Строение и классификация синапсов. Механизмы синаптической передачи в нексусах и медиаторных синапсах. Медиаторы.

 

Синапсы – это специализированная структура, которая обеспечивает передачу нервного импульса из нервного волокна на эффекторную клетку – мышечное волокно, нейрон или секреторную клетку.

Синапсы – это места соединения нервного отростка (аксона) одного нейрона с телом или отростком (дендритом, аксоном) другой нервной клетки (прерывистый контакт между нервными клетками).

Все структуры, обеспечивающие передачу сигнала с одной нервной структуры на другую – синапсы.

Значение – передает нервные импульсы с одного нейрона на другой, обеспечивает передачу возбуждения по нервному волокну (распространение сигнала).

Большое количество синапсов обеспечивает большую площадь для передачи информации.

Виды синапсов по расположению:

- Аксодендритические синапсы - на дендритах и теле нейронов. Передатчики - аксоны.

- Аксосоматические синапсы - между аксоном и телом нейрона.

- Аксошипиковые синапсы - на шипиках (выросты на дендритах. С их изменением меняется работа нейронов).

- Аксоаксональные синапсы - между аксонами нейронов.

- Дендродендритические синапсы - между дендритами нейронов.

- Сомосоматические синапсы - между телами нейронов.

Виды синапсов по способу передачи сигналов:

- Химические синапсы – возбуждение передается посредством медиаторов.

- Электрические синапсы - возбуждение передается посредством ионов.

- Смешанные синапсы - возбуждение передается посредством и медиаторов, и ионов.

Виды синапсов по анатомо-гистологическому принципу:

- Нейросекреторные.

- Нервно-мышечные.

- Межнейронные.

Виды синапсов по нейрохимическому принципу:

- Адренергические – медиатор норадреналин.

- Холинэргические – медиатор ацетилхолин.

Виды синапсов по функциональному принципу: возбуждающие и тормозные.

Между окончаниями двигательного нейрона и мышечным волокном существует нервно-мышечное соединение, отличающееся по строению, но сходное в функциональном отношении синаптическими контактами.

Строение синапса:

- Пресинаптическая мембрана - принадлежит нейрону, от которого передается сигнал.

- Синаптическая щель, заполненная жидкостью с высоким содержанием ионов Са.

- Постсинаптическая мембрана - принадлежит клеткам, на которые передается сигнал.

Между нейронами всегда существует перерыв, заполненный межтканевой жидкостью.

В зависимости от плотности мембран, выделяют:

- симметричные (с одинаковой плотностью мембран)

- асимметричные (плотность одной из мембран выше)

Медиаторы являются:

- Производными аминокислот. Наиболее широко в ЦНС распространены медиаторы - амины:

ацетилхолин - производное холина,

катехоламины: адреналин, норадреналин, дофамин - производные тирозина,

серотонин - производное триптофана,

гистамин - производное гистидина,

другие производные аминокислот - ГАМК, глицин, глютамин и др.

- Нейропептиды - эндорфины, энкефалины - рецепторы субсинаптической мембраны. Название рецептора определено медиатором, с которым он взаимодействует: холинорецепторы, адренорецепторы, дофаминовые рецепторы, серотониновые /триптаминовые/ рецепторы, гистаминовые рецепторы, ГАМК-рецепторы, эндорфиновые рецепторы и т.д.

Механизм передачи возбуждения через синапс. Когда возбуждение приходит в область пресинаптической мембраны, она деполяризуется, это активирует кальциевые потенциалзависимые каналы N-типа, они медленные, быстро инактивируются. В клетку входит небольшое количество кальция. Вошедший кальций связывается со специальным белком (кальций - связывающий белок) - синаптосин. Кальций активирует фосфолирирование нескольких молекул синаптосина, вызывая их конформацию, что приводит к ослаблению связей везикул с цитоскелетом клетки и они (везикулы) перемещаются к внутренней поверхности пресинаптической и прилипает к ней. Это вызывает разрыв везикул (ферментативный протеолиз). Параллельно прилипание к мембране активирует мембранный белок-синаптопор, который выступает как переносчик медиатора через мембрану либо как белок - переносчик за счет конформации молекулы, либо образуя транспортный канал, либо вызывая экзоцитоз.

Медиатор диффундирует в синаптическую щель, он не выходит за пределы синаптической щели, т.к. сбоку имеются синаптические барьеры, которые препятствуют выходу медиатора за пределы синапса (что такое синаптические барьеры - неизвестно).

Молекулы медиатора выделяются квантами. Количество выделившихся квантов зависит от силы и частоты раздражения, т.е. передача возбуждения в синапсе за счѐт этого квантируется, она становится дискретной.

Молекулы медиатора идут к постсинаптической мембране, в область субсинаптической мембраны, которая имеет много однотипных хеморецепторов и образуют комплекс «медиатор – рецептор». Это вызывает активацию соответствующих рецепторуправляемых ионных каналов.

