Генеалогия нейронов

Люминесцентный метод стал основой больших успехов в создании фармакологических средств, избирательно действующих на моноаминергические нейроны, что уже нашло применение в клинике нервных болезней, в частности, в лечении паркинсонизма.

Все большее развитие получает иммуногистохимия моноаминергических нейронов. В качестве антигенов, специфических для этих нейронов, используются ферменты, принимающие участие в синтезе медиаторов, хромогранины и другие специфические белки. Различия в наборе ферментов в клетках, секретирующих разные катехоламины, позволяют дифференцировать эти клетки с помощью иммунолюминесцентного метода [183, 184, 189].

Хорошие знания о рассматриваемых нейронах накоплены электронной микроскопией. Для клеток, секретирующих катехоламиновые медиаторы, характерно присутствие двух популяций пузырьков: мелких, диаметром около 400-500 Å, и более крупных. Первые наблюдаются только в области секреции, вторые — по всей длине аксона и в теле нейрона. И те и другие имеют электронноплотное центральное ядро, но при обычных условиях фиксации оно обычно сохраняется только в крупных пузырьках. Имеются хорошие основания считать, что плотное центральное ядро дают сами катехоламины в результате цепи реакций, которая начинается реакцией конденсации между амином и фиксирующим альдегидом. В самом деле, если фиксация проводится при условиях, уменьшающих возможность диффузии катехоламина из везикул, плотное ядро можно наблюдать и в больших, и в маленьких везикулах. Надёжное выявление плотного зерна в катехоламиновых везикулах обеспечивается фиксацией перманганатом [181, 182].

Недавнее исследование, проведенное на весьма чистой фракции крупных пузырьков (средний диаметр 763 Å), полученной из симпатического нерва, показало, что видимая в микроскоп плотность содержимого пузырьков коррелирует с содержанием в них норадреналина; авторы пришли также к заключению, что содержимое пузырьков сжимается в виде центрального или эксцентрично расположенного зерна лишь в результате фиксации, и нашли такие условия обработки, при которых содержимое остается равномерно распределенным в полости пузырька [314].

Дифференцирование между первичными катехоламинами, с одной стороны, и другими медиаторными биогенными аминами, с другой, основано на использовании разных фиксирующих альдегидов (глутаровый, муравьиный, акриловый), которые применяются в сочетании с тем или иным металлическим окислителем (перманганат, бихромат, четырёхокись осмия) [182, 349].

Электронная микроскопия широко использует также способность аминсодержащих нервных окончаний и секреторных везикул накапливать соответствующий амин, поглощая его из внеклеточной среды. Хотя специфичность таких систем захвата не абсолютна, указанное свойство позволяет локализовать пузырьки, содержащие амин, авторадиографическим методом [97].

Наконец, следует упомянуть о фармакологических агентах, которые, обладая химическим сходством с медиаторными аминами, способны лишать пузырьки их плотного содержимого (как, например, альфа-метилметатирозин) либо, наоборот, значительно повышать электронную плотность, накапливаясь в пузырьках в большом количестве (как, например, 5-оксидофамин). Вещества такого рода облегчают и делают более уверенной идентификацию моноаминергических клеток и волокон. Вместе с тем, обладая способностью разрушать нервные элементы, в которых они накапливаются, некоторые из таких веществ оказались полезным инструментом экспериментального изучения функций моноаминергических нейронов. Здесь в первую очередь нужно назвать 6-оксидофамин, поражающий норадренергические и дофаминергические нейроны [313], а также 5,6-диокситриптамин, оказывающий аналогичное действие на серотонинергические элементы [95].

Все упомянутые методы ультраструктурного анализа позволяют сделать вывод, что медиаторный амин в том или ином моноаминергическом нейроне содержится в обеих популяциях пузырьков. Выдвинута гипотеза, что пузырьки более крупного класса трансформируются в мелкие в терминальном участке аксона [218].

