Факторы роста нервов

Мы рассмотрели много классов соединений, играющих важнейшую роль в деятельности мозга: ионные каналы, молекулярные насосы, рецепторы, медиаторы, вторичные посредники. Однако существует еще одна группа веществ, важных для ЦНС – это факторы роста нервов (ФРН).

ФРН являются белками и состоят из более чем 100 аминокислот. Наиболее известен из них ФРН, выделенный впервые из слюнной железы мыши. Факторы роста могут и должны синтезировать все ткани, к которым в ходе эмбриогенеза направляются нервные отростки, т.е. аксоны мотонейронов, аксоны клеток вегетативной нервной системы, отростки клеток сенсорных ганглиев и т.п.

Функцией ФРН является обеспечение выживания нервной клетки на ранних стадиях развития эмбриона и, частично, у взрослого организма. Они также направляют прорастание отростков нервных клеток и установление контактов с органом-мишенью на поздних стадиях развития эмбриона и при травмах. Иными словами, ФРН являются своеобразными указателями, привлекающими растущие отростки. При этом каждая периферическая ткань, видимо, секретирует свой ФРН, а соответствующая группа нейронов ЦНС врожденно настроена на этот фактор.

Выделяясь клетками-мишенями, ФРН захватывается нервными отростками и переносится в сому. В результате он попадает в ядро нейрона, воздействует на ДНК и регулирует синтез ферментов, что обеспечивает рост, развитие и выживание нервной клетки. Такой механизм действия можно классифицировать как гормоноподобный. Сходным образом влияют на работу клеток, например, гормон щитовидной железы тироксин и гормон гипофиза соматотропин.

В качестве примера работы ФРН рассмотрим процесс прорастания аксона мотонейрона и образование нервно-мышечного синапса.

Когда контакт еще не установлен, никотиновые рецепторы к ацетилхолину равномерно распределены по всей мембране мышечного волокна. Конус роста аксона направляется к мышечной клетке, которая выделяет много ФРН. На конусе роста уже сформированы все механизмы (Са²⁺-каналы и пр.), которые включают выброс ацетилхолина при возбуждении мотонейрона. При установлении контакта аксона и мышечной клетки образуется синапс. Ацетилхолин начинает активировать мышечное волокно, и никотиновые рецепторы собираются на постсинаптическую мембрану. В результате концентрация рецепторов на постсинаптической мембране оказывается в 1000 раз больше, чем на остальной мембране.

Мышечное волокно, получившее возможность сокращаться, резко уменьшает синтез ФРН. Фактор роста теперь выделяется только в зоне синапса, что ограничивает число формируемых на волокне нервно-мышечных контактов. В итоге первый проросший аксон "монополизирует" весь ФРН, а остальные волокна дегенерируют. Более того, примерно половина мотонейронов эмбриона вообще не успевает сформировать ни одного контакта с мышечными клетками и погибает.

В итоге одно мышечное волокно управляется одним аксоном, хотя один аксон благодаря своим коллатералям может иннервировать сразу много волокон. Интересно, что если электрически раздражать эмбриональное мышечное волокно, то ФРН тоже прекращает выделяться, и нервно-мышечный синапс вообще не образуется. Если, напротив, денервировать волокно (перерезка аксона, необратимые блокаторы никотиновых рецепторов), то синтез ФРН опять увеличивается, и к волокну начинают прорастать другие аксоны. То же происходит и при травмах периферических нервов.