Текст книги "Генеалогия нейронов"

Автор книги: Дмитрий Сахаров

сообщить о нарушении

Текущая страница: 1 (всего у книги 16 страниц)

Annotation

УДК 612.8 Д. А. Сахаров. Генеалогия нейронов. М., «Наука», 1974. Автор, опираясь на результаты сравнительных исследований, развивает оригинальное представление о полигенезе (множественном происхождении) нервных клеток. Издание рассчитано на физиологов, цитологов и гистологов. Илл. 15, библ. 353 назв. Ответственный редактор Т. М. ТУРПАЕВ

Д. А. САХАРОВ

ГЕНЕАЛОГИЯ НЕЙРОНОВ

ИЗДАТЕЛЬСТВО «НАУКА» МОСКВА 1974

АКАДЕМИЯ НАУК СССР ИНСТИТУТ БИОЛОГИИ РАЗВИТИЯ

© Издательство «Наука», 1974 г.

1. ВВЕДЕНИЕ

2. НЕОДНОРОДНОСТЬ КЛЕТОЧНОГО СОСТАВА НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ МЛЕКОПИТАЮЩИХ

2. 1. Терминология

2. 2. Медиаторная специфичность нейрона и идентификация медиатора

2. 3. Типы нейронов у млекопитающих

2. 3. 1. Холинергические нейроны

2. 3. 2. Моноаминергические нейроны

2. 3. 3. Нейроны, имеющие медиаторами аминокислоты

2. 3. 4. Пептидергические нейроны

2. 3. 5. Пуринергические нейроны

2. 4. Заключение

3. ПОСТАНОВКА ВОПРОСА О ПРИРОДЕ МЕДИАТОРНОИ СПЕЦИФИЧНОСТИ

3. 1. Аналогия или гомология?

3. 2. Гипотеза полигенеза

3. 3. Альтернатива: функциональная специализация

3. 4. Что важно знать для проверки гипотез

4. НЕОДНОРОДНОСТЬ КЛЕТОЧНОГО СОСТАВА НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ ВИНОГРАДНОЙ УЛИТКИ

4. 1. Виноградная улитка

4. 2. Результаты электрофизиологических исследований

4. 2. 1. Развитие исследований на идентифицируемых нейронах гастропод

4. 2. 2. Обозначение нейронов и их визуальная идентификация

4. 2. 3. Электрофизиологические критерии идентификации

4. 2. 4. Специфичность клеточных рецепторов

4. 2. 5. Идентифицированные клетки

4. 3. Гистохимическая локализация медиаторных биогеннных аминов

4. 3. 1. Метод формальдегидной конденсации и его варианты

4. 3. 2. Моноаминергические нейроны виноградной улитки

4. 4. Электронно-микроскопическое исследование

4. 4. 1. История вопроса

4. 4. 2. Материал

4. 4. 3. Клетки и синапсы ЦНС

4. 4. 4. Нейро-эффекторные окончания

4. 5. Заключение

5. КЛЕТОЧНЫЕ ГОМОЛОГИИ В НЕРВНЫХ СИСТЕМАХ ГАСТРОПОД

5. 1. Критерии установления гомологии

5. 2. Сравнительная анатомия о гомологии нервных органов у гастропод

5. 3. Установление клеточных гомологий

5. 3. 1. Гомологи метацеребральных клеток ПЦ1 и ЛЦ1

5. 3. 2. Гомологи нейрона ППа1

5. 3. 3. Гомологи группы пептидергических клеток

5. 3. 4. Гомологи катехоламиновых нейронов педальных ганглиев

5. 3. 5. Другие примеры клеточных гомологий

5. 4. Заключение

6. ПРОИСХОЖДЕНИЕ СПЕЦИФИЧЕСКОГО ХИМИЗМА НЕРВНЫХ КЛЕТОК

6. 1. Медиаторная специфичность нейронов гастропод

6. 2. У кого больше медиаторов?

