•В уравнительную фазу происходит уравнивание величины ответной реакции на действие частых и редких раздражителей. В нормальных условиях функционирования нервного волокна величина ответной реакции иннервируемых им мышечных волокон подчиняется закону силы: на редкие раздражители ответная реакция меньше, а на частые раздражители — больше. При действии парабиотического агента и при низкой частоте раздражения (например, 25 Гц) все импульсы возбуждения проводятся через парабиотический участок, так как его возбудимость после прохождения предыдущего импульса успевает восстановиться. При высокой частоте раздражений (100 Гц) последующие импульсы могут поступать к альтерированному участку в тот момент, когда он еще находится в состоянии относительной рефрактерности, вызванной предыдущим потенциалом действия, поэтому часть импульсов к мышце не проводится. Если проводится только каждое четвертое возбуждение (т. е. 25 импульсов из 100), то величина ответной реакции становится такой же, как и на редкие раздражители (25 Гц), происходит уравнивание их ответных реакций.
•В парадоксальную фазу происходит дальнейшее снижение лабильности. При этом на редкие и частые раздражители ответная реакция возникает, но на частые раздражители она значительно меньше, так как частые раздражители еще больше снижают лабильность, удлиняя фазу абсолютной рефрактерности. Следовательно, наблюдается парадокс — на редкие
раздражители ответная реакция больше, чем на частые.
• В тормозную фазу лабильность снижается до такой степени, что и редкие, и частые раздражители не вызывают ответной реакции. При этом мембрана нервного волокна находится в состоянии длительной деполяризации в результате потери способности к реполяризации, т.е. к восстановлению исходного функционального состояния.
Явление парабиоза лежит в основе метода медикаментозного местного обезболивания.
В стоматологической практике для обезболивания наиболее часто используют местную анестезию, одним из видов которой является проводниковое обезболивание. Влияние анестезирующих веществ связано с понижением лабильности нервных волокон и нарушением в них механизма проведения возбуждения.
Введение анестетика нарушает физиологическую целостность нерва, что предотвращает распространение возбуждения в зоне фармакологической блокады. Обезболивающий эффект возникает не сразу, так как при воздействии анестезирующего вещества наблюдаются последовательно сменяющиеся парабиотические фазы — уравнительная, парадоксальная и тормозная. Врач-стоматолог должен учитывать эти осо-
57
бенности при различных вмешательствах в полости рта, которые следует начинать не ранее чем разовьется тормозная стадия парабиоза.
Парабиоз — явление обратимое. Если парабиотический агент действует недолго, то после прекращения его действия нерв выходит из состояния парабиоза через те же фазы, но в обратной последовательности.
2.5. Физиология синапсов
Синапс — специализированная структура, обеспечивающая передачу сигналов от одной возбудимой структуры к другой. Термин «синапс», введенный Ч. Шсррингтоном в 1897 г., означает «сведение», «соединение», «застежка».
2.5.1. Классификация синапсов
Синапсы классифицируют по различным критериям.
А По местоположению и принадлежности к соответствующим структурам различают синапсы:
•периферические: нервно-мышечные, нервно-секретор- ные, синапсы ганглиев автономной нервной системы, рецепторно-нейрональные;
•центральные: аксосоматические, аксодендритные, аксоаксональные, дендросомэтические.
а По функциональному признаку различают синапсы возбуждающие и тормозящие.
АПо механизму передачи сигналов — химические, электрические, смешанные.
АПо виду медиатора, с помощью которого осуществляется передача сигналов: холинергические, адренергические, серотонинергические, глицинергические и т.д.
2.5.2. Строение синапсов с химическим механизмом передачи сигналов
Синапсы этой группы состоят из следующих основных элементов (рис. 2.8):
•синаптического расширения (синаптической бляшки) с синаптическими везикулами;
•пресинаптической мембраны;
•синаптической щели;
•субсинаптической мембраны;
•постсинаIггической мембраны.
58
Синаптическая бляшка — расширенное окончание аксонной терминали, в которой находятся синаптические везикулы — пузырьки, содержащие медиатор — химический посредник передачи сигнала, митохондрии, необходимые для синтеза медиатора, гранулы гликогена и др. Пресинаптическая мембрана — часть мембраны нервного окончания в области контакта его с иннервируемой структурой. Постсинаптическая мембрана — часть мембраны иннервируемой структуры. Часть постсинаптической мембраны, которая расположена напротив пресинаптической (или под ней), называется субсинаптической мембраной. Особенностью субсинаптической мембраны является наличие в ней специальных рецепторов, обладающих разными свойствами.
Часть рецепторов относят к ионотропным, так как их взаимодействие с медиатором приводит к открытию ионных каналов мембраны. К числу таких рецепторов относятся Н-хо- линорецепторы скелетных мышц, некоторые типы глутаматных рецепторов мозга, связанных с натриево-калиевыми каналами, обеспечивающие передачу возбуждающих сигналов, а также некоторые типы ГАМК-рецепторов мозга, открывающие хлорные каналы и опосредующие тормозные процессы в мозге.
