Potenciali ngacmues postsinaptik. Potenciali eksitues postinaptik (EPSP) Potenciali frenues postinaptik

Kur jonet e Na+ hyjnë në qelizë, ngacmueshmëria e membranës postsinaptike rritet. depolarizohet. Prandaj, receptori që hap kanalin e natriumit përcjell efektin ngacmues. Potenciali postsinaptik që ndodh në këtë rast quhet Potenciali ngacmues postsinaptik - EPSP(shih Fig. 16, pika A).

Potenciali frenues postsinaptik - IPSP

Vende të tjera në receptorët, të cilët, për shembull, lidhin acidin gama-aminobutirik (GABA), hapin kanale në membranën postinaptike për hyrjen e joneve të Cl-së në qelizë dhe zvogëlojnë ngacmueshmërinë e membranës postsinaptike. hiperpolarizohet. Kjo do të thotë që receptori që hap kanalin e klorurit ka një efekt frenues. Dhe potenciali postsinaptik që lind në këtë rast quhet Potenciali frenues postsinaptik - IPSP(shih Fig. 16, pika B).

Përmbledhja

Le të shqyrtojmë një mekanizëm tjetër integrimi në nivelin e një neuroni të vetëm, i cili quhet përmbledhje.

Përmbledhja(lat. përmbledhje- shtimi) - bashkimi i përgjigjeve lokale ndaj stimujve nënprag. Mbani mend! Kur aplikohet një stimul i vetëm nënprag, AP nuk ndodh.

Ekzistojnë dy lloje të përmbledhjeve:

1) e përkohshme (sekuenciale);

2) hapësinor (i njëkohshëm).

Mekanizmi i përmbledhjes në sistemin nervor qendror u përshkrua për herë të parë nga I.M. Sechenov (1868), i cili vuri re, në kushte të caktuara të stimulimit ritmik, një vonesë në shfaqjen dhe intensifikimin e mëvonshëm të reaksioneve refleks.

Përmbledhja e kohësështë rezultat i shtimit të përgjigjeve lokale postsinaptike, të cilat shkaktohen nga disa stimuj aferent të njëpasnjëshëm që pasojnë shpejt njëri-tjetrin (Fig. 17).

Një parakusht për këtë lloj përmbledhjeje janë intervalet e shkurtra ndërmjet stimujve në hyrje. Stimujt duhet të arrijnë në një interval të tillë që përgjigjet e mëvonshme lokale të shkaktuara prej tyre të mund të përmblidhen me ato të mëparshme, të cilat nuk patën kohë të "zbeheshin". Kështu, përmbledhja e përkohshme në sinapsë lejon që sinjalet e dobëta të filtrohen, duke arritur në neuron.

Le të shqyrtojmë në detaje mekanizmin e shfaqjes së përmbledhjes së përkohshme. Në përgjigje të një stimuli të vetëm aferent që shkon nga një neuron në një neuron tjetër, 1 kuant neurotransmetuesi lëshohet në pjesën presinaptike të sinapsit. Në këtë rast, një potencial nënprag (përgjigje lokale) prej 0,1-0,2 mV zakonisht shfaqet në membranën postinaptike të neuronit, i cili është i pamjaftueshëm për të gjeneruar AP. Në mënyrë që madhësia e përgjigjes lokale të arrijë një nivel kritik - pragu për shfaqjen e AP, duhet të ulet me afërsisht 10 mV. Kjo kërkon përmbledhjen e shumë përgjigjeve lokale nënprag në membranën postsinaptike të qelizës. Përmbledhja është rezultati kumulativ i veprimit të stimujve ndijor të hyrjes në një neuron. Përmbledhja e potencialeve postinaptike ndodh në kodrën e aksonit të neuronit, ku lind një potencial veprimi përhapës.

Përkufizimi i konceptit

Potenciali lokal (LP) është një ngacmim lokal i nënpragut jo-shpërndarës që ekziston në intervalin nga potenciali i pushimit (-70 mV mesatarisht) deri në nivelin kritik të depolarizimit (mesatarisht -50 mV). Kohëzgjatja e tij mund të variojë nga disa milisekonda në dhjetëra minuta.

Në rast të tejkalimit niveli kritik i depolarizimit futet potenciali lokal potencial veprimi dhe gjeneron.

Niveli kritik i depolarizimit (KUD) - ky është niveli i potencialit elektrik të membranës së një qelize ngacmuese, nga e cila potenciali lokal kthehet në një potencial veprimi. Kalimi i potencialit lokal në potencialin e veprimit bazohet në hapjen vetë-rritëse të kanaleve jonike të kontrolluara nga tensioni për natriumin, e cila ndodh nën ndikimin e depolarizimit në rritje. Kështu, KUD zbulon, përveç kanaleve jonike të hapura më parë, një grup tjetër të kanaleve jonike të natriumit - ato me porta të mundshme.

SUD është zakonisht -50 mV, por ndryshon midis neuroneve dhe mund të ndryshojë ndërsa ngacmueshmëria e neuronit ndryshon. Sa më afër të jetë CUD me potencialin e pushimit (-70 mV) dhe, anasjelltas, sa më afër të jetë potenciali i pushimit me CUD, aq më i ngacmueshëm është neuroni.

Është e rëndësishme të kuptohet se procesi i krijimit të potencialit lokal fillon me hapjen e kanaleve jonike . Hapja e kanaleve jonike është gjëja më e rëndësishme! Ato duhet të hapen në mënyrë që një rrjedhë jonesh të mund të rrjedhë në qelizë dhe të sjellë ngarkesa elektrike në të. Janë këto ngarkesa elektrike jonike që bëjnë që potenciali elektrik i membranës të zhvendoset lart ose poshtë, d.m.th. potencial lokal.

natriumi (Na+) , pastaj ngarkesat pozitive hyjnë në qelizë së bashku me jonet e natriumit dhe potenciali i saj zhvendoset lart drejt zeros. Ky është depolarizimi dhe kështu lind potencial lokal ngacmues . Mund të thuhet se Potencialet lokale ngacmuese krijohen nga kanalet jonike të natriumit kur ato hapen.

Mund të thuash në mënyrë figurative këtë: "Kanalet hapen - lind potenciali".

Nëse kanalet jonike hapen për klor (Cl-) , pastaj ngarkesat negative hyjnë në qelizë së bashku me jonet e klorit dhe potenciali i tij zhvendoset poshtë potencialit të pushimit. Ky është hiperpolarizimi dhe në këtë mënyrë lind potencial lokal frenues . Mund të thuhet se Potencialet lokale frenuese krijohen nga kanalet jonike të klorurit.

Ekziston edhe një mekanizëm tjetër për formimin e potencialeve lokale frenuese - për shkak të hapjes së kanaleve jonike shtesë për kalium (K+) . Në këtë rast, pjesët "ekstra" të joneve të kaliumit fillojnë të largohen nga qeliza përmes tyre, ato kryejnë ngarkesa pozitive dhe rrisin elektronegativitetin e qelizës, d.m.th. shkaktojnë hiperpolarizimin e tij. Kështu, mund të thuhet se Potencialet lokale frenuese krijohen nga kanale shtesë të joneve të kaliumit.

Siç mund ta shihni, gjithçka është shumë e thjeshtë, gjëja kryesore është hapja e kanaleve të nevojshme jonike . Kanalet jonike të mbyllura nga stimuli hapen nga një irritues (stimul). Kanalet jonike të mbyllura me kimio hapen nga një transmetues (ngacmues ose frenues). Më saktësisht, në varësi të kanaleve (natriumit, kaliumit ose klorurit) ndërmjetësi do të veprojë, kështu do të veprojë edhe potenciali lokal - ngacmues apo frenues. Dhe ndërmjetësi si për potencialet lokale ngacmuese ashtu edhe për ato frenuese mund të jetë i njëjtë; është e rëndësishme se cilat kanale jonike do të lidhen me të me receptorët e tyre molekularë - natrium, kalium ose klorur.

Llojet e barnave:

1. Receptor. Ndodh në qelizat receptore (receptorët ndijor) ose mbaresat e receptorëve të neuroneve nën ndikimin e një stimuli (irritues). Mekanizmi i shfaqjes së një potenciali lokal të një receptori të tillë shqyrtohet në detaje duke përdorur shembullin e perceptimit të zërit nga receptorët dëgjimorë - Mekanizmat molekularë të marrjes (transduksionit) të zërit pikë për pikë Ky proces quhet "transduksion", domethënë transformimi i acarimit. në ngacmim nervor. Receptorët ndijor të tipit dytësor nuk janë në gjendje të gjenerojnë një impuls nervor, prandaj ngacmimi i tyre mbetet lokal dhe sa transmetues lëshon qeliza e receptorit varet nga amplituda e tij.

