ventilées mécaniquement. La destruction de l'ACh est réalisée par l'enzyme acétylcholinestérase. Certaines substances organophosphorées (chlorophos, sarin) inactivent la cholinestérase. Par conséquent, l’ACh s’accumule dans les synapses et des crampes musculaires surviennent.

La figure montre un neurone dans l'état terminal présynaptique au repos et non excité en contact avec sa surface. Le potentiel de membrane au repos dans tout le soma est de -65 mV.

L'image montre terminal présynaptiqueà partir duquel le transmetteur excitateur a été libéré dans l'espace entre le terminal et la membrane du soma neuronal. Cet émetteur agit sur le récepteur excitateur membranaire, augmentant la perméabilité de la membrane au Na+. En raison du grand gradient de concentration des ions Na+ et de l’électronégativité significative à l’intérieur du neurone, les ions Na+ diffusent rapidement dans la cellule.

Afflux rapide ions Na+ chargés positivementà l'intérieur de la cellule neutralise partiellement la négativité du potentiel membranaire au repos. Ainsi, sur la figure, le potentiel de membrane au repos s'est déplacé dans le sens positif de -65 à -45 mV. Ce changement positif du potentiel membranaire au repos est appelé potentiel postsynaptique excitateur (EPSP), car si ce potentiel se déplace de manière significative dans le sens positif, il conduit au développement d'un potentiel d'action dans le neurone postsynaptique, c'est-à-dire à son enthousiasme. (Dans ce cas, l'EPSP est de +20 mV, c'est-à-dire que le potentiel de membrane est devenu 20 mV plus positif qu'au repos.)

Il convient toutefois de noter ce qui suit. Simple un terminal présynaptique ne pourra jamais augmenter immédiatement le potentiel neuronal de -65 mV à -45 mV. Un déplacement de potentiel aussi important nécessite la décharge de nombreuses terminaisons (environ 40 à 80 pour un motoneurone spinal typique) simultanément ou en succession rapide. Cela implique un processus appelé sommation, qui est détaillé dans les articles suivants.
Génération de potentiels d'action dans le segment initial de l'axone s'étendant à partir du corps neuronal. Seuil d'excitation.

Lorsque l'EPSP se déplace assez fortement dans le sens positif, un niveau de dépolarisation est atteint auquel un potentiel d'action se développe dans le neurone. Cependant, le potentiel d'action n'apparaît pas dans la partie de la membrane adjacente aux synapses excitatrices, mais dans le segment initial de l'axone - au point de transition du soma neuronal dans l'axone.

La raison principale Cela est dû au nombre relativement faible de canaux sodiques voltage-dépendants dans la membrane soma du neurone, ce qui, lors du développement de l'EPSP, rend difficile l'ouverture du nombre requis de canaux sodiques pour l'apparition d'un potentiel d'action.

Vice versa, concentration de canaux sodiques voltage-dépendants dans la membrane du segment initial est 7 fois plus que dans la membrane du soma et, par conséquent, cette région du neurone peut générer un potentiel d'action beaucoup plus facilement que le soma. L'EPSP capable de susciter un potentiel d'action au niveau du segment initial de l'axone se situe entre +10 et +20 mV (par rapport à +30 ou +40 mV ou plus requis pour exciter le soma).

Juste après le potentiel d’action se développe, il s'étend le long de l'axone jusqu'à la périphérie et généralement aussi jusqu'au soma. Dans certains cas, il s'étend aux dendrites, mais pas à toutes, car celles-ci, comme le soma des neurones, possèdent très peu de canaux sodiques voltage-dépendants et ne parviennent donc souvent pas à générer des potentiels d'action.

La figure montre que seuil d'excitation des neuroneségal à environ -45 mV, soit 20 mV plus positif que le potentiel de repos du neurone de -65 mV, correspondant à un EPSP de +20 mV.

L’apparition de PA résultant de l’effet dépolarisant artificiel du courant électrique a été discutée ci-dessus. Naturellement, dans des conditions réelles, la PD est générée à la suite de certains processus physiologiques. Ces processus se déroulent dans les synapses. Lorsque le PA, se propageant à travers la membrane, atteint la terminaison présynaptique, cela entraîne la libération du transmetteur dans la fente synaptique.

Sur la membrane postsynaptique se trouvent récepteurs- des molécules protéiques complexes avec lesquelles le médiateur est capable de se connecter. Le complexe qui en résulte est le « maillon déclencheur » de la chaîne de réactions biochimiques menant à l’ouverture canaux ioniques chimiosensibles. Grâce à ces canaux - sodium, potassium, chlorure, calcium - des potentiels postsynaptiques (PSP), à la fois excitateurs et inhibiteurs, sont générés. Les canaux ioniques chimiosensibles s'ouvrent généralement pendant 3 à 5 ms.

Différents médiateurs provoquent l'ouverture de différents canaux. L'ouverture des canaux sodiques ou calciques sur la membrane postsynaptique provoque l'entrée d'ions Na + (Ca 2+) dans la cellule et une légère dépolarisation du neurone. Lors de cette dépolarisation, la différence de potentiel à travers la membrane est plus proche du seuil de déclenchement AP. Par conséquent, un stimulus plus petit que d’habitude peut provoquer une réponse du neurone, c’est-à-dire que la cellule nerveuse est dans un état relativement excité. À cet égard, la dépolarisation locale de la membrane sous l'influence d'un médiateur a été appelée potentiel postsynaptique excitateur(EPSP).