6. 3. Каковы отношения между медиаторной специфичностью и функциональной специализацией нейрона?

6. 4. Специфичен ли химизм примитивных нейронов?

6. 5. Един ли гистогенетический источник нервных клеток?

6. 6. Трудности функционального объяснения

6. 7. Трудности гипотезы полигенеза нейронов

6. 8. Заключение

7. ЭВОЛЮЦИОННАЯ СТОРОНА ПРОБЛЕМЫ СПЕЦИФИЧНОСТИ НЕЙРОНОВ

7. 1. Методологические замечания

7. 2. Эволюция медиаторов и естественная система нервных клеток

7. 3. Совершенствование механизмов передачи

7. 4. Неравноценность медиаторов и отбор нейронов

7. 5. Вопросы, встающие на очередь

7. 6. Заключение

8. ОБЩЕЕ ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ЛИТЕРАТУРА

Annotation

1. ВВЕДЕНИЕ

Современной физиологией прочно установлено, что клеточная популяция нашей нервной системы имеет весьма пёстрый состав. То, что на периферии существуют разные медиаторные механизмы, было известно давно; вслед за тем обнаружилось, что разнообразие химических синапсов и, следовательно, качественное разнообразие самих нейронов ещё более характерно для головного мозга.

Задача этой книги – показать, что причину медиаторных особенностей того или иного нейрона следует искать в его родословной. Здесь будет рассмотрена гипотеза, состоящая в том, что наша нервная система представляет собой сборное клеточное образование, что в ней взаимодействуют нервные клетки, которые не идут из одного корня.

Сам по себе генеалогический подход, связывающий специфические особенности клеток и тканей с историей их развития, не нов. Большая заслуга в теоретическом обосновании такого подхода принадлежит Н. Г. Хлопину, который, однако, считал его не приложимым к нервной ткани [66].

Развиваемое в этой книге представление о генетической разнородности нервных клеток можно рассматривать как дальнейшую конкретизацию нейронной теории. Субстрат нервных процессов не только прерывен (в чём уже нет сомнений), но и представлен качественно разными клеточными звеньями. Множественное происхождение нейронов, которое для удобства будет далее называться полигенезом, мыслится как главная, но не единственная причина разнообразия медиаторных механизмов. Предполагается, что на протяжении процесса эволюции нейроны, сохраняя исходный тип химизма, не оставались неизменными; внутри каждой клеточной линии могла иметь место дивергентная дифференциация, которая ещё больше увеличивала названное разнообразие. В последней главе читатель найдёт обсуждение этого, а также некоторых других проявлений эволюции медиаторов.

И всё же, отдавая должное эволюции нервной системы, предлагаемое представление относит возникновение клеточной разнородности к исходному пункту этой эволюции. Тем самым точка зрения автора отличается от распространённого мнения, что химические синапсы становились разными по мере того, как всё более усложнялись функции нервной системы и всё более специализировались составляющие её нейроны. Нужно, однако, отметить, что такое мнение никем детально не рассматривалось и не аргументировалось – имелось, по-видимому, в виду, что это само собой разумеется.

Каких-нибудь полтора-два десятилетия назад проблемы не существовало – никто не задавался вопросом о причине множественности медиаторных механизмов, поскольку не был ещё известен сам феномен. Существование химических синапсов в центральной нервной системе оставалось недоказанным, а наличие двух медиаторных механизмов – холинергического и адренергического в периферических окончаниях объясняли тем, что один антагонистичен другому.

Развитие микроэлектродных и электронно-микроскопических исследований убедило физиологов, что концепция химических посредников приложима к центральным синапсам. Но почти одновременно с этой победой химическая теория синаптической передачи стала терять свою логическую стройность: не оправдались ожидания тех, кто надеялся найти некий «центральный передатчик», а также и тех, кто думал, что в мозге, как на периферии, работают два антагонистических медиатора. Медиаторов оказалось много.

