Процеси гальмування і збудження в синапсах

Размещено на http://www.allbest.ru/

РЕФЕРАТ

ПРОЦЕСИ ГАЛЬМУВАННЯ І ЗБУДЖЕННЯ В СИНАПСАХ

Процеси гальмування і збудження в синапсах

Пряме і непряме гальмування

Гальмування в ЦНС може бути пост- або пресинаптичним. ІІостсинаптичне гальмування під час виникнення ГПСП називають прямим, оскільки воно не спричинене попереднім розрядом пресинаптичного нейрона. Крім того, бувають різні форми непрямого гальмування, тобто гальмування, зумовленого дією попереднього розряду постсинаптичного нейрона. Наприклад, постсинаптична клітина може бути рефрактерною стосовно збудження, тому що в ній збудження щойно відбулось, і вона перебуває в періоді рефрактерності. Під час слідової гіперполяризації клітина теж мало збудлива. Однак у нейронах спинного мозку, зокрема після повторних збуджень, ця гіперполяризація може бути значною і довготривалою.

Постсинаптичне гальмування в спинному мозку

Різні шляхи в нервовій системі, відомі як шляхи, що зумовлюють постсинаптичне гальмування, проте один з типових прикладів наведемо тут. Аферентні волокна, що проходять від м'язових веретен (рецептори розтягування) скелетного м'яза, як відомо, прямують безпосередньо до мотонейронів спинного мозку, які іннервують цей м'яз. Імпульси цього аферента спричинюють ЗПСП внаслідок сумації, поширення відповіді пост-синаптичними мотонейронами. Одночасно в мотонейронах, що іннервують м'язи-антагоністи, виникають ГПСП. Остання реакція забезпечена гілками аферентних волокон, що закінчуються на пляшкоподібних нейронах Ґольджі. Ці інтернейрони, відповідно, виділяють гальмівний трансмітер гліцин у синапсах на проксимальних дендритах або клітинних тілах мотонейронів, що іннервують м'язи-антагоністи. Отже, активність в аферентних волокнах, що проходить від м'язових веретен, збуджує мотонейрони, які іннервують м'язи. Імпульси від цих м'язів надходять до спинного мозку й інгібують нейрони, що іннервують м'язи-антагоністи (реципрокна іннервація).

Пресинаптичне гальмування і збудження

Іншим типом гальмування в ЦНС є пресинаптичне гальмування -- процес, що відбувається в нейронах, які закінчуються збуджувальними закінченнями з утворенням аксо-аксонних синапсів. Описано три механізми пресинаптичного гальмування. Спершу активування пресинаптичних рецепторів підвищує вихід назовні СІ, що, як уже зазначено, зумовлює зниження рівня потенціалів дії, які надходять до збуджувальних закінчень. Це зменшує надходження Са²⁺, відповідно, послаблюється вивільнення збуджувального трансмітера. Крім того, потенціалозалежні К⁺-канали відкриваються, і К⁺ теж зменшує надходження Са²⁺. Врешті, є змога прямо гальмувати вивільнення трансмітера незалежно від надходження Са²⁺ в збуджувальне закінчення.

Першим трансмітером, що, як виявилося, зумовлює пресинаптичне гальмування, є ГАМК. Діючи через ГАМК - рецептори, ГАМК підвищує активність СІ. ГАМК_А-рецептори, що теж наявні в спинному мозку, опосередковують підвищення провідності К⁺. Баклофен - антагоніст ГАМК_В - ефективний у разі еластичності, що виникає внаслідок ушкодження спинного мозку, і у випадку розсіяного склерозу, зокрема, у разі інтратекального введення за допомогою імплантованої помпи. Інші трансмітери теж зумовлюють пресинаптичне гальмування шляхом G-білок-опосередкованої дії на Са²⁺- і К⁺-канали.

І навпаки, у разі пролонгованого потенціалу дії виникає пресинаптичие збудження, і Са²⁺-канали відкриваються на триваліший час. Молекулярні механізми, що забезпечують пресинаптичне збудження і які опосередковують серотоніном, детально вивчені на морських слимаках Аріухіа. Виділення в аксо-аксонних закінченнях серотоніну зумовлює збільшення внутрішньоклітинної концентрації циклічного АМФ, і наступне фосфорилюван-ня одного з видів К⁺-каналів зумовлює закриття цих каналів, сповільнюючи реполяризацію і пролонгуючи потенціал дії.

Сумація і оклюзія

Взаємодія між збуджувальними і гальмівними впливами в синаптичних контактах нервової мережі відображає інтегрувальну і модулювальну діяльність нервової системи.

У гіпотетичній нервовій мережі нейрони А і В конвергують на X, а нейрон В дивергує на X і Y. Подразнення А або В зумовлює виникнення ЗПСП в X. Якщо А і В подразнені одночасно і виникають потенціали дії, то в X виникають дві ділянки деполяризації і відбувається сумація їхньої дії. Унаслідок цього ЗПСП в X буде вдвічі більшим, ніж у разі окремого подразнення А або В, і потенціал в X з легкістю досягає критичного рівня деполяризації. Ефект деполяризації, зумовлений імпульсами в А, підсилює імпульси, що спричинюють активність у В, і навпаки; отже, виникає просторове підсилення. В цьому випадку Y не збуджується, проте його збудливість підвищена, і в ньому легше виникне ЗПСП за умови активності нейрона С. Отже, Y, як кажуть, перебуває в підпороговому стані стосовно X.

Загалом нейрони перебувають у підпороговому стані, якщо без впливу аферентних імпульсів (тобто поза зоною розряду), у них підвищена збудливість. Нейрони, що мають на собі декілька активних пухирцеподібних закінчень, перебувають у підпороговому стані, а ці, що мають їх багато - у зоні розряду. Гальмівні імпульси зумовлюють подібне часове та просторове підсилення й ефект підпорогового стану.

Якщо в нейроні В потенціали дії виникають один за одним, то X і У збуджуються внаслідок часової сумації утворених ЗПСП. Якщо С подразнено декілька разів, то Y і Z теж збуджуються. Якщо В і С збуджуються повторно в цей же час, то розряд буде виникати в X, Y і Z. Отже, відповідь на одночасне подразнення В і С не є більшою, ніж сума відповідей на окремі подразнення В і С, оскільки В і С закінчуються на нейроні Y. Таке зниження рівня очікуваної відповіді, що відбувається в разі подразнення пресинаптичних волокон, називають оклюзією.

Збуджувальний і гальмівний підпорогові ефекти, а також явище оклюзії можуть значно впливати на провідність імпульсів у кожному конкретному шляху. Внаслідок цих впливів часові характеристики під час проходження імпульсів з периферії до головного мозку через низку синапсів змінюються. Ці явища можуть теж пояснювати такий важливий феномен, як передавання відчуття болю.

Нейромодуляція.