L'ouverture des canaux Cl - chimiosensibles conduit à l'entrée d'ions chlore dans la cellule ; ouverture des canaux K + – à la sortie des ions potassium. Dans les deux cas, une légère hyperpolarisation se produit et la différence de potentiel à travers la membrane neuronale augmente en valeur absolue. Dans ce contexte, un stimulus plus important que d’habitude est nécessaire pour déclencher la MP. La cellule nerveuse se trouve donc dans un état relativement inhibé. À cet égard, l'hyperpolarisation locale de la membrane sous l'influence d'un médiateur a été appelée potentiel post-synaptique inhibiteur(TPSP).

Contrairement au potentiel d'action, les potentiels postsynaptiques (PSP) ne se développent pas selon la loi du « tout ou rien », mais progressivement, c'est-à-dire peut être plus ou moins. L'ampleur de la PSP est proportionnelle à la quantité d'émetteur libérée dans la fente synaptique. Le médiateur est libéré de la présynapse en petites portions - quanta, correspondant au volume de la vésicule. Chaque vésicule contient plusieurs milliers de molécules médiatrices. En conséquence, un quantum du médiateur provoque une petite PSP (PSP miniature), d'une valeur de 0,1 à 0,6 mV. Une autre différence entre la PSP et l'AP est que la PSP ne se propage pas à travers la membrane neuronale.

Les paramètres moyennés de l'EPSP et de l'IPSP sont proches. Leur durée est généralement d'environ 10 ms (parfois 50 à 100 ms), ce qui est nettement plus long que dans le cas de la PD. L'amplitude des EPSP et IPSP est déterminée par la durée et la pente de leur première phase. Cela dépend à son tour de la quantité et de la durée de présence de l’émetteur dans la fente synaptique. L'amplitude des potentiels post-synaptiques uniques dans le système nerveux central est de 1 à 5 mV. Dans une grande synapse neuromusculaire, un analogue de l'EPSP, appelé potentiel de plaque terminale, atteint 40 mV ou plus . Le temps nécessaire pour conduire l’excitation à travers la fente synaptique est appelé délai synaptique. C'est environ 1 ms.

Il est clair que dans l’écrasante majorité des cas (à l’exception du potentiel de la plaque d’extrémité), un seul EPSP n’est pas capable de provoquer un AP. L'excitation provoquée par le médiateur n'atteint tout simplement pas le niveau seuil. Par conséquent, pour atteindre le seuil de déclenchement de PD, il faut addition(superposition) de plusieurs EPSP. Il existe deux options de sommation - temporel et spatial. Dans le premier cas, il y a une superposition des effets de stimuli arrivant à une synapse avec une fréquence élevée . En effet, si un deuxième, puis un troisième, etc., s'ajoute à un EPSP qui n'est pas encore éteint. – il y aura une réelle opportunité de lancer le PD. Dans des situations réelles, cela signifie que le signal arrivant à la synapse est suffisamment intense et « mérite » d’être transmis plus loin dans le réseau de neurones. La sommation spatiale consiste à superposer les EPSP des synapses voisines les unes sur les autres dans une région de la membrane électrosensible qui leur est adjacente. Une membrane dotée de canaux ioniques dépendants du potentiel est dite électrosensible. Une membrane possédant des canaux ioniques ligand-dépendants est dite chimiosensible.

Dans le cas d’une activité neuronale réelle, les effets de sommation spatiale et temporelle se combinent. Et plus les synapses participent à ce processus (c'est-à-dire qu'elles se déclenchent relativement simultanément), plus la probabilité d'atteindre le seuil de déclenchement d'un potentiel d'action est grande. Dans ce cas, certaines synapses peuvent avoir des propriétés inhibitrices et provoquer l’IPSP. Par conséquent, leurs effets seront soustraits à la somme des influences excitantes. De manière générale, en première approximation, la condition de lancement d'un PD à chaque instant peut être déterminée comme suit :

å EPSP - å IPSP ³ Seuil de déclenchement PD

Cependant, évaluer la contribution de potentiels postsynaptiques spécifiques à ce résultat est assez difficile. Le fait est que leur influence s’estompe rapidement à mesure qu’ils s’éloignent de leur lieu d’origine. De plus, l'atténuation dans les processus se produit plus rapidement que dans le corps du neurone, et plus le processus est rapide, plus il est mince. Enfin, la membrane électrosensible d’un neurone a une excitabilité légèrement différente selon les endroits. Il est maximum dans la butte de l'axone (l'endroit où l'axone s'écarte du corps du neurone) et aux endroits de la première ramification des grosses dendrites. En conséquence, il s’avère que plus une synapse particulière est proche de ces points, plus sa contribution au contrôle de la génération des AP est importante. Un IPSP apparaissant près de la butte de l'axone peut suffire à arrêter la transmission du signal.