Ещё не будучи осознанными теоретически, факты о множественности медиаторных веществ привлекли пристальное внимание медиков, которые обоснованно усмотрели в этом новые возможности понять природу ряда нервных и психических заболеваний и найти способы их лечения. Можно даже говорить о первых успехах в этом направлении. Тем настоятельнее встаёт задача разобраться в нейробиологической стороне вопроса – оценить медиаторное разнообразие, его природу и смысл.

Читателю уже в общих чертах известно решение, предлагаемое автором этой книги. Наверное, к такому решению можно было прийти разными путями. Путь, которым шёл автор, определён его личными пристрастиями и некоторыми обстоятельствами необязательного характера. Хотелось бы назвать два момента, наложивших на книгу несомненный отпечаток.

Во-первых, полное предпочтение отдаётся здесь сравнительному методу исследования. Такой подход, вообще, не очень распространен, но он вполне традиционен для отечественной физиологии, в которой прочно утвердилась идея, что для понимания функции важно знать историю её развития (Л. А. Орбели, X. С. Коштоянц, А. Г. Гинецинский и многие другие). Хачатур Сергеевич Коштоянц (1900-1960), под руководством которого автор начинал работать в нейробиологии, особенно настойчиво подчёркивал важность исторического подхода при анализе химической основы нервной деятельности и много сделал для развития сравнительных исследований в этой области. Накопленный эволюционной физиологией опыт приложим к разным конкретным проблемам, в том числе и к нашей: ведь только в общем виде ясно, что разнообразие медиаторов является результатом исторического развития нервной системы, но без специального разбора не понять закономерностей этого процесса.

Второй субъективный момент – место, занимаемое в книге брюхоногими моллюсками. Бесспорно, у гастропод, имеющих особенно крупные нейроны, состав нейронных популяций и клеточные механизмы передачи изучены полнее, чем у многих других животных. Но в действительности имели значение не эти объективные, а личные причины, – то, что к постановке названных вопросов и попыткам понять природу химической мозаики, наблюдающейся в нервной системе млекопитающих, автор пришел в ходе исследования нейронов брюхоногих моллюсков.

Что касается мотивов, побудивших заняться изучением нервных клеток гастропод, то их прекрасно сформулировал много десятилетий назад другой исследователь – Н. П. Вагнер. Трудно удержаться и не процитировать нескольких фраз:

«При первом взгляде на узлы нервной системы клиона каждый наблюдатель наверное будет поражён громадной величиной их клеток… При взгляде на эту громадную величину… мне пришло на мысль исполнить давнишнее желание и разобрать хоть у одного беспозвоночного типа вполне весь комплекс нервной системы. Такой разбор, по всей вероятности, повёл бы к объяснению, хотя гадательному, многих функций нервной системы у большей части, если не у всех, беспозвоночных животных. Правда, мне хотелось сделать эту работу без особого труда, и прозрачность, или, так сказать, откровенность нервной системы клиона давала мне в этом случае надежду на успех [7, стр. 122].

Цитата взята из монографии Н. П. Вагнера «Беспозвоночные Белого Моря», напечатанной в 1885 г. Профессор Петербургского университета Николай Петрович Вагнер создал при Соловецком монастыре первую в России морскую биологическую станцию, где и выполнил великолепное для своего времени нейробиологическое исследование клиона – крылоногого моллюска, называемого также морским ангелочком (Clione limacina).

Прошло три четверти столетия, и в роли такого наблюдателя, бросившего «первый взгляд на узлы нервной системы клиона», вдруг довелось оказаться мне. Наверное, эта история повторится ещё не раз, и каждого нового наблюдателя заново поразит сверкание окологлоточного ожерелья и нагая зримость нейронов, которую Вагнер весьма точно назвал «откровенностью». Кстати, и слово ожерелье, которое непосвящённому покажется художественной вольностью, во времена Вагнера служило рутинным анатомическим термином. Книгу Вагнера, впрочем, я нашёл и прочитал лишь через несколько лет после встречи с ганглиями клиона.

