Knr11 (1)

1

knr11.doc

МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ УКРАИНЫ ХАРЬКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА НОРМАЛЬНОЙ ФИЗИОЛОГИИ

В.Г.Самохвалов

ФИЗИОЛОГИЯ ВЕГЕТАТИВНОЙ НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ ЛЕКЦИЯ ПО КУРСУ НОРМАЛЬНОЙ ФИЗИОЛОГИИ ДЛЯ ИНОСТРАННЫХ СТУДЕНТОВ МЕДИЦИНСКОГО И СТОМАТОЛОГИЧЕСКОГО ФАКУЛЬТЕТОВ

Харьков - 1999

2

ВЕГЕТАТИВНАЯ НЕРВНАЯ СИСТЕМА: СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ. ВВЕДЕНИЕ Уровень функционирования всех органов и систем организма в каждый конкретный момент жизнедеятельности оптимально соответствует текущим требованиям окружающей среды. Высокая рациональность протекающих процессов, их адекватность условиям жизнедеятельности и постоянно существующая возможность быстро перестроиться в соответствии с изменяющимися условиями обитания обеспечиваются механизмами регуляции и саморегуляции вегетативных функций. В основе как регуляторных, так и саморегуляторных процессов лежат принципиально однородные механизмы: безусловнорефлекторные, условнорефлекторные и гуморальные. Регуляторные и саморегуляторные процессы играют приспособительную роль, постоянно взаимодействуют друг с другом и имеют противоположную направленность, благодаря чему достигается принцип оптимизации функций организма. Вегетативные функции регулируются без участия сознания и в зависимости от локализации управляющего звена могут осуществляться как в пределах органа (внутриорганная саморегуляция), так и на разных уровнях ЦНС. Центральное управление вегетативными функциями обеспечивает: - адаптацию деятельности органов в соответствии с условиями внешней Среды; - взаимную координацию деятельности внутренних органов; - вегетативное обеспечение соматических функций (рецепции раздражений и двигательных реакций). Физиологическая адаптация - это процесс достижения устойчивого уровня активности функциональных систем, а также механизмов управления, которые обеспечивают возможность двигательной активной жизнедеятельности организма в изменяющихся условиях существования. Этот результат достигается через вегетативную нервную систему, представляющую собой ту часть нервной системы, которая обеспечивает регуляцию деятельности внутренних органов, обмена веществ, а также процессов, связанных с размножением и ростом организма. Рефлекторные изменения деятельности органов и систем организма, иннервируемых вегетативной нервной системой, -

3

это постоянные компоненты всех безусловнои условнорефлекторных реакций: изменения интенсивности обмена веществ, внутренней секреции, дыхания, пищеварения, выделения, кровообращения, поведенческих актов. Во всех случаях вегетативная нервная система, взаимодействуя с соматической, придаёт реакциям целостный характер. В процессах регуляции и саморегуляции вегетативная нервная система осуществляет: - контроль за функциями внутренних органов; - поддержание адекватного уровня трофических процессов; - сохранение постоянства внутренней среды организма; - обеспечение энергетических потребностей различных форм психической и физической деятельности (адаптация кровообращения, дыхания, обмена и т.д. к существующим условиям). Основным механизмом деятельности вегетативной нервной системы является рефлекс: морфологическим субстратом вегетативных рефлексов - рефлекторные дуги, состоящие из чувствительных, ассоциативных и эфферентных звеньев. Последние представлены вегетативными нервами, по которым нервные импульсы идут только односторонне к исполнительным органам (эффекторам). Изменение вегетативных функций на разных уровнях их регуляции нарушает жизнедеятельность организма и приводит к возникновению симптомов, связанных с преобладанием холинилиаденергических влияний и формирующих патологические расстройства со стороны ЦНС, всех внутренних органов, скелетной мускулатуры, рефлекторных влияний на частоту сердечных сокращений, дыхание, уровень АД, тонус ЖКТ, секреторную активность пищеварительных желез и т.д., т.е. всех функций организма, находящихся под контролем вегетативной нервной системы. Выявление преобладания симптоматического тонуса лежит в основе диагностических приёмов и помогает выбору терапевтических мероприятий. Среди последних при дисфункциях вегетативной нервной системы широкое применение находят средства медиаторного действия. Характер фармакологического действия этих препаратов тесно связан с характером вегетативных влияний на функциональное состояние систем и органов, а механизмы их действия - с процессами передачи нервных импульсов в области вегетативных синапсов как центральных так и периферических. Представленные в настоящем пособии современные представления об анатомо - физиологических особенностях вегетативной нервной

4

системы создают предпосылки для понимания механизмов и путей коррекции нарушений в деятельности вегетативной нервной системы. СТРУКТУРНО - ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ВЕГЕТАТИВНОЙ НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ

Глава I. Анатомо-физиологические особенности центральных и периферических звеньев вегетативной нервной системы I.I. Общий план строения и основные физиологические свойства вегетативной нервной системы. Особенности строения вегетативной нервной системы ( ВНС ) заключаются в следующем: 1. Эфферентные волокна ВНС, отходящие от нейронов, расположенных в мозговом стволе и спинном мозге, не доходят непосредственно до исполнительных органов, а прерываются в периферических вегетативных ганглиях. Ганглии состоят из нервных клеток разной величины и формы, каждая из них имеет многочисленные синаптические связи. Таким образом, эфферентное звено вегетативной нервной системы состоит из двух нейронов: переганглионарного и постганглионарного.

2. Замыкание рефлекторных дуг в ВНС происходит не только на уровне центральной нервной системы, но и на периферии, в вегетативных ганглиях. Поэтому вегетативная нервная система характеризуется большим количеством рефлекторных дуг, лежащих на разных уровнях нервной системы. В отличие от соматических органов, например, скелетных мышц, органы, иннервируемые ВНС, могут функционировать и после нарушения из связи с ЦНС.Указанное явление придаёт периферическим вегетативным процессам определённую автономность.

3. В вегетативной нервной системе преобладают тонкие нервные волокна типа “В” и “С”. Возбуждение по ним распространяется медленнее, чем по толстым соматическим волокнам (типа “А”). Вегетативные нервы характеризуются большим рефлекторным периодом и большой хронаксией; для получения ответной реакции необходимо применять значительно большую силу раздражения, чем в соматической системе.

4. Вегетативная нервная система имеет многоуровневую организацию, включающую специфические и неспецифические афферентные пути, нервные центры, расположенные на разных

5

уровнях ЦНС, преганглионарные эфферентные волокна, ганглии, постганглионарные волокна.

5. В соответствии с морфологическими и функциональными особенностями вегетативную нервную систему делят на симпатическую и парасимпатическую. Иногда выделяют интрамуральную часть ВНС узлы и нервные волокна, расположенные в стенках полых внутренних органов (подсерозные, межмышечные, подслизистые сплетения, обладающие высокой степенью автономии).

6. В парасимпатическом отделе ВНС нервные импульсы передаются с участием химического медиатора ацетилхолина ( АХ ), в симпатическом отделе - посредством комплекса катехоламинов : адреналин ( АД ), норадреналина ( НА ), дофамина ( ДА ), серотонина ( СТ ) и др. В строении вегетативной нервной системы выделяют два блока регулирующих структур: сегментарный и надсегментарный ( рис. 1). В состав сегментарного отдела ( периферического ) входят два уровня : I - уровень вегетативных ганглиев, на котором деятельность внутренних органов может регулироваться автоматически, и II уровень спинного мозга и ствола мозга ( собственные центры вегетативной нервной системы), где осуществляется интеграция инфоормации, поступающей как из внушней, так и из внутренней среды. Нейроны II уровня подчинены высшим центрам. Надсегментарный отдел ( центральный ) делится на три уровня: продолговатый мозг ( III ) , промежуточный мозг ( IV ) и кора больших полушарий ( V ). На этих уровнях происходит высшая интеграция вегетативных и соматических функций. В надсегментарном отделе ВНС центры располагаются диффузно. Один и тот же орган имеет представительство на разных этажах надсегментарного отдела. Раздражение структур этого отдела вегетативной нервной системы вызывает сочетанные вегетативные, соматические и психические нарушения.