Le processus de sommation des EPSP et des IPSP qui surviennent au niveau de différentes synapses est, en fait, la principale opération informatique effectuée sur les neurones du système nerveux central. Lorsqu'ils sont mis en œuvre, les signaux ont la possibilité de « confirmer » leur signification, peuvent se combiner avec d'autres signaux et former une « image d'information », peuvent être bloqués (en présence de certaines conditions - signaux via des canaux inhibiteurs), etc. Il s'ensuit que l'unité structurelle et fonctionnelle la plus élémentaire du système nerveux central n'est pas un neurone, mais une synapse. La capacité du système nerveux central à effectuer des opérations informatiques complexes n’est donc pas déterminée par son poids total ni même par le nombre de neurones, mais par le nombre de synapses. Cette quantité dans le cerveau humain se mesure apparemment en dizaines de milliards. De plus, à mesure que l’ontogenèse individuelle progresse, le cerveau est capable de former des synapses supplémentaires, augmentant ainsi son potentiel. Ce processus est particulièrement intense au début de la période postnatale, lorsque le système nerveux s'adapte au niveau de charge d'informations à venir.

Ainsi, les informations dans le réseau neuronal sont transmises comme suit : un émetteur excitateur (provoquant l'EPSP) est libéré du terminal présynaptique, un AP se produit dans le neurone postsynaptique, il se propage le long de l'axone jusqu'à son extrémité, là l'émetteur est à nouveau libéré, etc. Chaque PD nouvellement formé a la même taille (la loi du « tout ou rien »). Le signal circule ainsi rapidement et sans atténuation.

Cependant, la propagation de l’information dans le système nerveux doit avoir un point de départ. À cet égard, la question se pose : d’où vient le premier EPSP ? La réponse est la suivante : il apparaît dans des formations sensorielles spéciales qui perçoivent les influences du monde extérieur ou de l'environnement interne du corps. Il en résulte des modifications de la perméabilité des membranes cellulaires. Ils conduisent au développement de potentiels de récepteurs spéciaux, aux propriétés similaires à celles de la PSP, et finalement à la génération de PA dans le nerf sensoriel. Essentiellement, des formations sensorielles de différents types traduisent de nombreuses formes d’énergie (chimique, mécanique, lumineuse, thermique) en un seul langage de signaux nerveux que le cerveau comprend.

Médiateurs du système nerveux

Cycle de vie du médiateur

Cette section et les suivantes de ce manuel sont consacrées aux aspects chimiques du système nerveux, à une description de divers systèmes médiateurs et de médicaments psychotropes. Cependant, avant de passer à des substances spécifiques qui réalisent et régulent la transmission synaptique, il convient de considérer le cycle de vie d'un émetteur « généralisé ». Il comprend les étapes suivantes : synthèse, chargement dans la vésicule et transport vers la terminaison présynaptique ; libération dans la fente synaptique ; se lier à un récepteur sur la membrane postsynaptique ; inactivation.

La formation de l'émetteur se produit souvent directement au niveau du terminal présynaptique. Cela est possible lorsque le processus de synthèse est chimiquement relativement simple et ne nécessite aucun précurseur difficile à trouver. Si ces conditions ne sont pas remplies, la formation d'un émetteur se produit dans le corps du neurone. Cela est particulièrement vrai pour les médiateurs peptidiques résultant de la « coupure » de molécules protéiques plus grosses. La synthèse de chaque médiateur spécifique est associée à des enzymes spécifiques qui réalisent les réactions correspondantes. L'activité du système médiateur dépend en fin de compte de leur quantité et de leur activité.

Les molécules de neurotransmetteurs synthétisées dans le corps neuronal sont transférées d'abord vers le réticulum endoplasmique puis vers l'appareil de Golgi. Cet organite assure l'exocytose des médiateurs, en les pré-conditionnant dans des vésicules membranaires - vésicules. Les vésicules résultantes sont transportées vers les terminaisons présynaptiques par transport axonal rapide.

Dans le cas où l'émetteur est synthétisé immédiatement au niveau de la terminaison présynaptique, l'appareil de Golgi est capable de former des vésicules vides. Ils sont également transportés le long de l’axone. Les vésicules sont remplies d'émetteur directement au niveau du terminal présynaptique (grâce au travail de pompes moléculaires spéciales). Le nombre de vésicules accumulées dans la terminaison présynaptique se mesure en milliers. L'épuisement des réserves de médiateurs, même en cas de transmission intensive d'informations, se produit très rarement (généralement en raison de l'action d'agents pharmacologiques spéciaux).

Chaque neurone ne produit qu'un seul transmetteur principal (acétylcholine, dopamine, etc.). Cependant, d’autres substances capables de transmettre des signaux nerveux peuvent souvent être trouvées dans la terminaison présynaptique. Ce sont ce qu'on appelle des comédiateurs (par exemple des peptides). On les trouve en très petites quantités et se trouvent généralement dans des vésicules qui diffèrent par leur forme et leur taille des vésicules contenant l'émetteur principal.

La libération du contenu des vésicules est déclenchée au moment où le potentiel d'action arrive à la terminaison présynaptique (Fig. 10). Dans ce cas, le signal électrique est essentiellement converti en signal chimique. Une telle transformation est une tâche assez complexe et s'effectue en plusieurs étapes. La première est d'ouvrir Canaux Ca 2+ dépendants du potentiel.

Les canaux de ce type sont répandus dans le système nerveux. Dans ce cas, ils sont situés dans la membrane de la terminaison présynaptique et s'ouvrent lors de sa dépolarisation, provoquée par l'arrivée de AP. En conséquence, une certaine partie des ions Ca 2+ pénètre dans la cellule et leur contenu à l'intérieur du terminal augmente de 10 à 100 fois. Il est clair que plus la concentration de Ca 2+ dans l'environnement extérieur est élevée, plus le nombre d'ions entrants sera élevé.

