Лекарственные средства и нервная система

Лекарственные средства и нервная система

Общая физиология нервной системы

Нервная система обеспечивает сознательный или бессознательный контроль за основной моторной и сенсорной деятельностью, а также за эмоциональными и интеллектуальными функциями организма

Нервная система организована следующим образом:

• центростремительные (афферентные, чувствительные) нервные волокна, идущие от периферических тканей до спинного мозга, — это часть периферической нервной системы (ПНС), которая позволяет воспринимать внешнее раздражение и функции органа;

• эфферентные (двигательные и секреторные) нервные клетки (нейроны) в спинном мозге — это часть ПНС, которая регулирует деятельность периферических тканей.

• центральная нервная система начинается в спинном мозге и соединяет центростремительные и эфферентные нейроны ПНС с головным мозгом, который обеспечивает более высокую обработку информации и исполнительное управление (рис. 8.1, табл. 8.1).

Рис. 8.1 Структура нервной системы. Центральная нервная система (ЦНС) управляет деятельностью соматической системы, которая контролирует скелетные мышцы, и вегетативной нервной системы. Последняя включает парасимпатические и симпатические нервы, которые контролируют функции гладких мышц и некоторых желез (табл. 8.1). Межнейрональная регуляция не зависит от ЦНС и использует местную нейрональную регуляцию некоторых функций ткани. ЖКТ — желудочно-кишечный тракт [Rang Н, Dale М, Ritter J. Pharmacology, 3rd edn. London: Churchill Livingstone; 1995].

Нервная клетка — основной элемент ЦНС и ПНС

Мозг человека содержит = 1010 нервных клеток различных типов. Они отличаются по размерам и структуре, но имеют четыре обязательных компонента (рис. 8.2):

• тело клетки, содержащее ядро и органеллы, обеспечивающие основные функции клетки;

• аксоны, проводящие нервные импульсы в виде потенциала действия от тела клетки до отдаленного участка и наоборот;

• дендриты, которые обеспечивают контакт нейронов друг с другом и передают информацию назад к их собственной клетке;

• синапсы и соединения между нервами и эффекторной тканью, составляющие основу нейрохимического взаимодействия.

Аксоны могут быть длинными (например, в периферических двигательных и чувствительных нервах) или короткими (как во вставочных нейронах). В большинстве случаев аксоны покрыты миелиновой оболочкой. В ПНС это миелиновое покрытие образовано шванновскими клетками, а в ЦНС — нейроглиальными клетками (т.е. олигодендроцитами). Конец аксона разветвляется в виде терминалей, или утолщений, которые формируют синапсы с другими нейронами или эффекторной тканью. Часто в нервной ткани связь между нервными клетками осуществляется с помощью дендрита. На большинстве нейронов имеются многочисленные дендриты, они безмиелиновые и могут сильно разветвляться. Окончания аксона, обвитые дендритными отростками, — это точки синаптического подключения, поэтому синапс — это место связи между нейронами. Каждый нейрон может иметь = 1000-10 000 синаптических подключений с более чем 1000 других нейронов.

Синапс — это окончание аксона пресинаптического нерва, дендрит — постсинаптического нерва, а промежуток между ними называют синаптической щелью (рис. 8.3). Выделяют различные типы синапсов в зависимости от того, какие две части нейрона связаны (т.е. аксон-аксоновые, аксон-дендритные). Кроме того, существуют:

• электрические синапсы, которые используют

электрические импульсы как способ передачи;

• объединенные синапсы, которые используют и ионную, и химическую передачу.

Если нервы заканчиваются не на нервной ткани, речь идет о нервно-эффекторном синапсе, в котором осуществляется химическая передача. Примеры эффектов лекарств на синапсы перечислены в табл. 8.2.

Высвобождение нейротрансмиттера и ответ на него зависят от состояния мембраны и потенциалов действия

В состоянии покоя мембранный потенциал клетки отрицателен вследствие различного распределения ионов и их проходимости через мембрану клетки. Распределение ионов регулируется мембранными насосами и ионными каналами, расположенными в мембране клетки. Основные ионы — Na+, К+, Са2+ и С1″ (рис. 8.4).

Потенциал действия генерируется быстрым увеличением проходимости для Na+ из-за открытия Nа+-каналов. Завершающаяся быстрая деполяризация, вызванная потенциалом действия, в свою очередь открывает Са2+-каналы (N-тип) (рис. 8.5). Во время потенциала действия Са2+-входит в клетку и инициирует высвобождение медиатора (рис.8.6). Потенциал действия в нейронах сменяется периодом гиперполяризации, когда нейрон более отрицательно заряжен, чем в покое (рис. 8.7). Это предотвращает дальнейшие потенциалы действия и регулирует возбудимость нервной клетки.

