рные участки постсинаптической клетки, вызывая изменения мембранного потенциала и (или) метаболизма клетки.

7.4.4. Нейромодуляторы

Понятие "модуляторные вещества", предложенное в 60-годы Э.Флори, исходит от эндокринологии, от представлений о характере действия гормонов. В современном понимании нейромодуляторы по сравнению с нейромедиаторами имеют следующие характеристики.

1. Нейромодуляторьгттехзбладают самостоятельным физиологическим действием, а модифицируют эффект нейромедиаторов.

2. Действие нейромодуляторов имеет тонический характер — медленное развитие и большую продолжительность действия (секунды, минуты).

3. Нейромодуляторы не обязательно имеют синаптическое или даже нейронное происхождение. Они могут высвобождаться, например, из глии.

4. Действие нейромодуляторов не сопряжено по времени с эффектом нейромедиатора и не обязательно инициируется нервными импульсами.

5. Мишенью нейромодуляторов может быть не только пост-синаптическая мембрана и не только мембранные рецепторы; нейромодулятор действует на разные участки нейрона, причем его действие может быть и внутриклеточным.

¦ Таким образом, термин "нейромодулятор" является гораздо более широким понятием по сравнению с термином "нейромедиатор" .

Различают два основных вида нейромодуляции — пресинап-тическая и постсинаптическая.

Пресинагггическая модуляция. Процесс высвобождения многих нейромедиаторов модулируется посредством ауторегуляции: высвобождаемый нейромедиатор воздействует на собственные пресинаптичесие ауторецепторы, уменьшая последующее высвобождение (пресинаптическое торможение) или увеличивая высвобождение (пресинаптическое облегчение). В этой ситуации нейромедиатор одновременно осуществляет и функцию нейромо-

221

дулятора. Так, например, пресинаптические ос2-адренорецепто-ры симпатических нервных окончаний опосредуют торможение секреции норадреналина. Пресинаптические ауторецепто-ры сопряжены с системой аденилатциклазы. По своим фармакологическим характеристикам пресинаптические ауторецепто-ры обычно-отличаются от постсинаптических рецепторов того же нейромедиатора. Известны пресинаптические ауторецепто-ры глутамата, серотонина, дофамина, ГАМК, гистамина, адре-норецепторы, мускариновые холинорецепторы.

Кроме того, существуют пресинаптические гетерорецепторы, которые чувствительны к медиаторам, высвобождающимся из других нейронов. Примером могут служить пресинаптические мускариновые холинорецепторы норадренергических окончаний симпатических нервов, которые взаимодействуют с АХ, сек-ретируюшимся из парасимпатических холинергических аксонов. В этом случае регуляция бывает межнейронной.

¦ Модуляция может происходить на уровне изменений возбудимости нервных окончаний, биосинтеза нейромедиаторов, входа Са2+ в нервное окончание и на других этапах экзоцитоза.

Постсинаптическая модуляция. Постсинаптическая модуляция может иметь характер ауторегуляции (положительной или отрицательной), когда изменяется активность рецепторов за счет модификации их аффинности или количества, а также вследствие изменений сопряженных с рецепторами систем внутриклеточных и внутримембранных посредников. Примером является десенситизация рецепторов при длительном воздействии нейромедиатора и гиперсенситизация при недостаточности воздействия нейромедиатора.

Постсинаптические рецепторы подвергаются также гетеро-регуляции в результате воздействия нейромодуляторных веществ. Значительный интерес вызывает постсинаптическое межрецеп-торное взаимодействие между сопутствующими медиаторами, прежде всего — нейропептидами и классическими нейромедиаторами (см. раздел 7.5.6 и гл.9).

7.4.5. Сопутствующие медиаторы

Сопутствующие, или сосуществующие, медиаторы (сомедиа-торы, котрансмиттеры) — это синаптические посредники, которые характеризуются прежде всего совместной локализацией и совместным высвобождением. Под совместной локализацией имеется в виду синтез и депонирование медиаторов в одном и том же нейроне, их присутствие в одних и тех же пресинаптических

222

окончаниях, но не обязательно в одних и тех же синаптических пузырьках. Так, низко молекулярные классические нейромедиа-торы депонируются преимущественно в мелких оптически прозрачных пузырьках, а пептидные медиаторы — в крупных оптически плотных пузырьках, хотя имеются данные и о случаях локализации этих двух видов медиаторов в одних и тех же оптически плотных пузырьках. Различие в системах депонирования этих двух видах медиаторов обусловлено различиями мест их синтеза: классические нейромедиаторы синтезируются в цитоплазме пресинаптических окончаний и затем поступают в синаптические пузырьки, а пептидные медиаторы синтезируются в аппарате Гольджи, т.е. в соме нейрона, и доставляются в нервные окончания уже упакованными в пузырьки.