Le but principal des ions Ca 2+ dans la terminaison présynaptique est d'influencer le complexe protéique complexe intégré dans la membrane de la vésicule. Ce complexe comprend des protéines responsables de la fixation (« ancrage ») de la vésicule dans le cytoplasme du terminal présynaptique et de son contact avec la membrane présynaptique. Sous l'influence de Ca 2+ (on suppose que cela nécessite quatre ions), la vésicule commence à se déplacer. En atteignant la membrane présynaptique, la vésicule y « colle », ce qui fait que l'émetteur pénètre dans la fente synaptique. L'ensemble de ce processus se produit très rapidement - en 1 à 5 ms. Fait intéressant, après environ 10 s, le processus de restauration des vésicules peut être observé : elles sont séparées de la membrane présynaptique et renvoyées vers le terminal présynaptique. À l’avenir, ces bulles vides pourront être à nouveau remplies à l’aide d’un médiateur.

Il est intéressant de noter que les ions Mg 2+ sont également capables de pénétrer à travers les canaux calciques, en compétition avec le calcium. Par conséquent, l’apparition de magnésium dans le milieu intercellulaire réduit la quantité totale de calcium entrant dans le terminal. Par conséquent, l'introduction d'une grande quantité de Mg 2+ (par exemple, sous forme de magnésium - MgSo 4) entraîne une diminution de la libération de l'émetteur et, par conséquent, un affaiblissement de la transmission du signal synaptique.

Une fois dans la fente synaptique, le transmetteur interagit avec des récepteurs protéiques spécialisés intégrés à la membrane présynaptique en moins de 1 ms. L'organisation spatiale d'un tel récepteur prévoit l'existence d'un « centre actif » - un site dans une molécule protéique qui a une certaine forme et une certaine répartition des charges. Cette région correspond strictement à la configuration spatiale du médiateur et à la répartition des charges sur sa molécule. Le centre actif du récepteur et le médiateur sont capables de former un complexe (selon le principe de la « clé de la serrure »). La conséquence immédiate en est l'activation du récepteur, et la conséquence relativement lointaine est le développement de potentiels postsynaptiques et l'initiation de potentiels d'action.

Le contact entre un émetteur et un récepteur peut entraîner des conséquences différentes selon le type de récepteur auquel appartient le récepteur. Dans le cas le plus général, il existe deux types de ces récepteurs : les récepteurs ionotropes et métabotropiques.

Activation récepteur métabotropique(Fig. 11) entraîne des modifications du métabolisme intracellulaire, c'est-à-dire le déroulement de certaines réactions biochimiques. Sur la face interne de la membrane, un certain nombre d'autres protéines sont attachées à un tel récepteur, remplissant en partie des fonctions enzymatiques, en partie de transmission (« intermédiaires »). Les protéines médiatrices appartiennent au groupe des protéines G. Sous l'influence d'un récepteur activé, la protéine G agit sur la protéine enzymatique, la transférant à un état actif « de travail ». Cela signifie qu'une certaine réaction chimique est déclenchée. Son essence est qu'une certaine molécule précurseur est convertie en une molécule de signalisation - un deuxième messager.

Intermédiaires secondaires- ce sont de petites molécules ou ions capables de mouvements rapides qui transmettent un signal à l'intérieur de la cellule. C’est en cela qu’ils diffèrent des « messagers primaires » – médiateurs et hormones qui transmettent l’information de cellule à cellule. Le deuxième messager le plus connu est l’AMPc (acide adénosine monophosphorique cyclique), formé à partir de l’ATP par l’enzyme adénylate cyclase. Le GMPc (acide guanosine-mono-phosphorique) lui ressemble. D’autres seconds messagers importants sont l’inositol triphosphate et le diacylglycérol, formés à partir de composants de la membrane cellulaire. Le rôle du Ca 2+, qui pénètre dans la cellule de l'extérieur par les canaux ioniques ou est libéré à partir de sites de stockage spéciaux à l'intérieur de la cellule (« dépôt » de calcium), est extrêmement important. Récemment, une grande attention a été accordée au deuxième messager à très courte durée de vie, le NO (oxyde nitrique). Il a été démontré que le NO est capable de transmettre un signal non seulement au sein d'une cellule, mais également entre cellules (y compris d'un neurone postsynaptique à un neurone présynaptique).

La dernière étape de la transduction du signal chimique est l’action du deuxième messager sur le canal ionique chimiosensible. Cet effet se produit soit directement, soit via des liens intermédiaires supplémentaires (par exemple des enzymes). Dans tous les cas, le canal ionique s’ouvre et un EPSP ou IPSP se développe. La durée et l'amplitude de leur première phase seront déterminées par la quantité de messager secondaire, qui, à son tour, dépend de la quantité de médiateur libéré et de la durée de son interaction avec le récepteur.

Ainsi, le mécanisme de transmission du stimulus nerveux utilisé par les récepteurs métabotropiques comprend plusieurs étapes successives. A chacun d'eux, une régulation (affaiblissement ou renforcement) du signal est possible, ce qui rend la réaction de la cellule postsynaptique plus flexible et adaptée aux conditions actuelles. Dans le même temps, cela entraîne également un ralentissement du processus de transfert d’informations. C'est pourquoi, au cours de l'évolution, le besoin d'une voie de signal plus rapide s'est fait sentir, ce qui a conduit à l'émergence de récepteurs ionotropes.

