Хімічний синапс

Уявлення про хімічний синапс мають важливе практичне значення для використання психотропних лікарських препаратів у лікуванні психічних захворювань.

Хімічний синапс – складний витвір еволюції, яким природа обдарувала тварин. У всіх живих істот, які мають нервову систему, вона складається зі спеціалізованих клітин – нейронів. До складу нервової клітини входять тіло нейрона та два типа відростків: дендритів, які приймають вхідні сигнали, та аксонів, які передають сигнали іншим клітинам. Сама ж передача інформації між нейронами здійснюється через утворені ними контакти, які називаються синапси. Існує багато варіантів класифікації синапсів, які ґрунтуються на різних параметрах, наприклад, на способі передачі сигналу. За цим принципом їх ділять на електричні, хімічні та змішані синапси (обидва види передачі сигналів).

Вперше термін “синапс” ввів відомий англійський фізіолог Шеррінгтон в 1897 році. За визначенням, синапс – це та структура, завдяки якій можлива передача сигналу від одного нейрона до іншого.

Для зручності вивчення синапси класифікують за деякими параметрами, серед яких – їх розташування, спосіб передачі і, звичайно, характер дії. За розташуванням їх ділять на міжнейронні, центральні, нейро-залозисті клітини та нервово-м’язові. Синапси можуть виконувати дві функції: збудження і гальмування; відповідно за характером дії їх поділяють на дві групи. Передача сигналу між синапсами може відбуватися трьома способами: електричним, хімічним і змішаним, що також послужило приводом для поділу їх на три групи.

І, нарешті, останній спосіб розподілу синапсів – за медіатором, який передає сигнал. Наприклад, це холінергічні, дофамінергічні, серотонінергічні, норадренергічні та інші види синапсів.

Відмінна риса електричних синапсів полягає в тому, що в них є контакт між мембранами двох нейронів, зіткнення яких і породжує передачу електричного сигналу. Змішані синапси мають властивості електричних і хімічних синапсів. Частина синапсу має безпосередні контакти між мембранами, а інша частина має синаптичну щілину.

Поширеність типів синапсів у різних істот відрізняється. Наприклад, у нижчих хребетних і безхребетних переважає передача сигналів електричними синапсами, останні превалюють в їх нервовій системі. У ссавців же електричні синапси тільки зрідка зустрічаються в деяких зонах мозку. А ось з хімічними синапсами зовсім навпаки.

Кількість синапсів в нервовій системі величезна. На кожному нейроні локалізуються десятки тисяч синаптичних закінчень. А якщо врахувати, що в нашому мозку знаходиться близько 80 мільярдів нейронів, то число можливих з’єднань просто вражає.

Будова хімічного синапсу

У даній статті ми докладніше розберемо будову хімічного синапсу і його особливості. Базову структуру синапсу можна описати трьома складовими: пресинаптична мембрана, з якої виділяються нейромедіатори, синаптична щілина і постсинаптична мембрана, яка забезпечена рецепторами для контакту з медіаторами (і яка їх приймає). Звичайно, крім цих основних складових є ще безліч деталей синаптичного закінчення, таких як мікротрубочки, синаптичні пухирці та рецептори, які також беруть участь в обміні інформацією між нейронами.

Передача сигналу між нейронами є внутрішньонейронною і міжнейронною. Ми говорили тільки про міжнейронну предачу.

Деякі складові компоненти будови хімічних синапсів називають по-іншому. Наприклад, міжнейронні синапси також відомі як синаптичні бляшки, постсинаптичну мембрану синапсу між нейроном і м’язом називають кінцевою пластинкою, а закінчення аксона на м’язі – моторною бляшкою.

Отже, що таке синаптична щілина, пресинаптична і постсинаптична мембрани? З назви пресинаптичної мембрани стає зрозуміло, що вона знаходиться перед синаптичною щілиною. Вона покриває розширене закінчення аксона, з якого, власне, і виділяються нейротрансмітери (нейромедіатори). У цій області знаходяться органели (мітохондрії і гранули), завдяки яким синтез нейротрансмітерів стає можливим. Самі ж трансмітери знаходяться в гранулах.