Все медиаторы можно разделить на возбуждающие медиаторы и тормозные медиаторы. Следовательно и синапсы делятся на возбуждающие и тормозные.

- Возбуждающие медиаторы взаимодействуя с рецептором субсинаптической мембраны вызывают активацию натриевых каналов и формируют входящий натриевый ток, который вызывает возникновение частичной деполяризации, т.е рецепторный потенциал, который на уровне синапс обозначают как возбуждающий постсинаптический потенциал.

- Тормозной медиатор вызывает усиление входящего калиевого тока или входящего ток хлора, т.е. вызывает локальную гиперполяризацию. Это формирует тормозной постсинаптический потенциал. Конечный эффект (потенциал действия или тормозной потенциал) формируется за счет суммации восбуждающий постсинаптический потенциал или тормозный постсинаптический потенциал.

В синапсе известно два вида суммации:

1. Пространственная суммация локальных очагов возбуждения - когда в пространстве суммируются эти локальные очаги и возникает потенциал действия;

2. Временная суммация - когда на одни и те же рецепторы последовательно через короткие интервалы времени воздействуют новые порции медиатора и возникает как бы ступенечка - частичная деполяризация, она не окончилась, на нее наслаивается следующая частичная деполяризация и так поляризация достигает КУДа - временная суммация.

В дальнейшем комплекс «медиатор-рецептор» диссоциирует. Если этого не происходит, то в возбуждающих синапсах возникает стойкая деполяризация по типу катодической депрессии, При этом данный рецептор перестает воспринимать какую-либо другую информацию. Поэтому в нормальных, естественных условиях медиатор отсоединяется от рецепторов и разрушается ферментами (холинэстераза и т.д.), которые имеются в синапсе. Примерно 20-30% медиатора удаляется таким образом из синаптической щели. Другой способ инактивации медиатора – аптейк- обратный захват пресинаптической мембраной. За счет этого синапс экономно расходует медиатор.

Характерные признаки процесса синаптической передачи:

- Односторонний характер проведения возбуждения в синапсе от пре- к постсинаптической мембране;

- Квантовый (парциальный) характер освобождения медиатора;

- Количество квантов медиатора пропорционально частоте и силе приходящего к синапсу (пресинаптической мембране) нервного раздражения;

- Синаптическая передача не подчиняется закону "всѐ или ничего";

- Синапс способен к суммации процессов возбуждения;

- Проведение возбуждения в синапсе осуществляется с задержкой во времени (синаптическая задержка; еѐ величину для центральных синапсов сейчас можно в клинике уже определять);

- При многократном прохождении возбуждения через синапс возникает эффект облегчения проведения возбуждения - это связано с тем, что возникающее возбуждение наслаивается на остаточные процессы;

- Для синапса характерно проведение возбуждения с декрементом (с ослаблением по силе);

- Трансформация - способность синапса изменять частоту пришедшего раздражения (как правило, синапс резко снижает частоту пришедшего раздражения);

- Лабильность синапса существенно меньше, чем у нервов;

- Из всех звеньев рефлекторной дуги синапс - наиболее утомляемый и наиболее чувствительный к ядам и недостатку кислорода элемент цепи.

Частное свойство: длительное или очень сильное воздействие на синапс приводит к прекращению синаптической передачи, которое обусловлено истощением медиатора в области пресинаптической мембраны (эффект истощения).

Все вышеперечисленные закономерности характерны как для синапсов ЦНС, так и для периферических синапсов.

Медиаторы обладают 2 видами действия

- ионотропное - изменяют проницаемость каналов для ионов

- метаботропное- через вторичные посредники запускают и тормозят соответствующие процессы в клетках.

Выделяют ионотропные и метаботропные рецепторы:

- Ионотропные рецепторы. Вследствие образования постсинаптического потенциала происходит открытие соответствующего ионного канала или сразу при действии медиатора, или через активацию G-белка. При этом рецептор или сам образует ионный канал, или связан с ним. После присоединения лиганда и активации рецептора происходит открытие канала для соответствующего иона. В результате на мембране образуется постсинаптический потенциал. Ионотропные рецепторы – это путь быстрой передачи сигнала и образования ПСП без изменения процессов метаболизма в клетке.

- Метаботропные рецепторы. Это более сложный путь передачи сигнала. При этом после связывания лиганда с рецептором происходит активация каскада фосфорилирование-дефосфорилирование. Это осуществляется или прямо, или через вторичные посредники, например, через тирозинкиназу, или через цАМФ, или цГМФ, или инозитолтрифосфат, или диацилглицерол, или за счет увеличения внутриклеточного кальция, что в результате приводит к активации протеинкиназ. Фосфорилирование чаще всего включает в себя активацию цАМФ-зависимой или диацилглицерол-зависимой протеинкиназы. Эти эффекты развиваются более медленно и длятся более долго.