2. Gjenerator . Ndodh në neuronet aferente shqisore (në mbaresat e tyre dendritike, nyjet e kodrave Ranvier dhe/ose aksonet) nën ndikimin e ndërmjetësve që lëshojnë receptorët e qelizave ndijore të tipit dytësor. Potenciali gjenerator kthehet në një potencial veprimi dhe një impuls nervor kur arrin një nivel kritik depolarizimi, d.m.th. Ai gjeneron(gjeneron) një impuls nervor. Prandaj quhet gjenerator.

3. Potenciali ngacmues postsinaptik (EPSP) . Ndodh në membranën postsinaptike të sinapsit, d.m.th. ai pasqyron transferimin e ngacmimit nga një neuron në tjetrin. Zakonisht është +4 mV. Është e rëndësishme të theksohet se ngacmimi transmetohet nga një neuron në tjetrin pikërisht në formën e një EPSP, dhe jo një impuls nervor të gatshëm. EPSP shkakton depolarizimin e membranës, por nënpragun, që nuk arrin CUD dhe nuk është në gjendje të gjenerojë një impuls nervor. Prandaj, zakonisht kërkohet një seri e tërë EPSP-sh në mënyrë që të lindë një impuls nervor, sepse madhësia e një EPSP të vetme është plotësisht e pamjaftueshme për të arritur një nivel kritik depolarizimi. Ju mund të llogarisni vetë se sa EPSP të njëkohshme nevojiten për të lindur një impuls nervor. (Përgjigje: 5-6.)

4. Potenciali frenues postsinaptik (IPSP) . Ndodh në membranën postsinaptike të sinapsit, por nuk e ngacmon atë, por, përkundrazi, e pengon atë. Prandaj, kjo membranë postinaptike është pjesë e sinapsi frenues, jo emocionuese. IPSP shkakton hiperpolarizimin e membranës, d.m.th. e zhvendos potencialin e pushimit poshtë, larg zeros. Zakonisht është -0.2 mV. Përdoren dy mekanizma për krijimin e TPSP: 1) "klor" - Kanalet jonike për klorin (Cl-) hapen, përmes të cilave jonet e klorit hyjnë në qelizë dhe rrisin elektronegativitetin e saj, 2) "kalium" - Kanalet jonike për kaliumin (K+) hapen, jonet e kaliumit dalin përmes tyre, duke bartur ngarkesa pozitive jashtë qelizës, gjë që rrit elektronegativitetin në qelizë.

5. Potencialet e stimuluesit kardiak - këto janë lëkundje periodike endogjene të potencialit të membranës afër sinusoidalit me një frekuencë 0,1-10 Hz dhe një amplitudë 5-10 mV. Ato gjenerohen nga neuronet e veçanta të stimuluesit kardiak (pacemakers) në mënyrë të pavarur, pa ndikim të jashtëm. Potencialet lokale të stimuluesit kardiak sigurojnë që neuroni i stimuluesit kardiak të arrijë periodikisht një nivel kritik të depolarizimit dhe gjenerimit spontan (d.m.th., spontan) të potencialeve të veprimit dhe, në përputhje me rrethanat, impulseve nervore.

Ku lindin potencialet lokale (LP)?

Përgjigja është e thjeshtë: në receptorët ndijor, në mbaresat e receptorëve dendritikë të neuroneve dhe në membranat postinaptike të sinapave. Nuk duhet të harrojmë kodrën e aksonit, ku integrohen potencialet lokale dhe krijojnë një potencial gjenerues që gjeneron një impuls nervor. Këtu duhet t'i kërkoni për të dhënë shembuj të LP-ve.

Vendet e shfaqjes së potencialeve lokale:

1. Receptorët qelizorë ndijorë (për shembull, qelizat e flokëve të dëgjimit, sythat e shijes, etj.).

2. Përfundimet e receptorëve të neuroneve shqisore (aferente) (për shembull, nociceptorët e neuroneve të dhimbjes).

3. Membranat postsinaptike të kontakteve sinaptike.

4. Potenciali i gjeneratorit formohet në kodrën e aksonit.

Karakteristikat e potencialeve të membranës

Vetitë e potencialeve lokale

1. Potenciali lokal është drejtpërdrejt proporcional forca e stimulit që e quan atë.

2. Potencialet lokale janë të kufizuara në koha(mos jetoni gjatë) madhësia(ata nuk rriten) dhe hapësirë(ata nuk vrapojnë askund).

3. Potencialet lokale janë të afta për përmbledhje ., d.m.th. ato kombinohen dhe japin madhësi (amplitudë) të rritur.

4. Amplituda e potencialit lokal zvogëlohet në proporcion të drejtë me katrorin e distancës. Kjo do të thotë që LP nuk mbulon të gjithë membranën e neuronit, por është i kufizuar në zonën nga e ka origjinën. Megjithëse, megjithatë, shumë LP individuale përmblidhen dhe prekin kolektivisht kodrën e aksonit, duke krijuar një potencial gjenerator.

Transmetuesi i vendosur në vezikula lëshohet në çarjen sinaptike duke përdorur ekzocitozën. (flluska i afrohen membranës, bashkohen me të dhe shpërthejnë, duke liruar ndërmjetësin). Lëshimi i tij ndodh në pjesë të vogla - kuante. Çdo kuant përmban nga 1000 deri në 10000 molekula neurotransmetuese. Një numër i vogël kuantesh dalin nga fundi dhe janë në qetësi. Kur një impuls nervor, d.m.th. AP arrin në terminalin presinaptik, ndodh depolarizimi i membranës së tij presinaptike. Kanalet e tij të kalciumit hapen dhe jonet e kalciumit hyjnë në pllakën sinaptike. Fillon çlirimi i një numri të madh kuantesh neurotransmetuese. Molekulat transmetuese shpërndahen përmes çarjes sinaptike në membranën postinaptike dhe ndërveprojnë me kemoreceptorët e saj. Si rezultat i formimit të komplekseve transmetues-receptor, në membranën subsinaptike fillon sinteza e të ashtuquajturve lajmëtarë të dytë. Konkretisht cAMP. Këta lajmëtarë aktivizojnë kanalet jonike në membranën postinaptike. Prandaj, kanale të tilla quhen të varura nga kimioterapia ose të mbyllura nga receptorët. Ato. ato hapen me veprimin e PAS mbi kemoreceptorët. Si rezultat i hapjes së kanaleve, potenciali i membranës subsinaptike ndryshon. Ky ndryshim quhet potencial postsinaptik.

Në sistemin nervor qendror, kolina, adrenergjike, dopamina, sinapset serotonergjike dhe disa të tjera janë ngacmuese. Kur ndërmjetësit e tyre ndërveprojnë me receptorët përkatës, hapen kanalet e natriumit kimio-vartës. Jonet e natriumit hyjnë në qelizë përmes membranës subsinaptike. Ndodh depolarizimi lokal ose i përhapur. Ky depolarizim quhet potenciali ngacmues postinaptik (EPSP).

Glicina dhe sinapset GABAergjike janë frenuese. Kur një ndërmjetës lidhet me kemoreceptorët, aktivizohen kanalet kemovarëse të kaliumit ose klorurit. Si rezultat, jonet e kaliumit largohen nga qeliza përmes membranës. Jonet e klorit hyjnë përmes tij. Ndodh vetëm hiperpolarizimi lokal i membranës subsinaptike. Quhet potenciali frenues postsinaptik (IPSP).

Madhësia e EPSP dhe IPSP përcaktohet nga numri i kuanteve transmetuese të lëshuara nga terminalet, dhe për rrjedhojë nga frekuenca e impulseve nervore. Ato. transmetimi sinaptik nuk i bindet ligjit të gjithë ose asnjë. Nëse sasia e transmetuesit ngacmues të lëshuar është mjaft e madhe, atëherë një AP përhapëse mund të gjenerohet në membranën subsinaptike. IPSP, pavarësisht nga sasia e transmetuesit, nuk përhapet përtej membranës subsinaptike.

Pas ndërprerjes së impulseve nervore, transmetuesi i lëshuar hiqet nga çarja sinaptike në tre mënyra:

1. Shkatërrohet nga enzima të veçanta të fiksuara në sipërfaqen e membranës subsinaptike. Në sinapset kolinergjike është acetilkolinesteraza (AChE). Në adrenergjik, dopaminergjik, serotonergjik - monoamine oxidase (MAO) dhe katekol-o-metiltransferazë (COMT).