1.2. Высшие центры вегетативной нервной системы Ретикулярная формация ( РФ ) - обусловливает уровень возбуждения центральных нервных образований, а симпатическая нервная система обеспечивает в это время однонаправленное с РФ изменение функционального состояния периферических органов и рецепторов. То есть ретикулярная формация и симпатическая нервная система являются функциональными синергистами, действующими на разных уровнях. На сродство РФ и симпатической

6

нервной системы указывает тот факт, что именно в РФ ствола мозга наблюдается максимальное количество катехоламинов адреналина и норадреналина, являющихся медиаторами симпатической нервной системы. Повышение секреции адреналина при эмоциях способствует одновременной активации как симпатической нервной системы, так и ретикулярной формации вслетствие одинаковой чувствительности этих образований к адреналину Мозжечок - если в дигательной сфере мозжечок согласует физические и тонические компоненты всех двигательных актов, определяя степень участия центральных образований ( красных ядер, РФ, чёрной субстанции) в обеспечении тех или иных движений, то в вегетативной сфере мозжечок согласует деятельность симпатического и парасимпатического отделов, определяя тонус того и другого. Как известно, конечный приспособительный эффект зависит от соотношения тонуса симпатической и парасимпатической системы. Таким образом, именно мозжечок, согласуя деятельность симпатической и парасимпатической нервной системы, обеспечивает оптимальное соответствие уровня функционирования всех органов и систем организма конкретным условиям жизнедеятельности, обеспечивает адекватность из регулирования. При выключении мозжечка адекватность реагирования внутренних органов и уровня обмена веществ теряется. Спонтанные колебания тонуса собственных центров вегетативной нервной системы ничем не упорядочиваются, что приводит к нарушению принципа оптимизации функций. Гипоталамус - оказывает прямое влияние на вегетативные функции. Передняя группа ядер гипоталамуса является высшим центром парасимпатической нервной системы. Электростимуляция передней части гипоталамуса сопровождается проявлением парасимпатических эффектов. Задняя группа ядер гипоталамуса представляет собой высший центр симпатической нервной системы. Электрическое раздражение задней группы ядер гипоталамуса вызывает типичные симпатические эффекты, а разрушение этих ядер сопровождается стойким преобладанием парасимпатических явлений. Лимбическая система мозга - обеспечивает вегетативные компоненты эмоциональных реакций. Состояние страха, ярости, ожидания. сопровождающиеся

7

определёнными сдвигами в деятельности сердца, АД, обмена веществ и др., считается проявлением регулирующих влияний со стороны лимбической системы мозга, имеющей обширные внутримозговые связи. В проявлении эмоциональных реакций наибольшее значение имеют связи лимбической системы с гипоталамусом, ретикулярной формацией.

Кора больших полушарий - обеспечивает возможность условнорефлекторного регулирования вегетативных функций, а также согласует длительность соматической и вегетативной нервных систем, придавая целостный характер всем поведенческим актам, в которых всегда можно выделить соматические и вегетативные компоненты.

1.3. Сегментарный отдел вегетативной нервной системы Парасимпатический отдел вегетативной нервной системы состояит из краниального и сакрального отделов. Параганглионарные парасимпатические волокна краниального отдела берут начало в среднем мозге ( аксоны нейронов входят в состав III пары черепномозговых нервов) и в бульбарном отделе продолговатого мозга (аксоны входят в состав VII, IX и X пары черпно-мозговых нервов). Соответственно краниальный отдел делится на бульбарную и мезенцефальную части. В составе глазодвигательного нерва ( III пара ) из среднего мозга выходят волокна, иннервирующие гладкие мышцы, лежащие внутри глазного яблока. В составе лицевого нерва ( VII пара ) имеются эффекторно-вегетативные ветви, обеспечивающие слезоотделительные и слюноотделительные эффекторы. Языкоглоточный нерв ( IX пара ) имеет секреторные волокна, иннервирующие околоушную слюнную железу. Блуждающий нерв ( Х пара ) является смешанным, большая часть его волокон чувствительные. Путь от ядра блуждающего нерва до исполнительных органов состоит из двух холинергических нейронов. Эффекторные нейроны блуждающего нерва иннервируют железы и гладкие мышцы пищевода, желудка, трахеи, бронхов, кишечника, сердца, желчного пузыря и желчных протоков, мочевого пузыря и мочеточников. Часть волокон блуждающего нерва прерывается в яремном и узловатом ганглиях. Переключение на постганглионарные нейроны осуществляется на уровне внутренних ( интрамуральных ) сплетений - мейснеровского и ауэрбаховского Сакральный отдел вегетативной нервной системы образован нейронами, клеточные тала которых расположены в передних рогах

8

II, III и IV сакральных сегментов спинного мозга. Вегетативные волокна сакрального отдела образуют тазовые нервы, иннервирующие органы малого таза. Эти нейроны являются ъолинергическими и принимают участие в регулировании процессов дефекации, сокращения матки, функций половых органов, выделения мочи.

Симпатический отдел вегетативной нервной системы включает нейроны и проводники от тораколюмбального отдела спинного мозга, пограничный ствол, вегетативные ганглии и сплетения, симпатические волокна, входящие в состав смешанных нервов. Нейроны тораколюмбального отдела лежат в боковых рогах всех грудных и трёх верхних поясничных сегментов спинного мозга. Они дают начало преганглионарным холинергическим симпатическим волокнам, которые идут до напрвления паравентрикулярных или превертебральных ганглиев, где переключаются на постганглионарные адренергические нейроны. т Преганглионарные волокна вступают в ганглиях в связь со многими нервными клетками, что способствует генерализации симптоматического эффекта. Постганглионарные симпатические волокна обеспечивают иннервацию всех органов и тканей организма, образуя многочисленные сплетения, проникая к исполнительным структурам по ходу кровеносных сосудов. Пограничный ствол расположен на вентральной поверхности позвоночника на всём его протяжении. Шейная часть пограничного ствола состоит из двух постоянных узлов - верхнего и нижнего - и одного непостоянного - среднего. Волокна, отходящие от этих узлов, дают ветви к подъязычному нерву, яремному и узловатому узлам блуждающего нерва, к нервным сплетениям глотки, пищевода, к диафрагмальному и врехнегортанному нервам. От верхнего шейного узла отходит ветвь, которая образует вокруг внутренней сонной артерии сплетение внутренней сонной артерии, вместе с сонной артерией проникающее в полость черепа, а также волокна, образующие сплетение наружной сонной артерии и её ветвей. От нижнего шейного симпатического узла отходят ветви к сердцу, к сплетениям подключичных, позвоночных и верхнечелюстных артерий, волокна к общей и внутренней сонной артерии, а также к сплетениям позвоночной артерии, к щитовидной артерии, а также к сплетениям позвоночной артерии, к щитовидной железе. Грудная часть пограничного ствола состоит из 10 - 11 узлов и соединяющих их стволов. Через серые ветви узлы соединяются с грудными нервами. II, III и IV грудные узлы дают ветви к сердечному и легочному сплетениям, а верхние пять узлов - к

9

верхней части аорты. От V до Х грудного узла отходят волокна, которые, сливаясь, образуют солнечное сплетение. От большого чревного нерва отходят волокна к пищеводу и нисходящей аорте. Из волокон I{ и Х узла образуется чревный нерв, который, прободая диафрагму, также вступает в солнечное сплетение. Таким образом, солнечное сплетение образовано волокнами большого и малого чревных нервов. Старые анатомы называли это сплетение “брюшным мозгом”. В состав солнечного сплетения, кроме симпатических нервных волокон, входят волокна блуждающего нерва. Брюшная часть пограничного столба состоит в среднем из четырёх узлов, от них отходят нервы к сплетению брюной аорты; а серые ветви этих узлов несут волокна к поясничным нервам. В мышцах желудка симпатические нервные волокна образуют ауэрбаховское сплетение, а их ветви, проникая в подслизистый слой, образуют мейснеровское сплетение. Оба сплетения распространяются на пищевод, глотку, кишечник. Крестцовая часть пограничного столба состоит также из четырёх узлов: серые ветви, отходящие от них, присоединяются к крестцовым нервам и к сплетениям таза.Большинство постганглионарных нейронов - адренергические ( исключение составляют нейроны, иннервирующие потовые железы и отдельные кровеносные сосуды). Кроме пограничного ствола, своеобразными образованиями являются вегетативные сплетения, которые состоят из моторных, чувствительных и ассоциативных клеток. В грудной полости находится два крупных сплетения: сердечное и легочное, а также множество мелких. В брюшной полости ряд сплетений располагается по ходу сосудов, они снбжают своими волокнами стенки этих сосудов, а также органы брюшной полости. Наиболее крупное из них - солнечное сплетение. Продолжением его являются желудочное, печеночное, селезеночное, почечное, панкреатическое, дуоденальное и другие. На передней поверхности аорты расположены аортальное сплетение, а также ннижнее брыжеечное сплетение. На поверхности подвздошной артерии находится подвздошное сплетение. Переходя малый таз, оно образует тазовое сплетение. Большинство внутренних органов обладает двойной вегетативной иннервацией, представленной постганглионарными волокнами симпатической и парасимпатической системы. Возбуждение симпатической нервной системы происходит при дейтсвии на организм факторов, угрожающих существованию организма. При этом повышается общая активность организма, сопровождающаяся расширением сосудов скелетных мышц и сужением сосудов внутренних органов и кожи, усилением работы сердца, повышением