Назвать эту встречу случайной было бы неверно; к поискам в этом направлении побуждали блестящие успехи французских авторов – А. Арванитаки, Н. Халазонитиса, Л. Тауца, которые в середине 50-х годов обогатили клеточную физиологию новым замечательным объектом – гигантскими нейронами аплизии. Клион вселял надежду на то, что объекты, сравнимые по своим достоинствам с недоступной аплизией, могут быть найдены в нашей фауне. В самом деле, за работой, выполненной на ганглиях клиона [49], последовало обнаружение гигантских нейронов у беломорских голожаберных [50], затем – ещё более крупных – у дальневосточной тритонии [8], и в результате работа на нейронах гастропод стала для автора главным занятием.

Нужно признаться, что в течение нескольких лет изучение нервных клеток моллюсков не было связано с какой-то определённой задачей или проблемой. Интерес к объекту носил общий характер, и я стремился узнать об этих клетках как можно больше. В ряду других исследований проводилось картирование нейронов, различающихся по физиологическим или химическим характеристикам. В ходе работы было замечено, что клетки с одинаковыми наборами свойств можно найти у разных видов гастропод – даже у видов, весьма далёких друг от друга во всех отношениях. Это наблюдение вызвало специальный интерес и повлекло вывод о существовании гомологичных нейронов и о консервативности их специфического химизма [52, 53]. Отсюда было уже недалеко до гипотезы полигенеза [54, 279].

Эта гипотеза рассматривается в книге двояко: и «в чистом виде» и в связи с тем конкретным моллюсковым материалом, который привел к постановке связанных с ней вопросов и подсказал решение. Читатель, которого не интересует эта вторая сторона, может пренебречь главами 4 и 5, ограничившись «Заключением» к каждой из них.

В собственные результаты, на которые я опираюсь, вложены опыт, знания и труд многих людей. В первую очередь я должен здесь назвать коллектив лаборатории физиологии им. X. С. Коштоянца Института биологии развития АН СССР, возглавляемый членом-корреспондентом АН СССР Т. М. Турпаевым. Я особенно благодарен за ценное сотрудничество Г. Н. Коробцову, С. Н. Нистратовой и Н. К. Остроумовой (Чернопятовой). Ряд работ выполнен совместно с коллегами из Института биологической физики АН СССР (В. Л. Боровягин, Б. Н. Вепринцев, И. В. Крастс), Научно-исследовательского института неврологии АМН СССР (А. В. Сахарова) и Биологического института АН Венгрии (Я. Шаланки, И. Ж.-Надь) – всем им выражаю самую сердечную признательность. Свою благодарность я хотел бы выразить и тем, от кого получал критику и советы в период работы над рукописью: Г. А. Бузникову, Н. Н Демину, П. Г. Костюку, Л. Г. Магазанику, М. Я. Михельсону, Н. А. Смиттен, Т. А. Сперанской и в особенности Т. М. Турпаеву, взявшему на себя редактирование книги.

2. НЕОДНОРОДНОСТЬ КЛЕТОЧНОГО СОСТАВА НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ МЛЕКОПИТАЮЩИХ

2. 1. Терминология

Прежде всего следует определить некоторые основные понятия и исходные позиции. Даже если читатель не разделяет этих определений, он по крайней мере будет знать язык, которым пользуется автор.

Речь будет идти о химических различиях между нейронами, но интересовать нас будут не любые особенности химизма, а лишь те, которые имеют отношение к продукции физиологически-активного начала, выделяемого из аксонных окончаний. Очевидно, что нейрон, секретирующий глутамат, должен отличаться от, скажем, дофаминергического нейрона. Эту сторону химизма физиологи нередко называют «эргичностью», но многими такой термин воспринимается как жаргонизм, хотя окончание «ергический», введенное в 1933 г. Дейлом [142], вошло в литературу прочно. Взамен «эргичности» мы будем пользоваться термином медиаторная специфичность. Нужно, однако, учитывать, что и этот термин не вполне удовлетворителен, поскольку рассматриваемая сторона химизма обеспечивает продукцию не только медиаторов, но и нейрогормонов. Следовательно, говоря о медиаторной специфичности, мы вкладываем в понятие «медиатор» расширительный смысл.