Постсинаптична мембрана знаходиться після синаптичної щілини. Завдяки наявності в цій мембрані спеціалізованих білкових структур, рецепторів, стає можливим сприйняття нейроном переданого йому за допомогою нейромедіаторів сигналу.

Сама ж синаптична щілина не є порожнім простором. Вона заповнена рідиною, яка за складом дуже нагадує плазму крові та відокремлює пресинаптичну і постсинаптичну мембрани.

Передача збудження в хімічному синапсі

Передачу збудження в хімічному синапсі здійснюють хімічні речовини – нейротрансмітери і нейрорегулятори. Вони виділяються з пресинаптичної мембрани (частина передавального нейрона) і сприймаються постсинаптичною мембраною (частина приймаючого нейрона).

Процес виділення нейротрансмітерів через пресинаптичну мембрану в хімічному синапсі можливий завдяки особливому механізму за участю іонів кальцію, коли вони надходять в нервову клітину, нейротрансмітери через пресинаптичну мембрану викидаються з нейрона. Цей процес також діє і у зворотний бік.

У кожного нейротрансмітера є своя спеціалізація та основні завдання. Вони знаходяться в різних ділянках мозку і за кожним закріплена своя функція. Ці речовини можуть впливати на поведінку, рухи, відчуття та інші функції організму. Основними нейротрансмітерами є норадреналін, серотонін, дофамін і ацетилхолін.

Найбільша частина синаптичних контактів в нашій нервовій системі відбувається завдяки хімічним синапсам. Вони грають дуже важливу роль в організмі, до того ж вважається, що одним з ключових патогенетичних чинників виникнення психічних порушень є зміна в обміні нейротрансмітерів. Наприклад, при такому розладі, як депресія, ключова роль належить патології обміну серотоніну та норадреналіну, а також зниженню їх концентрації в синаптичній щілині. Особливості шизофренії трохи інші – при цій хворобі спостерігається підвищення рівня дофаміну в синаптичній щілині та проблеми з його обміном.

Завдяки різним психотропним препаратам, ми маємо можливість впливати на рівень концентрації нейротрансмітерів в синапсі.

Для цього існує безліч механізмів дії препарату, серед яких – стимуляція або блокування викиду нейротрансмітера в синаптичну щілину, блокування ферментів, які розкладають нейротрансмітер, блокування зворотного захоплення трансмітера, корекція синтезу і пересування всередині нервових клітин трансмітерів та інше.

Механізм передачі збудження в хімічному синапсі

Як вже говорилося, механізм передачі в хімічному синапсі відбувається за допомогою нейротрансмітерів (вони ж – нейромедіатори). Трансмітери – це саме ті хімічні речовини, які можуть забезпечити якісну передачу сигналу від одного нейрона до іншого. Говорячи по-іншому, вони беруть активну участь у передачі збудження або гальмування між клітинами.

Виділення нейротрансмітерів відбувається завдяки надходженню в клітину іонів кальцію (Са). Зупинимося на цьому механізмі докладніше. Для того, щоб в клітину почали проходити іони Са з міжклітинного простору через спеціальні канали, повинна відбутися деполяризація синаптичної мембрани. Такий процес можливий тільки в разі порушення терміналі аксона, що і запускає весь механізм. Іони кальцію, які з’являються в внутрішньоклітинному просторі, надають руху гранулам з нейротрансмітерами і направляють трансмітери до виходу в синаптичну щілину. З моменту потрапляння в синаптичну щілину нейротрансмітер потрапляє на постсинаптичну мембрану, яка завдяки наявності рецепторів піддається впливу трансмітера і також деполяризуюється, передаючи далі постсинаптичний потенціал.

Те, що поляризовані ділянки постсинаптичної мембрани знаходяться поруч з деполяризованими, призводить до того, що між полярними ділянками з’являються струми, що критично деполяризує мембрану і приводить до генерації потенціалу дії. Це легко зрозуміти на прикладі передачі сигналу м’язових волокон. В цьому випадку клітинний потенціал шляхом поширення на всі мембрани призводить до м’язового скорочення.