Термін модуляція у фізіології часто трактують настільки вільно, що його визначення мало інформує про цю функцію. Однак у нейробіології термін нейромодуляція використовують для чіткого означення несинаптичної дії речовин на нейрони, що змінює їхню чутливість до синаптичного збудження або гальмування. Нейромодуляція здебільшого зумовлена дією нейропептидів і циркулювальних стероїдів, а також стероїдів, що продукуються в нервовій системі (нейростероїди).

Рецептори

Клонування й інші відповідні сучасні молекулярно-біологічні методи дослідження дали змогу зробити важливі відкриття стосовно структури і функції рецепторів нервових трансмітерів та інших хімічних посередників. Окремі рецептори разом з лігандами описано далі в цьому розділі. Проте виникають п'ять питань, які треба з'ясувати передусім.

По-перше, детальне дослідження на сучасному рівні допомогло виявити, що для кожного ліґанда є багато підтипів рецепторів. Наприклад, норадреналін діє на б₁- і б₂-рецептори, і ще клоновано по три їхні підтипи. Крім того, є в₁-, в₂- і в₃-рецептори. Очевидно, це помножує і робить вибірковішим можливі впливи в певній клітині конкретного ліганду.

По-друге, у багатьох трансмітерів рецептори розміщені як у постсинаптичній, так і в пресинаптичній частинах. Такі пресинаптичні рецептори, або авторецептори, часто гальмують подальшу секрецію ліганду, забезпечуючи регулювання шляхом зворотного зв'язку. Наприклад, норадреналін діє на пресинаптичний а₂-рецептор, гальмуючи секрецію норадреналіну. Проте авторецептори можуть теж збуджувати виділення нервових трансмітерів.

По-третє, незважаючи на те, що лігандів і підтипів рецепторів для кожного з них багато, рецептори можна об'єднувати у великі родини відповідно до їхньої функції і структури. Багато з них є серпентиновими рецепторами, що діють через G-білки і протеїнкінази, інші - йонними каналами. Зазначимо, однак, що таблиця дуже спрощена. Наприклад, активування б₂-рецепторів зумовлює зменшення внутрішньоклітинної концентрації цАМФ, утім, вірогідно, що G-білки, активовані пресинаптичними б₂-рецепторами, безпосередньо діють на Са²⁺-канали, зумовлюючи гальмування виділення норадреналіну шляхом зменшення надходження Са²⁺.

По-четверте, рецептори концентруються в постсинап-тичних структурах поблизу закінчень нейронів, які продукують специфічні для них нейротрансмітери. Це головно зумовлене наявністю специфічно зв'язувальних білків. Для нікотиноподібних ацетилхолінових рецепторів нервово-м'язового закінчення таким білком є рапсин, а для глютамінергічних рецепторів цю функцію виконують представники родини РВ2-зв'язувальних білків. ГАМК_А-рецептори зв'язані з білком гефірином, що теж зв'язує і гліцинові рецептори. ГАМК_C-рецептори зв'язані з цитоскелетом сітківки за допомогою білка МАР-1В.

По-п'яте, тривале зв'язування з лігандом робить більшість рецепторів несприйнятливими, тобто настає десенсибілізація. Є два типи десенсибілізації: гомологічна десенсибілізація, що супроводжується втратою сприйнятливості стосовно якогось певного ліганду і збереженням чутливості клітини до інших лігандів, і гетерологічна десенсибілізація, за якої клітина стає несприйнятливою до всіх лігандів. Десенсибілізація, що виникає в в-адренергічних рецепторах, вивчена особливо детально. У разі однієї з форм такої десенсибілізації відбувається фосфорилювання карбоксильної кінцевої ділянки рецептора специфічною кіназою в-адренергічного рецептора (в-АКК) за участю іншого білка - в-арестину. Бетаарестин зв'язується теж з клатрином - речовиною, що активує рецептор-залежний ендоцитоз. Крім того, десенсибілізація в-адренергічного рецептора може відбуватися шляхом фосфори-лювання в карбоксильній кінцевій ділянці за допомогою РКА. Інтерналізація в-адренергічних рецепторів веде до посилення деградації мРНК рецептора, унаслідок чого кількість рецепторів зменшується (регулювання пригнічення).

Синтез ацетилхоліну

Ацетилхолін синтезується в реакції холіну з ацетатом. Холін - це важливий амін, який теж є попередником мембранних фосфоліпідів - фосфатидилхоліну і сфінгомієліну, сигнальних фосфоліпідів тромбоцитарного акти-вувального фактора і сфінгозилфосфорилхоліну. Холін активно поглинають холінергічні нейрони за допомогою транспортера, він також синтезується в нейронах. Ацетат активується шляхом сполучення ацетатних груп з відновленим коензимом А. Реакцію між активованим ацетатом (ацетилкоензим А, ацетил КоА) і холіном каталізує ензим холінацетилтрансфераза. Цей ензим у високій концентрації міститься в цитоплазмі холінергічних нервових закінчень. Його локалізація настільки специфічна, що наявність цього ензиму у високій концентрації в певній нервовій ділянці є свідченням, що синапси в цій ділянці належать до холінергічних. Ацетилхолін потрапляє в синаптичні пухирці за допомогою пухирцевого транспортера - VАСhТ.

Холінестерази

У разі реполяризації ацетилхолін повинен бути швидко видалений з синаптичної щілини. Це відбувається шляхом гідролізу ацетилхоліну з утворенням холіну й ацетату: цю реакцію каталізує ензим ацетилхолінестераза (інша назва справжня, або специфічна, холінестераза). Ацетилхолінестераза виявляє найвищу афінність стосовно ацетилхоліну, проте гідролізує й інші ефіри холіну.

В організмі є багато естераз. Одна з них, що міститься в плазмі, теж здатна гідролізувати ацетилхолін, хоч і відрізняється від ацетилхолінестерази. Цей ензим названо псевдохолінестеразою, або неспецифічною холінестеразою. Псевдохолінестераза плазми частково регульована гуморальне, а також перебуває під впливом функційних змін у печінці. З іншого боку, молекули специфічної холін-естерази утворюють кластери в постсинаптичній мембрані холінергічних синапсів. Естераза кодована одним геном, однак завдяки альтернативному з'єднанню різних мРНК утворюються дві каталітичні одиниці: одна з них фіксується до клітинної мембрани за допомогою гліколіпідів, а інша має колагеновий хвіст. Гідроліз ацетилхоліну відбувається швидко, що пояснює зміни в провідності Nа⁺ і явища електричної активності під час синаптичної провідності.