2. Një pjesë e neurotransmetuesit kthehet në terminalin presinaptik duke përdorur procesin e rimarrjes (kuptimi është se sinteza e një neurotransmetuesi të ri është një proces i gjatë).

3. Një sasi e vogël bartet nga lëngu ndërqelizor.

Karakteristikat e transmetimit të ngacmimit përmes sinapseve kimike:

1. Ngacmimi transmetohet vetëm në një drejtim, gjë që kontribuon në përhapjen e saktë të tij në sistemin nervor qendror.

2.Kanë vonesë sinaptike. Kjo është koha e nevojshme për lirimin e transmetuesit, difuzionin e tij dhe proceset në membranën subsinaptike.

3. Transformimi ndodh në sinapse, d.m.th. ndryshimi në frekuencën e impulseve nervore.

4.Karakterizohen nga dukuria e përmbledhjes. Ato. sa më e lartë të jetë frekuenca e pulsit, aq më e lartë është amplituda e EPSP dhe IPSP.

5. Sinapset kanë qëndrueshmëri të ulët.

Sinapsat periferike formohen nga terminalet e nervave eferente dhe seksionet e membranave të organeve ekzekutive. Për shembull, kryqëzimet neuromuskulare formohen nga terminalet e aksonit të neuroneve motorike dhe fibrave të muskujve. Për shkak të formës së tyre të veçantë, ato quhen pllaka fundore neuromuskulare. Plani i tyre i përgjithshëm strukturor është i njëjtë me atë të të gjitha sinapseve kimike, por membrana subsinaptike është më e trashë dhe formon palosje të shumta subsinaptike. Ata rrisin zonën e kontaktit sinaptik. Ndërmjetësi i këtyre sinapseve është acetilkolina. Receptorët H-kolinergjikë janë ndërtuar në membranën subsinaptike, d.m.th. receptorët kolinergjikë, të cilët përveç ACh mund të lidhen edhe me nikotinën. Ndërveprimi i acetilkolinës me receptorët kolinergjikë çon në hapjen e kanaleve të natriumit të varur nga kemo dhe zhvillimin e depolarizimit. Për shkak të faktit se kuantet individuale të acetilkolinës lëshohen në qetësi, shpërthime të dobëta afatshkurtra të depolarizimit - potencialet miniaturë të pllakës fundore (MEPPs) - shfaqen vazhdimisht në membranën postinaptike të sinapseve neuromuskulare. Kur arrin një impuls nervor, lëshohet një sasi e madhe ACh dhe zhvillohet një depolarizim i theksuar, i quajtur potenciali i pllakës fundore (EPP). Ndryshe nga ato qendrore, në sinapset neuromuskulare EPP është gjithmonë dukshëm më e lartë se niveli kritik i depolarizimit. Prandaj, shoqërohet gjithmonë me gjenerimin e PD dhe tkurrjen e fibrave muskulore. Ato. për përhapjen e ngacmimit dhe reduktimin e efekteve përmbledhëse të kuanteve të neurotransmetuesve nuk kërkohet. Helmi Curare dhe ilaçet e ngjashme me curaren, ilaçet farmakologjike ulin ndjeshëm PEP dhe bllokojnë transmetimin neuromuskular. Si rezultat, të gjithë muskujt skeletorë janë të fikur, duke përfshirë muskujt e frymëmarrjes. Përdoret për operacione me ventilim mekanik. Shkatërrimi i ACh kryhet nga enzima acetilkolinesterazë. Disa substanca organofosforike (klorofos, sarinë) inaktivizojnë kolinesterazën. Prandaj, ACh grumbullohet në sinapse dhe ndodhin ngërçe të muskujve.

Figura tregon një neuron në gjendje terminal presinaptik prehës dhe i pangacmuar në kontakt me sipërfaqen e tij. Potenciali i qetësisë së membranës në të gjithë somën është -65 mV.

Fotografia tregon terminali presinaptik nga i cili transmetuesi ngacmues u lëshua në hendekun midis terminalit dhe membranës së somës së neuronit. Ky transmetues vepron në receptorin ngacmues të membranës, duke rritur përshkueshmërinë e membranës ndaj Na+. Për shkak të gradientit të madh të përqendrimit të joneve Na+ dhe elektronegativitetit të rëndësishëm brenda neuronit, jonet Na+ shpërndahen shpejt në qelizë.

Fluks i shpejtë jonet Na+ të ngarkuar pozitivisht brenda qelizës neutralizon pjesërisht negativitetin e potencialit të membranës së pushimit. Kështu, në figurë, potenciali i membranës në pushim është zhvendosur në drejtim pozitiv nga -65 në -45 mV. Ky zhvendosje pozitive në potencialin e membranës në pushim quhet potenciali ngacmues postinaptik (EPSP), sepse nëse ky potencial zhvendoset ndjeshëm në drejtim pozitiv, çon në zhvillimin e një potenciali veprimi në neuronin postinaptik, d.m.th. për ngazëllimin e tij. (Në këtë rast, EPSP është +20 mV, d.m.th., potenciali i membranës është bërë 20 mV më pozitiv sesa në pushim.)

Megjithatë, duhet theksuar sa vijon. Beqaret një terminal presinaptik nuk do të jetë kurrë në gjendje të rrisë potencialin e neuronit nga -65 mV menjëherë në -45 mV. Një zhvendosje kaq e madhe potenciale kërkon shkarkimin e shumë terminaleve (afërsisht 40-80 për një neuron tipik motorik spinal) njëkohësisht ose në vazhdimësi të shpejtë. Kjo përfshin një proces të quajtur përmbledhje, i cili është i detajuar në artikujt vijues.
Gjenerimi i potencialeve të veprimit në segmentin fillestar të aksonit që shtrihet nga trupi i neuronit. Pragu i ngacmimit.

Kur EPSP zhvendoset mjaft fuqishëm në drejtim pozitiv, arrihet një nivel depolarizimi në të cilin zhvillohet një potencial veprimi në neuron. Sidoqoftë, potenciali i veprimit nuk lind në pjesën e membranës ngjitur me sinapset ngacmuese, por në segmentin fillestar të aksonit - në pikën e kalimit të somës së neuronit në akson.

Arsyeja kryesore Kjo është për shkak të numrit relativisht të vogël të kanaleve të natriumit të mbyllura me tension në membranën soma të neuronit, gjë që gjatë zhvillimit të EPSP e bën të vështirë hapjen e numrit të nevojshëm të kanaleve të natriumit për shfaqjen e një potenciali veprimi.

Anasjelltas, përqendrimi i kanaleve të natriumit të lidhura me tension në membranën e segmentit fillestar është 7 herë më shumë se në membranën e somës, dhe, për rrjedhojë, ky rajon i neuronit mund të gjenerojë një potencial veprimi shumë më lehtë se sa soma. EPSP i aftë për të nxjerrë një potencial veprimi në segmentin fillestar të aksonit varion midis +10 dhe +20 mV (krahasuar me +30 ose +40 mV ose më shumë që kërkohet për të ngacmuar somën).

Menjëherë pas zhvillohet potenciali i veprimit, shtrihet përgjatë aksonit në periferi dhe zakonisht edhe në soma. Në disa raste ai shtrihet në dendritë, por jo të gjitha, pasi ato, si neuroni soma, kanë shumë pak kanale natriumi të lidhura me tension dhe për këtë arsye shpesh nuk arrijnë të gjenerojnë potenciale veprimi.

Figura tregon se pragu i ngacmimit të neuronit e barabartë me afërsisht -45 mV, d.m.th. 20 mV më pozitiv se potenciali i pushimit të neuronit prej -65 mV, që korrespondon me një EPSP prej +20 mV.

Shfaqja e AP si rezultat i efektit artificial depolarizues të rrymës elektrike u diskutua më lart. Natyrisht, në kushte reale, PD gjenerohet si rezultat i disa proceseve fiziologjike. Këto procese zhvillohen në sinapse. Kur AP, duke u përhapur nëpër membranë, arrin në terminalin presinaptik, kjo çon në lëshimin e transmetuesit në çarjen sinaptike.

Në membranën postsinaptike janë receptorët- molekulat komplekse të proteinave me të cilat ndërmjetësi është në gjendje të lidhet. Kompleksi që rezulton është "lidhja nxitëse" në zinxhirin e reaksioneve biokimike që çojnë në hapje kanalet jonike kimiosensitive. Falë kanaleve të tilla - natriumi, kaliumi, kloruri, kalciumi - krijohen potenciale postinaptike (PSP), si ngacmuese ashtu edhe frenuese. Kanalet jonike kimike të ndjeshme zakonisht hapen për 3-5 ms.