Dans le cas d'un récepteur ionotrope (voir Fig. 13), la molécule sensible contient non seulement un site actif de liaison au médiateur, mais également un canal ionique. L'effet du médiateur sur le récepteur conduit à l'ouverture quasi instantanée du canal et au développement du potentiel postsynaptique. Par exemple, les synapses neuromusculaires fonctionnent selon ce principe.

L'inactivation est la dernière étape du cycle de vie du médiateur. Le but de cette étape est d'arrêter son action sur le récepteur (interruption du signal). En effet, les PA se propageant le long de la membrane des cellules nerveuses sont des événements discrets et limités dans le temps. Pour une transmission adéquate du signal d’un neurone à l’autre, cette discrétion doit être préservée. En conséquence, la transmission synaptique doit également être limitée dans le temps et disposer de mécanismes non seulement d’initiation, mais également de terminaison.

Dans le cas le plus simple, l’inactivation se produit directement au niveau de la cible synaptique. Dans ce cas, l’enzyme détruit efficacement toutes les molécules médiatrices flottantes. Bien entendu, certains d’entre eux parviennent tout de même à atteindre la membrane postsynaptique. Cependant, leur connexion avec les centres actifs des récepteurs n'est pas absolument stable. Le fait est que l’interaction ligand-récepteur est généralement probabiliste. Cela signifie qu'en réalité, la molécule émettrice est en connexion avec le centre actif, disons 2/3 du temps, mais 1/3 flotte librement dans la fente synaptique. C'est à ce moment qu'il peut être inactivé.

La deuxième méthode d'inactivation implique l'absorption du transmetteur depuis la fente synaptique à l'aide de protéines de pompe spéciales. Ces protéines peuvent être localisées soit sur les membranes des cellules gliales, soit sur la membrane présynaptique. Dans le premier cas, le médiateur est rapidement transféré à l'intérieur des cellules gliales, après quoi il est détruit par une enzyme spécialisée. Dans le second cas, l'émetteur retourne vers la borne présynaptique ( reprise). À l’avenir, il pourra également être détruit, mais il pourra également être rechargé dans des vésicules vides. Cette dernière option permet l'utilisation la plus économique de ces médiateurs dont la synthèse est associée à certains problèmes pour le neurone (peu de précurseur, longue chaîne de réactions, etc.).

La vitesse du processus d'inactivation détermine la durée totale d'exposition du médiateur au récepteur. C'est de cela que dépend en fin de compte l'amplitude des potentiels post-synaptiques et, par conséquent, l'initiation des PA et la poursuite de la transmission du signal à travers le réseau neuronal. Lorsque des éléments du système d’inactivation sont endommagés, on observe une augmentation significative de l’efficacité de la transmission synaptique. En effet, dans ce cas, l'émetteur libéré agira sur les récepteurs beaucoup plus longtemps, et l'amplitude de l'EPSP ou de l'IPSP augmentera sensiblement.

Tous les neurones sont divisés en types en fonction de l'émetteur qu'ils produisent. Dans ce cas, « -ergic » est ajouté au nom du médiateur. Ainsi, les neurones acétylcholinergiques qui synthétisent l'acétylcholine forment le système acétylcholinergique, les neurones qui synthétisent l'acide glutamique forment le système glutamatergique, etc.

Un neurone peut être connecté aux neurones de son système émetteur et à d’autres systèmes. La question est compliquée par le fait qu'en règle générale, il n'existe pas un type de récepteur pour un médiateur, mais deux ou plusieurs, et pour un médiateur, il peut y avoir à la fois des récepteurs ionotropes et métabotropiques.

Les substances qui influencent différentes étapes du cycle de vie des médiateurs sont d'une grande importance pour la vie humaine. Ils forment un groupe de ce qu'on appelle médicaments psychotropes– des composés qui affectent divers aspects de l'activité cérébrale : le niveau général d'activité, la mémoire, les expériences émotionnelles, etc. Dans ce cas, les substances les plus couramment utilisées sont celles qui modifient l'interaction entre le récepteur et le médiateur, ainsi que celles qui affecter les canaux ioniques chimiosensibles.

En introduisant dans le corps des molécules de structure similaire à celle du médiateur, on peut observer comment elles se connectent aux centres actifs des récepteurs correspondants et les excitent. En conséquence, l’effet du médicament utilisé sera similaire à celui du médiateur lui-même. Les substances de ce type sont appelées agonistes médiateur. L’effet des agonistes sur la synapse est souvent très durable et efficace. Cela s'explique par le fait que la force de leur liaison aux récepteurs est souvent supérieure à celle du médiateur et que les systèmes d'inactivation ne sont pas capables de retirer rapidement l'agoniste de la fente synaptique.

Dans un cas plus complexe, les molécules introduites de l’extérieur ne sont que partiellement similaires au médiateur. Ensuite, en se connectant aux centres actifs des récepteurs, ils les occuperont (c'est-à-dire empêcheront le médiateur d'y accéder ; entreront en compétition avec lui), mais n'exciteront pas le récepteur. En conséquence, l’effet du médicament utilisé sera opposé à celui du médiateur. Les substances de ce type sont dites compétitives antagonistes(bloqueurs) du médiateur. Il existe également le concept d'antagoniste non compétitif. Dans ce mode de réalisation, le médicament administré perturbe l'action du médiateur en bloquant les canaux ioniques chimiosensibles.