10

тонуса ЦНС, мобилизацией глюкозы и жирных кислот и т.д. В целом симпатическая нервная система обеспечивает приспособление организма к изменившимся условиям существования. Она выполняет адаптационно - трофическую функцию, заключающуюся в изменении обменных процессов для обеспечения соматических функций. Парасимпатический отдел обычно действует в направлении восстановления нарушенного равновесия, обеспечивая состояние покоя, анаболизма, депонирования и сохранения энергии. Повышение тонуса симпатического отдела ведет в основном к стимуляции органов и систем, тогда как повышение тонуса парасимпатической системы оказывает противоположный эффект. То есть симпатический и парасимпатический отделы вегетативной нервной системы представляются в определённой мере функциональными антагонистами. Однако, функциональная специфичность симпатических и парасимпатических нервных волокон условна. В целом принято считать, что симпатическая нервная система усиливает в организме процессы, ведущие к освобождению энергии ( эрготропная функция ), а парасимпатическая - активирует процессы, способствующие восстановлению и сохранению энергии ( трофотропная функция ). Сегментарный отдел вегетативной нервной системы - это анатомо -физиологическая база бесконечного количества разнообразных рефлексов. В естественных условиях эти рефлексы осуществляются при одновременном участии как периферических вегетативных рефлекторных дуг, так и центральных надсегментарных отделов вегетативной нервной системы. Поэтому функции органов, регулируемых вегетативной нервной системой, являются результатом взаимодействия, интеграции этих механизмов. Вегетативные рефлексы чрезвычайно разнообразны и многочисленны. Тем не менее они могут быть сгруппированы; в настоящее время выделяют три группы вегетативных рефлексов: - висцеро - висцеральные; - висцеро кутанные; - кутано - висцеральные.

I. Висцеро - висцеральные рефлексы заключаются в том, что изменение функционального состояния одних внутренних органов ( рецепторов ) сопровождается закономерным изменением функционального состояния других внутренних органов, имеющих общую вегетативную иннервацию. Примером висцеро - висцеральных рефлексов являются рефлекс Гольца, рефлекс Данини-Ашнера, ортои клиностатистические пробы и др.

11

Рефлекс Гольца раздражение рецепторов брюшины, возникающее при ударе по животу, сопровождается типичными парасимпатическими эффекторами: резким урежением сердцебиений, кратковременной остановкой дыхания, падением артериального давления, мышечной слабостью, кратковременным снижением чувствительности зрительного, слухового и других анализаторов и рецепторов. Рефлекс Данини - Ашнера ( глазо - сердечный ) заключается в том, при надавливании на глазные яблоки наблюдается урежение сердцебиений и дыхательных движений, а при резком и сильном воздействии проявляется весь комплекс парасимпатических эффектов. Надавливание на глазные яблоки вызывает сдавление между стенками глазного яблока и стенками глазницы окончаний глазодвигательного нерва, ядра которого образуют мезоенцефальный отдел парасимпатической системы. Последнее обслоятельство определяет качество происходящих изменений. Ортостатическая проба - при переходе из горизонтального положения в вертикальное наблюдается учащение сердцебиений на 10 - 15 уд/мин и повышение артериального давления на 10 - 15 мм рт.ст. В основе этого рефлекса лежит перераспределение крови в сосудистой системе при изменении положения тела в пространстве: переход из горизонтального положения в вертикальное сопровождается оттоком крови ( под воздействием силы тяжести ) из магистральных сосудов вниз, в никним конечностям. Барорецепторы центральных сосудистых рефлексогенных зон оказываются под меньшим давлением, ослабляя при этом импульсацию в депрессорный отдел сосудодвигательного центра и в парасинаптический отдел центра сердечной деятельности. Снижение тонуса указанных отделов в силу реципрокности взаимоотношений симпатических и парасимпатических центров вызывает проявление симпатических реакций. Клиностатическая проба - при переходе из вертикального положения в горизонтальное наблюдается урежение сердцебиений и снижение артериального давления. В основе этих изменений также лежит перераспределение крови в организме: приток крови к головному концу тела (человека укладывают без подушки ) ---> повышение давления крови в магистральных сосудах ---> повышение возбуждения центральных барорецепторов ---> усиление импульсации в депрессорный отдел сосудодвигательного и парасимпатический отдел сердечного центров, что обеспечивает повышение тонуса парасимпатического отдела и соответствующие эффекты со стороны сердца и сосудов.

12

Следует отметить, что изменение частоты сердцебиений, артериального давления при выполнении ортостатической и клиностатической проб носят временный характер. Они проявляются и могут быть зафиксированы в течение нескольких минут сразу после перемены положения тела. В последующем эти эффекты компенсируются регуляторными и саморегуляторными механизмами.

II. Висцеро - кутантные рефлексы - изменение функционального состояния определенного органа сопровождается закономерным изменением функционального состояния того участка кожи, который имеет с эти органом общую вегетативную тннервацию (зоны Захарьина - Геда ). Висцеро - кутантные вегетативные рефлексы имеют важное диагностическое значение, так как по изменению кожной чувствительности или по локализации “отраженных” болей можно с точностью определить, какой внутренний орган поражен, где локализуется очаг воспаления. Примерами рефлексов этой группы можно считать: - парестезии и болезненность кожи внутренней поверхности левой руки при стенокардии; - болезненность и повышение чувствительности кожи в эпигастральной области при язве желудка; - болезненность и повышение чувствительности кожи в области червеобразного отростка при его воспалении; - болезненности кожи в области желчного пузыря при холецистите.

III. Кутано - висцеральные рефлексы - изменение функционального состояния определенного участка кожи (воздействие на экстерорецепторы ) сопровождается закономерным изменением функционального состояния того внутреннего органа, который имеет с этим участком кожи общую вегетативную иннервацию. Эта группа вегетативных рефлексов имеет важное терапевтическое значение. Примерами кутано - висцеральных рефлексов являются разнообразные физиотерапевтические процедуры : грязевые аппликации, парафин, озокерит, души, кварцевание и др. Наличие именно кутано - висцеральных рефлексов делает целесообразным применение горчичников. Особенностью этих рефлексов является то, что ч рецепторами кожи имеет связи преимущественно симпатическая нервная система. Поэтому независимо от характера воздействия на кожу со стороны внутренних органов наблюдаются преимущественно симпатические эффекты: повышается обмен веществ, возрастает кровоток, т.е. происходит мобилизация функциональных ресурсов, повышается

13

устойчивость организма, возрастает эффективность иммунных процессов. Исходя из этого, смысл закаливающих процедур сводится к тонизированию симпатической системы через её связи с экстеро рецепторами.

Нервные волокна вегетативной нервной системы. Эфферентная часть вегетативной нервной системы представлена двухнейронными путями, соединяющими центры вегетативной нервной системы (спинальные, бульбарные и мезенцефальные) с иннервируемыми органами. Все вегетативные эфферентные пути образуют по два синапса. Клеточное тело первого нейрона локализуется в собственном центре, его аксон в составе передних корешков выходит на периферию, образуя первый синапс на клеточном теле второго нейрона. Клеточные тела вторых нейронов эфферентных вегетативных путей локализуются в вегетативных ганглиях (вертебральных, превертебральных, интрамуральных). Ганглии симпатической нервной системы располагаются ближе к собственному центру, чем к иннервирущему органу, а парасимпатические, наоборот, - ближе к иннервируемому органу или даже в толще его стенок. Особенности локализации вегетативных ганглиев определяют специфику нервных волокон: - преганглионарные волокна симпатической системы всегда короче постганглионарных; - в парасимпатической системе более короткие постганглионарные волокна ( рис.2 ). Вегетативные ганглии расширяют зону влияния преганглионарных волокон: количество нейронов в ганглии примерно в 30 раз больше числа преганглионарных волокон. Соотношение преганглионарных волокон и клеточных тел нейронов, на которых они заканчиваются, образуя синапсы, составляют 1 : 30. Эта особенность обеспечивает явление дивергенции или пространственной суммации в ганглиях вегетативной нервной системы. Кроме того, из-за больших симпатических щелей ( до 1 000 А ) медиатор преодолевает их в течение большого времени по сравнению с синапсами соматической нервной системы. Длительная синаптическая задержка - обусловлена не только большими размерами синаптической щели, но и низкой возбудимостью постсинаптических мембран, длительным формированием возбуждающего постсинаптического потенциала. Длительная следовая гиперполяризация постсинаптических мембран придаёт высокую инертность вегетативным процессам.