Активація постсинаптичної мембрани не закінчує весь процес. Трансмітер, який передав сигнал постсинаптичній мембрані, розщеплюється під дією певних ферментів в залежності від типу самого нейротрансмітера. Наприклад, трансмітер ацетилхолін розщеплюється ферментом холінестеразою. Після розщеплення продукти розпаду повертаються в пресинаптичну мембрану, де з них знову синтезується необхідний медіатор.

Як відомо, хімічні синапси не обмежуються передачею лише збуджуючих сигналів, вони можуть передавати і гальмуючі. У цих двох типів сигналів дуже схожі шляхи передачі, але вони відрізняються в деяких моментах. Передаючи збудливий сигнал на постсинаптичну мембрану, нейротрансмітер запускає процес активації каналів для іонів кальцію в постсинаптичній мембрані. Під час же передачі гальмівного сигналу, в постсинаптичній мембрані активуються канали іонів хлору. Дані іони проникають в клітину і запускають процес гіперполяризації мембрани, що в свою чергу призводить до виникнення гальмуючого потенціалу.

Дослідження доводять, що один і той же нейротрансмітер може взаємодіяти з різними рецепторами та запускати різні реакції.

Загальні принципи роботи хімічного синапсу

Розмірковуючи про синапси, необхідно згадати деякі загальні принципи роботи хімічного синапсу. Очевидно, що сигнал передається тільки в одному напрямку, що обумовлено будовою синаптичних структур, адже гранули з трансмітерами виділяються тільки через пресинаптичну мембрану і реагують з постсинаптичною. Ще одна особливість синапсу полягає в тому, що сигнал через нього йде трохи повільніше, ніж по нервових волокнах; це явище називають синаптичною затримкою. Також синапси мають властивість, так би мовити, стомлюватися, і вони дуже чутливі до нестачі кисню та різних речовин.

Незважаючи на те, що сигнал по хімічному синапсу проходить трохи повільніше, ніж по нервовому волокну, ця затримка не така істотна, щоб на неї звертати увагу за межами лабораторних стін, так як вона знаходиться в межах від 0,5 до 2 мс. Такі витрати за часом на передачу сигналу викликані тим, що процес викиду трансмітера в синаптичну щілину, його шлях до постсинаптичної мембрани, деполяризація та всі інші процеси займають деякий час і не можуть відбутися миттєво.

Також, як говорилося, хімічні синапси мають властивість втомлюватися. За одну секунду вони можуть проводити не більше 100 сигналів. У порівнянні з нервовими волокнами, які без проблем проводять в 5-10 разів більше сигналів. Це має цілком обґрунтовані причини, які продиктовані особливостями функціонування хімічних синапсів. Їм потрібен деякий час на синтез нейротрансмітерів, відновлення ресурсів та інші процеси.

Відомо, що синапси мають підвищену чутливість до хімічних речовин. Є безліч прикладів того, як різні отрути блокують роботу синапсів. Наприклад, така отрута, як стрихнін, вступає в контакт з чутливими рецепторами постсинаптичної мембрани і блокує функцію синапсів. Правцевий токсин не дозволяє нейротрансмітерам виділятися з пресинаптичної мембрани, таким чином впливаючи на гальмівні синапси.

Мозок – дивовижно складна і багатогранна структура. Синапси – найважливіша частина цієї системи, так як завдяки їм, можливий контакт між клітинами всередині мозку і передача сигналів до інших частин тіла. Оскільки залишається ще багато недостатньо вивчених питань, дослідження нервової системи і синапсів зокрема, це величезне поле для майбутніх відкриттів.

Мы постоянно выявляем плагиат на наши материалы без указания кликабельной follow ссылки на них. В таком случае без предупреждения мы обращаемся в DMCA Google, что приводит к пессимизации плагиатора. 
Наоборот, мы приветствуем популяризацию наших материалов, но с обязательной активной follow ссылкой на эту страницу psyhosoma.com/uk/ximichnij-sinaps/.