Ndërmjetësues të ndryshëm shkaktojnë hapjen e kanaleve të ndryshme. Hapja e kanaleve të natriumit ose kalciumit në membranën postinaptike shkakton hyrjen e joneve Na + (Ca 2+) në qelizë dhe një depolarizim të lehtë të neuronit. Gjatë këtij depolarizimi, diferenca potenciale në të gjithë membranën është më afër pragut të nxitjes së AP. Prandaj, një stimul më i vogël se zakonisht mund të bëjë që neuroni të përgjigjet - domethënë, qeliza nervore është në një gjendje relativisht të ngacmuar. Në këtë drejtim, u quajt depolarizimi lokal i membranës nën ndikimin e një ndërmjetësi Potenciali ngacmues postsinaptik(EPSP).

Hapja e kanaleve kimike të ndjeshme Cl - çon në hyrjen e joneve të klorit në qelizë; hapja e kanaleve K + - deri në daljen e joneve të kaliumit. Në të dyja rastet, ndodh një hiperpolarizim i lehtë dhe ndryshimi i mundshëm në të gjithë membranën e neuronit rritet në vlerë absolute. Në këtë sfond, kërkohet një stimul më i madh se zakonisht për të shkaktuar PD. Rrjedhimisht, qeliza nervore është në një gjendje relativisht të frenuar. Në këtë drejtim, u quajt hiperpolarizimi lokal i membranës nën ndikimin e një ndërmjetësi Potenciali frenues postsinaptik(TPSP).

Në ndryshim nga potenciali i veprimit, potencialet postsinaptike (PSP) nuk zhvillohen sipas ligjit "të gjitha ose asgjë", por gradualisht, d.m.th. mund të jetë pak a shumë. Madhësia e PSP është proporcionale me sasinë e transmetuesit të lëshuar në çarjen sinaptike. Ndërmjetësi lirohet nga presinapsi në pjesë të vogla - kuante, që korrespondojnë me vëllimin e vezikulës. Çdo vezikulë përmban disa mijëra molekula ndërmjetësuese. Prandaj, një kuant i ndërmjetësit shkakton një PSP të vogël (PSP miniaturë), me një vlerë prej 0,1-0,6 mV. Një tjetër ndryshim midis PSP dhe AP është se PSP nuk përhapet në të gjithë membranën e neuronit.

Parametrat mesatarë të EPSP dhe IPSP janë afër. Kohëzgjatja e tyre është zakonisht rreth 10 ms (ndonjëherë 50-100 ms), që është dukshëm më e gjatë se në rastin e PD. Amplituda e EPSP-ve dhe IPSP-ve përcaktohet nga kohëzgjatja dhe pjerrësia e fazës së tyre të parë. Kjo, nga ana tjetër, varet nga sasia dhe kohëzgjatja e pranisë së transmetuesit në çarjen sinaptike. Amplituda e potencialeve të vetme postinaptike në sistemin nervor qendror është 1-5 mV. Në një sinapsë të madhe neuromuskulare, një analog i EPSP, i ashtuquajturi potenciali i pllakës fundore, arrin 40 mV ose më shumë. . Koha që duhet për të kryer ngacmimin përmes çarjes sinaptike quhet vonesë sinaptike. Është afërsisht 1 ms.

Është e qartë se në shumicën dërrmuese të rasteve (përveç potencialit të pllakës fundore), një EPSP e vetme nuk është në gjendje të shkaktojë një AP. Ngacmimi i shkaktuar nga ndërmjetësi thjesht nuk e arrin nivelin e pragut. Prandaj, për të arritur pragun e nxitjes së PD, është e nevojshme përmbledhje(mbivendosje) e disa EPSP-ve. Ekzistojnë dy mundësi për përmbledhje - kohore dhe hapësinore. Në rastin e parë, ekziston një mbivendosje e efekteve të stimujve që arrijnë në një sinapsë me një frekuencë të lartë. . Në të vërtetë, nëse një e dytë, atëherë një e tretë, etj., i shtohet një EPSP që ende nuk është shuar. – do të ketë një mundësi reale për të nisur PD. Në situata reale, kjo do të thotë që sinjali që arrin në sinapsë është mjaft intensiv dhe "meriton" të transmetohet më tej përgjatë rrjetit të neuroneve. Përmbledhja hapësinore konsiston në mbivendosjen e EPSP-ve të sinapseve fqinje me njëra-tjetrën në disa rajone të membranës elektrosensitive ngjitur me to. Një membranë që ka kanale jonike të lidhura me tension quhet elektrosensitive. Një membranë që posedon kanale jonike të lidhura me ligand quhet kimiozensitive.

Në rastin e aktivitetit real neuronal, efektet e përmbledhjes hapësinore dhe kohore kombinohen. Dhe sa më shumë sinapse të marrin pjesë në këtë proces (d.m.th., ato ndezin relativisht njëkohësisht), aq më e madhe është gjasat për të arritur pragun për të shkaktuar një potencial veprimi. Në këtë rast, disa sinapse mund të kenë veti frenuese dhe të shkaktojnë IPSP. Rrjedhimisht, efektet e tyre do të zbriten nga shuma e ndikimeve emocionuese. Në përgjithësi, si përafrim i parë, kushti për nisjen e një PD në çdo moment mund të përcaktohet si më poshtë:

å EPSP - å IPSP ³ pragu i aktivizimit PD

Megjithatë, vlerësimi i kontributit të potencialeve specifike postinaptike në këtë rezultat është mjaft i vështirë. Fakti është se ndikimi i tyre zbehet shpejt ndërsa largohen nga vendi i origjinës. Për më tepër, zbutja në procese ndodh më shpejt sesa në trupin e neuronit, dhe sa më shpejt aq më i hollë është procesi. Së fundi, membrana elektrosensitive e një neuroni ka ngacmueshmëri paksa të ndryshme në vende të ndryshme. Ajo është maksimale në kodrën e aksonit (vendi ku aksoni largohet nga trupi i neuronit) dhe në vendet e degëzimit të parë të dendriteve të mëdhenj. Si rezultat, rezulton se sa më afër të jetë një sinapsë e veçantë me këto pika, aq më i madh është kontributi i tij në kontrollin e gjenerimit të AP-ve. Një IPSP që lind pranë kodrës së aksonit mund të jetë i mjaftueshëm për të ndaluar transmetimin e sinjalit.

Procesi i përmbledhjes së EPSP-ve dhe IPSP-ve që lindin në sinapse të ndryshme është, në fakt, operacioni kryesor llogaritës që ndodh në neuronet e sistemit nervor qendror. Kur zbatohen, sinjalet kanë mundësinë të "konfirmojnë" rëndësinë e tyre, mund të kombinohen me sinjale të tjera dhe të formojnë një "imazh informacioni", mund të bllokohen (në prani të kushteve të caktuara - sinjale përmes kanaleve frenuese), etj. Nga kjo rrjedh se njësia më elementare strukturore dhe funksionale e sistemit nervor qendror nuk është një neuron, por një sinapsë. Kështu, aftësia e sistemit nervor qendror për të kryer operacione komplekse llogaritëse nuk përcaktohet nga pesha e tij totale apo edhe nga numri i neuroneve, por nga numri i sinapseve. Kjo sasi në trurin e njeriut me sa duket matet në dhjetëra triliona. Për më tepër, ndërsa ontogjeneza individuale përparon, truri është në gjendje të formojë sinapse shtesë, duke rritur potencialin e tij. Ky proces është veçanërisht intensiv në periudhën e hershme pas lindjes, kur sistemi nervor përshtatet me nivelin e ardhshëm të ngarkesës së informacionit.

Pra, informacioni në rrjetin nervor transmetohet si më poshtë: një transmetues ngacmues (që shkakton EPSP) lëshohet nga terminali presinaptik, një AP ndodh në neuronin postinaptik, ai përhapet përgjatë aksonit deri në fund të tij, atje transmetuesi lëshohet përsëri. etj. Çdo PD e sapoformuar është e njëjtë në përmasa (ligji "të gjitha ose asgjë"). Si rezultat, sinjali udhëton shpejt dhe pa dobësim.

Megjithatë, përhapja e informacionit në sistemin nervor duhet të ketë një pikënisje. Në këtë drejtim, lind pyetja: nga vjen EPSP-ja e parë? Përgjigja është kjo: lind në formacione të veçanta shqisore që perceptojnë ndikime nga bota e jashtme ose mjedisi i brendshëm i trupit. Si rezultat, ndodhin ndryshime në përshkueshmërinë e membranave qelizore. Ato çojnë në zhvillimin e potencialeve të receptorëve të veçantë, të ngjashëm në vetitë me PSP, dhe në fund të fundit në gjenerimin e AP në nervin ndijor. Në thelb, formacionet shqisore të llojeve të ndryshme përkthejnë forma të shumta të energjisë (kimike, mekanike, të lehta, termike) në një gjuhë të vetme të sinjaleve nervore që truri i kupton.

