Основной структурной и функциональной единицей мозга являются синапсы - контакты между нервными клетками. А главным действующим веществом в синапсах - это медиатр - молекула, которая выделяется из аксона и воздействует на следующую клетку.
Первым открытым медиатором явилось вещество под названием ацетилхолин. Его впервые обнаружил Г.Дейл, заметив активность данной молекулы, которая серьезно влияла на деятельность разных внутренних органов. А в начале прошлого века Отто Леви доказал, что ацетилхолин является медиатором симпатической нервной системы.
Гениальный эксперимент О.Леви, за который он получил Нобелевскую премию, выглядел так:
У него было две лягушки, и он из каждой лягушки извлек по лягушачьему сердцу. И дальше -он поместил первое сердце в сосуд с физиологическим раствором, и подавал через блуждающий нерв возбуждение на это лягушачье сердце. И блуждающий нерв заставляет сердце биться реже. Потом Леви брал немного жидкости окружающей это первое сердце и наносил на второе сердце, и оно тоже начинало биться реже. Вот, данный эффект явился первым доказательством химической передачи сигналов в нервной системе, но потому что явно что-то из блуждующего нерва выделялось и дальше управляло работой сердца.
И в последствии, всего через несколько лет Леви идентифицировал данное вещество как ацетилхолин.
В итоге, ацетилхолин оказался важнейшим медиатором переферической нервной системы, и кроме того он так же работает в головном мозге.
Молекула ацетилхолина довольно незатейлива. В центре находится ХОЛИН, а к нему присоеденены остатки уксусной кислоты. Молекула холина довольно простая - в центре находится атом азота, но несмотря на это, холин - это незаменимое вещество, т.е. наш организм должен получать его с пищей. Холин относится к разряду витаминоидов. Настоящих витаминов часто в пище не хватает, а холина везде много, и хоть оно и незаменимое вещество, но дефицита как правило человек не испытывает.
В клинике избыток ацетилхолина используется и холин вводится в виде иньекций, например, если у человека была травма мозга или инсульт.
И так, ацетилхолин - важнейший медиатор переферической нервной системы, и первая зона, где он ужасно важен - это нервно-мышечные синапсы. Это синапсы, которые образуют нервные клетки с клетками наших скелетных мышц, они еще называются поперечно-полосатые мышечные клетки. И любое движение, любое сокращение любой нашей мышцы - это выделение ацетилхолина.
Человек двигает пальцем - и это работа ацетилхолина. А сама нервная клетка находится в спинном мозге. Вот такие длинные отростки нервных клеток.
Как во всяком синапсе, в нервно-мышечных синапсах работают белки-рецепторы, т.е. специальные молекулы, которые находятся на мембране мышечной клетки, и ацетилхолин присоединяется к ним, как ключ к замку, и запускает сокращение мышцы.
Интересно, что помимо ацетилхолина на эти же рецепторы действуют довольно известный токсин - никотин.
И никотин тоже способен запускать сокращение мышц. Правда если мы берем организм человека, то нужна довольно высокая концентрация никотина, чтобы пошло мышечное сокращение. А вообще никотин - это известный токсин, токсин табака - пасленового растения. Зачем табак вырабатывает никотин? Ему подобного рода вещество нужно, чтобы защищаться от травоядных, прежде всего от насекомых. И какой-нибудь колорадский жучок, если поест листьев табака, его нервно-мышечные синапсы очень мощно активируются, случается судорога, он падает с веточки и больше никогда уже не ест табак. То есть эти токсины эволюция формирует чтобы защищаться от насекомых, ну и на млекоплетающих они тоже действуют.
Рецепторы, которые работают в нервно-мышечных синапсах, они называются некатиновые синапсы. На них влияет никатин, а так же, конечно ацетилхолин (АХ)
Помимо того, кроме веществ, которые активируют работу рецепторов (никатин), есть вещества, которые блокируют работу рецепторов. Например, таким веществом является курарин - еще один растительный токсин, который производят тропические лианы, и опять же, чтобы защищаться от насекомых. Но курарин, в отличие от никотина, будет вызывать не судороги, а паралич и остановку дыхание. В клинике такие вещества используются, чтобы расслаблять мышечные волокна. Растительные яды традиционная формакология использует очень активно.
Ацетилхолин еще влияет очень серьезно на работу внутренних органов.
То есть он является важнейшим медиатором вегетативной нервной системы. Та часть нашей нервной системы, которая влияет на мышцы - это соматическая, двигательная нервная система. А вегетативная нервная система - это работа внутренних органов, которая осуществляется непроизвольно, то есть не подчиняется воле человека.
Но тем не менее, вегетативная система управляется из головного мозга, и большинство наших внутренних органов находится под двойным управлением - парасимпатика и симпатика.
Ацетилхолин - это важнейший медиатор парасимпатической нервной системы, т.е. он успокаивает работу: сердце бьется медленней и реже, бронхи сужаются, зрачки сужаются, а вот пищеварительная система активируется.
Рецепторы на внутренних органах не такие как на мышцах. Некатин на них не действуют. На них действует другой известный токсин - мускарин (токсин мухомора).
Мускарин так же будет замедлять работу сердца, активировать ЖКТ. Антогонистом мускарина является атропин (белена, беладонна) - и он расширяет бронхи, расширяет зрачки, что используется в медицине, и сердце работает активнее, поэтому атропин входит в состав некоторых лекарственных смесей, оказывающих стимулирующее действие.
Кроме переферии ацетилхолин работает и в головном мозге, но при этом он там не является совсем уж важным медиатором, но тем не менее, ацетилхолиновые нейроны встречаются в продолговатом мозге, среднем, в гипоталамусе в больших полушариях, и как правило у них короткие аксоны и воздействуют они на ближлежащие нейроны. Основные эффекты тут связаны с балансом сна и бодрствования, с общем уровнем активации мозга. Ацетилхолин оказывает больше нормализующий эффект, например, если человек в стрессе, то ацетилхолин успокаивает, а если мозг вялый, то ацетилхолин способен его актвировать.
И вот, некатин как раз и работает в центральной нервной системе таким нормализующим образом. Покурил - успокоился. Или если не выспался, то покурил - активизировался. Но у подобных вещест, которые являются помощниками ацетилхолина, есть неприятная вещь - это привыкание и зависимость, что является следствием самой логики синапса. Каждый синапс знает врожденно с какой силой передавать сигнал. И теперь, например, если брать некатин и заставлять работать синапс работать активнее. Он начинает на это реагировать и потом постепенно снижает выработку метиатора. Зачем делать ацетилхолин, если все равно будет получен никотин?
Эффективность работ медиатора снижается. Это формирует зависимость, что не есть хорошо.
Продукты, богатые холином, из которого делается ацетилхолин.
И так, ацетилхолин является важнейших медиатором переферической и центральной нервной системы. И его функии даже исползуют в медицине, чтобы, например, бороться с таким заболевание, как болезнь Альцгеймера.