В точном смысле под медиатором (синонимы: синаптический передатчик, нейтротрансмиттер) понимается, как это принято в литературе, физиологически-активное вещество, которое секретируется из возбужденного эфферентного (эффекторного) нервного окончания и диффундирует к мишени. Предполагается, следовательно, что мишень находится где-то рядом и что она обладает чувствительностью к передатчику, т. е. соответствующими рецепторами. Бывает, однако, и так, что снабжённая рецепторами клеточная мишень находится на значительном удалении от аксонных терминалей. В этом случае их активный агент доносится до мишени кровью (или гемолимфой), и его удобно называть нейрогормоном.

Итак, действующее начало аксонных терминалей можно классифицировать в зависимости от его химической природы, и тогда мы говорим о медиаторной специфичности нейрона. (Подразумевается, что все аксонные терминали одного нейрона секретируют одно и то же активное начало, – в этом состоит известный принцип Дейла, который за несколько десятилетий своего существования не встретил сколько-нибудь обоснованных возражений). С другой стороны, секретируемые активные агенты можно группировать в зависимости от способа их доставки к месту назначения, и тогда мы делим их на медиаторы и нейрогормоны. Естественно, что в роли медиатора и нейрогормона (и даже просто гормона) может выступать одно и то же вещество, а клетки одной и той же медиаторной специфичности могут оказаться в роли как «обычных» нейронов, образующих синаптические контакты, так и нейросекреторных клеток, т. е. нейронов, выделяющих активное начало в жидкую среду организма.

Такое содержание рассмотренных понятий кажется нам более рациональным, чем встречающееся нередко в литературе, когда понятия нейросекреции и нейрогормона жестко связывают с определённой химической природой продукта секреции или когда нейросекреторным клеткам отказывают в праве называться нейронами только на том основании, что рядом с их аксонными терминалями не оказалось соответствующей мишени.

2. 2. Медиаторная специфичность нейрона и идентификация медиатора

Медиаторная специфичность нейрона выражается комплексом признаков, определяемых природой самого медиатора.

В клетках разной специфичности неизбежно различны ферментные системы, ведущие синтез медиатора. Так, в нейронах, секретирующих ацетилхолин, высока активность холинацетилазы, чего нет, допустим, в нейронах, секретирующих норадреналин и дофамин. Клетки двух последних типов, хотя и очень близки в ряде отношений, различаются между собой тем, что в первых (норадренергических) имеется фермент дофамин-бета-оксидаза, не нужный вторым (дофаминергическим).

Различны, в зависимости от природы медиатора, и вещества, из которых построены секреторные органеллы цитоплазмы нейронов. Так, в состав секреторных гранул в нервных клетках, выделяющих катехоламины, входят белки хромогранины, а в нейронах, выделяющих физиологически активные октапептиды, – белки нейрофизины.

Различия в химическом составе медиатора и сопутствующих ему макромолекул находят проявление в строении некоторых структур цитоплазмы, в частности, секреторных пузырьков и гранул, которые неодинаковы по своим морфологическим характеристикам в разных нейронах.

Наконец, неодинаковы системы избирательного накопления медиаторных веществ из внеклеточной среды. Этими системами обеспечивается реутилизация выделившегося из клетки медиатора, в связи с чем они работают с высокой специфичностью.