14

Частые импульсы, приходящие к пресинаптическим мембранам, трансформируются в импульсы с частотой 10 - 15 имп/с. Все преганглионарные волокна как симпатической, так и парасимпатической системы относят к нервным волокнам типа “В”. Они имеют миелиновую оболочку, т.е. это мякотные волокна диаметром 2 - 5 мкм и скоростью проведения возбуждения по ним 3 - 15 м./с. Постганглионарные вегетативные волокна относятся к типу “С”. Они безмякотные с диаметром менее 2 мкм и скоростью проведения возбуждения 0,5 - 3 м/с. Симпатические волокна обеспечивают эфферентную иннервацию всех внутренних органов, эндокринных желез, ЦНС, скелетной мускулатуры, кровеносных сосудов и рецепторного аппарата. Парасимпатические волокна имеют более узкую сферу влияния: они непосредственно иннервируют только внутренние органы, не имея прямой связи со скелетной мускулатурой, ЦНС, сосудами и рецепторным аппаратом. Тот факт, что ряд органов и систем органов имеет прямую эффекторную иннервацию только со стороны симпатической нервной системы не означает, что парасимпатическая система не оказывает на них никакого влияния. Следует отметить, что вегетативная нервная система обеспечивает двойную (симпатическую и парасимпатическую) иннервацию всех внутренних органов. Те же образования, которые находятся в сфере влияния только одной из них, проявляют противоположные регуляторные эффекты за счёт реципрокности взаимоотношений симпатического и парасимпатического отделов вегетативной нервной системы: преобладение парасимпатического тонуса сопровождается снижением функциональной активности симпатической системы, что приводит к снижению функциональных возможностей тех органов, которые не имеют прямой парасимпатической иннервации (кровеносные сосуды). Разделение вегетативной нервной системы на симпатическую и парасимпатическую имеет в своей основе анатомические принципы. С точки зрения функциональных особенностей более адекватна классификация Дейла, в основу которой положена разная избирательная чувствительность вегетативных элементов к медиаторам - ацетилхолину и норадреналину ( вместе с ними к другим катехоламинам: адреналину, дофамину, серотонину ). По этой классификации вегетативная нервная система делится на адренергическую и холинергическую. К холинергической системе относят все вегетативные элементы, синтезирующие и секретирующие ацетилхолин: преганглионарные, постганглионарные парасимпатические волокна и постганглионарные симпатические, иннервирующие потовые железы; нервы,

15

иннервирующие мозговой слой надпочечников, каротидные синусы, скелетные мышцы и межнейронные волокна в ЦНС. К адренергической системе относят оставшиеся постганглионарные симпатические волокна ( кроме тех, которые иннервируют потовые железы) и межнейронные волокна в ЦНС. Глава 2. Вегетативные синапсы : холин - и адренергическая медиация нервного импульса Структурно - функциональным образованием, обеспечивающим передачу возбуждения в ганглиях вегетативной нервной системы и с постганглионарных вегетативных волокон на иннервируемые органы, является синапс. Как в ЦНС, в соматической нервной системе, так и на периферии, вегетативные синапсы имеют трехкомпонентную структуру. По функциональному принципу в состав синапса включают: - пресинаптическую мембрану ( ПреСМ ); - синаптическую щель ( СЩ ); - и постсинаптическую мембрану ( ПостСМ ).

По характеру влияния на постсинаптическую мембрану синапсы подразделяются на: - а к т и в и р у ю щ и е ( депополяризующие ); - т о р м о з я щ и е ( гиперполяризующие ). По механизму передачи возбуждения синапсы подразделяются на: - х и м и ч е с к и е; - э л е к т р о т о н и ч е с к и е; - с м е ш а н н ы е. Электротонические синапсы -эволюционно более древние образования, встречающиеся у низших животных и характеризуются неравномерной синаптической щелью ( наличием прямых контактов между пресинаптической и постсинаптической мембранами ), возможностью прямого проведения нервных импульсов от ПреСМ к ПостСМ, отсутствием синаптической задержки, возможностью проведения возбуждения в обоих направлениях. Принципиальный механизм передачи возбуждения в химическом синапсе заключается в том, что в результате поступления нервного импульса в пресинаптической мембране ( концевой пластинке нервного волокна ) из её пузырьков выделяется накопленный медиатор, который, проникая через синаптическую щель, доходит до рецепторов постсинаптической мембраны, вызывая возбуждение.

16

Таким образом, на уровне химического синапса дважды происходит превращение энергии : - на уровне ПреСМ электрическая энергия нервного импульса превращается в химическую энергию медиатора; на уровне ПостСМ химическая энергия медиатора трансформируется в электрическую энергию нового процесса возбуждения, формирующегося на мембране того возбудимого образования, частью которого является ПостСМ. Важной особенностью химического синапса является односторонний характер передачи возбуждения: отпресинаптической к постсинаптической мембране. Причина одностороннего проведения возбуждения и её структурно - функциональные предпосылки будут рассмотрены ниже.

2.1. Структурно - функциональная характеристика вегетативных синапсов Пресинаптическая мембрана ( ПреСМ ) является частью того образования с которого происходит переключение возбуждения. Как правило, она представляет собой концевую пластинку нервного окончания, имеющую ряд специализированных элементов: специфические выросты с упорядоченной гранулярной структурой, направленные внутрь аксоплазмы высотой 60 - 100 мкм, выполняющие направляющую функцию ( медиатор, двигающийся по аксоплазме к ПреСМ, распределяется этими выростами на отдельные потоки, направленные к синаптопорам ПреСМ); - синаптопоры - участки ПреСМ, находящиеся между её выростами и имеющие наибольшую проницаемость для медиатора. Высокая проницаемость синаптопор определяется наибольшей плотностью мембранных каналов, способных “пропускать” выделяющийся медиатор. В центральной части ПреСМ находится активная зона; - пузырьки с медиатором, находящиеся в области синаптопор; - активная зона ПреСМ - центральный участок ПреСМ, имеющий наибольшее количество мембранных ионов. Именно здесь сосредоточена основная масса синаптических пузырьков; через этот участок ПреСМ происходит наиболее интенсивное выделение медиатора при возбуждении ПреСМ; - митохондрии, гранулы гликогена, присутствие которых указывает на активность процессов, происходящих на уровне пресинаптической мембраны. Толщина ПреСМ составляет 50 - 80 мкм, её каналы закрыты “кальциевыми пробрами”. Пресинаптическая мембрана

17

характеризуется наличием статической поляризации ( порядка 80 мкв ). Разность потенциалов между наружной и внутренней поверхностью ПреСМ удерживает ионы кальция внутри каналов, делая их непроницаемыми для медиатора.

