Особенности строения нервной системы

Исследователи независимо подтвердили, что на протяжении различных периодов времени – от считанных часов до нескольких дней – синапсы проходят через две различные фазы: долгосрочное потенцирование (укрепление синапса) и долгосрочное угнетение (ослабление синапса). Ключевым фактором этих процессов представляются глутаматные рецепторы (так называемые AMPA‑рецепторы), которые связываются глут

аматом – эксцитатным медиатором, участвующим в процессе формирования воспоминаний. Ученым удалось наблюдать, как эти белки-рецепторы путешествуют по внутренней части нейрона в сторону синапса. Однако остается неясным, является ли это перемещение рецепторов основным показателем синаптической силы.

Нейрофизиолог Бреслов (Bressloff) вместе с математическим биологом Бертоном Эрншоу (Berton Earnshaw) представляет себе процесс как формирование дендритных шипов. Ближе к синапсам формируются грибовидные формы в виде двух сопрягающихся частей (см. рисунок). В синапсе собирается белок AMPA‑рецепторов, которые могут воспринимать глутаматные сигналы, приходящие от расположенного ниже нейрона. С другого конца дендрит входит в тело нейрона. Исследователи написали 10 дифференциальных уравнений, чтобы отслеживать скорость, с которой белок AMPA перемещается внутри синапса и снаружи него.

Бреслов и Эрншоу обнаружили, что на стадии укрепления синапса, когда начинает поступать новый опыт, в синапсы направляются все новые рецепторы AMPA. Это часто сопровождается повышением содержания ионов кальция в нейроне. По мнению исследователей, изменение концентрации иона кальция – слишком быстрый процесс, который неспособен фиксировать воспоминания. «Человеку нужны механизмы сохранения воспоминаний, работающих на разных временных дистанциях, – замечает исследователь. – Открытые якорные белки рецепторов как раз и занимаются тем, что превращают оперативные воспоминания в долговременную память».

Принимая во внимание, что есть прямой процесс, исследователи ввели противоположный процесс долгосрочного угнетения. Синаптическую силу определяют скорее не количество AMPA‑рецепторов, а эффективность приема ими глутаматного сигнала, что определяется распределением рецепторов. «Не будь особых якорных белков этих рецепторов, они бы свободно перемещались, и мы в течение считанных часов теряли бы воспоминания». Нейрофизиология памяти все еще полна ждущих разрешения вопросов.

Биохимическая картина болезни Альцгеймера, болезни Паркинсона, шизофрении, аллергического энцефаломиелита и рассеянного склероза

При патологических процессах, наблюдающихся в ЦНС (болезни Альцгеймера, болезни Паркинсона, гипоксии, окислительном стрессе), при алкоголизме и наркомании наблюдается существенное изменение в функционировании холинергической системы. Холинотропные препараты достаточно успешно используются для симптоматического лечения патологий. Однако, несмотря на широкий спектр подходов к фармакологической коррекции подобных нервных заболеваний, на настоящее время нет достаточно эффективных способов лечения. Это объясняется комплексным характером заболеваний, целостный механизм которых до конца не изучен. Выяснение молекулярных механизмов, лежащих в основе возникновения и развития патологий позволит производить направленное лечение этих заболеваний.

Среди широкого спектра различных нейродегенеративных заболеваний особое место по своему негативному значению для общества играет болезнь Альцгеймера. Характерной ее особенностью является постепенное неуклонное прогрессирование расстройств памяти и высших корковых функций вплоть до полного распада интеллекта и психической деятельности. Есть все основания полагать, что в основе этих нарушений лежит дегенерация большого числа подкорковых нейронов, холинергические терминали которых широко распространены в мозге, а также дегенеративные процессы в холинергических системах коры и гиппокампа, сопровождаемые снижением уровня холинацетилтрансферазы и ацетилхолина. Эта холинергическая гипотеза патогенеза болезни Альцгеймера опирается, в основном, на следующие экспериментальные наблюдения: наличие существенного дефицита маркеров холинергических нейронов в соответствующих отделах головного мозга больных; значительный когнитивно-стимулирующий эффект у многих холиномиметических препаратов и ингибиторов АХЭ; частичная компенсация гипофункции холинергической системы и улучшение когнитивных функций при интрацеребральной трансплантации фетальных холинергических клеток; разработка экспериментальных способов получения патоморфологических изменений, характерных для болезни Альцгеймера введением холинотоксинов этилхолина и азаридиния и β-амилоидного пептида, а также ухудшение состояния больных при введении холиноблокаторов.

На основании полученных к настоящему времени данных можно предположить, что снижение уровня АХ в мозге приводит к снижению уровней многих регуляторных пептидов, участвующих в процессах хранения информации, таких, как энкефалины, β-эндорфин, аргинин-вазопрессин, кортиколиберин, соматостатин и др. Это предположение подтверждается экспериментальными данными о том, что препарат церебролизин, представляющий собой комплекс эндогенных аминокислот и пептидов, выделяемый из мозга животных, оказывает когнитивно-стимулирующие и нейропротекторные свойства у больных с болезнью Альцгеймера. Однако, ограничения, связанные с трудностью введения регуляторных пептидов в мозг, снижают возможности их использования и дальнейшего изучения возможностей их применения при различного рода нарушениях в функционировании холинергической системы. Знание путей образования и инактивации регуляторных пептидов, участвующих в функционировании холинреактивной системы, позволит, избирательно воздействуя на ферменты их метаболизма, регулировать уровень нейропептидов.

Болезнь Паркинсона представляет собой хроническое нейродегенеративное заболевание, при котором поражаются ядра экстрапирамидной системы, что сопровождается снижением содержания дофамина в стриатуме и в черной субстанции. Ведущую роль при болезни Паркинсона играет возникающий дисбаланс между дофаминергической и холинергической системами. При недостатке дофамина преобладают стимулирующие холинергические влияния. Активность АХЭ в базальных ганглиях значительно снижена. На фоне доминирующих холинергических влияний возникают акинезия, тремор, ригидность и брадифрения. Для устранения гиперфункции холинергической системы и коррекции возникающий нарушений успешно применяют холиноблокаторы. Существенное снижение содержания мет-энкефалина и холецистокинина в черном веществе и стриатуме может лежать в основе поведенческих нарушений при болезни Паркинсона.

Нейрохимические аспекты наркомании и алкоголизма

При алкоголизме и наркомании происходит поражение холинергической системы: наблюдается пониженная холинергическая передача при интоксикации. При абстинентном синдроме, напротив, холинергическое влияние доминирует, приводя к нарушениям, сходным с наблюдаемыми при болезни Паркинсона. При этом, наблюдается обратная корреляция с содержанием в мозге таких регуляторных пептидов, как α-неоэндорфин, динорфин и мет-энкефалин. При состоянии опьянения уровень этих пептидов повышается, в то время как после хронического введения этанола и морфина, а также при абстиненции содержание α-неоэндорфина, динорфина и мет-энкефалина в мозге понижено.

 Скачать реферат