Благодаря тому что каждый тип медиаторной специфичности выражается совокупностью характерных свойств химизма и, отчасти, строения, работа по установлению типа специфичности у исследуемых нейронов и синапсов в значительной степени облегчается. Её, в принципе, можно вести, используя широкий арсенал методов, которые всё больше становятся реально доступными; в их числе цитохимическое обнаружение самих медиаторных веществ, определение активности ферментов синтеза медиаторов, иммунохимическая локализация этих ферментов или специфических структурных белков, ультрамикроскопическое исследование секреторных органелл, изучение систем захвата экзогенных медиаторов или их аналогов, и т. д. Применение каждого из этих приёмов связано, конечно, со своими трудностями, но всё же на этой основе можно идентифицировать тип нейрона или синапса.

Значительно труднее работа по химической идентификации неизвестных медиаторов. Вопрос о критериях, которые при этом должны выполняться, неоднократно обсуждался в литературе, и разными авторами публиковались разные списки таких критериев, Р. Верман справедливо заметил недавно, что для отождествления передатчика достаточно, чтобы были удовлетворены всего лишь два критерия: критерий накопляемости и критерий идентичности действия. Смысл первого заключается в том, что вещество, предполагаемое медиатором, должно при физиологических для данного синапса условиях выделяться из пресинаптической структуры в ответ на пресинаптическое раздражение в количестве, соответствующем количеству стимулов. По второму критерию, предполагаемый медиатор должен действовать на постсинаптическую структуру, используя те же молекулярные механизмы, которые обеспечивают эффект самого естественного передатчика [340].

Длинные списки критериев возникли, по мнению Вермана, потому, что достаточность двух указанных критериев не всегда осознается, и главным образом потому, что применить эти два критерия совсем не просто.

В последние годы выяснилось, что некоторые критерии, которые до середины 60-х годов считались чуть ли ни главными, нужно признать ошибочными. Исторически случилось так, что в первые десятилетия изучения медиаторного процесса объектом исследований служили периферические холинергические соединения позвоночных (окончания блуждающего нерва на сердце и моторных волокон на скелетных мышцах). В ходе этих исследований развились общие представления о химическом синапсе, в том числе убеждение, что химический синапс должен быть обеспечен ферментом, инактивирующим передатчик. Из «критерия инактивирующего энзима» вытекал как следствие ещё один критерий: эффект вещества, предполагаемого медиатором, как и эффект раздражения пресинаптических волокон, должен усиливаться при применении фармакологических агентов, ингибирующих указанный фермент. Эти критерии следует признать неудовлетворительными. Ярче всего их ограниченность выявилась при изучении синапсов, использующих в качестве медиатора иные, чем ацетилхолин, вещества. Как теперь считают, синаптическое действие катехоламинов прекращается главным образом благодаря обратному захвату их нервным окончанием из синаптической щели. Сходный механизм предполагается для синапсов, передачу в которых осуществляет глицин, гамма-аминомасляная кислота и некоторые другие медиаторы [см. 194]. Прекращение действия синаптического серотонина некоторые авторы связывают с десенситизацией рецепторов к передатчику [168], однако на беспозвоночных и для серотонинергических волокон показан избирательный захват медиатора [266].

Сравнительное изучение холинергических соединений также привело к пересмотру существовавшего ранее представления об обязательном участии синаптической холинэстеразы в медиаторном процессе, осуществляемом ацетилхолином. Синаптическое действие этого передатчика может быть остановлено, по-видимому, по крайней мере тремя разными способами: диффузией из синаптической щели, инактивацией холинорецептора и, наконец, энзиматической инактивацией самого ацетилхолина. Это разнообразие механизмов, с одной стороны, выражает собой процесс эволюционного совершенствования синапсов, а с другой, способ, посредством которого определяются функциональные параметры передачи. Подробнее этот вопрос рассмотрен нами, совместно с Турпаевым, в специальных статьях [65, 285, 317]; отчасти, об этом будет идти речь ниже в связи с обсуждением вопроса об эволюции нервных клеток (7.3.).