Ацетилхолінові рецептори

Традиційно ацетилхолінові рецептори поділяють на два головні типи, які відрізняються за фармакологічними властивостями. Мускарин - це токсичний алкалоїд отруйних грибів: він лише незначно впливає на рецептори в автономних вузлах, проте повністю імітує стимулювальну дію ацетилхоліну на гладкі м'язи і залози. Тому цю дію ацетилхоліну називають мускариноподібною дією, а відповідні рецептори - мускариноподібними холінорецепторами. Цій дії запобігає атропін, що блокує мускариноподібні рецептори. В симпатичних вузлах невеликі кількості ацетилхоліну стимулюють постгангліонарні нейрони, а великі кількості блокують проходження імпульсів з пре- на постгангліонарні нейрони. Такого типу вплив усуває атропін, проте його відтворює нікотин. Ця дія ацетилхоліну названа нікотиноподібною, а відповідні рецептори - нікотиноподібними холінорецепторами. Нікотиноподібні рецептори поділяють на ті, що містяться в нервово-м'язових контактах, і ті, що містяться в автономних вузлах та центральній нервовій системі. Як мускарино-, так і нікотиноподібні рецептори у великих кількостях є в головному мозку.

Нікотиноподібні холінорецептори належать до родини лігандозалежних ионних каналів, у складі якої є теж ГАМК_А, гліцинові рецептори та деякі глютамінові рецептори. Вони утворені багатьма субодиницями, що кодовані різними генами. Кожен нікотиноподібний холінорецептор складається з п'яти субодиниць, що утворюють центральний канал, який у разі активування рецептора проводить Nа⁺ або інші катіони. Ці п'ять субодиниць належать до набору, що складається з 16 відомих субодиниць: б₁-б₉, в₂-в₅, г та д, кодованих 16 різними генами. Деякі рецептори є гомомерними, тобто містять, наприклад, п'ять б₇-субодиниць, проте більшість -- гетеромерні. Нікотиноподібний рецептор м'язового типу, виявлений у плоду, утворений двома б₁-субодиницями, в₁-субодиницею, г-субодиницею і д-субодиницею. У дорослих ссавців д-субодиниця заміщена е-субодиницею, яка зменшує тривалість часу, протягом якого канал відкритий, проте збільшує його провідність. Нікотиноподібні холінорецеп-тори автономних вузлів є гетеромерами, що містять переважно б₃-субодиниці, які комбінуються з іншими субодиницями, а нікотиноподібні рецептори головного мозку утворені багатьма різними субодиницями. Велика кількість нікотиноподібних холінорецепторів у головному мозку розміщені пресинаптично, на аксонних закінченнях, що продукують глютамін, і вони підсилюють вивільнення цього трансмітера. Проте інші займають постсинаптичне положення. Деякі містяться в позанейронних структурах, а окремі, ймовірно, навіть в інтерстиційній рідині, тобто займають перисинаптиче положення.

На кожній б-субодиниці міститься сайт зв'язування ацетилхоліну, і коли молекула ацетилхоліну зв'язується із кожним з цих сайтів, то вони індукують зміну конфігурації білка, унаслідок чого цей канал відкривається, що зумовлює провідність Nа⁺ та інших катіонів, а надходження Nа⁺ приводить до виникнення деполяризаційного потенціалу. Важливою особливістю нейронних нікотиноподібних холінорецепторів є їхня висока проникність для Са²⁺, що може свідчити про їхню участь у процесах синаптичного збудження і навчання .

Мускариноподібні холінорецептори дуже відрізняються від нікотиноподібних. Клоновано п'ять типів цих рецепторів, що кодовані п'ятьма окремими генами. Характер М₅-рецептора точно не з'ясований. Інші чотири -- це серпантинові рецептори, зв'язані за допомогою G-білків з аденілатциклазою, К⁺-каналами або фосфоліпазою С. Номенклатура цих рецепторів ще не стандартизована. Рецептор М₁ у великих кількостях міститься в головному мозку. Рецептор М₂ виявлений у серці, рецептор М₄ - у тканині панкреатичних ацинусів і панкреатичних острівців, де зумовлює підвищення секреції підшлункових ензимів та інсуліну. Рецептори М₃ і М₄ містяться в гладких м'язах.

Норадреналін і адреналін

Хімічним трансмітером у більшості симпатичних пост-гангліонарних закінчень є норадреналін. Він міститься в синаптичних пухирцях нейронів, які синтезують трансмітер і накопичують його в характерних невеликих пухирцях, що містять щільну гранулу (зернисті пухирці). Норадреналін і його метиловий похідний адреналін продукує мозкова речовина надниркової залози, однак адреналін не є трансмітером симпатичних постгангліонарних закінчень. Закінчення симпатичних постгангліонарних нейронів на гладких м'язах описані нижче; кожен нейрон має численні варикозні розширення вздовж аксонів, кожна з яких, очевидно, слугує місцем, де виділяється норадреналін. У головному мозку теж є норадреналіно-, дофаміно- і адреналінопродукувальні нейрони. Нейрони, що синтезують норадреналін, відповідно, називають норадренергічними нейронами, хоча теж використовують термін адренергічні нейрони. Очевидно, що для адреналінопродукувальних нейронів прийнятнішим є другий термін. Нейрони, що синтезують дрфамін, називають дофамінергічними нейронами.

Біосинтез і виділення катехоламінів

Головні катехоламіни організму -- норадреналін, адреналін і дофамін -- утворюються шляхом гідроксилювання і декарбоксилювання амінокислоти тирозину. Частина тирозину утворюється з фенілаланіну, проте більшість - харчового походження. Фенілаланінгідроксилаза міститься головно в печінці. Тирозин транспортується до нейронів, що синтезують катехоламіни, а також до клітин мозкової речовини надниркової залози завдяки концентраційному механізму. В цитоплазмі клітин тирозин перетворюється на диоксифенілаланш (ДОФА), а далі тирозингідроксилаза і ДОФА декарбоксилаза перетворюють його на дофамін. Декарбоксилаза, інша назва якої -- декарбоксилаза ароматичних L-амінокислот, дуже подібна до 5-гідрокситрипто-фандекарбоксилази, проте, очевидно, не ідентична з нею. Далі дофамін проникає в зернисті пухирці, всередині яких дофамін в-гідроктилаза перетворює його на адреналін. У цій реакції вихідною речовиною є L-ДОФА, проте норадреналін, який утворюється, перебуває в D-конфігурації. Це саме так, незважаючи на те, що він обертає поляризоване світло ліворуч (-). Правообертальний (+) норадреналін набагато менше активний. Стадією, що лімітує швидкість реакції в цьому синтезі, є перетворення тирозину на ДОФА. Тирозингідроксилазу, що каталізує цю стадію, інгібує дофамін і норадреналін, таким способом відбувається внутрішнє регулювання процесу синтезу шляхом зворотного зв'язку. Кофактором тирозингідроксилази є тетрагідробіоптерин, який під час перетворення тирозину на ДОФА перетворюється на дигідробіоптерин.