Ndërmjetësuesit e sistemit nervor

Cikli jetësor i ndërmjetësit

Ky dhe seksionet vijuese të këtij manuali i kushtohen aspekteve kimike të sistemit nervor, një përshkrimi të sistemeve të ndryshme ndërmjetësuese dhe barnave psikotrope. Sidoqoftë, përpara se të kaloni në substanca specifike që kryejnë dhe rregullojnë transmetimin sinaptik, duhet të merret parasysh cikli i jetës së një transmetuesi "të përgjithësuar". Ai përfshin fazat e mëposhtme: sintezën, ngarkimin në vezikulë dhe transportin në terminalin presinaptik; lëshimi në çarjen sinaptike; lidhja me një receptor në membranën postinaptike; inaktivizimi.

Formimi i transmetuesit shpesh ndodh drejtpërdrejt në terminalin presinaptik. Kjo është e mundur kur procesi i sintezës është kimikisht relativisht i thjeshtë dhe nuk kërkon ndonjë pararendës të vështirë për t'u gjetur. Nëse këto kushte nuk plotësohen, formimi i një transmetuesi ndodh në trupin e neuronit. Kjo është veçanërisht e vërtetë për ndërmjetësuesit peptidë që lindin si rezultat i "prerjes" nga molekulat më të mëdha të proteinave. Sinteza e çdo ndërmjetësi specifik shoqërohet me enzima specifike që kryejnë reaksionet përkatëse. Aktiviteti i sistemit ndërmjetësues varet në fund të fundit nga sasia dhe aktiviteti i tyre.

Molekulat e neurotransmetuesve të sintetizuara në trupin e neuronit transferohen fillimisht në rrjetin endoplazmatik dhe më pas në aparatin Golgi. Kjo organelë siguron ekzocitozën e ndërmjetësve, duke i paketuar paraprakisht në fshikëza membranore - vezikula. Vezikulat që rezultojnë transportohen në terminalet presinaptike duke përdorur transport të shpejtë aksonal.

Në rastin kur transmetuesi sintetizohet menjëherë në terminalin presinaptik, aparati Golgi është në gjendje të formojë vezikula boshe. Ato transportohen në mënyrë të ngjashme përgjatë aksonit. Vezikulat janë të mbushura me transmetues direkt në terminalin presinaptik (për shkak të punës së pompave të veçanta molekulare). Numri i vezikulave të grumbulluara në terminalin presinaptik matet në mijëra. Shkarkimi i rezervave të ndërmjetësit, edhe me transmetim intensiv të informacionit, ndodh shumë rrallë (zakonisht për shkak të veprimit të agjentëve të veçantë farmakologjikë).

Çdo neuron prodhon vetëm një transmetues kryesor (acetilkolinën, dopaminën, etj.). Megjithatë, substanca të tjera të afta për të transmetuar sinjale nervore shpesh mund të gjenden në terminalin presinaptik. Këta janë të ashtuquajtur komedues (për shembull, peptide). Ato gjenden në sasi shumë të vogla dhe zakonisht gjenden në vezikula që ndryshojnë në formë dhe madhësi nga vezikulat që përmbajnë transmetuesin kryesor.

Lëshimi i përmbajtjes së vezikulave nxitet në momentin kur potenciali i veprimit arrin në terminalin presinaptik (Fig. 10). Në këtë rast, sinjali elektrik në thelb shndërrohet në kimik. Një transformim i tillë është një detyrë mjaft komplekse dhe kryhet në disa faza. E para është të hapet kanale Ca 2+ të mbyllura me tension.

Kanalet e këtij lloji janë të përhapura në sistemin nervor. Në këtë rast, ato ndodhen në membranën e terminalit presinaptik dhe hapen gjatë depolarizimit të tij, i cili shkaktohet nga ardhja e AP. Si rezultat, një pjesë e caktuar e joneve të Ca 2+ hyn në qelizë dhe përmbajtja e tyre brenda terminalit rritet 10-100 herë. Është e qartë se sa më i madh të jetë përqendrimi i Ca 2+ në mjedisin e jashtëm, aq më i madh do të jetë numri i joneve hyrëse.

Qëllimi kryesor i joneve Ca 2+ në terminalin presinaptik është të ndikojë në kompleksin kompleks proteinik të ngulitur në membranën e vezikulës. Ky kompleks përfshin proteinat përgjegjëse për fiksimin ("ankorimin") e vezikulës në citoplazmën e terminalit presinaptik dhe për kontaktin e saj me membranën presinaptike. Nën ndikimin e Ca 2+ (supozohet se kjo kërkon katër jone), vezikula fillon të lëvizë. Duke arritur në membranën presinaptike, vezikula "ngjitet" në të, si rezultat i së cilës transmetuesi hyn në çarjen sinaptike. I gjithë ky proces ndodh shumë shpejt - brenda 1-5 ms. Është interesante se pas rreth 10 s, mund të vërehet procesi i restaurimit të vezikulave: ato ndahen nga membrana presinaptike dhe kthehen në terminalin presinaptik. Në të ardhmen, këto flluska boshe mund të mbushen përsëri me një ndërmjetës.

Është interesante se jonet Mg 2+ janë gjithashtu në gjendje të depërtojnë përmes kanaleve të kalciumit, duke konkurruar me kalciumin. Rrjedhimisht, shfaqja e magnezit në mjedisin ndërqelizor zvogëlon sasinë totale të kalciumit që hyn në terminal. Prandaj, futja e një sasie të madhe të Mg 2+ (për shembull, në formën e magnezit - MgSo 4) çon në një ulje të lëshimit të transmetuesit dhe, rrjedhimisht, në një dobësim të transmetimit të sinjalit sinaptik.

Pasi në çarjen sinaptike, transmetuesi ndërvepron me receptorët e specializuar të proteinave të ndërtuar në membranën presinaptike në më pak se 1 ms. Organizimi hapësinor i një receptori të tillë parashikon ekzistencën e një "qendre aktive" - ​​një vend në një molekulë proteine ​​që ka një formë të caktuar dhe shpërndarje ngarkese. Ky rajon korrespondon rreptësisht me konfigurimin hapësinor të ndërmjetësit dhe shpërndarjen e ngarkesave në molekulën e tij. Qendra aktive e receptorit dhe ndërmjetësi janë në gjendje të formojnë një kompleks (sipas parimit "çelësi i bllokimit"). Pasoja e menjëhershme e kësaj është aktivizimi i receptorit, dhe pasoja relativisht e largët është zhvillimi i potencialeve postsinaptike dhe fillimi i potencialeve të veprimit.

Kontakti midis një transmetuesi dhe një receptori mund të çojë në pasoja të ndryshme në varësi të llojit të receptorit të veçantë. Në rastin më të përgjithshëm, ekzistojnë dy lloje të këtyre receptorëve: receptorët jonotropikë dhe metabotropikë.

Aktivizimi receptor metabotropik(Fig. 11) çon në ndryshime në metabolizmin ndërqelizor, domethënë në rrjedhën e disa reaksioneve biokimike. Në anën e brendshme të membranës, një numër i proteinave të tjera janë ngjitur në një receptor të tillë, duke kryer pjesërisht funksione enzimatike, pjesërisht transmetuese ("ndërmjetëse"). Proteinat ndërmjetëse i përkasin grupit të proteinave G. Nën ndikimin e një receptori të aktivizuar, proteina G vepron në proteinën enzimë, duke e transferuar atë në një gjendje "pune" aktive. Kjo do të thotë se fillon një reaksion kimik i caktuar. Thelbi i saj është se një molekulë e caktuar pararendëse shndërrohet në një molekulë sinjalizuese - një lajmëtar i dytë.