С учетом данных, не укладывающихся в существовавшую ранее схему медиаторного процесса, вопрос о критериях идентификации медиатора рассмотрен в нескольких работах [337, 6, 242, 337, 339, 340]. В общем, мнения их авторов во многом совпадают. Признается ценным для периферических окончаний один из старых критериев: при раздражении пресинаптических волокон предполагаемый передатчик должен обнаруживаться во внеклеточной среде в области синапса. Хотя практические трудности ограничивают приложимость этого критерия к синапсам ЦНС, иногда удается их преодолевать, применяя высокочувствительные методы обнаружения малых количеств медиатора.

Несколько критериев выдвигаются в качестве более универсальных. Во-первых, вещество, предполагаемое медиатором, должно в достаточных количествах иметься в пресинаптическом нейроне, с преимущественной локализацией в окончаниях аксона. Во-вторых, здесь же должна присутствовать энзиматическая система для синтеза этого вещества или для обеспечения окончаний медиатором каким-то иным способом. В-третьих, постсинаптическая мембрана должна обладать специфической чувствительностью к предполагаемому медиатору. В-четвёртых, при нанесении предполагаемого медиатора на постсинаптическую структуру он должен воспроизвести все эффекты синаптическо-го действия. В-пятых, фармакологические агенты, влияющие на постсинаптические эффекты естественного передатчика, должны сходным образом влиять на эффекты предполагаемого медиатора при его искусственном нанесении на постсинаптическую структуру.

Почти все эти критерии могут приниматься с известными оговорками, и к ним нельзя относиться некритически. Так, нет полной уверенности в том, что специфические рецепторы, на которые действует медиатор, должны обязательно находиться на постсинаптической мембране: между медиаторами и гормонами нет строгой границы, а среди гормонов известны такие, которые взаимодействуют с внутриклеточными рецепторными структурами.

Больше всего оговорок высказано по поводу четвёртого и пятого из упомянутых критериев. Здесь исследователь встречается с некоторыми осложнениями принципиального характера. Техника многоканальных микроэлектродов, используемая в таких экспериментах, позволяет апплицировать испытуемое вещество на тело нейрона, внутрь которого введен отводящий микроэлектрод. Синаптические же окончания и сами рецепторы к медиатору нередко располагаются на значительном расстоянии от тела нейрона – например, на удалённых частях дендритов. В таких ситуациях испытуемое вещество, в точности идентичное медиатору, не будет давать эффекта, вполне идентичного эффекту раздражения пресинаптических волокон: например, неодинаковыми окажутся потенциалы равновесия. Специальные исследования этих трудностей показывают, что они преодолимы, но важно не упускать их из вида.

Мак-Леннан в последнем издании своей книги «Синаптическая передача» [242] предлагает включить в число критериев развитие денервационного повышения чувствительности к веществу – кандидату в передатчики. В самом деле, в некоторых синаптических структурах чувствительность к медиатору повышается после денервации на несколько порядков. Но нельзя забывать о том, что известны и противоположные ситуации. Так, клетки членистоногих вообще теряют чувствительность к гамма-аминомасляной кислоте после перерезки тормозных волокон, выделяющих на них этот медиатор; рецепторы к медиатору снова восстанавливаются после регенерации иннервирующих волокон [см. ссылки в 279].

Применение указанных критериев должно быть комплексным, только в этом случае можно с уверенностью решать вопрос о медиаторной роли того или иного вещества. Поучительна в этом отношении история изучения передачи в окончаниях симпатических нервных волокон. Сейчас общепризнанно, что передачу в них осуществляет, по крайней мере у теплокровных, норадреналин. Но ещё в начале 60-х годов, несмотря на наличие убедительных фактов, продолжались споры о месте, из которого высвобождается норадреналин при возбуждении симпатических нервов: нельзя было доказательно утверждать, что амин изливается из самих нервных окончаний, а не из внешней по отношению к ним структуры, например, из хромаффинных клеток. Как подчеркнул известный шведский фармаколог А. Карлссон, недостающий критерий удалось выполнить лишь благодаря появлению гистохимического метода Фалька и Хилларпа [111].