Частина нейронів і клітини мозкової речовини надниркової залози містять цитоплазматичну фенілетаноламін-N-метилтрансферазу (РNMT - від англ. phenylethanolaminj-N-methyltransferasa), що каталізує перетворення норад-реналіну на адреналін. У цих клітинах норадреналін, очевидно, виходить з пухирців, перетворюється на адреналін і тоді проникає в інші пухирці, де накопичується.

У зернистих пухирцях норадреналін і адреналін зв'язуються з АТФ і приєднуються до хроматограніну А -білка, функція якого невідома. Великі зернисті пухирці деяких норадренергічних нейронів містять теж нейропептид Y. Хроматогранін А - це білок з молекулярною масою 49 кДа, що міститься у багатьох ендокринних та нейроендокринних клітинах і може відігравати важливу роль у секреції та накопиченні гормонів. У деяких тканинах виробляється подібний білок - хроматогранін В.

Кількість хроматограніну А в плазмі збільшується в хворих з різними пухлинами ендокринних органів.

Транспортування катехоламінів у зернисті пухирці виконують два пухирцеві транспортери, а це транспортування гальмує резерпін.

Катехоламіни виділяються з автономних нейронів і клітин мозкової речовини надниркової залози внаслідок екзоцитозу. Оскільки в зернистих пухирцях містяться теж не зв'язані з мембраною АТФ, хроматогранін А і дофамін в-гідроксилаза, то вони виділяються з пухирців разом з норадреналіном і адреналіном. Період півжиття дофамін в-гідроксилази, що циркулює, набагато довший, ніж період півжиття катехоламінів, а кількість цього циркулювального ензиму перебуває під впливом генетичних та інших факторів і, крім того, залежить від рівня активності симпатичної нервової системи. Очевидно, що рівень циркулювального хроматограніну А є ліпшим показником активності симпатичної нервової системи.

Катаболізм катехоламінів

Норадреналін, як і інші амінові та амінокислотні трансмітери, видаляється з синаптичної щілини шляхом зв'язування з пост- або пресинаптичними рецепторами, зворотного поглинання пресинаптичними нейронами або внаслідок катаболізму. Головним механізмом видалення норадреналіну є його зворотне поглинання, і цим частково пояснюють надмірну чутливість структур, що позбавлені симпатичного впливу внаслідок денервації. гальмування спинний мозок чуття

Після перетинання норадренергічних нейронів їхні закінчення дегенерують і, відповідно, зворотне поглинання стає неможливим. Тому значна кількість норадреналіну, що надходить з інших джерел, має змогу стимулювати рецептори автономних ефекторних органів.

Адреналін і норадреналін метаболізуються шляхом окиснення і метилювання з утворенням біологічно неактивних продуктів. Окиснення каталізує моноаміноокси-даза (МАО), а метилювання -- катехол-О-метилтрансфе-раза (КОМТ). МАО міститься на зовнішній поверхні мітохондрій.

Є дві ізоформи МАО: МАО-А та МАО-В, що відрізняються за субстратною специфічністю і чутливістю до фармакологічних засобів. Обидві ізоформи містяться в нейронах. МАО досить поширена, особливо значна її кількість є в нервових закінченнях, у яких продукуються катехоламіни. КОМТ теж поширена, особливо в печінці, нирках і гладких м'язах. У головному мозку вона міститься в клітинах глії, і лише невелика кількість - у постсинаптичних нейронах, а в пресинаптичних норадренергічних нейронах КОМТ взагалі не виявлена. Отже, є два різні шляхи метаболізму катехоламінів.

Позаклітинні адреналін і норадреналін здебільшого О-метильовані, і вимірювання концентрації О-метильованих похідних (норметанефрину і метанефрину в сечі) є важливим показником рівня секреції норепінефрину й епінеф-рину. О-метильовані похідні не виділяються, а переважно окиснюються, і в сечі найбільша кількість катехоламіно-вого метаболіту перебуває у вигляді З-метокси-4-гідрокси-манделової кислоти (ванілілманделова кислота, МГМК). Невеликі кількості О-метильованих похідних зв'язуються також з сульфатами і глюкуронідами.

У норадренергічних нервових закінченнях, з іншого боку, частину норадреналіну МАО постійно перетворює на фізіологічне неактивні деаміновані похідні -- 3,4-дигідроксиманделову кислоту (ДГМК) і її відповідний гліколь (ДГФГ). Далі вони перетворюються на їхні повідні О-метилові похідні - МГМК та МГФГ.

Альфа- і бета-рецептори

Адреналін і норадреналін діють, відповідно, на б- і в-рецептори, оскільки норадреналін більше споріднені б-адренергічними рецепторами, а адреналін - з в-адренергічними. Як зазначено вище, б- і в-рецептори є типовими серпентиновими рецепторами, зв'язаними з G-білками, й існують у вигляді різних складних форм. Вони тісно пов'язані з клонованими рецепторами дофаміну і серотоніну, а також з мускариноподібними холінорецепторами.

Дофамін

У малих інтенсивно флуоресцентних (SIF- від ан; small intensely fluorescent) клітинах автономних вузлів і в деяких ділянках головного мозку синтез катехоламінів припиняється на утворенні дофаміну, і цей катехоламін слугує с наптичним трансмітером. Дофамін підлягає активному зворотному поглинанню за допомогою Nа⁺- і Сl-залежного транспортера. Його метаболізують МАО і КОМТ з утворенням неактивних компонентів, і відбувається це таким самим способом, як інактивація норадреналіну. ДОФОК і ГВК теж кон'югуються переважно із сульфатами.

Клоновано п'ять різних дофамінових рецепторів, окремі з них існують у вигляді складних форм. Усі вони зв'язані за допомогою G-білків з сімома трансмембранними доменами. Рецептори D₁, та D₅ зумовлюють збільшення концентрації цАМФ, проте вони по-різному розміщені в головному мозку. Рецептори D₂, D₃ та D₅ зумовлюють зниження рівня цАМФ, і теж дещо відрізняються за розміщенням. Рецептор D₄ більше, ніж інші дофамінові рецептори, споріднений з "атиповим" антипсихотичним засобом - клозапіном, який ефективний у разі шизофренії, однак має декілька екстрапірамідальних ефектів, як і більшість інших транквілізаторів. Крім того, як зазначено, кількість D₄-рецепторів у головному мозку у випадку шизофренії збільшується в шість разів.

Серотонін

Серотонін (5-гідрокситриптамін, 5-НТ - від англ. 5-hydroxytryptamune) у високих концентраціях є в тромбоцитах і шлунково-кишковому тракті, де міститься в ентеро-хромафінних клітинах і м'язово-кишковому сплетенні. Менші кількості серотоніну виявлено в головному мозку і сітківці.