Под совместным высвобождением понимается экзоиитоз двух (или более) медиаторов в результате одного и того же процесса активации пресинаптического окончания, хотя под процессом активации в данном случае подразумевается не одиночный пре-синаптический потенциал действия, а разряд потенциалов действия с той или иной частотой. Еще один признак сопутствующих медиаторов состоит в том, что они вызывают функциональные изменения в одной и той же клетке-мишени.

Иммуноцитохимическими методами в центральных и периферических нейронах прослежены разнообразные виды сочетаний представителей медиаторных групп: 1) несколько классических нейромедиаторов (например АХ + серотонин); 2) классический^) нейромедиатор(ы) + нейропетид(ьг) (например нейропептид Y + норадреналин; 3) несколько нейропептидов, имеющих общую молекулу-предшественник (например производные проопиомеланокортина); 4) несколько нейропептидов, кодируемых разными генами (например соматостатин + нейропептид Y). К этим сочетаниям могут добавляться пурины (например АХ + АТФ).

7.4.6. Локализация нейромедиаторных путей

Прежде чем рассматривать наиболее изученные индивидуальные синаптические системы и соответствующие медиаторы, целесообразно рассмотреть общую картину локализации нейромедиаторных путей в мозге, отметив одновременно самые общие характеристики функций соответствующих систем.

Более подробные характеристики соответствующих физиологических и биохимических функций будут представлены в следующих разделах и главах.

223

Химические синапсы распределены в нервной ткани не в случайном порядке, а организованы в определенных группах нейронов. Для того чтобы уверенно картировать какие-либо меди аторные пути в головной мозге, необходимо иметь доступные и надежные специфические маркеры, с помощью которых можно визуализировать интересующие исследователя межклеточные взаимодействия.

Существуют три основных методических подхода для решения этой задачи. Первый способ — избирательное окрашивание нейронов, выделяющих определенный нейромедиатор, может осуществляться с помощью преобразования естественного медиатора в его флуоресцирующее производное. В этом случае флуоресценция определенных групп клеток поможет выявить специфические связи в структурах мозга. Второй экспериментальный подход связан с введением молекул медиатора, предварительно меченного радиоактивным изотопом. Нейронные окончания, содержащие исследуемый медиатор, способны избирательно захватывать метку. Затем их легко выявить методом авторадиографии. Третий способ обнаружения специфических связей в нервной системе состоит в использовании высоко специфичной способности узнавать либо антигенные детерминанты медиатора, либо определенные ферментные белки, участвующие в метаболизме нейромедиаторов, либо нейрорецептор-ные компоненты на мембране клетки. Последние считаются наиболее убедительным свидетельством в пользу существования конкретных нейрохимических взаимодействий между клетками и зонами мозга. Обычно для иммунохимической идентификации используют флуоресцентный краситель или изотоп, который маркирует антитела. В последние годы широко распространились методы, использующие антитела, меченные частицами тяжелых металлов, например коллоидного золота, железа и др.

Указанные способы позволили получить весьма ценную информацию о детальном анатомическом распределении различных синапсов, В первую очередь это помогло локализовать ка-техоламинергические синапсы, а также синапсы, содержащие ферментные системы с уникальными метаболитами, такими как ГАМК. В отличие от катехоламинов аминокислотные нейроме-диаторы — L-глутамат, L-аспартат, глицин — участвуют в метаболических процессах практически всех клеток, в связи с чем выбор специфических маркеров для соответсвующих синапсов затруднен. В этих случаях обнаружение самого нейромедиатора или его ферментных систем еще не позволяет судить о природе

224

химического синапса и тогда использует косвенный подход, например измерение высвобождаемых медиаторных аминокислот из нервных окончаний при их разнообразной стимуляции.

Общая схема рапределения нейромедиаторных связей по структурам представлена на рис.7.2. Как видно из схемы, пока имеется недостаточно фактов, чтобы представить полную картину химического картирования мозга. Это требует дальнейшей большой совместной работы морфологов и нейрохимиков. Однако для ряда путей, особенно функционирующих на основе биогенных аминов, эти данные уже получены. Они локализованы преимущественно в нейронах, входящих в состав полосатого тела, вентролатерального ядра, черного вещества и голубого пятна. Аксоны этих нейронов проецируются, как правило, в гипоталамус, мозжечок, передний мозг.

¦ Полагают, что моноаминовые нейромедиаторные пути имеют отношение к проявлению эмоций, регуляции настроения, поддержанию состояния бодрствования и др. Нарушение обмена нор-адреналина связывают с возникновением ряда психоэмоциональных расстройств. Воздействие на указанные пути фармакологическими средствами, компенсирующими дефицит или избыток нейромедиатора, способствует в ряде случаев снижению симптоматики шизофрении, маниакально-депрессивных состояний и др. (см. гл. 12).

¦ Нейроны, содержащие дофамин, сосредоточены в областях среднего мозга, особенно их много в черной субстанции и вентролатеральной