Ndërmjetësuesit dytësorë- këto janë molekula të vogla ose jone të aftë për lëvizje të shpejtë që transmetojnë një sinjal brenda qelizës. Kjo është se si ata ndryshojnë nga "lajmëtarët kryesorë" - ndërmjetësit dhe hormonet që transmetojnë informacion nga qeliza në qelizë. Lajmëtari i dytë më i njohur është cAMP (acidi ciklik adenozin monofosforik), i formuar nga ATP nga enzima adenilate ciklazë. I ngjashëm me të është cGMP (acidi guanosine-mono-fosforik). Lajmëtarë të tjerë të rëndësishëm të dytë janë trifosfati i inositolit dhe diacilgliceroli, të formuar nga përbërësit e membranës qelizore. Roli i Ca 2+, i cili hyn në qelizë nga jashtë përmes kanaleve jonike ose lirohet nga vendet e veçanta të ruajtjes brenda qelizës (“depoja” e kalciumit), është jashtëzakonisht i rëndësishëm. Kohët e fundit, shumë vëmendje i është kushtuar lajmëtarit të dytë NO (oksid nitrik) jetëshkurtër. Është treguar se NO është i aftë të transmetojë një sinjal jo vetëm brenda një qelize, por edhe midis qelizave (përfshirë nga një neuron postinaptik në atë presinaptik).

Hapi i fundit në transduksionin e sinjalit kimik është veprimi i lajmëtarit të dytë në kanalin jonik kimiosensitiv. Ky efekt ndodh drejtpërdrejt ose përmes lidhjeve shtesë të ndërmjetme (për shembull, enzimat). Në çdo rast, kanali jonik hapet dhe zhvillohet një EPSP ose IPSP. Kohëzgjatja dhe amplituda e fazës së tyre të parë do të përcaktohet nga sasia e mesazherit dytësor, i cili, nga ana tjetër, varet nga sasia e ndërmjetësit të çliruar dhe kohëzgjatja e ndërveprimit të tij me receptorin.

Kështu, mekanizmi i transmetimit të stimulit nervor i përdorur nga receptorët metabotropikë përfshin disa faza të njëpasnjëshme. Në secilën prej tyre, rregullimi (dobësimi ose forcimi) i sinjalit është i mundur, gjë që e bën reagimin e qelizës postinaptike më fleksibël dhe të përshtatur me kushtet aktuale. Në të njëjtën kohë, kjo gjithashtu çon në një ngadalësim të procesit të transferimit të informacionit. Kjo është arsyeja pse, gjatë rrjedhës së evolucionit, lindi nevoja për një rrugë më të shpejtë të sinjalit, duke rezultuar në shfaqjen e receptorët jonotropikë.

Në rastin e një receptori jonotropik (shih Fig. 13), molekula e ndjeshme përmban jo vetëm një vend aktiv për lidhjen e ndërmjetësit, por edhe një kanal jonik. Efekti i ndërmjetësit në receptor çon në hapjen pothuajse të menjëhershme të kanalit dhe zhvillimin e potencialit postsinaptik. Për shembull, sinapset neuromuskulare funksionojnë në këtë parim.

Inaktivizimi është faza e fundit e ciklit jetësor të ndërmjetësit. Kuptimi i kësaj faze është ndalimi i veprimit të tij në receptor (ndërprerja e sinjalit). Në të vërtetë, AP-të që përhapen përgjatë membranës së qelizave nervore janë ngjarje diskrete, të kufizuara në kohë. Për transmetimin adekuat të sinjalit nga neuroni në neuron, kjo diskrete duhet të ruhet. Prandaj, transmetimi sinaptik duhet gjithashtu të jetë i kufizuar në kohë dhe të ketë mekanizma jo vetëm për fillimin, por edhe për përfundimin.

Në rastin më të thjeshtë, inaktivizimi ndodh drejtpërdrejt në objektivin sinaptik. Në këtë rast, enzima shkatërron në mënyrë efektive të gjitha molekulat e ndërmjetësit lundrues të lirë. Sigurisht, disa prej tyre ende arrijnë të arrijnë membranën postsinaptike. Megjithatë, lidhja e tyre me qendrat aktive të receptorëve nuk është absolutisht e qëndrueshme. Çështja është se ndërveprimi ligand-receptor është zakonisht probabilist. Kjo do të thotë që në realitet molekula e transmetuesit është në lidhje me qendrën aktive, le të themi, 2/3 e kohës, por 1/3 është lirisht duke lundruar në çarjen sinaptike. Është në këtë moment që mund të çaktivizohet.

Metoda e dytë e inaktivizimit përfshin thithjen e transmetuesit nga çarja sinaptike duke përdorur proteina speciale të pompës. Këto proteina mund të vendosen ose në membranat e qelizave gliale ose në membranën presinaptike. Në rastin e parë, ndërmjetësi transferohet shpejt brenda qelizave gliale, pas së cilës shkatërrohet nga një enzimë e specializuar. Në rastin e dytë, transmetuesi kthehet në terminalin presinaptik ( rimarrë). Në të ardhmen, ai gjithashtu mund të shkatërrohet, por gjithashtu mund të ringarkohet në vezikula boshe. Opsioni i fundit lejon përdorimin më ekonomik të atyre ndërmjetësve, sinteza e të cilëve shoqërohet me probleme të caktuara për neuronin (pararendës i vogël, zinxhir i gjatë reaksionesh, etj.).

Shpejtësia e procesit të inaktivizimit përcakton kohën totale të ekspozimit të ndërmjetësit ndaj receptorit. Nga kjo varet përfundimisht amplituda e potencialeve postinaptike dhe, për rrjedhojë, fillimi i AP-ve dhe vazhdimi i transmetimit të sinjalit përmes rrjetit nervor. Kur elementët e sistemit të çaktivizimit dëmtohen, vërejmë një rritje të konsiderueshme të efikasitetit të transmetimit sinaptik. Në të vërtetë, në këtë rast, transmetuesi i lëshuar do të veprojë në receptorët për një kohë shumë më të gjatë, dhe amplituda e EPSP ose IPSP do të rritet ndjeshëm.

Të gjithë neuronet ndahen në lloje në varësi të transmetuesit që prodhojnë. Në këtë rast emrit të ndërmjetësit i shtohet “-ergic”. Kështu, neuronet acetilkolinergjike që sintetizojnë acetilkolinën formojnë sistemin acetilkolinergjik, neuronet që sintetizojnë acidin glutamik formojnë sistemin glutamatergik, etj.

Një neuron mund të lidhet me neuronet e sistemit të tij transmetues dhe sistemeve të tjera. Çështja është e ndërlikuar nga fakti se, si rregull, nuk ka një lloj receptori për një ndërmjetës, por dy ose më shumë, dhe për një ndërmjetës mund të ketë edhe receptorë jonotropikë dhe metabotropikë.

Substancat që ndikojnë në faza të ndryshme të ciklit jetësor të ndërmjetësve kanë një rëndësi të madhe për jetën e njeriut. Ata formojnë një grup të të ashtuquajturve droga psikotrope– komponimet që ndikojnë në aspekte të ndryshme të aktivitetit të trurit: nivelin e përgjithshëm të aktivitetit, kujtesën, përvojat emocionale etj. Në këtë rast, substancat më të përdorura janë ato që ndryshojnë ndërveprimin midis receptorit dhe ndërmjetësit, si dhe ato që ndikojnë në kanalet jonike të kimiosensitive.

Duke futur molekula në trup që janë të ngjashme në strukturë me ndërmjetësin, mund të vëzhgoni se si ato lidhen me qendrat aktive të receptorëve përkatës dhe i ngacmojnë ato. Si rezultat, efekti i ilaçit të përdorur do të jetë i ngjashëm me efektin e vetë ndërmjetësit. Substancat e këtij lloji quhen agonistët ndërmjetësues. Efekti i agonistëve në sinaps është shpesh shumë afatgjatë dhe efektiv. Kjo shpjegohet me faktin se forca e lidhjes së tyre me receptorët është shpesh më e madhe se ajo e ndërmjetësit dhe sistemet e inaktivizimit nuk janë në gjendje të largojnë shpejt agonistin nga çarja sinaptike.

Në një rast më kompleks, molekulat e futura nga jashtë janë vetëm pjesërisht të ngjashme me ndërmjetësin. Më pas, duke u lidhur me qendrat aktive të receptorëve, ata do t'i zënë ato (d.m.th., do të ndalojnë ndërmjetësin që t'i qaset; konkurrojnë me të), por nuk do ta ngacmojnë receptorin. Si rezultat, efekti i barit të përdorur do të jetë i kundërt me efektin e ndërmjetësit. Substancat e këtij lloji quhen konkurruese antagonistë(bllokuesit) e ndërmjetësit. Ekziston edhe koncepti i një antagonisti jo konkurrues. Në këtë mishërim, medikamenti i administruar prish veprimin e ndërmjetësit duke bllokuar kanalet jonike të kimiosensitive.