Утворюється серотонін в організмі шляхом гідро- і декарбоксилювання незамінної амінокислоти триптофану. У нормі гідроксилаза не насичується, і, відповідно, збільшення рівня надходження триптофану з їжею може призвести до збільшення вмісту серотоніну в головному мозку. Після виділення з серотонінергічних нейронів більша частина серотоніну повертається внаслідок активного зворотного поглинання, а також його інактивує МАО з утворенням 5-гідроксііндолацетатної кислоти (5-ГІАК). Ця речовина становить головний метаболіт серотоніну, який виділяється з сечею, тому визначення його кількості в сечі є показником швидкості метаболізму серотоніну в організмі. В шишкоподібній залозі серотонін перетворюється на мелатонін.

Кількість клонованих і характеризованих серотонінових рецепторів постійно збільшується. Відомі 5-НТ,-, 5-НТ₂-, 5-НТ₃-, 5-НТ₄-, 5-НТ₅-, 5-НТ₆- і 5-НТ₇-рецептори. В межах 5-НТ,-групи розрізняють 5-НТ_1А-, 5-НТ_1B-, 5-НТ_1D, 5-НТ_1E-, 5-НТ_1F-підтипи. У 5-НТ₂-групі виділяють 5-НТ_2А-, 5-НТ_2В-і 5-НТ_2С (раніше відома як 5-НТ_1C)-підтипи. Є два 5-НТ₅-підтипи: 5-НТ_5д та 5-НТ_5В. Більша частина цих рецепторів зв'язана з G-білками і діє на аденілатциклазу і фосфоліпазу С. Рецептори 5-НТ₃, як і нікотиноподібні холінорецептори, є йонними каналами. Деякі серотонінові рецептори пресинаптичні, а інші -- постсинаптичні.

Рецептори 5-НТ_2А опосередковують аґреґування тромбоцитів і скорочення гладких м'язів. Миші з нокаутом гена 5-НТ_2А-рецепторів набирають масу внаслідок збільшення кількості споживання їжі, незважаючи на адекватне реагування на лептин, і досягають дивовижних розмірів. Рецептори 5-НТ₃ містяться в шлунково-кишковому тракті, а також задньому полі і пов'язані з актом блювання. Рецептори 5-НТ, теж є в шлунково-кишковому тракті, де вони зумовлюють посилення секреції і перистальтики, і, крім того, у головному мозку. Рецептори 5-НТ₆ та 5-НТ₇ головного мозку містяться в межах лімбічної системи, а 5-НТ₆ - виявляють високу афінність до антидепресантів.

Гістамін

Тіла гістамінергічних нейронів містяться в горбо-сосочкових ядрах задньої гіпоталамічної ділянки, а їхні аксони прямують до всіх відділів головного мозку, у тім числі до кори великого мозку і спинного мозку. Отже, гістамінергічна система подібна до норадренергічної, адренергічної, дофамінергічної і серотонінергічної в тому, що порівняно невелика кількість клітин цієї системи на жує зв'язки з усіма відділами ЦНС.

Гістамін міститься також у клітинах слизової оболонки шлунка та в гепариновмісних клітинах, які називають повними клітинами, і яких особливо багато в передній та задній частках гіпофіза.

Утворюється гістамін шляхом декарбоксилювання амінокислоти гістидину. Ензим, що каталізує цю стадію, відрізняється від декарбоксилаз L-ароматичних кислот, що декарбоксилюють 5-гідрокситриптофан і L-ДОФА. Гістамін перетворюється на метилгістамін або, альтернативне, на імідазолацетатну кислоту. Остання реакція в людини кількісно менш значна. Для неї більше придатний ензим діамінооксидаза (гістаміназа), ніж МАО, хоча МАО каталізує окиснення метилгістаміну до метилімілазолацетатної кислоти.

Відомі три типи гістамінових рецепторів: Н_І; Н₂ та Н₃ (від англ. histamine), усі вони містяться як у периферійних тканинах, так і в головному мозку. Більшість, якщо не всі, Н₃-рецептори пресинаптичні і зумовлюють гальмування виділення гістаміну та інших трансмітерів, діючи через G-білки. Рецептори H₁ активують фосфоліпазу С, а Н₂ -підвищують внутрішньоклітинну концентрацію цАМФ. Функція гістамінергічних систем головного мозку не з'ясована, проте відомо, що гістамін бере участь у процесах, пов'язаних зі спонуканням, мотивацією, статевою поведінкою, у регулюванні секреції окремих гормонів передньої частини гіпофіза, кров'яного тиску, приймання рідин і порога болю.

Збуджувальні амінокислоти:

глютамат і аспартат

Глютамат і аспартат деполяризують багато різних нейронів ссавців, безпосередньо впливаючи на їхні клітинні мембрани шляхом йонофорезу. Глютамат є головним збуджувальним трансмітером у головному і спинному мозку. Підраховано, що глютамат забезпечує 75% передавань збуджувального типу в межах головного мозку. Аспартат, ймовірно, є трансмітером у пірамідних і шипуватих зірчастих клітинах зорової кори, проте це детально не досліджено. Глютамат утворюється внаслідок відновного амінування проміжного продукту циклу Кребса - б-кетоглютарату, а аспартат - трансамінування проміжного продукту циклу Кребса - оксалоацетату. Обидві реакції зворотні, і подальший метаболізм відбувається в циклі лимонної кислоти. Як зазначено вище, гліаль-ні клітини і пресинаптичні нейрони знову поглинають глютамат за допомогою принаймні трьох різних транспортерів.

Є два типи глютамінових рецепторів: метаболотропні та йонотропні. Метаболотропні рецептори - це зв'язані з G-білками серпантинові рецептори, які зумовлюють збільшення кількості внутрішньоклітинних ІФ₃ та ДАГ, або зменшення кількості внутрішньоклітинного цАМФ. Ідентифіковано 11 різних субодиниць цих рецепторів. Вони поширені в головному мозку і, очевидно, беруть участь у забезпеченні синаптичної пластичності, зокрема в морському конику і мозочку. Нокаут гена одного з цих рецепторів (однієї з форм mGluR 1), спричинює значні порушення координації рухів і просторового навчання.

Йонотропні рецептори - це ліґандозалежні йонні канали, близькі до нікотиноподібних холінорецепторів, а також до ГАМК і гліцинових рецепторів. Є три головні типи йонотропних рецепторів, назви яких подібні до назв споріднених з глютаматом сполук: каїна ті рецептори (каїнат - кислота, виділена з морських водоростей), АМПА-рецептори (рецептори для б-аміно-3-гідрокси-5-метил-4-ізоксазолпропріонату) і NMDA-рецептори (рецептори для N-метил-D-аспартату). Як і нікотинові, ГАМК та гліцинові йонотропні рецептори утворені багатьма субодиницями. Ідентифіковано чотири субодиниці АМПА-рецепторів, п'ять субодиниць каїнатних рецепторів і шість субодиниць NMDA-рецепторів; усіх їх кодують різні гени. Вважають, що ці рецептори мають пентамерну структуру, проте окремі з них можуть бути тетрамерами, наразі ж їхня стехіометрія не з'ясована.