Certains agonistes et antagonistes des médiateurs sont des substances d'origine naturelle. Leur existence est le résultat de longs processus évolutifs au cours desquels certains organismes vivants (principalement des plantes) ont « inventé » des substances qui les protégeaient d’être mangés par d’autres organismes. Les poisons provenant des animaux de chasse (serpents, araignées, etc.) sont également des médicaments psychotropes naturels.

La deuxième partie des agonistes et antagonistes est constituée de composés synthétiques créés par l'homme. Lors de leur développement, les chimistes et pharmacologues doivent prendre en compte un certain nombre d'exigences. Premièrement, la structure d’une telle substance doit contenir une région « clé » correspondant à la molécule médiatrice. Deuxièmement, un tel médicament doit être résistant aux systèmes d’inactivation. Troisièmement, il doit pénétrer les barrières de l’organisme – hémato-encéphalique et, de préférence, intestinales. Ce n’est que dans ce cas qu’il peut atteindre le cerveau lorsqu’il est introduit dans l’organisme sous forme de comprimé ou d’injection. Actuellement, les agonistes et antagonistes des neurotransmetteurs (ainsi que les composés qui affectent la transmission synaptique par d'autres moyens) sont largement utilisés en clinique. Dans le même temps, à fortes doses, beaucoup d'entre eux sont des médicaments et des poisons, ce qui indique également la nécessité de les étudier sérieusement.

Les médiateurs sont très divers dans leur structure chimique. À cet égard, il existe parmi eux des groupes de monoamines (dérivés d'acides aminés), d'acides aminés, de peptides (chaînes d'acides aminés). L'acétylcholine a une nature chimique particulière, par laquelle nous commencerons notre examen des principaux systèmes médiateurs et des médicaments psychotropes qui leur sont associés.

Acétylcholine

L'acétylcholine a été le premier neurotransmetteur découvert. Selon sa structure chimique, il s'agit d'une combinaison de deux molécules : la choline contenant de l'azote et un résidu d'acide acétique. La synthèse de l'acétylcholine se produit principalement dans les terminaisons présynaptiques en utilisant l'enzyme choline acétyltransférase. L'émetteur est ensuite transféré dans des vésicules vides et y est stocké jusqu'à sa libération.

L'acétylcholine agit comme médiateur dans trois blocs fonctionnels du système nerveux. Ce sont les synapses neuromusculaires, la partie périphérique du système nerveux autonome et relativement peu de zones du système nerveux central.

L'acétylcholine est un transmetteur des motoneurones du système nerveux, localisé dans les cornes antérieures de la substance grise de la moelle épinière et les noyaux moteurs des nerfs crâniens. Leurs axones sont dirigés vers les muscles squelettiques et, en se ramifiant, forment avec eux des synapses neuromusculaires. Dans ce cas, un axone peut établir un contact avec 5 à 5 000 fibres musculaires ; mais chaque fibre musculaire est contrôlée par une seule synapse. La taille des synapses neuromusculaires est des dizaines de fois plus grande que celle des synapses du système nerveux central. Même un seul PA arrivant le long de l’axone d’un motoneurone provoque la libération d’une quantité très importante d’acétylcholine au niveau de la synapse. De ce fait, la dépolarisation qui se développe sur la membrane postsynaptique est si importante qu’elle déclenche toujours l’action de la cellule musculaire. Cet AP entraîne à son tour la libération de Ca 2+ par les canaux du réticulum endoplasmique, l'activation des protéines motrices et la contraction de la fibre striée.

Dans le système nerveux autonome, l'acétylcholine, en tant que médiateur, est produite par les neurones situés dans le système nerveux central, ainsi que par les cellules ganglionnaires de la partie parasympathique. Par conséquent, à l'aide de ce médiateur, des signaux sont transmis au sein des ganglions autonomes, ainsi que des influences parasympathiques directement sur les organes internes.

Dans le système nerveux central, l'acétylcholine est produite par une partie des neurones des noyaux réticulaires du pont, des interneurones des noyaux gris centraux (plus précisément du striatum) et de certaines autres zones locales. Le rôle de ce médiateur dans la régulation du niveau d'éveil, des systèmes de mémoire et des systèmes moteurs est envisagé.

Libérée du terminal présynaptique, l'acétylcholine agit sur les récepteurs postsynaptiques. Ces récepteurs ne sont pas homogènes et diffèrent à la fois par leur emplacement et par un certain nombre de propriétés essentielles. Il en existe deux types, nommés d'après leurs agonistes. Le premier type, en plus de l'acétylcholine, est excité par l'action de la nicotine, un alcaloïde du tabac (récepteurs nicotiniques ou récepteurs H-cholinergiques). Le deuxième type est activé par l’acétylcholine et la toxine muscarine de l’agaric de mouche (récepteurs muscariniques ou récepteurs M-cholinergiques). Regardons-les de plus près.