Потенциал действия реализуется нейротрансмиттерами

Нейротрансмиттеры (медиаторы) — это молекулы, синтезируемые в нервной клетке и реализующие потенциал действия. Известны рецепторы для 300 эндогенных молекул, которые действуют в нервной системе. Роль некоторых из них как медиаторов полностью не установлена (например, эндогенных молекул, действующих в ЦНС).

Многие лекарственные средства влияют на нервную систему, изменяя чувствительность рецепторов к медиаторам. Главные типы рецепторов и медиаторов, найденных в нервной системе, перечислены в табл. 8.3.

Рецепторы расположены в синапсе пред- и пост-синаптически. Многие пресинаптические рецепторы ингибируют высвобождение соответствующего медиатора, но эффект активизации пресинаптиче-ского рецептора может зависеть от:

• числа активированных рецепторов;

• сродства рецептора к медиатору;

• степени, в которой рецептор изменяет высвобождение медиатора.

Два основных типа рецепторов:

• рецепторы, расположенные непосредственно на ионных каналах, такие как ацетилхолиновые, никотиновые, 5-НТ3-рецепторы (Na+- и К+-каналы), ГАМК-рецепторы (Сl-каналы) (рис. 8.8) и глутаматные рецепторы (N-метил-О-аспартатные), которые являются катионными каналами;

• G-белок-связанные рецепторы, эффекты которых могут проявляться через систему вторичных мессенджеров (например, увеличением или уменьшением концентрации цАМФ). Для некоторых G-белок-связанных рецепторов активация G-белка непосредственно влияет на ионный канал без вовлечения вторичного мессенджера. Другие вторичные мессенджеры, включая Са2+, метаболизируют мембранный компонент инозитолтрифосфат.

Некоторые нейротрансмиттеры ингибируют потенциал действия путем гиперполяризации нейрона

Классический пример гиперполяризующего медиатора — гамма-аминомасляная кислота, которая открывает Cl’-каналы в клеточной мембране. Эти Сl-каналы — пример лиганд-зависимых ионных каналов (ионные каналы, кинетика которых изменяется в ответ на определенный химический стимул) (см. главу 2). Другой общий тип ионного канала — потенциал-зависимый ионный канал (например, Na+- и Са2+-каналы, вовлеченные в генерацию потенциала действия).

Нейромодуляторы — это молекулы, которые изменяют ответ нейрона на медиатор, а нейрогормоны — это вещества, которые попадают в кровь и влияют на нейроны (например, кортизол и трийодтиронин). Основные нейротрансмиттеры ЦНС представлены в табл. 8.3.

Функциональная анатомия периферической нервной системы

Периферическая нервная система состоит из двух отделов — афферентного и эфферентного. Центростремительные нервы передают в ЦНС сигнал, воспринимаемый физиологическими рецепторами, которые реагируют на температуру, свет, вкус пищи, положение тела, давление и газовый состав крови, кислотность и механорецепторы, для обработки в спинном мозге и на более высоких уровнях в головном мозге. Спинной и головной мозг объединяют поступающую информацию вместе с информацией в пределах более высоких центров мозга и отправляют сигнал в виде потенциала действия к соответствующей ткани на периферии по эфферентным нервам ПНС. Эфферентный отдел ПНС имеет две части: соматическую (или двигательную) часть, которая иннервирует поперечнополосатые скелетные мышцы, и вегетативную (или автономную) часть, которая иннервирует железы, гладкие мышцы в органах и кровеносных сосудах. Соматическая и вегетативная части ПНС имеют анатомические отличия в строении нервов. Многие лекарства оказывают определенное действие (благоприятное или неблагоприятное), взаимодействуя с ПНС (рис. 8.9). Главные медиаторы ПНС — ацетилхолин (АХ) и норэпинефрин (НЭ). Соматические нервные волокна, начинающиеся непосредственно от спинного и головного мозга, в качестве медиатора имеют АХ в нервно-мышечном синапсе (окончание для нейроэффекторного соединения между нервами и скелетной мышцей). АХ является также главным медиатором в вегетативной нервной системе (ВНС) во всех ганглиях (парасимпатических и симпатических; см. далее) и в постганглионарных волокнах парасимпатических нервов.

Особый отдел ВНС — мозговой слой надпочечников (специализированный нервный узел, который высвобождает норадреналин в кровоток и при этом не имеет постганглионарные волокна).

Знание иннервации ВНС и важности ее активации или ингибирования очень полезно в прогнозировании благоприятных и неблагоприятных эффектов лекарств, которые взаимодействуют с ВНС. Например, воздействие на парасимпатическую систему вызывает выраженную активацию желудочно-кишечного тракта, усиление потоотделения, гиперсекрецию и бронхоспазм (симптомы отравления антихолинэстеразными препаратами). Лекарства, которые блокируют никотиновые рецепторы в ганглиях, имеют наиболее «глубокие» эффекты, поскольку они изменяют все функции ВНС. Это ведет к постуральной (ортостатической) гипотензии, брадикардии, сухости во рту, сухости кожи, нарушению эрекции и эякуляции, мочеиспускания и дефекации, параличу аккомодации и мидриазу (расширению зрачков, соответственно повышенной чувствительности к свету). С другой стороны, блокада β-рецепторов не дает существенного эффекта у здоровых людей, хотя вызывает бронхоспазм у пациентов с астмой. Блокада а-адренорецепторов может приводить к гипотензии и нарушению эякуляции. Лекарства, увеличивающие адренергические влияния, вызывают тахикардию, гипертензию, тремор, возбуждение и нервозность. Кроме того, на ВНС могут влиять и другие классы лекарств (помимо своего основного действия).