Каїнатні і АМПА-рецептори - це прості йонні канали, які в разі відкривання забезпечують надходження Nа⁺ і зменшення К⁺. NМDА-рецептор теж є катіонним каналом. Він забезпечує проходження порівняно великих кількостей Са²⁺ і є унікальним у такому. По-перше, гліцин, що зв'язується з ним, підсилює його функцію. Вірогідно, що гліцин, необхідний для нормального реагування рецептора на глютамат. По-друге, зв'язування з глютаматом зумовлює відкривання каналу, проте в разі нормального мембранного потенціалу канал блокують йони Mg²⁺. Це блокування усувається лише у випадку, коли нейрон, що містить рецептор, частково деполяризується шляхом активування АМПА або інших каналів, які зумовлюють швидку деполяризацію іншими синаптичними ланцюгами. По-третє, фенциклідин і кетамін -- засоби, що спричинюють амнезію і відчуття дисоціації з довкіллям, - зв'язуються з іншими сайтами каналу. Більшість глютамінергічних нейронів забезпечені АМПА- і NMDA-рецепторами. Каїнатні рецептори розміщені пресинаптично на ГАМК-продуктувальних нервових закінченнях і постсинаптично - в різних точках у межах головного мозку. Каїнатні і АМПА-рецептори містяться як у глії, так і в нейронах, а NМDА-рецептори, -- ймовірно, лише в нейронах.

Висока концентрація NМDА-рецепторів виявлена в морському конику. Блокування цих рецепторів запобігає довготривалій потенціації -- тривалому збудженню нервових шляхах, що виникає після короткого періоду високочастотного подразнення. Отже, ці рецептори можуть мати важливе значення для процесів пов'язаних з пам'яттю і навчанням.

Особливістю глютамату і деяких його синтетичних аналогів є те, що, діючи на тіла нервових клітин, вони мо проводити в клітину таку велику кількість Са²⁺, яка спричинить загибель клітини. Це дає змогу використовувати ці збуджувальні речовини шляхом мікроін'єкцій для дискретного руйнування тіл нервових клітин, уникаючи ушкодження суміжних аксонів.

Є багато доказів того, що збуджувальні речовини відіграють важливу роль в ушкодженні головного мозку у разі апоплексії. Усування глютамату з позаклітинної рідини головного мозку відбувається переважно за допомогою Na⁺-залежних поглинальних систем нейронів і глії. У випадку закупорення мозкової артерії клітини гостро ішемізованої ділянки гинуть, а клітини навколишньої частково ішемізованої ділянки можуть виживати, проте втрачають здатність утримували трансмембранний градієнт Na⁺, завдяки якому відбувається поглинання глютамату. Внаслідок цього глютамат накопичується в ПКР до рівня, що спричинює збуджувальне ушкодження і загибель клітин у ділянці навколо інфаркту (ішемічна півтінь).

Гальмівні амінокислоти: гамма-аміномасляна кислота

Гамма-аміномасляна кислота (ГАМК, гамма-амінобутират) є головним гальмівним трансмітером у головному мозку, де забезпечує проведення приблизно в 20% синапсів ЦНС. ГАМК теж міститься в сітківці і є трансмітером, причетним до пресинаптичного гальмування.

ГАМК, що в рідинах організму перебуває у вигляді г-амінобутирату, утворюється шляхом декарбоксилювання глютамату. Цю реакцію каталізує глюта-матдекарбоксилаза (GAD - від англ. decarboxylase) - ензим, що, як виявлено за допомoгою імуноцитохімічних методів, міститься в нервових закінченнях у багатьох частинах головного мозку. (ГАМК метаболізує переважно трансамінуванням до сукцинатного півальдегіду і далі перетворюється в циклі лимонної кислоти на сукцинат. Трансамінування каталізує ГАМК-трансаміназа (ГАМК-Т). Кофактором GAD і ГАМК-Т слугує піридоксаль фосфат - похідне піридоксину (вітамін В₆). ГАМК активно поглинається за допомогою ГАМК-транспортера. Пухирцевий транспортер ГАМК забезпечує проникнення ГАМК усередину секреторних пухирців. Цей транспортер має 10 трансмембранних доменів, тоді як пухирцевий моноаміновий -12.

Автоімунна реакція до GAD і, як наслідок, нестача ГАМК, спричинюють синдром ригідності (SMS - від англ. stiff-maan syndrome), що супроводжується нестійкою, але прогресуючою м'язовою ригідністю і болісними м'язовими спазмами.

Цікаво, що GAD міститься теж у подібних до синаптичних пухирців структурах інсулінопродукувальних В-клітин підшлункової залози, і ГАМК може відігравати роль паракринового трансмітера в острівцях. Інсулінозалежний цукровий діабет (тип 1 діабету) - це автоімунне захворювання, яке характеризує деструкція В-клітин, а більша частина автоантитіл є антитілами до GАD. Однак SMS є рідкісним захворюванням, тоді як діабет типу 1 досить поширений, і не всі хворі SМS мають діабет типу 1. Отже, співвідношення цих двох захворювань не з'ясоване.

Описано три типи ГАМК-рецепторів: ГАМК_A, ГАМК_В та ГАМК_С. Рецептори ГАМК_A і ГАМК_В поширені в ЦНС, тоді як у дорослих організмах хребетних ГАМК_C-рецептори містяться майже винятково в сітківці; ГАМК_A- і ГАМК_C-рецептори - це йонні канали, утворені п'ятьма субодиницями, які оточують отвір, що характерно для будови нікотиноподібних холінорецепторів, а також багатьох глютамінових рецепторів. У конкретному випадку йоном, що проходить, є С1^~.

Рецептори ГАМК_В - це метаболотропні рецептори, які зв'язані з гетеродимерними G-білками, що підвищують провідність К⁺-каналів, гальмують активність аденілатциклази і надходження Са²⁺. Збільшення надходжень Сl^-, виходу К⁺ і зменшення надходжень Са²⁺ зумовлюють гіперполяризацію в нейронах з виникненням ГПСП. Характер опосередковування дії ГАМК_B-рецептора G-білками в конкретному випадку унікальний, оскільки в цьому процесі переважно бере участь гетеродимер G-білка, а не його поодинока молекула.

Рецептори ГАМК_С мають порівняно просту будову. Це пентамери, утворені трьома с-субодиницями, які поєднуються в різних комбінаціях. Рецептори ГАМК_A теж є пентамерами, проте утворюються шляхом різного комбінування шести б-, чотирьох в-, чотирьох г-, однієї д- та однієї е-субодиниць. Цим зумовлена значна різноманітність їхніх властивостей.