Вообще, нужно отметить, что если ещё не так давно вопросом об идентификации медиаторов и установлении типов медиаторной специфичности интересовались только физиологи, то сейчас в решении этих вопросов очень велика стала роль информации, получаемой с помощью морфологических [см. 180] и микрохимических методов исследования [162, 169, 240 – 241а, 259, 263, 330, 331 и др.], и эти методические подходы к медиаторным проблемам представляются сегодня наиболее перспективными.

2. 3. Типы нейронов у млекопитающих

Если теперь с точки зрения медиаторной специфичности рассмотреть клеточную популяцию нервной системы млекопитающих, то она представится в виде мозаики, своеобразный рисунок которой может показаться прихотливым.

С одной стороны, не видно закономерной связи между этой мозаикой и функциональной организацией нервной системы. С другой, распределение химически специфичных нейронов не следует за анатомическим членением нервной системы: в одном и том же её отделе нейронный состав, как правило, разнороден.

Нужно добавить, что многие группы нейронов остаются ещё неизученными, принадлежность других к тому или иному химическому типу остается предположительной. Но эти белые пятна довольно быстро заполняются.

Ниже перечислены выявленные к настоящему времени типы нейронов, различающиеся характером секретируемого физиологически активного продукта, и указано, где они располагаются. Из большой литературы вопроса выбраны для ссылок обзорные или наиболее важные работы.

2. 3. 1. Холинергические нейроны

Холинергическими называют нервные клетки, эффекторными окончаниями которых секретируется ацетилхолин. Впервые медиаторная функция была доказана именно для этого вещества [235]. Для нейронов, аксонные окончания которых находятся вне ЦНС, удаётся с достаточной полнотой выполнить систему критериев, позволяющих идентифицировать синаптический передатчик с ацетилхолином. Это позволило ещё в 30-х годах отнести к холинергическим следующие типы нейронов: 1) мотонейроны, дающие окончания на скелетных мышцах; 2) симпатические и парасимпатические преганглионарные нейроны и 3) парасимпатические постганглионарные нейроны. Проведённые в последующие годы исследования медиаторной функции ацетилхолина в окончаниях этих нейронов отличаются большой полнотой и тщательностью [см., например, 15, 62, 70, 191].

Гораздо больше трудностей встретилось на пути изучения холинергических интернейронов. Хотя несомненно, что в ЦНС представлены, наряду с другими, и холинергические окончания (достаточно напомнить о существовании синапсов между аксонными коллатералями спинальных мотонейронов и клетками Реншоу), до сих пор сохраняется значительная неясность относительно удельного веса и локализации внутрицентральных холинергических систем. Несмотря на усилия многих исследователей, применение микроэлектродных методов принесло довольно бедные результаты. С достаточной обоснованностью можно сейчас говорить о наличии холинергических нейронов в составе ретикулярной формации (в частности, в стволовой части среднего мозга), откуда начинаются волокна, идущие к холинореактивным структурам коры большого мозга, боковых коленчатых тел и некоторых других участков мозга, а также о холинергической природе некоторых таламических проекций в первичную сензорную кору. Помимо гистохимических данных и демонстрации идентичности эффектов ацетилхолина и пресинаптического возбуждения, удалось показать, что при возбуждении этих структур ацетилхолин выходит во внеклеточное пространство [114, 244, 202, 126]. Мнение некоторых авторов о холинергической природе нейронов нижней оливы, дающих начало лиановидным волокнам мозжечка, оспаривается другими авторами, которые, в свою очередь, считают холинергическими некоторые клетки моста среднего мозга, дающие начало части мшистых волокон мозжечка. Данные о холинореактивности многих клеток ЦНС не подкреплены какими-либо сведениями об источниках волокон, возможно, дающих на этих клетках холинергические окончания. Подробнее см. об этом у Мак-Леннана [242] и Филлиса [268].