Симпатическая часть вегетативной нервной системы и мозговое вещество надпочечников

Катехоламины. Все три катехоламина естественного происхождения — норадреналин, адреналин и дофамин — функционируют как нейромедиаторы в центральной нервной системе. Норадреналин — нейромедиатор постганглионарных симпатических нервных окончаний, действует локально, в непосредственной близости от мест его высвобождения. Адреналин — циркулирующий в крови гормон мозгового вещества надпочечников — влияет на процессы, происходящие по всему организму. Существует также периферическая дофаминергическая система, но она не охарактеризована детально.

Рис. 66-1. Биосинтез, высвобождение и метаболизм катехоламинов. В верхней части рисунка схематически изображено периферическое симптоматическое нервное окончание; области луковицеобразных телец на терминальном волокне пред­ставлены расширениями, которые выявляют методом гистохимической флюоресценции как области высокой концентрации нейромедиаторов. В нижней части рисунка пока­заны хромаффинные клетки мозгового вещества надпочечников. Процессы биосинтеза, высвобождения, модуляции и обратного захвата показаны в последовательном порядке только в целях демонстрации: в организме все эти процессы протекают одновременно. ТГ — тирозингидроксилаза; ААД — декарбоксилаза ароматической L-аминокислоты;

ДА — дофамин; ДБГ — дофамин-р-гидроксилаза; НА — норадреналин; ФММТ — фенилэтаноламин-М-метилтрансфераза; А — адреналин; КОМТ — катехол-О-метилтрансфераза; НМН — норметанефрин; МАО— моноаминоксидаза; ДГМК — 3,4-дигидроксиманделиковая кислота; МГМК—З-метокси-4-гидроксиманделиковая кислота; АХ—ацетилхолин; Тир — тирозин; МН — метанефрин.

Биосинтез катехоламинов (рис. 66-1). Катехоламины синтези­руются из аминокислоты тирозина, который последовательным гидрооксилированием преобразуется в диоксифенилаланин (дофа), затем декарбоксилируется, превращаясь в дофамин и гидроксилируется в b-положении боковой цепи, обра­зуя норадреналин. Начальный этап этого процесса —- гидроксилирование тирози­на — представляет собой этап, ограничивающий скорость всего процесса; он регулируется так, чтобы синтез диоксифенилаланина был связан с высвобожде­нием норадреналина. Такая регуляция достигается изменениями как активности, так и количества тирозингидроксилазы. В мозговом веществе надпочечников и в тех центральных нейронах, в которых адреналин используется в качестве нейромедиатора, норадреналин N-метилируется в адреналин ферментом фенилэтаноламин-N-метилтрансферазой (ФNMT). Основная часть крови, снабжающей мозговое вещество надпочечников, обогащена кортикостероидами из коры над­почечников, и, поскольку надпочечниковая ФNМТ индуцируется глюкокорти­коидами, способность мозгового вещества надпочечников образовывать адрена­лин может быть связана с ее стратегическим расположением внутри коры над­почечников.

Метаболизм катехоламинов (см. рис. 66-1). Основные метабо­лические трансформации катехоламинов включают в себя O-метилирование в метагидроксильной группе и окислительное дезаминирование. Процесс O-метилирования катализируется ферментом катехол-O-метилтрансферазой (КОМТ), а окислительному дезаминированию способствует моноаминоксидаза (МАО). КОМТ в печени и почках играет важную роль в метаболизме циркулирующих в крови катехоламинов. МАО, представляющая собой митохондриальный фер­мент, присутствующий в большинстве тканей, включая нервные окончания, менее значима в метаболизме циркулирующих в крови катехоламинов, но является важным фактором в регуляции их запасов в окончаниях периферических симпа­тических нервов. Метанефрины и 3-метокси-4-гидроксиманделиковая кислота (МГМК) являются главными конечными продуктами метаболизма и адреналина и норадреналина. Гомованилиновая кислота (ГВК) является конечным продуктом метаболизма дофамина.

Запасы катехоламинов и их высвобождение. Как в мозговом веществе над­почечников, так и в симпатических нервных окончаниях катехоламины сохра­няются в субцеллюлярных гранулах и высвобождаются путем экзоцитоза. Боль­шие запасы катехоламинов в этих тканях обеспечивают важный физиологический резерв, который поддерживает адекватное снабжение катехоламинами во время интенсивной стимуляции.

Мозговое вещество надпочечников. Хромаффинная ткань мозгового вещества обоих надпочечников здорового человека имеет массу около 1 г и содержит приблизительно 6 мг катехоламинов, 85% из которых приходится на долю адреналина. Высокая концентрация катехоламинов в хромаффинных гранулах поддерживается активным процессов их поступления, в котором участ­вуют мембраны гранул, и внутригранулярным комплексом хранения, в функцио­нировании которого, по-видимому, участвуют АТФ, кальций и специфический белок гранул (хромогранин А). Секреция катехоламинов, стимулируемая ацетилхолином, высвобождающимся из преганглионарных симпатических нервов, воз­никает после попадания внутрь гранулы кальция, стимулирующего растворение мембраны хромаффинной гранулы и мембраны клетки; облитерация клеточной мембраны в месте ее растворения и вытеснение всего растворенного содержимого гранулы во внеклеточное пространство завершают процесс экзоцитоза (см. рис. 66-1). Ежесуточно происходит обмен приблизительно 2—10% общего запаса катехоламинов, содержащихся в мозговом веществе надпочечников.