Гліцин

Впливом на NDMA-рецептори гліцин виявляє збуджувальний ефект у головному мозку. Втім, він теж бере участь у прямому гальмуванні, здебільшого у стовбурі головного і спинному мозку. Як і ГАМК, гліцин діє шляхом посилення провідності Сl^-. Його антагоністом щодо цього є стрихнін. Клінічна картина конвульсій і м'язової гіперактивності, спричинених стрихніном, свідчить про важливість постсинаптичного гальмування для нормального функціонування нервової системи. Гліцинові рецептори, що зумовлюють гальмування - це Сl^- -канали. Вони є пентамерами, що утворені двома субодиницями: ліґандозв'язувальною б-субодиницею і структуральною в-субодиницею. Нещодавно наведено вагомі докази стосовно наявності трьох видів нейронів, які беруть участь у прямому гальмуванні в спинному мозку: це нейрони, що виробляють гліцин; нейрони, що виробляють ГАМК; нейрони, що виробляють і гліцин, і ГАМК. Вірогідно, що нейрони, які виробляють лише гліцин, містять гліциновий транспортер GLYТ2; нейрони, які виробляють лише ГАМК, містять GАD; а нейрони, які виробляють і гліцин, і ГАМК, містять обидві ці речовини. Третій вид нейрона становить особливий інтерес, оскільки в нейронах, очевидно, гліцин і ГАМК містяться в одних і тих самих пухирцях.

У деяких осіб простежуються надмірно активні рефлекси переляку (гіперексплексія), і, принаймні в окремих випадках, у цьому разі виявлено заміни поодиноких амінокислот у складі гліцинових рецепторів.

Анестезія

Механізм дії головних анестетиків донедавна був таємницею. Однак нові дані свідчать, що не тільки алкоголь і барбітурати, а й інгаляційні анестетики діють на йонні канали, зокрема на ГАМК_В- і гліцинові рецептори, зумовлюючи посилення провідності Сl^-.

Опіоїдні пептиди

У головному мозку і шлунково-кишковому тракті містяться рецептори, що зв'язують морфін. Дослідження ендогенних лігандів цих рецепторів дало змогу виявити два споріднені між собою пентапептиди, названі енкефалінами, які зв'язуються з цими опіоїдними рецепторами. Один з них містить метіонін (метенкефалін), а інший - лейцин (лейенкефалін). Ці, а також інші поліпептиди, що зв'язуються з опіоїдними рецепторами, називають опіоїдними пептидами. Енкефаліни містяться в нервових закінченнях у шлунково-кишковому тракті, а також у багатьох різних ділянках головного мозку і функціонують, очевидно, як синаптичні трансмітери. Вони є в драглистій речовині, і в разі введення в стовбур головного мозку виявляють знеболювальну дію. Енкефаліни також сповільнюють перистальтику кишок.

Як і інші невеликі пептиди, опіоїдні синтезуються в складі великої молекули-попередника. Ідентифіковано понад 20 активних опіоїдних пептидів. На відміну від інших пептидів, опіоїдні мають багато різних попередників. Кожен з них є у вигляді препроформи і проформи, від якої відщеплюється сигнальний пептид. Проенкефалін уперше виявлено в мозковій речовині надниркової залози, він теж є попередником метенкефаліну і лейенкефаліну в головному мозку. Кожна молекула проенкефаліну містить чотири метенкефаліни, один лейенкефалін, один октапептид і один гептапептид. Проопіомела-нокортин - велика молекула-попередник, виявлена в передній і проміжній частках гіпофіза і в головному мозку, - містить в-ендорфін - поліпептид, що складається з ЗІ амінокислотного залишка, в складі якого на NН₂-кінці міститься мет-енкефалін. Утворюються й інші, коротші ендорфіни.

Молекула-попередник дає початок також АКТГ та меланоцитостимулювальному гормону (МСГ). У головному мозку є окремі енкефаліно- і в-ендорфінопродукувальні системи нейронів. Бета-ендорфін у кров'яне русло виділяє гіпофіз. Третьою молекулою-попередником є продинорфін - білок, який має три лейенкефалінові залишки, зв'язані з динорфіном і неоендор-фіном. Динорфін 1-17 міститься в дванадцятипалій кишці, а динорфін 1 - 8 - у задній частці гіпофіза і гіпоталамусі. В гіпоталамусі теж є б- і в-неоендорфіни. Причина існування багатьох молекул-попередників опіоїдних пептидів, а також наявності цих пептидів як у кровоносному руслі, так і в головному мозку та шлунково-кишковому тракті сьогодні остаточно не з'ясована.

Енкефаліни метаболізовані головно двома пептидазами: енкефаліназою А, яка розщеплює GІу-Рhе-зв'язок, і енке-фаліназою В, яка розщеплює GІу-GІу-зв'язок. У метаболізмі енкефалінів теж бере участь амінопептидаза, яка розщеплює Туг-GІу-зв'язок.

Опіоїдні рецептори вивчені детально. Ідентифіковано м, к та в-рецептори, які відрізняються за фармакологічними властивостями, розміщенням у головному мозку та інших органах, а також афінністю до різних опіоїдних пептидів. Усі три є серпентиновими рецепторами, що зв'язані з Gq-білками, і всі вони гальмують активність аденілатциклази. Ймовірно, є підтипи м- та к-рецепторів. Активування м-рецепторів зумовлює підвищення провідності К⁺ шляхом гіперполяризації центральних і первинних аферентних нейронів. Активування к- та в-рецепторів зумовлює закривання Са²⁺-каналів.

Нещодавнє дослідження природних лігандів м рецептора - рецептора, на який діє морфін, дали змогу виявити ще два опіоїдні пептиди: ендоморфін 1 (Туг-Рго-Trp-Phe NН₂) і ендоморфін 2 (Туг-Рго--Trp-Phe NН₂). Молекула. попередник цих двох м-агоністів ще невідома. Фізіологічні ефекти, що виникають під час стимулювання рецепторів, значно перекривають один одного, проте головні результати цього стимулювання можна визначити.

Чуття

Різновиди відчуттів

Оскільки чутливі рецептори спеціалізовані до відповіді на один особливий вид енергії, а у навколишньому середовищі є багато видів енергії, то звідси випливає, що повинно бути багато різних типів рецепторів. Зі шкільного курсу відомо, що є п'ять відчуттів, однак неправильність цього твердження стає очевидною в разі переліку головних різновидів відчуттів та їхніх рецепторів у людини. Перші 11 різновидів -- це свідомі відчуття. Крім того, є велика кількість чутливих рецепторів, що ґрунтуються на інформації, яка не досягає свідомості. Наприклад, м'язові веретена сприймають інформацію про довжину м'яза, а інші рецептори -- про такі змінні величини, як артеріальний тиск крові, температура крові в голові та рН спинномозкової рідини. Припускають наявність інших рецепторів цього типу, і в майбутньому дослідження, безумовно, доповнять список "несвідомих відчуттів". Проте будь-який перелік відчуттів обмежений, і його не можна вважати остаточним. Палички і колбочки, наприклад, реагують максимально на світло із різною довжиною хвилі, є також різні колбочки для кожного з трьох первинних кольорів. Відомо чотири різновиди смаку - солодкий, солоний, кислий та гіркий, кожний з яких забезпечений окремим типом рецептора. Звуки різної висоти чути, головно, завдяки тому, що різні групи волоскових клітин в органі Корті активуються максимально звуковими хвилями різної частоти. Чи треба вважати ці різні реакції на світло, смак і звук окремими відчуттями - питання семантичне, яке у цьому контексті є суто академічним.