Синаптическая щель - представляет сосбой пространство, расположенное между пресинаптической и постсинаптической мембранами ( первичная синаптическая щель ). Заполнена полисахаридным гелем, обеспечивающим диэлектрические свойства синаптической щели: электрические явления, происходящие на уровне ПреСМ не могу распространиться на ПостСМ из-за изолирующих свойств полисахаридного геля. Размеры синаптической щели могут варьировать: от 50 - 80 мкм до 200 - 300 и даже до 1 000 мкм. Особенностью вегетативных синапсов ( особенно расположенных в ганглиях ) является наличие наибольших размеров синаптической щели ( до 1 000 мкм ), что обусловливает замедление прохождения медиатора и удлиняет синаптическую задержку. Кроме пространства между ПреСМ и наружной поверхностью ПостСМ: в её склатках находится вторичная синаптическая щель, которая также заполнена диэлектрическим полисахаридным гелем. В редких случаях первичная синаптическая щель оказывается пронизанной нитевидными выростами ПреСМ, обеспечивающими направленное “ стекание “ медиатора в складки ПостСМ ( в пространство вторичной синаптической щели, где находится рецепторный аппарат). В среднем время прохождения медиатора через синаптическую щель составляет 0, - 0,2 мс. Постсинаптическая мембрана ( ПостСМ ) - является частью того образования, на которое переключается возбуждение. Имеет наиболее сложное строение, проявляет избирательную чувствительность к медиатору ПреСМ и оказвается совершенно невосприимчивой к прямому действию электрического тока. Высокая чувствительность ПостСМ к медиаторам обусловлена наличием соответствующих рецепторов, которые расположены в складках ПостСМ, имеющих “глубину” до 100 мкм. Кроме рецепторного аппарата в субсинаптической сети находятся цистерны с ферментами, способными разрушить медиатор после того, как он вызывал возбуждение ПостСМ. Как и в пресинаптической мембране, здесь находится большое количество митохондрий, рибосом, АТФ. Наличие складок ПостСМ, расположенных напртив синаптопор ПреСМ, значительно увеличивает

18

её эффективность и позволяет одновременно взаимодействовать с медиатором сразу большему количеству рецепторов.

Медиаторы - химически активные вещества, вырабатываемые в клеточном теле нейрона и в аксоплазме, цитоплазме окончаний аксона. Готовый медиатор, синтезированный в клеточном тейле нейрона, в процессе аксонного транспорта продвигается со скоростью 15 20 мм/ч в направлении ПреСМ, где накапливается в пузырьках в области синаптопор. Медиаторы накапливаются в ПреСМ в связанной форме и находятся в состоянии готовности к секретированию в синаптическую щель. Под влиянием импульса, приходящего к ПреСМ, происходит выделение порции медиатора “кванта”, включающего в среднем 10 000 молекул медиатора. Особенностью медиаторов является то, что они проявляют высокую активность в малых дозах, действуют в ограниченном пространстве ( синаптическая щель ) и в течение короткого времени (до возникновения постсинаптического потенциала). Медиаторы представляют собой аминокислоты: гамма аминомасляная кислота ( ГАМК ), глицин, таурин, глутаминовая кислота, - или синтезируются из аминокислот : серотонин ( СТ ), ацетилхолин ( АХ ), норадренали ( НА ), гистамин ( ГС ), дофамин ( ДА ). Обычно нейрон секретирует и выделяет своими окончаниеями только один вид медиатора, причём этому медиатору соответствует рецепторный аппарат ПостСМ и её ферменты. Характер влияния медиатора на постсинаптическую мембрану определяет тип синапса: - медиаторы, оказывающие гиперполяризующее влияние на ПостСМ ( ГАМК, глицин ), вызывают снижение проницаемости мембраны для ионов натрия и одновременно вызывают усиленный ток ионов калия из клетки, что создаёт избыточное количество положительно заряженных ионов на наружной поверхности мембраны возбудимой клетки, сопровождаясь снижением её возбудимости и повышением порога возбуждения ( тормозные синапсы ); - медиаторы, вызывающие деполяризацию клеточной мембраны за счёт изменения конформации рецепторного аппарата ПостСМ ( АХ. НА, А и др.), вызывают усиленный ток ионов натрия, направленный внутрь клетки, что сопровождается повышением возбудимости и возникновением ответа клетки; - медиатор определённого нейрона оказывает на ПостСМ всегда одинаковое действие - либо возбуждающее, либо угнетающее ( Принцип Экклса, 1971 ).

19

Ферменты постсинаптической мембраны находятся в цистерная субсинаптической сети в изолированном состоянии. При деполяризации и связанном с ней повышении проницаемости мембраны субсинаптических цистерн происходит выход фермента в синаптическую щель и разрушение медиатора. Например: медиатор ацетилхолин расщепляется ферментом ацетилхолинэстеразой ( АХЭ ). В результате гидролиза АХ образуется холин, подвергающийся обратному транспорту в ПреСМ, где он включается в процесс ресинтеза ацетилхолина (ацетилхолин синтезируется из холина и ацетилхолин- коэнзима А при участии цитоплазматического энзима холинацетилтрансферазы ). Медиатор норадреналин, синтезирующийся из тирозина, расщепляется ферментом моноаминооксидазой ( МАО ). Под её влиянием происходит окислительное дезаминирование норадреналина. Расщепление выделившегося На и других катехоламинов может осуществляться и другим ферментом - катехол - 0 - метилтрансферазой (КОМГ), которая обеспечивает 0 - метилирование катехоламинов. Рецепторы постсинаптических мембран - молекулярные структуры, представляющие сосбой протеиновые, липидные или гликокаликсовые конфигурации, расположенные на мембране клеток, с которыми взаимодействует медиатор, запуская цепь биохимических и физико - химических процессов, приводящих к специфическому эффекту. В рецепторах-белках выделяют первичную, вторичную, третичную и четвертичную структуры. Первичная структура представляет сосбой цепь аминокислот, соединённых последовательно полипептидными связями, и составляет основу молекул-белков. Последняя определяет вторичную и третичную структуры. Ко вторичной структуре относятся свёрнутые в спираль полипептидные цепи, стабилизированные водородными связями. Третичная структура - полная информация белковой молекулы, вызванная взаимодействием белковой цепи и растворителя, где находится белок. Четвертичная структура характеризуется расщеплением субъединиц в макромолекулярном комплексе. Рецепторы ПостСМ имеют разное строение и проявляют чувствительность к определенному виду медиатора. Строгая избирательность рецепторов ПостСМ в сочетании с выделением в синаптическую щель одного вида медиатора обеспечивает принцип линейной специфичности синапса : медиатору ПреСМ соответствует реуепторный аппарат ПостСМ и её фермент (Принцип Дейла, 1930).

20

Т а б л и ц а 2. Химическая специфичность синаптического аппарата Медиатор ПреСМ Ацетилхолин Норадреналин

Рецепторы ПостСМ Холинорецепторы Адренорецепторы

Фермент ПостСМ Холиностераза Моноаминооксидаза

2.2. Механизм работы синапса 1. Нервный импульс поступает к ПреСМ синапса, находящейся в состоянии покоя ( поляризации ). Его энергия “расходуется” на деполяризацию ПреСм и выделение кванта медиатора в синаптическую щель. Выходу медиатора предшествует открытие синаптопор в результате освобождения от “кальциевых пробок” ( деполяризация ПреСМ в первую очередь сопровождается возникновением “кальциевых потоков”, представляющих собой выход “кальциевых пробок”, которые в условиях деполяризации не могут фиксироваться электрическим полем мембраны).

2. Выделившийся медиатор “пропитывает” полисахаридный гель синаптической щели и вступает во взаимодействие с рецепторами ПостСМ, расположенными в складках ПостСМ.

3. Изменяя конформацию соответствующих рецепторов, медиатор вызывает повышение проницаемости ПостСМ для ионов натрия. Возбуждение определённого количества рецепторов проявляется формированием возбуждающего постсинаптического потенциала ( ВПСП ), который с точки зрения мембранной теории является локальной деполяризацией мембраны клетки, часть которой представляет собой ПостСМ.

4. Возникновение ВПСП сопровождается одновременной активацией нескольких процессов: с одной стороны, в результате деполяризации и повышения проницаемости субсинаптических цистерн начинается выход в синаптическую щель фермента, разрушающего медиатор; с другой стороны, возбуждающий постсинаптический потенциал (локальный ответ) “включает” регенеративную деполяризацию, в процессе которой без внушних вмешательств обеспечивается распространение возбуждения от области ПостСМ по всей клеточной мембране вплоть до достижения критического уровня деполяризации, когда вся мембрана клетки оказывается готовой к осуществлению потенциала действия.