Récepteurs nicotiniques sont un exemple classique de récepteurs ionotropes, c'est-à-dire leur canal ionique fait partie du récepteur et s'ouvre immédiatement après l'ajout d'acétylcholine. Ce canal se caractérise par une perméabilité universelle aux ions chargés positivement. Cependant, dans des conditions normales (lors de l'ouverture sur fond de PP), on observe principalement un courant Na + entrant à travers leurs canaux, provoquant une dépolarisation de la membrane et une excitation du neurone.

Les récepteurs N-cholinergiques sont situés sur la membrane postsynaptique des fibres striées des muscles squelettiques (synapses neuromusculaires), dans les synapses des ganglions autonomes et en plus petit nombre que les récepteurs muscariniques du système nerveux central. La zone la plus sensible à la nicotine est les ganglions autonomes (notamment les sympathiques). Ainsi, les premières tentatives de fumer entraînent des perturbations importantes du fonctionnement des organes internes, des augmentations de la tension artérielle, des nausées, etc. Au fur et à mesure qu'on s'y habitue, la composante sympathique de l'action est principalement conservée - c'est-à-dire La nicotine commence à agir principalement comme stimulant pour de nombreux systèmes corporels. Il existe également un effet activateur central (sur le cerveau) de l'acétylcholine. Les surdoses de nicotine (50 mg ou plus) provoquent une forte augmentation de la fréquence cardiaque, des convulsions et un arrêt respiratoire.

Lorsqu'elle est utilisée pendant le tabagisme comme stimulant narcotique faible, la nicotine provoque le développement non seulement d'une dépendance, mais également d'une dépendance - une situation dans laquelle le corps inclut dans son métabolisme une drogue venant de l'extérieur, c'est-à-dire « compte » sur son afflux constant. Lorsque vous arrêtez de prendre le médicament, une perturbation se produit dans les systèmes cérébraux qui l'utilisent. Il en résulte une forte détérioration du bien-être, une dépression, etc. (syndrome de sevrage ou syndrome de sevrage). Ainsi, une personne devenue dépendante a besoin d’une drogue non pas tant pour ressentir de la gaieté et de l’euphorie, mais pour revenir au moins à un niveau de fonctionnement relativement « normal ».

L'antagoniste des récepteurs nicotiniques le plus connu est la d-tubocurarine, principe actif d'un poison préparé à partir de certaines plantes sud-américaines. Son principal site d'application sont les synapses neuromusculaires. Dans ce cas, il y a une relaxation séquentielle des muscles des doigts, puis des yeux, des bras et des jambes, du cou, du dos et enfin des muscles respiratoires. La durée d'action de la d-tubocurarine est relativement courte - 30 à 60 minutes. Si vous maintenez la respiration artificielle pendant tout ce temps, après la fin de l'action de la tubocurarine, le corps ne subira aucun dommage significatif.

Les neurotoxines du serpent ont un effet encore plus fort sur la jonction neuromusculaire. Par exemple, le venin de cobra contient une neurotoxine a, qui se lie de manière presque irréversible au récepteur nicotinique et le bloque. Le venin contient également une neurotoxine B, qui inhibe la libération du transmetteur par la terminaison présynaptique.

Les antagonistes des récepteurs nicotiniques du cerveau, le cyclodol et l'akineton, sont utilisés pour réduire les symptômes du parkinsonisme. Leur introduction réduit les manifestations des troubles moteurs caractéristiques de cette maladie.

Récepteurs muscariniques sont métabotropiques. Ils sont associés aux protéines G et leur ajout d'acétylcholine conduit à la synthèse de seconds messagers.

Ces récepteurs se trouvent à la fois dans le système nerveux central et en périphérie, où ils sont localisés sur les organes cibles du système nerveux parasympathique. Les conséquences ioniques de l'excitation des récepteurs muscariniques sont très diverses. Ainsi, dans le cœur, il y a une augmentation de la conductivité des ions K +, ce qui entraîne une hyperpolarisation et une diminution de la fréquence des contractions. Dans le cas des muscles lisses, des changements de conductivité sont notés à la fois pour K + et Na + ; En conséquence, une hyper- ou une dépolarisation est possible, selon l'organe spécifique.

Dans le système nerveux central, il y a une diminution de la conductivité pour le K+ (dépolarisation, effet excitateur). Dans le même temps, des synapses contenant des récepteurs muscariniques peuvent être localisées à la fois sur les neurones inhibiteurs et excitateurs du cortex, des noyaux gris centraux, etc. À cet égard, les conséquences du blocage ou de l'activation des récepteurs muscariniques au niveau comportemental sont très individuelles.

Dans le système nerveux périphérique, les effets de la muscarine sont majoritairement parasympathiques. En cas d'empoisonnement à l'agaric de mouche, on observe des nausées, une augmentation de la transpiration et de la salivation, des larmoiements, des douleurs abdominales, une diminution de la tension artérielle et de l'activité cardiaque. La quantité de muscarine qui provoque le coma et la mort est de 0,5 g.

L'antagoniste classique des récepteurs muscariniques est l'atropine, un alcaloïde de la jusquiame et du datura. Ses effets périphériques sont exactement opposés à ceux de la muscarine. Sous l'influence de l'atropine, le tonus musculaire du tractus gastro-intestinal diminue, la fréquence cardiaque augmente et la salivation s'arrête (« bouche sèche »). La dilatation des pupilles est extrêmement caractéristique. Des effets centraux (médiatisés par le système nerveux central) sont également observés : excitation motrice et vocale, hallucinations.