Класифікація органів чуття

Учені робили чимало спроб класифікувати відчуття, однак жодна не є вичерпною. Традиційно до відчуттів зачислюють нюх, зір, слух, ротаційне і лінійне прискорення та смак; шкірні відчуття пов'язані з рецепторами в шкірі, а вісцеральні - зі сприйняттям сигналів від внутрішнього середовища. Біль, що йде від вісцеральних структур, зазвичай належить до вісцеральних.

За іншою класифікацією різні рецептори розділені на такі: телерецептори (дистантні приймачі), пов'язані з подіями на відстані; екстерорецептори, пов'язані із зовнішнім середовищем на близькій відстані; інтерорецептори, пов'язані із внутрішнім середовищем; пропріорецептори, які постачають інформацію про положення тіла у просторі в будь-який конкретний момент. Однак свідомий компонент пропріорецепції ("образ тіла") синтезується з інформації, яка надходить не тільки від рецепторів усередині і навколо суглобів, а також від шкірних тактильних рецепторів і барорецепторів. Іноді використовують також інші спеціальні терміни. Оскільки больові волокна мають зв'язки, які опосередковують сильні рефлекси відсмикування й оскільки біль ініціюється потенційно небезпечними або руйнівними подразниками, то больові рецептори іноді називають ноцирецепторами. Термін хеморецептор застосовують для тих рецепторів, що їх подразнює зміна хімічного складу середовища, у якому вони розташовані. До таких рецепторів належать рецептори смаку і нюху, а також вісцерорецептори, чутливі до змін у плазмі рівня кисню, рН і осмотичного тиску.

Електричні та хімічні явища у рецепторах

Анатомічні взаємозв'язки

Питання про те, як рецептори перетворюють енергію у потенціал дії в чутливих нервах, інтенсивно вивчали. У складних органах чуття, таких як орган зору, слуху, рівноваги і смаку, є окремі рецепторні клітини і синаптичні сполучення між рецепторами та аферентними нервами. Однак у більшості шкірних органів чуття рецептори є спеціалізованими, гістологічне модифікованими кінцями чутливих нервових волокон.

Детально вивчені тільця Пачіні, які є тактильними рецепторами. Завдяки порівняно великому розміру і доступності у брижі експериментальних тварин їх можна ізолювати, дослідити за допомогою мікроелектродів і піддати мікропрепаруванню. Кожне тільце складається з прямого немієлінізованого закінчення чутливого нервового волокна 2 мкм діаметром, оточеного концентричне пластинками сполучної тканини, що надає органові вигляду крихітної цибулини. Мієлінова оболонка чутливого нерва починається всередині тільця. Перший вузол Ранв'є також міститься всередині, тоді як другий, зазвичай, розташований біля місця виходу нервового волокна з тільця.

Ґенераторні потенціали

У місці, де чутливий нерв виходить з тільця Пачіні, можна розмістити реєструвальні електроди і піддати тільце дозованому тиску. У разі застосування невеликого тиску реєструють потенціал деполяризації, що не поширюється і нагадує ЗПСП. Його називають генераторним, або рецепторним, потенціалом. З підвищенням тиску рецепторний потенціал збільшується. Коли значення генераторного потенціалу досягає приблизно 10 мВ, то у чутливому нерві генерується потенціал дії. Якщо тиск підвищується ще більше, то генераторний потенціал стає більшим, і чутливий нерв збуджується повторно.

Йонні основи процесу збудження

У деяких випадках механічне викривлення відкриває канали у мембрані рецептора. Є докази, що такі механо-рецептори пов'язані з натрієвими каналами епітеліальних клітин (NаЕК). Як наслідок, надходження Nа⁺ спричинює генераторний потенціал і, можливо, кількість відкритих каналів є пропорційною до інтенсивності подразника. Вірогідно, що такий механізм діє у тільцях Пачіні і волоскових клітинах органа слуху та рівноваги. В інших рецепторах, таких як палички і колби, відповіді залежать від гетеротримерних G-білків і циклічних нуклеотидів. У деяких випадках ці механізми поки що невідомі.

Адаптація

Якщо на рецептор діє тривале подразнення сталої сили, то частота потенціалів дії у його чутливому нерві з часом зменшується. Цей феномен відомий як адаптація, чи десенситизація. Ступінь адаптації залежить від типу органа чуття. Дотик є відчуттям, до якого швидко настає адаптація, і його рецептори називають фазовими. З іншого боку, каротидний синус, м'язові веретена, холодові та больові рецептори, а також рецептори наповнення легень повітрям адаптують дуже повільно й неповністю; їх називають тонічними рецепторами.

Тиск на тільце Пачіні спричинює появу генераторного потенціалу, який швидко загасає, незважаючи на продовження тиску. Якщо видалити сполучнотканинну капсулу і піддавати дії тиску оголене нервове закінчення, то генераторний потенціал можна спричинити, однак загасає він повільніше. Причиною швидкого загасання в разі застосування тиску до інтактного тільця є, можливо, латеральне зміщення сполучнотканинних пластинок, що зменшує тиск на нервове закінчення. Однак це не єдиний фактор адаптації, є ще повільне зменшення кількості потенціалів дії, генерованих з часом у випадку постійного подразника після видалення зовнішніх пластинок тільця Пачіні. Це зменшення відбувається завдяки акомодації (звиканню) чутливого нервового волокна до генераторного потенціалу. Повільна неповна адаптація м'язового веретена пов'язана з тим, що його генераторний потенціал продовжується і загасає дуже повільно в разі застосування постійного подразнення. Повільна адаптація м'язових веретен, каротидних синусів, больових і холодових рецепторів має деяку цінність для індивіда. Розтягнення м'язів відіграє роль у регулюванні ефекту довгого збереження поч. Крім того, відчуття болю і холоду спричинене потенційно небезпечними подразниками, і якби їхні рецептори мали значну адаптацію, то вони б значно втрачали свою попереджувальну цінність. Каротидні й аортальні рецептори постійно використовувані в механізмах регулювання кров'яного тиску, тому адаптація цих рецепторів обмежувала б точність, з якою працює ця регуляторна система.