5. “Остатки” медиатора подвергаются обратному захвату в ПреСМ, где включаются в процесс ресинтеза; клетка, частью которой является ПостСМ генерирует новый нервный импульс

21

( потенциал действия ), несущий в себе исполнительную информацию ( Это ответ на поступивший нервный импульс ). Исчезновение свободного медиатора из синаптической щели и реполяризация ПостСМ обеспечивают однократное “срабатывание” синапса в ответ на поступление одного нервного импульса к ПреСМ. Своеобразие распространения медиатора и рецепторов (медиатор - в ПреСМ, рецептор - в ПостСМ ) обеспечивает одностороннее проведение возбуждения : от ПреСМ к ПостСМ. Особенности вегетативных синапсов: - большие размеры синаптической щели; - большая синаптическая задержка; - низкая предельная частота “пропускания” нервных импульсов (не более 8 - 12 имп/с ); - интеративность ( неспособность реагировать на одиночные импульсы). При высокой частоте поступления нервных импульсов к ПреСМ возможно истощение в ней запасов готового медиатора за счёт несоответствия между скоростью его ресинтеза и поступления в процессе аксонного транспорта, с одной стороны, и быстротой выделения в синаптическую щель - с другой. В подобных случаях наблюдается уменьшение порции медиатора, поступающего в синаптическую щель. замедление его взаимодействия с рецепторами ПостСМ, замедленное вормирование возбуждающего постсинаптического потенциала. В свою очередь, медиатор, “задерживающийся” в синаптической щели, вызывает развитие явления адаптации рецепторов, сопровождаемого снижением их возбудимости. Перечисленный комплекс явлений вызывает увеличение синаптической задержки и может вызывать временное прекращение проведения возбуждения через синапс. Подобные явления наблюдаются при утомлении синапса. Они устраняются после того, как будет восстановлено необходимое количество медиатора в ПреСМ и возбудимость рецепторов ПостСМ. Накопление и транспорт норадреналина адренергическими нервами. В варикозах аксонов определяют два типа снаптических пузырьков : малые пузырьки ( 30 - 60 нм в диаметре ), которые либо содержат плотные гранулы, либо не содержат их, и большие пузырьки ( 60 - 150 нм ), всегда содержащие гранулы плотного вещества. Количество больших и малых синаптических пузырьков в адренергических нейронах различно в теле и окончаниях нейронов: в теле и прилегающих к нему отделах аксона больше крупных пузырьков, а в дистальных отделах аксона - больше мелких. Пузырьки, синтезируясь в клеточном теле нейрона, по мере транспорта по

22

ходу аксона уменьшаются в размерах. Концентрация пузырьков с норадреналином больше в области концевых варикоз. В течение суток аксональным током плазмы в окончания доставляется менее одного процента запасов норадреналина в концевых аксонах. Около 4 000 синаптических пузырьков каждый день транспортируются из тела нервных клеток к их окончаниям.

Выделение норадреналина из парасинаптических мембран происходит под влиянием приходящих нервных импульсов. Стимуляция адренергических нервов импульсами низкой частоты ( 2 16 имп/с ) вызывает выделение норадреналина из нервных окончаний, но общее содержание его в окончаниях остается постоянным. Этот факт говорит о том, что стимуляция вегетативных нервов быстро активирует и процесс биосинтеза ( ресинтеза ) НА в нервных окончаниях. Высокая частота стимуляции ( 20 имп/с и более ) адренергических нервов приводит к нарушению передачи, хотя на фоне этой стимуляции общие запасы норадреналина уменьшаются только на 2 - 3 %. Следовательно, для синаптического процесса используется только небольшая часть общего количества норадреналина, остающегося в резерве. Частота раздражения в физиологическом диапазоне ( 2 - 16 имп/с ) сопровождается увеличением количества норадреналина, выделяющегося в одной порции; повышение частоты до 20 и более имп/c cопровождается уменьшением порции медиатора. Кроме частоты стимуляции на количество медиатора влияет размер синаптической цепи: для больших синаптических щелей концентрация НА составляет 6 х 9 --9 моль/л; для средних - 6 х 10 -6; для малых синаптических щелей - 6 х 10 -1 моль/л. Следовательно, адренергические эффекты более выражены в синапсах с меньшими синаптическими щелями. Помимо этих размеров на выделение НА влияет само количество выделившегося НА по механизму обратной связи ( отрицательной ), т.е. выделившийся НА тормозит дальнейшее выделение из пресинаптической мембраны. Выделение норадреналина адренергическими нервами контролируется также простагландинами типа Е, F, а также зависит от концентрации ионов Са 2+ во внеклеточной жидкости. В сердечной сумке, лишенной ионов кальция, выход норатреналина уменьшается. Напротив, увеличение концентрации этих ионов сопровождается нарастанием выделения норадреналина во время стимуляции. Удаление синаптического норадреналина. Количество НА на постсинаптической мембране и его конечное влияние на

23

иннервируемые органы зависят от ряда факторов. К этим факторам относят : - обратное поглощение НА нервными окончаниями; - поглощение НА иннервируемыми клетками; - расщепление НА МАО (моноаминоксидазой) и КОМТ (катехоламин О - метилтрансферазой ); - диффузия НА в сосудистое русло. Поглощение НА нервным окончанием происходит в течение нескольких миллисекунд. Большая часть НА поступает обратно в синаптические пузырьки. Метаболическое расщепление МАО и КОМТ внутри нервных и гладкомышечных клеток заключается в переводе НА в метаболиты, не обладающие биологической активностью. В холинергических нервных окончаниях преобладают небольшие, не содержащие гранулы пузырьки, размером 30 - 60 нм. Холинергические пузырьки транспортируются вдоль аксонов из тела нейронов, поскольку обнаружена связь этих пузырьков с аппаратом Гольджи тела нейронов. Раздражение холинергических нервов одиночными стимулами вызывает появление возбуждающих постсинаптических потенциалов ( ВПСП ). Ритмическая стимуляция низкой частоты вызывает явление облегчения ВПСП. Характер холинергического облегчения подобен адренергическому и заключается в нарастании амплитуды последующих постсинаптических потенциалов во время стимуляции. Та же, как и для адренергических ВПСП, облегчение холинергической передачи состоит в пресинаптическом увеличении количества медиатора, высвобождаемого каждым последующим импульсом. Одной из характерных особенностей рассмотренных синапсов является “упаковка” передатчика (медиатора) в кванты и их спонтанное высвобождение из нервных окончаний. Выход медиатора вызывает появление в постсинаптической мембране спонтанных миниатюрных потенциалов. Они возникают при условии, что в течение короткого времени создаётся достаточно высокая локальная концентрация медиатора в непосредственной близости от рецепторов постсинаптической мембраны. Естественно, что увеличение объёма межклеточных пространств, в которые происходит выделение медиатора, будет уменьшать концентрацию медиатора, поступающего к постсинаптической мембране. НА находится в синаптических пузырьках, которые располагаются во всех варикозных расширениях аксонов, и выделяется из них вместе с пузырьковыми белками. В физиологических пределах количество НА растёт вместе с увеличением частоты импульсации и начинает уменьшаться по мере увеличения частоты последней, превышающей

24

физиологические границы. Кроме механизма, регулирующего выделение НА в нервных окончаниях посредством изменения частоты импульсации, существуют местные механизмы регуляции количества синаптического НА. НА, выделяясь из нервных окончаний, вступает во взаимодействие с альфа адренорецепторами, расположенными на самих нервных окончаниях, т.е. на пресинаптической мембране, тормозя дальнейшее выделение НА. Простагландины типа Е оказывают тормозящее действие на выделение НА, а простагландины типа F усиливают его. Таким образом, нервный контроль со стороны вегетативной нервной системы осуществляется посредством выделения медиаторов, которые, в свою очередь, вызывают электрические изменения постсинаптических мембран. Основные характеристики постсинаптических потенциалов в эффекторных органах - авмплитуда и продолжительность зависят от количества активируемых нервных волокон и частоты импульсов в этих нервах, в то время как конечная реакция, вызываемая медиатором, зависит от скорости его синтеза, накопления, обратного поглощения и метаболического расщепления, характера пре- и постсинаптических рецепторов и других факторов. Проницаемость для ионов пресинаптической мембраны связана с высвобождением из везикул большого количества медиатора, а проницаемость для ионов постсинаптической мембраны связана со взаимодействием медиатора с белковым рецептором, локализованным на постсинаптической мембране, или с биохимическим рецептором. Вегетативная передача. Концевой аппарат адренергического аксона представляет собой сильно разветвлённую структуру. Аксон, входя в иннервируемый орган ( гладкую мышцу ), делится на три ветви, каждая из которых тянется на несколько сот мкм, прежде чем рассыпается на множество веточек длиной от 100 до 200 мкм. Диаметр аксона, вошедшего в иннервируемый орган, уменьшается и увеличивается через каждые несколько мкм, делая аксон четкообразным. Эти четки получили название варикозных расширений аксона - варикозов. Адренергические нервы в эффекторных органах истончаются, становятся варикозными, широко разветвляются и образуют так называемые основные вегетативные сплетения. Количество варикозных терминалей варьирует в различных органах так же, как варьирует расстояние от варикозных нервных окончаний до мембраны иннервируемых клеток. Плотность иннервации некоторых органов очень высока, и варикозные концевые окончания находятся от мембраны клеток на расстоянии не более 10 - 20 мкм. В кровеносных сосудах адренергические нервы

25

располагаются на границе мышечного и адвентициального слоёв, что ведёт к значительному колебанию нервно - мышечных промежутков ( от 80 до 1 000 нм ). Плотность этих варикозов больше в конечной части аксона.