Другие рецепторы считают метаботропными, так как их взаимодействие с медиатором приводит к изменению обменных процессов в клетке. К ним относятся, например, альфа- и бета-адренорецепторы гладких мышц сосудов, М-холино- рецепторы в автономной нервной системе. Рецепторы чувствительны к определенному медиатору.
59
В субсинаптической мембране находятся только хемозависимые ионные каналы, которые не реагируют на изменение трансмембранной разности потенциалов. В постсинаптической мембране, за пределами субсинаптической, локализуются только потенциалозависимые каналы, проводимость которых определяется трансмембранной разностью потенциалов.
Синаптическая щель — межклеточное пространство между пре- и постсинаптическими мембранами, равное 20—50 нм, заполненное межклеточными жидкостью и веществом.
2.5.3. Механизм передачи сигнала в химических возбуждающих синапсах
В синапсах с химической передачей возбуждение передается с помощью медиаторов — молекул химических веществ — передатчиков, посредников. Медиаторы в зависимости от их природы делят на несколько групп:
•моноамины: ацетилхолин, норадреналин, дофамин, серотонин, гнетами н;
•аминокислоты: гамма-аминомасляная кислота (ГАМК), глутаминовая, аспарагиновая кислоты, глицин, АТФ;
•полипептиды, в том числе и нейропептиды: вещество П, энкефалины, эндорфины, нейротензин, АКТГ, ангиотензин, вазопрессин, соматостатин.
Медиатор находится в пузырьках пресинаптического утолщения (синаптической бляшки). Туда он поступает с помощью быстрого аксонного транспорта (аксоток) из околоядерной области нейрона, где он синтезируется. Кроме того, в синаптической бляшке медиатор может ресинтезироваться из продуктов его расщепления в синаптической щели или транспортироваться в нее из щели в неизмененном виде.
В пресинаптическом утолщении находятся также биологически активные вещества, которые выходят вместе с медиатором и могут модулировать (изменять) характеристики выброса медиатора в синаптическую щель.
Когда по аксону к его терминалям приходит возбуждение, мембрана синаптического утолщения деполяризуется, что сопровождается поступлением Са2+ из внеклеточной среды внутрь нервного окончания через открывшиеся потенциалозависимые кальцевые каналы. Вошедшие Са2+ взаимодействуют с белком кальмодулином, образуя комплекс кальцийкальмодулин, который активирует ферментные системы пресинаптического окончания. Это вызывает перемещение синаптических пузырьков к пресинаптической мембране, слия-
60
ние мембран с последующим выходом медиатора (экзоцитозом) в синаптическую щель. В ней медиатор диффундирует к субсинаптической мембране, на которой находятся рецепторы. Взаимодействие медиатора с ионотропными рецепторами вызывает открытие хемозависимых каналов преимущественно для Na+. Это приводит к деполяризации субсинаптической мембраны и возникновению так называемого возбуждающего постсинаптического потенциала (ВПСП).
В нервно-мышечном синапсе медиатором является ацетилхолин, который взаимодействует с ионотропным Н-холиноре- цептором. Возникающий здесь ВПСП называется потенциалом концевой пластинки (ПКП).
Между деполяризованной субсинаптической мембраной и соседними с ней поляризованными участками постсинаптической мембраны, содержащей потенциалозависимые каналы, возникают местные токи, которые деполяризуют эту мембрану до критического уровня, с последующей генерацией ПД. Последний распространяется по мембранам мышечного волокна и вызывает его сокращение.
Взаимодействие медиатора с метаботропным рецептором приводит к активации мембранных белков, например G-бел- ка. Эти белки обладают способностью активировать мембранные ферменты, например аденилатциклазу, превращающую АТФ в циклический аденозинмонофосфат (цАМФ). Последний стимулирует протеинкиназы клетки и таким образом влияет на клеточные обменные процессы. Циклический АМФ называют вторичным посредником между активацией синапса и метаболическим ответом постсинаптической структуры. Существуют и другие вторичные посредники, например циклический гуанозинмонофосфат (цГМФ), инозитолтрифосфат, диацилглицерол, кальций-кальмодулин, опосредующие различные стороны формирования физиологического ответа клетки на поступление гуморальных управляющих сигналов или сигналов из ЦНС (механизм работы метаботропных рецепторов подробно рассмотрен в разделе «Автономная нервная система»).
Выход медиатора из пресинаптического утолщения существенно зависит от величины ее деполяризации, так как последняя определяет, какое количество Са2+ пройдет внутрь синаптической бляшки. В нормальных условиях в нер- вно-мышечном синапсе в ответ на нервный импульс выделяется около 1 млн молекул медиатора ацетилхолина. Уменьшение деполяризации пресинаптического утолщения сопровождается уменьшением выброса медиатора — торможением синаптической передачи.
Выход медиатора в синаптическую щель зависит не только от Са2+, но и от взаимодействия медиатора, находящегося в синаптической щели, с тем или иным видом рецепторов, рас-
61