Периферические симпатические нервные окончания. Периферические симпатические нервные окончания образуют сеть или сплетение, которое обеспечивает тесный контакт терминальных волокон с клетками, эффекторного органа. Весь норадреналин периферических тканей находится в симпа­тических нервных окончаниях, и густо иннервированные ткани содержат по 1— 2 мкг его на 1 г ткани. Норадреналин в нервных окончаниях находится в дискретных субцеллюлярных частицах, подобных хромаффинным гранулам мозгового вещества надпочечников. МАО, содержащаяся в миотохондриях нерв­ных окончаний, играет важную роль в регуляции локальной концентрации норадреналина. Амины, находящиеся в луковицеобразных тельцах, защищены от окислительного дезаминирования; однако амины, локализованные внутри цито­плазмы, дезаминируются и превращаются в неактивные метаболиты. Высвобож­дение медиаторов из нервных окончаний происходит в ответ на раздражение и возникающие постсинаптические потенциалы передаются в виде импульсов по терминальным симпатическим волокнам (см. рис. 66-1).

Периферический адренергический нейроэффекторный синапс. Поглощение нейронами. Периферические симпатические нервные окончания участ­вуют в системе транспорта аминов, активно поглощая их из внеклеточной жид­кости. Субстратами для этого процесса служит ряд синтетических аминов и аминов естественного происхождения. Поглощением нейронами, или обратным захватом, высвобожденного локально норадреналина заканчивается действие этого нейромедиатора и поддерживается постоянство его запасов (см. рис. 66-1).

Пресинаптическая модуляция. Характер взаимосвязи между прохождением импульсов по нервному волокну и высвобождением норадреналина находится под влиянием целого ряда факторов. Так, пониженная температура и ацидоз снижают количество норадреналина, высвобождаемого в ответ на импульсы симпатического нерва. Некоторые химические медиаторы воздействуют на периферическое симпатическое нервное окончание (определяемое как место пресинаптического действия), модифицируя характер передачи импульсов по сим­патическим нервным волокнам путем влияния на количество норадреналина, выделяемого в ответ на нервные импульсы. Пресинаптическая модуляция может быть как подавляющей, так и усиливающей. Определенные модуляторы, такие как катехоламины и ацетилхолин, могут или угнетать, или усиливать высвобож­дение норадреналина, вызывая антагонистические эффекты, опосредуемые соот­ветственно через различные адренергические или холинергические рецепторы. К веществам, оказывающим угнетающее действие на высвобождение норадре­налина в пресинаптическом нервном .окончании, относятся: катехоламины (a₂-адренорецептор), ацетилхолин (мускариновый рецептор), дофамин (D₂-рецептор), гистамин (Н₂-рецептор), серотонин, аденозин, энкефалины и простагландины. К числу усиливающих пресинаптических модуляторов относятся: катехол­амины (бета₂-адренорецептор), ацетилхолин (никотиновый рецептор) и ангиотензин II. Общее значение пресинаптической модуляции, так же как и относитель­ную степень важности различных медиаторов, еще предстоит выяснить.

Пресинаптические адренорецепторы. Катехоламины умень­шают высвобождение норадреналина, действуя через Пресинаптические a-адренорецепторы по классической системе негативной обратной связи. Регуляция по­средством обратной связи осложняется тем, что активация b-адренорецепторов усиливает высвобождение норадреналина. Были выдвинуты две гипотезы физио­логического интегрирования антагонистических воздействий a- и b-адренорецепторов на высвобождение норадреналина. Одна из них заключается в том, что b-адренорецепторы опосредуют реакции, развивающиеся при более низких кон­центрациях агониста, чем реакция, опосредуемые через a-адренорецепторы, в то время как a-адреноопоссредуемые реакции доминируют при более высоких концентрациях агониста. Поэтому при низких уровнях симпатической стимуля­ции, когда концентрации норадреналина в синаптической щели низки, b-адреноопосредуемая положительная обратная связь может доминировать, в результате чего его высвобождение усилится. И наоборот, при высоких уровнях симпати­ческой стимуляции; когда концентрация норадреналина в симпатической щели высока, доминирует a-адреноопосредуемая обратная связь и происходит угнете­ние высвобождения норадреналина. Другая гипотеза состоит в том, что Преси­наптические b-адренорецепторы более чувствительны к адреналину, чем к норадреналину; поэтому уровни содержания циркулирующего в крови адреналина могут стимулировать Пресинаптические b-адренорецепторы, тем самым увеличивая высвобождение норадреналина и усиливая симпатическую нейропередачу.

Пресинаптические холинергические рецепторы. Не­смотря на то что было описано как угнетающее, так и усиливающее действие ацетилхолина на высвобождение норадреналина, угнетающее действие первого, опосредуемое через мускариновый холинергический рецептор, происходит при более низких его концентрациях и, вероятно, имеет большое физиологическое значение. Это периферическое угнетающее действие ацетилхолина на адренергическую нейропередачу может усиливать реципрокные изменения центральных парасимпатических и симпатических эфферентных импульсов, возникающих при регуляции различных физиологических реакций.