Disa agonistë dhe antagonistë të ndërmjetësve janë substanca me origjinë natyrore. Ekzistenca e tyre është rezultat i proceseve të gjata evolucionare, gjatë të cilave disa organizma të gjallë (kryesisht bimët) "shpikën" substanca që i mbronin ata nga ngrënia nga organizmat e tjerë. Droga psikotrope natyrale janë edhe helmet nga kafshët e gjuetisë (gjarpërinjtë, merimangat etj.).

Pjesa e dytë e agonistëve dhe antagonistëve janë komponime sintetike të krijuara nga njerëzit. Gjatë zhvillimit të tyre, kimistët dhe farmakologët duhet të marrin parasysh një sërë kërkesash. Së pari, struktura e një substance të tillë duhet të përmbajë një rajon "kyç" që korrespondon me molekulën e ndërmjetësit. Së dyti, një ilaç i tillë duhet të jetë rezistent ndaj sistemeve të inaktivizimit. Së treti, duhet të depërtojë në barrierat e trupit - gjaku-tru dhe, mundësisht, zorrët. Vetëm në këtë rast mund të arrijë në tru kur futet në trup në formën e një tablete ose injeksioni. Aktualisht, agonistët dhe antagonistët e neurotransmetuesve (si dhe komponimet që ndikojnë në transmetimin sinaptik në mënyra të tjera) përdoren gjerësisht në klinikë. Në të njëjtën kohë, në doza të mëdha, shumë prej tyre janë medikamente dhe helme, gjë që tregon edhe nevojën e studimit serioz të tyre.

Ndërmjetësuesit janë shumë të ndryshëm në strukturën e tyre kimike. Në këtë drejtim, në mesin e tyre ka grupe të monoaminave (derivatet e aminoacideve), aminoacidet, peptidet (zinxhirët e aminoacideve). Acetilkolina ka një natyrë kimike të veçantë, me të cilën do të fillojmë rishikimin tonë të sistemeve kryesore ndërmjetësuese dhe barnave psikotrope që lidhen me to.

Acetilkolina

Acetilkolina ishte neurotransmetuesi i parë që u zbulua. Sipas strukturës së tij kimike, është një kombinim i dy molekulave - kolinës që përmban azot dhe një mbetje të acidit acetik. Sinteza e acetilkolinës ndodh kryesisht në terminalet presinaptike duke përdorur enzimën kolinë acetiltransferazë. Transmetuesi më pas transferohet në vezikula boshe dhe ruhet atje derisa të lëshohet.

Acetilkolina vepron si ndërmjetës në tre blloqe funksionale të sistemit nervor. Këto janë sinapset neuromuskulare, pjesa periferike e sistemit nervor autonom dhe relativisht pak zona të sistemit nervor qendror.

Acetilkolina është një transmetues i neuroneve motorike të sistemit nervor, i lokalizuar në brirët e përparmë të lëndës gri të palcës kurrizore dhe bërthamave motorike të nervave kranial. Aksonet e tyre drejtohen te muskujt skeletorë dhe, duke u degëzuar, formojnë sinapse neuromuskulare me to. Në këtë rast, një akson mund të vendosë kontakt me 5-5000 fibra muskulore; por çdo fibër muskulore kontrollohet vetëm nga një sinapsë. Madhësia e sinapsave neuromuskulare është dhjetëra herë më e madhe se sinapset në sistemin nervor qendror. Edhe një AP e vetme që arrin përgjatë aksonit të një neuroni motorik shkakton lirimin e një sasie shumë të konsiderueshme të acetilkolinës në sinapsë. Si rezultat, depolarizimi që zhvillohet në membranën postinaptike është aq i madh sa që gjithmonë shkakton veprimin e qelizës muskulore. Kjo AP, nga ana tjetër, çon në çlirimin e Ca 2+ nga kanalet e rrjetës endoplazmatike, aktivizimin e proteinave motorike dhe tkurrjen e fibrës së strijuar.

Në sistemin nervor autonom, acetilkolina si ndërmjetës prodhohet nga neuronet e vendosura në sistemin nervor qendror, si dhe në qelizat ganglione të pjesës parasimpatike. Rrjedhimisht, me ndihmën e këtij ndërmjetësi transmetohen sinjale brenda ganglioneve autonome, si dhe ndikimet parasimpatike drejtpërdrejt në organet e brendshme.

Në sistemin nervor qendror, acetilkolina prodhohet nga një pjesë e neuroneve të bërthamave retikulare të ponsit, interneuronet e ganglioneve bazale (më saktë, striatum) dhe disa zona të tjera lokale. Konsiderohet roli i këtij ndërmjetësi në rregullimin e nivelit të zgjimit, sistemeve të kujtesës dhe sistemeve motorike.

E çliruar nga terminali presinaptik, acetilkolina vepron në receptorët postinaptik. Këta receptorë nuk janë homogjenë dhe ndryshojnë si në vendndodhje ashtu edhe në një sërë veçorish thelbësore. Ka dy lloje të tyre, të emërtuara sipas agonistëve të tyre. Lloji i parë, përveç acetilkolinës, ngacmohet nga veprimi i nikotinës alkaloid të duhanit (receptorët nikotinik ose receptorët H-kolinergjikë). Lloji i dytë aktivizohet nga acetilkolina dhe toksina agarike e mizës muscarine (receptorët muskarinikë ose receptorët M-kolinergjikë). Le t'i hedhim një vështrim më të afërt në to.

Receptorët nikotinikë janë një shembull klasik i receptorëve jonotropikë, d.m.th. kanali i tyre jonik është pjesë e receptorit dhe hapet menjëherë pas shtimit të acetilkolinës. Ky kanal karakterizohet nga përshkueshmëria universale për jonet e ngarkuar pozitivisht. Sidoqoftë, në kushte normale (kur hapet në sfondin e PP), kryesisht rryma hyrëse Na + vërehet përmes kanaleve të tyre, duke shkaktuar depolarizimin e membranës dhe ngacmimin e neuronit.

Receptorët N-kolinergjikë janë të vendosur në membranën postinaptike të fibrave të strijuara të muskujve skeletorë (sinapset neuromuskulare), në sinapset e ganglioneve autonome dhe në numër më të vogël se receptorët muskarinikë në sistemin nervor qendror. Zona më e ndjeshme ndaj nikotinës janë ganglionet autonome (veçanërisht ato simpatike). Prandaj, përpjekjet e para për pirjen e duhanit çojnë në shqetësime të konsiderueshme në funksionimin e organeve të brendshme, rritje të presionit të gjakut, të përziera, etj. Ndërsa njeriu mësohet me të, përbërësi simpatik i veprimit ruhet kryesisht - d.m.th. Nikotina fillon të punojë kryesisht si një stimulues për shumë sisteme të trupit. Ekziston gjithashtu një efekt aktivizues qendror (në tru) i acetilkolinës. Mbidozat e nikotinës (50 mg ose më shumë) shkaktojnë një rritje të mprehtë të rrahjeve të zemrës, konvulsione dhe ndalim të frymëmarrjes.

Kur përdoret gjatë pirjes së duhanit si një stimulues i dobët narkotik, nikotina shkakton zhvillimin jo vetëm të varësisë, por edhe të varësisë - një situatë kur trupi përfshin një ilaç që vjen nga jashtë në metabolizmin e tij, d.m.th. "numërohet" në fluksin e tij të vazhdueshëm. Kur ndaloni marrjen e drogës, ndodh një ndërprerje në sistemet e trurit që e përdorin atë. Si rezultat, ka një përkeqësim të mprehtë të mirëqenies, depresion, etj. (sindroma e tërheqjes ose sindroma e tërheqjes). Kështu, një person që është bërë i varur ka nevojë për një drogë jo aq shumë për të ndjerë gëzim dhe eufori, por për t'u kthyer të paktën në një nivel funksionimi relativisht "normal".

Antagonisti më i njohur i receptorëve nikotinik është d-tubocurarine, parimi aktiv i një helmi të përgatitur nga disa bimë të Amerikës së Jugut. Vendi kryesor i aplikimit të tij janë sinapset neuromuskulare. Në këtë rast, ka një relaksim sekuencial të muskujve të gishtërinjve, pastaj të syve, krahëve dhe këmbëve, qafës, shpinës dhe në fund të muskujve të frymëmarrjes. Kohëzgjatja e veprimit të d-tubokurarinës është relativisht e shkurtër - 30-60 minuta. Nëse gjatë gjithë kësaj kohe mbani frymëmarrje artificiale, atëherë pas përfundimit të veprimit të tubokurarinës nuk do të ketë dëme të konsiderueshme në trup.