Dans le même temps, un certain nombre d’antagonistes des récepteurs muscariniques ont un effet calmant. Par exemple, un médicament tel que l'amizil est classé comme tranquillisant et est utilisé pour les troubles du mouvement.

L'inactivation de l'acétylcholine se produit directement dans la fente synaptique. Elle est réalisée par une enzyme acétylcholinestérase, décomposant le médiateur en résidus de choline et d'acide acétique. Par la suite, la choline est absorbée dans la terminaison présynaptique et peut à nouveau être utilisée pour la synthèse de l'acétylcholine.

L'acétylcholinestérase possède un site actif qui reconnaît la choline et un autre site actif qui extrait un groupe acétyle de la molécule mère. C’est cette dernière qui est le plus souvent le lieu d’attaque de bloqueurs spécifiques. Un exemple est l'ésérine (physostigmine), un alcaloïde d'un type de légumineuses africaines qui provoque une constriction de la pupille, de la bave et un ralentissement du rythme cardiaque.

Un analogue synthétique de l'ésérine est la prosérine (néostigmine), utilisée pour la myasthénie grave. Ses symptômes comprennent une fatigue musculaire rapide, un affaissement involontaire des paupières et une mastication lente. L'introduction d'inhibiteurs de l'acétylcholinestérase affaiblit les manifestations pathologiques. Il a été démontré que chez une proportion significative de patients atteints de myasthénie grave, le nombre de récepteurs nicotiniques est inférieur d'environ 70 % à la normale. La raison en est que le système immunitaire du patient produit des anticorps contre les récepteurs nicotiniques. Ces anticorps accélèrent la destruction des récepteurs membranaires, affaiblissant la transmission au niveau de la jonction neuromusculaire. Les maladies de ce type sont dites auto-immunes.

La prozerine et les médicaments similaires sont appelés bloqueurs réversibles de l'acétylcholinestérase et leur effet cesse quelques heures après l'administration. De plus, il existe des bloqueurs irréversibles de la même enzyme. Dans ce cas, la substance qui perturbe le fonctionnement de l'acétylcholinestérase entre dans une liaison chimique stable avec la protéine et la désactive. Ces agents bloquants sont divers gaz neurotoxiques (sarin, etc.). Pénétrant facilement toutes les barrières corporelles, ils provoquent des convulsions, des pertes de conscience et des paralysies. La mort survient par arrêt respiratoire. Pour réduire immédiatement les effets des gaz, l’utilisation d’atropine est recommandée ; pour restaurer l'activité de l'acétylcholinestérase - substances réactivatrices spéciales qui séparent le bloqueur de l'enzyme.

Monoamines

Les médiateurs monoamines comprennent les catécholamines, la sérotonine et l'histamine. Tous sont des dérivés de divers acides aminés.

Catécholamines

Les catécholamines comprennent trois neurotransmetteurs : la noradrénaline, l'adrénaline et la dopamine. Tous sont formés à partir de l’acide aminé tyrosine, un acide aminé essentiel que nous obtenons uniquement à partir de l’alimentation.

Tyrosine ® L-DOPA ® dopamine ® noradrénaline ® adrénaline

L'étape clé et la plus lente est la première réaction de conversion de la tyrosine en L-DOPA (dioxyphénylalanine). Et l’enzyme qui catalyse cette réaction, la tyrosine hydroxylase, revêt une importance particulière. La synthèse des catécholamines se produit principalement dans les terminaisons présynaptiques. Ils sont ensuite transférés dans des vésicules vides, où ils sont stockés jusqu'à leur libération.

Norépinéphrine

Catécholamine adrénaline est une hormone surrénalienne. Norépinéphrine joue un rôle important de médiateur dans les systèmes nerveux central et périphérique.

En périphérie, la noradrénaline est un transmetteur au niveau de la plupart des synapses postganglionnaires du système nerveux sympathique. En agissant sur les organes internes, elle a un effet opposé à celui de l'acétylcholine.

Libérée du terminal présynaptique, la noradrénaline agit sur les récepteurs postsynaptiques. Ces récepteurs sont divisés en deux types, appelés récepteurs adrénergiques alpha et bêta. Tous deux sont métabotropiques. La différence est que les récepteurs alpha-adrénergiques utilisent les ions inositol triphosphate, diacylglycérol et Ca 2+ comme seconds messagers. Les récepteurs bêta-adrénergiques sont connectés à l'enzyme adénylate cyclase, qui est impliquée dans la synthèse de l'adénosine monophosphate cyclique (AMPc). C'est l'étude des récepteurs bêta-adrénergiques qui a permis pour la première fois d'identifier l'existence d'un système de seconds messagers et de décrire ses principales propriétés. La conséquence de l'activation des récepteurs adrénergiques peut être une modification de la conductivité du sodium et du potassium, c'est-à-dire des effets excitateurs ou inhibiteurs en fonction de l'emplacement spécifique des récepteurs.

L'agoniste classique des récepteurs alpha-adrénergiques est le médicament féthanol et l'antagoniste est la phentolamine. Dans le cas des récepteurs bêta-adrénergiques, l'agoniste le plus connu est l'adrine et l'antagoniste du propranolol (synonymes - anapriline, obzidan).

Chaque organe interne contient des récepteurs adrénergiques alpha ou bêta, ou les deux types.