Двигательные нейроны иннервируют мышцы или интрафузальное мышечное веретено

Двигательные нейроны (мотонейроны) посылают свои аксоны к мышечным волокнам на периферии. Известны два типа двигательных нейронов:

• а-мотонейроны — толстые миелиновые волокна. Они формируют моторные единицы с мышечными волокнами, иннервируя их. Число мышечных волокон, иннервируемых каждым двигательным волокном, варьирует;

• у-мотонейроны миелинизированы значительно слабее, чем а-мотонейроны, и иннервируют только интрафузальное мышечное веретено, действуя как рецепторы натяжения (рис. 8.10).

И а-, и у-волокна найдены в передних рогах спинного мозга и синапсах нисходящего двигательного тракта спинного мозга. Межнейрональная связь в пределах спинного мозга включает двигательный контроль, обеспечиваемый экстрапирамидной системой.

Контроль активности костно-мышечной системы — комплексный и включает сложную регуляцию ЦНС. Центростремительный нерв системы несет информацию от различных источников, включая:

• рецепторы натяжения в суставах и конечностях;

• мышечные веретена в телах скелетных мышц;

• проприорецепторы в суставах;

• рецепторы лабиринта в ухе.

Информация, достигающая ЦНС из этих центростремительных источников, объединена на различных уровнях ЦНС с мозжечком, играющим особую роль. Произвольные движения скелетных мышц контролирует кора головного мозга. В пределах ЦНС есть всестороннее взаимодействие между информацией, полученной из коры (условный компонент), и информацией от мозжечка, ядер среднего мозга и спинного мозга (безусловный компонент).

Эфферентные двигательные нервы имеют миелиновые аксоны, и обычно один аксон иннервирует одно мышечное волокно

Эфферентная часть двигательной нервной системы происходит из ствола головного мозга и различных уровней спинного мозга. Как только эти нервы оставляют ЦНС, двигательные нервные аксоны быстро проводят импульсы от ЦНС до скелетной мышцы. Эти аксоны миелинизированы, что позволяет потенциалам действия быстро распространяться по ним. Каждый аксон обычно иннервирует единственное мышечное волокно. Мультииннервируемые мышцы редки и найдены лишь в мышечном веретене и экстраокулярных мышцах глаза.

Как только аксон достигает скелетномышечного волокна, это анализируется в высокодискретной области головного мозга. Аксон оканчивается на скелетной мышце нервно-мышечным синапсом, где окончание нерва находится в пределах «клубка» свернутой концевой мембранной пластины. Здесь АХ осуществляет свое молекулярное воздействие (активация никотиновых рецепторов). Через каскад механизмов трансдукции развивается системный ответ скелетной мышцы (сокращение).

Сенсорные нейроны начинаются на периферических структурах и преобразовывают стимулы в потенциалы действия

Окончания сенсорных нейронов в периферических структурах включают высокоспециализированную сеть физиологических рецепторов, которые преобразуют стимулы в потенциалы действия. Чувствительные волокна проходят в спинной мозг через задний корешок (рис. 8.11). Некоторые волокна образуют синапс на уровне входа в спинной мозг, в то время как другие идут к головному мозгу, образуя синапс и подходя к таламусу. Специальные чувствительные системы, такие как зрение и слух, имеют высокоиндивидуализированную организацию (см. главы 19 и 20 соответственно).

Вегетативная нервная система поддерживает гомеостаз

ВНС управляет такими висцеральными функциями, как кровообращение, пищеварение и выделение, главным образом без условного или сознательного контроля. ВНС также модулирует функцию эндокринных желез, регулирующих метаболизм. ВНС имеет сенсорные и моторные компоненты и разделяется на симпатическую и парасимпатическую системы. Первые нейроны симпатической системы расположены в промежуточных рогах тораколюмбального отдела спинного мозга; синапс со вторым набором нейронов находится в пара-или превертебральном симпатическом ганглии. В парасимпатической системе первые нейроны расположены либо в черепно-мозговом нерве, в автономных ядрах, либо в промежуточном роге сакрального отдела спинного мозга; синапс со вторым набором нейронов находится или в автономном ганглии (в случае черепно-мозговых нервов), или в эффекторной ткани непосредственно.

Таблица 8.4 Рецепторы ацетилхолина и их распределение по телу

Комментарии: (0)

Оставить свой комментарий

Видео по теме

«Фармакология».