Основывясь на данных электронной микроскопии и электрофизиологических методов исследования, Бернсток предложил модель адренергического соединения. Основные черты этой модели следующие : I - медиатор выделяется одновременно из большого количества варикозных расширений аксона; II - эффекторной единицей соединения являются не отдельные клетки, а их группы, внутри которых клетки соединены между собой участками с низким оммическим сопротивлением ( нексусы ); III - клетки, непосредственно связанные с нервными окончаниями, называются “непосредственно иннервируемыми”; IV - клетки, прилежащие к “непосредственно иннервируемым”, могут возбуждаться электротонически, и в них регистрируется синаптический потенциал. Это “сопряжённые” клетки; V - многие клетки возбуждаются в ответ на раздражение нерва, несмотря на то, что они не являются ни “непосредственно иннермируемыми”, ни “сопряжёнными”. Этот вид клеток, возбуждаемых потенциалом действия, обозначают как “непрямосопряжённые”. Другая классификация взаимоотношений между вегетативными нервными окончаниями и иннервирующими органами предложена Беннетом. Согласно его данным, вегетативная иннервация может быть подразделена на четыре основных типа : I - иннервация небольшими аксонными пучками внутри пучка гладкомышечных клеток; II - иннервация небольшими аксонными пучками, которые располагаются на медиоадвентициальной границе; III - путём тесного контакта варикозов отдельных аксонов с мембраной мышечных клеток; IV - иннервация небольшими аксонными пучками путём тесного контакта отдельных аксонов. Клетки функциональных тканей исполнительных органов, контактирующие с варикозами холин- и адренергических аксонов, биохимически специализированы к тому или другому медиатору, которые стимулируют их обмен, а следовательно, и функциональную активность. Расположенные в области окончаний постганглионарных

26

нервов, эти участки называются холинореактивными системами ( чувствительными к ацетилхолину ) и адренореактивными системами ( чувствительными к норадреналину), или холинои адренорецепторами. Взаимодействие биомолекул медиаторов и белков рецепторов основано на молекулярной сигнализации и молекулярном узнавании. При этом молекула медиатора ( как и лекарственного вещества агониста ) служит сигналом, рецептор этот сигнал узнаёт, т.е. отличает одну молекулу от другой. В результате такого взаимодействия изменяются физико - химические свойства молекул, возникает конформационная перестройка белков - рецепторов и самих мембран, что изменяет их ионную проницаемость. В холинорецепторах трансмембранные субъединичные фрагменты образуют стенки ионных каналов, проницаемых для ионов натрия и калия и в значительно меньшей степени - для ионов кальция. В адренорецепторах увеличение частоты потенциалов действия и деполяризация мембранных клеток сопровождается высвобождением ионов кальция из саркоплазматического ретиклума или других клеточных депо посредством стимуляции фосфолипазы С с образованием инозиттрифосфата и фосфатидной кислоты, которые представляют собой кальций - мобилизирующие агенты. Крому того, в рецепторных структурах плазматических мембран соматических клеток обнаружены гуанозинтрифосфат - связывающие белки ( С белки ), которые, взаимодействуя с гуаниловыми нуклеотидами, приводят к активации циклаз гуанилатциклазы в холинореактивных системах и аденилфтциклазы - в адренореактивных системах. Гуаниловые и адениловые нуклеотиды и С-белки можно рассматривать не только как важные структурыные компоненты соответственно холино- и адренорецепторов, но и как регуляторы их функциональной активности. Реагирующие на один медиатор, но находящиеся в разных тканях и органах, эти биохимические системы отличаются между собой и различной чувствительностью к фармакологическим анализаторам. Среди холинореактивных систем различают два типа : 1 - чувствительные к мускарину ( яду гриба мухомора ), или Мхолинореактивные, которые возбуждаются мускарином и блокируются атропином; 2 - никотиночувствительные, или Н-холинореактивные, которые возбуждаются никотином в малых дозах и блокируются им в больших дозах.

Локализация этих систем тоже разная, что и характер их функциональной активности ( табл. 3 и 4 ).

27

определяет

Адренореактивные системы тоже неоднородны по степени чувствительности к разным фармакологическим веществам. Соответственно этому среди адренореактивных систем выделено тоже два типа : 1 - альфа - адренореактивные системы, которые возбуждаются норадреналином в больших дозах, угнетаются фентоламином и в большинстве своём вызывают стимуляцию функций органов; 2 - Бета - адренреактивные системы, которые возбуждаются изадрином и адреналином в малых дозах, угнетаются анаприлином и чаще вызывают угнетение функций органов ( за исключением сердца и скелетных мышц ). В настоящее время в каждом типе адренореактивных систем выделены ещё по два подтипа : альфа 1 - и альфа 2, бета 1- и бета 2 - адренореактивные системы, которые отличаются степенью чувствительности к разным анализаторам ( табл. 5, 6 ). Т а б л и ц а 3. М - холинореактивные ( мускариночувствительные ) системы Агонист - мускарин ( яд гриба мухомора ) Антагонист - атропин ( алкалоид красавки ) Локализация Ф у н к ц и я Гладкая Повышение тонуса мускулатура Экскреторные Усиление секреции железы Мышцы глаза Сужение зрачка, снижение внутриглазного давления, спазм аккомодации. Сердце Брадикардия, сужение коронарных сосудов, снижение системного АД. ЦНС ( гипоталамус Повышение возбудимости. ) П р и м е ч а н и е . В настоящее время выделены подтипы: М1 - холинореактивные системы - ганглии, ЦНС; М2 холинореактивные системы все исполнительные органы.

Т а б л и ц а 4. Н - холинореактивные ( никотинчувствительные ) системы Агонист - никотин ( алкалоид табака ) в малых дозах Антагонист - никотин в больших дозах Локализация Ганглии симпатической и парасимпатической системы Мозговой слой надпочечников Каротидные синусы Скелетные мышцы ЦНС (кора, нейрогипофиз)

28

Ф у н к ц и я Возбуждение, приводящее к стимуляции М холинорецепторов в исполнительных органах. Усиление продукции адреналина, тахикардия, повышение системного АД. Рефлекторное повышение АД и рефлекторная стимуляция дыхания. Повышение тонуса. Возбуждение.

29

Та б л и ц а 5. Альфа - адренореактивные системы Агонист - норадреналин и адреналин в больших дозах Антагонист - фентоламин Альфа 1 - адренореактивные системы Возбуждается - мезатоном Угнетается - празозином Локализация Функция ЦНС Возбуждение Сердце Усиление сокращений Гладкие мышцы сосудов внутренних органов Матка Селезенка Печень

и

Повышение тонуса

То же То же Усиление гликогенолиза

Жировая Усиление ткань липолиза Радиальная Сокращение мышца глаза Гладкие мышцы легких Гладкие мышцы кишечника

Сокращение Снижение тонуса, повышение транспорта жидкости

Та б л и ц а 6.