Neurotoksinat e gjarprit kanë një efekt edhe më të fortë në kryqëzimin neuromuskular. Për shembull, helmi i kobrës përmban një neurotoksinë, e cila pothuajse në mënyrë të pakthyeshme lidhet me receptorin nikotinik dhe e bllokon atë. Helmi përmban gjithashtu b-neurotoksinë, e cila pengon lirimin e transmetuesit nga mbaresa presinaptike.

Antagonistët e receptorëve nikotinik në tru, ciklodol dhe akineton, përdoren për të reduktuar simptomat e parkinsonizmit. Futja e tyre zvogëlon manifestimet e çrregullimeve motorike karakteristike të kësaj sëmundjeje.

Receptorët muskarinikë janë metabotropike. Ato lidhen me proteinat G, dhe shtimi i acetilkolinës në to çon në sintezën e lajmëtarëve të dytë.

Këta receptorë gjenden si në sistemin nervor qendror ashtu edhe në periferi, ku ndodhen në organet e synuara të sistemit nervor parasimpatik. Pasojat jonike të ngacmimit të receptorëve muskarinikë janë shumë të ndryshme. Kështu, në zemër ka një rritje të përçueshmërisë për jonet K +, gjë që çon në hiperpolarizim dhe një ulje të shpeshtësisë së kontraktimeve. Në rastin e muskujve të lëmuar, ndryshimet në përçueshmëri vërehen si për K + ashtu edhe për Na +; Prandaj, hiper- ose depolarizimi është i mundur, në varësi të organit specifik.

Në sistemin nervor qendror ka një rënie të përçueshmërisë për K + (depolarizimi, efekti ngacmues). Në të njëjtën kohë, sinapset që përmbajnë receptorë muskarinikë mund të vendosen si në neuronet frenuese ashtu edhe në ato ngacmuese të korteksit, ganglioneve bazale etj. Në këtë drejtim, pasojat e bllokimit ose aktivizimit të receptorëve muskarinikë në nivel të sjelljes janë shumë individuale.

Në sistemin nervor periferik, efektet e muskarinës janë kryesisht parasimpatike. Në rast të helmimit me agaric miza, vërehen nauze, djersitje dhe pështymë e shtuar, lakrimim, dhimbje barku, ulje të presionit të gjakut dhe aktivitet kardiak. Sasia e muskarinës që shkakton koma dhe vdekje është 0,5 g.

Antagonisti klasik i receptorëve muskarinikë është atropina, një alkaloid i henbanit dhe daturës. Efektet e saj periferike janë pikërisht të kundërta me ato të muskarinës. Nën ndikimin e atropinës, toni i muskujve të traktit gastrointestinal zvogëlohet, rrahjet e zemrës rriten dhe pështyma ndalon ("goja e thatë"). Zgjerimi i bebëzave është jashtëzakonisht karakteristik. Vërehen edhe efekte qendrore (të ndërmjetësuara nëpërmjet sistemit nervor qendror): ngacmim motorik dhe i të folurit, halucinacione.

Në të njëjtën kohë, një numër antagonistësh të receptorit muskarinikë kanë një efekt qetësues. Për shembull, një ilaç i tillë si amizil klasifikohet si qetësues dhe përdoret për çrregullimet e lëvizjes.

Inaktivizimi i acetilkolinës ndodh drejtpërdrejt në çarjen sinaptike. Ajo kryhet nga një enzimë acetilkolinesteraza, duke dekompozuar ndërmjetësin në mbetjet e kolinës dhe acidit acetik. Më pas, kolina absorbohet në terminalin presinaptik dhe mund të përdoret përsëri për sintezën e acetilkolinës.

Acetilkolinesteraza ka një vend aktiv që njeh kolinën dhe një vend tjetër aktiv që abstrakton një grup acetil nga molekula mëmë. Është ky i fundit që është më shpesh vendi i sulmit nga bllokues të veçantë. Një shembull është eserina (fizostigmina), një alkaloid i një prej llojeve të bishtajoreve afrikane që shkakton shtrëngim të bebëzës së syrit, jargja dhe ngadalësim të ritmit të zemrës.

Një analog sintetik i eserinës është proserina (neostigmina), e përdorur për myasthenia gravis. Simptomat e tij përfshijnë lodhjen e shpejtë të muskujve, rënien e pavullnetshme të qepallave dhe përtypjen e ngadaltë. Futja e bllokuesve të acetilkolinesterazës dobëson manifestimet patologjike. Është treguar se në një pjesë të konsiderueshme të pacientëve me myasthenia gravis, numri i receptorëve nikotinik është afërsisht 70% më pak se normalja. Arsyeja për këtë është se sistemi imunitar i pacientit prodhon antitrupa ndaj receptorëve nikotinik. Këto antitrupa përshpejtojnë shkatërrimin e receptorëve në membranë, duke dobësuar transmetimin në kryqëzimin neuromuskular. Sëmundjet e këtij lloji quhen autoimune.

Prozerina dhe barnat e ngjashme quhen bllokues të kthyeshëm të acetilkolinesterazës dhe efekti i tyre pushon disa orë pas administrimit. Përveç kësaj, ka bllokues të pakthyeshëm të së njëjtës enzimë. Në këtë rast, substanca që prish funksionimin e acetilkolinesterazës hyn në një lidhje të qëndrueshme kimike me proteinën dhe e pamundëson atë. Agjentë të tillë bllokues janë gazrat e ndryshëm nervorë (sarin, etj.). Duke depërtuar lehtësisht në të gjitha barrierat trupore, ato shkaktojnë konvulsione, humbje të vetëdijes dhe paralizë. Vdekja ndodh nga ndalimi i frymëmarrjes. Për të reduktuar menjëherë efektet e gazrave, rekomandohet përdorimi i atropinës; për të rivendosur aktivitetin e acetilkolinesterazës - substanca të veçanta riaktivizuese që ndajnë bllokuesin nga enzima.

Monoaminat

Ndërmjetësuesit e monoaminës përfshijnë katekolaminat, serotoninën dhe histaminën. Të gjithë ata janë derivate të aminoacideve të ndryshme.

Katekolaminat

Katekolaminat përfshijnë tre neurotransmetues: norepinefrinën, adrenalinën dhe dopaminën. Të gjitha ato formohen nga aminoacidi tirozinë - një aminoacid thelbësor që e marrim vetëm nga ushqimi.

Tyrosine ® L-DOPA ® dopamine ® norepinephrine ® adrenaline

Hapi kryesor, më i ngadalshëm është reagimi i parë i shndërrimit të tirozinës në L-DOPA (dioksifenilalaninë). Dhe enzima që katalizon këtë reaksion, tirozin hidroksilaza, ka një rëndësi të veçantë. Sinteza e katekolaminave ndodh kryesisht në terminalet presinaptike. Më pas ato transferohen në vezikula boshe, ku ruhen derisa të lirohen.

Norepinefrina

Katekolamina adrenalinështë një hormon mbiveshkore. Norepinefrina luan një rol të rëndësishëm si në sistemin nervor qendror ashtu edhe në atë periferik si ndërmjetës.

Në periferi, norepinefrina është një transmetues në shumicën e sinapseve postganglionike të sistemit nervor simpatik. Duke vepruar në organet e brendshme, ka një efekt të kundërt me acetilkolinën.

E çliruar nga terminali presinaptik, norepinefrina vepron në receptorët postinaptik. Këta receptorë ndahen në dy lloje, të cilët quhen receptorë alfa dhe beta adrenergjikë. Të dy janë metabotropikë. Dallimi është se receptorët alfa adrenergjikë përdorin trifosfat inositol, diacilglicerol dhe jonet Ca 2+ si lajmëtarë të dytë. Receptorët beta-adrenergjikë janë të lidhur me enzimën adenilate ciklazë, e cila është e përfshirë në sintezën e monofosfatit ciklik të adenozinës (cAMP). Ishte studimi i receptorëve beta-adrenergjikë që bëri të mundur për herë të parë identifikimin e ekzistencës së një sistemi të lajmëtarëve të dytë dhe përshkrimin e vetive kryesore të tij. Pasoja e aktivizimit të receptorëve adrenergjikë mund të jetë një ndryshim në përçueshmërinë e natriumit dhe kaliumit - domethënë, efekte ngacmuese ose frenuese në varësi të vendndodhjes specifike të receptorëve.

Agonisti klasik i receptorit alfa-adrenergjik është ilaçi fetanol, dhe antagonisti është fentolamina. Në rastin e receptorëve beta-adrenergjikë, agonisti më i njohur isadrin dhe antagonisti propranolol (sinonimet - anaprilin, obzidan).

Çdo organ i brendshëm përmban ose receptorë alfa ose beta adrenergjikë, ose të dy llojet.