Лучше всего на ультраструктурном уровне изучены норадренергические нейроны. Средние диаметры пузырьков в симпатических терминалях крысы определены в 495 (малые) и 967 (крупные) Å [181]. Многие авторы указывают, однако, для крупных пузырьков цифру 750 Å. Дофаминергические нейроны мозга очень сходны с норадренергическими в ультраструктурном отношении. Слабее изучены серотонинергические элементы. В супрахиазмальном ядре гипоталамуса крысы, богатом терминалями серотонинергических волокон, найдены, помимо окончаний указанного типа, другие окончания. В них тоже имеются мелкие и крупные пузырьки, причём диаметр крупных около 1400 Å, т. е. почти вдвое больше, чем в катехоламиновых окончаниях [303].

Медиаторной функции катехоламинов и индоловых аминов посвящено много современных обзорных и обобщающих работ [например, 2, 16, 91, 98, 117, 186]. В отношении млекопитающих с уверенностью можно говорить о двух катехоламиновых медиаторах (норадреналин и дофамин) и одном индоловом (серотонин). Данных в пользу участия адреналина в синаптической передаче не было до последнего времени, когда свидетельства в пользу медиаторной функции адреналина были получены для двух групп нейронов мозга крысы [183].

Начнём с нейронов, секретирующих дофамин, — иначе говоря, с дофаминергических клеток (рис. 1). Они у млекопитающих лежат почти исключительно в среднем мозге. Одна большая группа расположена в substantia nigra и частично в вентролатеральной части ретикулярной формации среднего мозга; другая, самая мощная, занимает медиальный отдел среднего мозга. Волокна от этих двух групп следуют в краниальном направлении и заканчиваются частично в nucleus caudatus и putamen, частично в tuberculum olfactorium и nucleus accumbeus. Это — нигро-неостриарная система дофаминергических клеток. Она хорошо изучена в количественном отношении. Подсчитано, что в substantia nigra крысы насчитывается около 3500 нейронов, содержащих дофамин; каждый из них образует сеть терминальных волокон общей протяженностью 55-77 см, на этом протяжении имеется около 500 000 варикозных расширений (т. е. пресинаптических участков, из которых секретируется медиатор). В neostriatum крысы, где расположено около 4 000 000 клеток, не содержащих дофамина, этот медиатор находится в примерно 1 000 000 000 пресинаптических варикозных расширений дофаминергических аксонов, занимающих около 0,3% объема этой части ЦНС. Концентрация дофамина в пресинаптическом варикозном расширении составляет до 3000 мкг/г, тогда как в теле такого нейрона содержание амина в 30-150 раз ниже.

Кроме нигро-неостриарной системы, дофаминергические нейроны имеются в составе сетчатки (их волокна не выходят за её пределы) и в гипоталамической области (в частности, клетки арочного ядра, отсылающие аксоны к срединному возвышению и в гипофиз). В периферической нервной системе дофаминв высокой концентрации обнаруживается в особых мелких клетках симпатических ганглиев [94], однако мнения о природе этих клеток расходятся: одни исследователи считают их особыми дофаминергическими интернейронами [233], другие полагают, что это островки железистой хромаффинной ткани, которая всегда богата катехоламинами.

Нейроны, содержащие норадреналин, имеются в ЦНС в составе среднего мозга, варолиева моста, продолговатого и промежуточного мозга. От них восходят волокна, оканчивающиеся в гипоталамусе, таламусе, лимбических отделах переднего мозга, в коре мозга и мозжечка, и нисходят волокна в спинной мозг. Наконец, норадренергическими являются многие нейроны, расположенные вне ЦНС, в частности нейроны симпатической цепочки и некоторых периферических узлов.

Рис. 1. Моноаминергические системы нейронов в ЦНС млекопитающих.

5-ОТ — серотонин; НА — норадреналин; ДА — дофамин. А — схема связей между отделами ЦНС, осуществляемых моноаминергическими нейронами: 1 — новая кора; 2 — лимбические отделы переднего мозга; 3 — неостриатум; 4 — палеостриатум; 5 — таламус; 6 — гипоталамус; 7 — медиальный пучок переднего мозга; 8 — средний мозг; 9 — варолиев мост; 10 — продолговатый мозг; 11 — спинной мозг; 12 — сетчатка [из 77]. Б — топография моноаминергических нейронов в мозге крысы (сагиттальный разрез, схема). Индексами указано принятое шведскими авторами обозначение групп моноаминергических клеток [из 161а].