Альфа 2 - адренореактивные системы Возбуждается - клофелином Угнетается - иохимбином Локализация Функция На постсинаптиче ских мембранах ЦНС Усиление поведенческих реакций Гладкие мышцы Повышение сосудов, тонуса. внутр. органов. Ослабление Жировая ткань липолиза Тромбоциты Бета - клетки поджелудочной железы

Усиление агрегации Снижение продукции инсулина

Энтероциты

Усиление транспорта ионов На пресинаптичес ких мембранах ЦНС: Адренергические синапсы Холинергические синапсы Серотонинергичес кие синапсы

Ослабление выделения НА Ослабление выделения АХ Ослабление выделения СТ

Бета - адренореактивные системы Агонист - изадрин, адреналин в малых дозах Антагонист - анаприлинн Альфа 1 - адренореактивные системы Возбуждается - мезатоном Угнетается - празозином Локализация Функция Сердце Увеличение силы и частоты сокр. Жировая Усиление ткань липолиза Скелетные Усиление мышцы сокращений

30

Альфа 2 - адренореактивные системы Возбуждается - клофелином Угнетается - иохимбином Локализация Гладкие мышцы сосудов,бронхов матки (беременной) Печень и жировая ткань Щитовидная железа Надпочечники

Функция Снижение тонуса То же То же Усиление липолиза и секреции желчи Усиление инкреции гормона Усиление кортикостероидогенеза

Эндо- или экзогенное, в том числе и лекарственное влияние на рецепторы вызывает изменение функции и обмена веществ соответствующих клеток исполнительных органов и тканей. Молеклярный механизм передачи нервного и гормонального сигнала на клетку связан с функционированием циклического 3’, 5’ аденозинмонофосфата (цАМФ) как универсального регулятора клеточного метаболизма и единственной “сигнал” - молекулы, передающей специфические стимулы и информацию от одних типов клеток к другим. Уровень цАМФ в клетке определяется активностью двух ферментов его метаболизма - аденилатциклазы ( АЦ) и фосфодиэстеразы ( ФДЭ ). АЦ катализирует реакцию образования циклического нуклеотида, а ФДЭ - его гидролитическое превращение с образованием нециклического 5 - нуклеозидмонофосфата. В разных тканях содержатся различные молеклярные виды АЦ и разные формы ФДЭ, различающиеся сродством к субстратам, молеклярной массой, зарядом, регуляторными свойствами и субклеточной локализацией, что определяет специфичность этой универсальной системы. Внутриклеточный уровень цАМФ, являясь результирующей двух разнонаправленных воздействий, определяет активацию или торможение практически всех сторон метаболизма в различных клеточных системах, на уровне которых цАМФ и выполняет свою функцию универсального и уникального регулятора метаболизма,

31

пролиферации и дифференциации клеток. Именно через цАМФ клетка воспринимает, эффективно усиливает и реализует нейромедиаторное или нейрогормональное регуляторное влияние в своём физиологическом ответе. В результате возбуждения холинергической системы со стороны исполнительных органов возникают следующие эффекты: - снижается возбудимость, проводимость, сократимость сердечной мышцы; - урежается частота сердцебиений; - уменьшается систолический объём крови; - снижается тонус кровеносных сосудов, кроме коронарных, которые тонизируются; - уменьшается количество циркулирующей крови; - снижается артериальное давление; - уменьшается минутный объём кровотока; - снижается вязкость крови; - развивается гипоадреналемия, гипогликемия; - понижается оксигенация крови; - дыхание становится редким, поврхностным; - уменьшается объём легочной вентиляции; - ноздри суживаются, понижается пропускная способность воздухоносных путей; - понижается обмен веществ; - понижается температура тела; - кожные покровы краснеют, становятся холодными и влажными (повышение потоотделения); - зрачки суживаются, снижается внутриглазное давление, зрение устанавливается на видение вблизи; - понижается тонус и сила скелетных мышц; - увеличивается время реакций; - уменьшается кровоснабжение мышц; - понижается возбудимость рецепторов кожи; - снижается острота зрения, слуха, обоняния; - понижается работоспособность мозга; - усиливаются секреторная, моторная и всасывательная функция ЖКТ; - усиливается саливация; - расслабляются сфинктеры желудочно - кишечного тракта. Наиболее полно перечисленные эффекты проявляются в состоянии страха. При возникновении угрожающих ситуаций, требующих интенсивной деятельности организма, активизируется адренергическая система. Эффекты возбуждения адренергической системы :

32

- повышается возбудимость, проводимость, сократимость сердца; - повышается частота сердцебиений; - возрастает систолический объём крови; - повышается тонус сосудов, кровме коронарных, которые расширяются; - происходит мобилизация крови из кровяных депо; - повышается артериальное давление; - возрастает минутный объём кровотока; - повышается вязкость крови; - развивается гиперадреналемия, гипергликемия ( мобилизация гликогена ); - повышается оксигенация крови; - дыхание становится частым и глубоким; - повышается минутный объём легочной вентиляции; - ноздри расширяются, повышается пропускная способность воздухоносных путей; - повышается обмен веществ; - повышается температура тела; - кожные покровы бледные, сухие ( снижение потоотделения ); - зрачки расширяются; - повышается тонус и сила скелетных мышц; - уменьшается время реакций; - увеличивается кровоснабжение мышц; - повышается возбудимость рецепторов кожи; - обостряется зрение, слух, обоняние; - ослабляются секреторная, мотрная и всасывательная функции пищеварительного аппарата; - появляется сухость во рту; - “запираются” сфинктеры желудочно - кишечного тракта. Наиболее полно перечисленные эффекты проявляются при состоянии ярости и при возникновении экстремальных ситуаций, требующих мобилизации деятельньности организма, обычно активность адренергической системы преобладает днем, в процессе бодрствования, благодаря чему поддерживаются тонус скелетной мускулатуры, высокая чувствительность рецепторов и анализаторов. Ночью, когда человек засыпает, повышается тонус холинергической системы, что способствует расслаблению мускулатуры, понижению чувствительности рецепторов и органов чувств. Это, в свою очередь, обеспечивает более глубокий сон и создаёт оптимальные условия для работы пищеварительного аппарата, направленной на переработку употребленной за день пищи и её усвоение. Возбуждение холинергической системы напрвлено на компенсацию тех ресурсов ( энергетических и пластических), которые были

33

затрачены в процессе интенсивной деятельности, т.е. при возбуждении адренергической системы. Именно этой цели отвечает преимущественная активация пищеварительных функций - ведущий показатель возбуждения холинергической системы. Таким образом, в естественных условиях происходит постоянное чередование активности адренергической и холинергической систем : в процессе бодрствования преобладает тонус адренергической системы, в процессе ночного сна преобладает тонус холинергической системы. В результате эти системы взаимодополняют деятельность друг друга, обеспечивая оптимальное приспособление организма к конкретным условиям. В условиях патологии такая регуляция и взаимодействие основных холинергических и адренергических - влияний вегетативной нервной системы нарушается, возникает стойкое преобладание одного и ослабление другого или наоборот, и это нередко служит патогенетической основой возникновения типичных для ряда заболеваний симптомов и синдромов: - ослабление сердечных сокращений и аритмия при острой сердечной недостаточности; - спазм сосудов и повышение АД при гипертонической болезни; - бронхоспазм и дыхательная недостаточность при бронхиальной астме; - спазм желчевыводящих путей, кишечника и мочевыводящих путей при коликах ( печеночной, кишечной и почечной ); - нарушение секреторной функции и тонуса желудка и двенадцатиперстной кишки при язвенной болезни; - острая сосудистая недостаточность и коллапс ( падение АД ) при анафилактическом шоке и т.д. и т.п. В этих случая для облегчения состояния больного, нередко даже в порядке неотложной помощи применяются так называемые средства медаторного действия, влияющие на процесс передачи нервных импульсов по вегетативной нервной системе и нормализующие динамическое равновесие функций жизненно важных органов.

34

Рис. 1. Общий план строения вегетативной нервной сист I - Cобственные центры вегетативной нервной системы: 1 - мезенцефальный отдел парасимпатического центра; 2 - бульбарный отдел парасимпатического центра; 3 - тораколюмбальный отдел симпатического центра; 4 - сакральный отдел парасимпатического центра.

II - Высшие центры вегетативной нервной системы: 5 - гипоталамус; 6 - лимбическая система; 7 - ретикулярная формация; 8 - мозжечок; 9 - кора больших полушарий

35

Рис. 2. Структура эффекторных вегетативных путей I - бульбарный отдел парасимпатической нервной системы; II - тораколюмбальный отдел симпатической нервной системы; Условные обозначения: Ах - ацетилхолин; НА - норадреналин; 1 - интрамуральный парасимпатический ганглий; 2 - вертебральный симпатический ганглий; 3 - превертебральный симпатический ганглий; 4 - миалинезированное преганглионарное волокно; 5 - безмякотное постганглионарное волокно.

36

Рис. 3. Вегетативный синапс I - пресинаптическая мембрана ( ПреСМ ): 1 - синаптические пузырьки с медиатором; 2 - аксоплазмические выросты ПреСМ; 3 - митохондрии; 4 - синаптопоры; 5 - активная зона ПреСМ.

II - Cинаптическая щель ( СЩ ); 6 - полисахаридный гель; 7 - направляющие выросты ПреСМ; 8 - первичная СЩ; 9 - вторичная синаптическая щель.

III - Постсинаптическая мембрана ( ПостСМ ): 10 - складки ПостСМ; 11 - рецепторы; 12 - субсинаптические цистерны с ферментом