Holīnerģiskā sinapse: uzbūve un darbība

Presinaptiskais gals ir nerva šķiedras paplašinājums, kas piepildīts ar pūslīšiem, mitohondrijiem un fermentiem. Tajā notiek acetilholīna ražošana un uzglabāšana. Postsinaptiskā membrāna ir nākamās šūnas virsma ar receptoriem, un skeleta muskulī tā ir īpaši izveidota: tai ir dziļas krokas, kuru virsotnēs blīvi sakārtoti receptori, bet pamatnē jonu kanāli.

Starp abām membrānām ir sinaptiskā sprauga, kas ir ārkārtīgi šaura. Tajā atrodas pamatplēves materiāls, pie kura piestiprināts galvenais spraugas ferments, acetilholīnesterāze. Nervu un muskuļa savienojumā vienu nerva galu no muskuļa šūnas šķir tikai šī sprauga, un tieši tās šaurums padara pārraidi ātru.

Nervu un muskuļa savienojumu sauc arī par motoro gala plātnīti. Tā ir lielākā un labāk izpētītā holīnerģiskā sinapse organismā, tāpēc vairums mācību piemēru nāk tieši no tās.

Presinaptiskajā galā acetilholīns netiek glabāts vienā kopējā krājumā. Daļa pūslīšu atrodas tieši pie izdalīšanās vietām un ir gatavi tūlītējai izmešanai, daļa veido rezerves krājumu nedaudz tālāk, bet vēl viena daļa ir gandrīz nekustīga un tiek iesaistīta tikai ilgstošas slodzes laikā. Šī trīspakāpju kārtība izskaidro, kāpēc pirmie impulsi rindā izdala vairāk neirotransmitera nekā vēlākie un kāpēc daļa nervu un muskuļa slimību parādās tikai pēc atkārtotas piepūles.

Pārraide ir stingri secīga un aizņem tikai dažas milisekundes.

1. Nerva impulss sasniedz presinaptisko galu un depolarizē tā membrānu.
2. Atveras sprieguma vadīti kalcija kanāli, un kalcija joni ieplūst nerva galā.
3. Kalcijs liek pūslīšiem saplūst ar membrānu, izmantojot saplūšanas olbaltumu kompleksu.
4. Acetilholīns izdalās sinaptiskajā spraugā vienlaikus no daudziem pūslīšiem.
5. Molekulas pievienojas postsinaptiskajiem receptoriem, un šūnā ieplūst nātrija joni vai sākas signāla kaskāde.
6. Muskulī rodas gala plātnītes potenciāls, kas ierosina muskuļa šķiedras darbības potenciālu un saraušanos.
7. Acetilholīnesterāze sašķeļ acetilholīnu holīnā un acetātā, un signāls beidzas.
8. Holīns tiek uzņemts atpakaļ nerva galā un izmantots jauna acetilholīna sintēzei.

Acetilholīns iedarbojas uz diviem pilnīgi atšķirīgiem receptoru tipiem, kas nosaukti pēc vielām, kuras tos selektīvi ierosina. Nikotīna tipa receptors pats ir jonu kanāls un darbojas milisekundēs. Muskarīna tipa receptors darbojas caur G olbaltumu un šūnas iekšējiem signālu pārnesējiem, tāpēc tā iedarbība ir lēnāka, bet ilgāka un daudzveidīgāka.

Holīnerģisko sinapšu izvietojums ir jāzina, lai saprastu, kāpēc zāles, kas darbojas uz acetilholīnu, gandrīz nekad neiedarbojas tikai uz vienu orgānu.

Smadzenēs holīnerģiskā sistēma darbojas citādi nekā muskulī. Tur acetilholīns bieži netiek izmests šaurā spraugā vienam konkrētam partnerim, bet izkliedēts plašākā audu laukumā, kur tas maina daudzu neironu jutību uzreiz. Tāpēc smadzeņu holīnerģiskos ceļus mēdz saukt nevis par ziņojumu nesējiem, bet par noskaņojuma un uzmanības regulētājiem: tie nenosaka signāla saturu, bet gan to, cik spēcīgi pārējie signāli tiks uztverti.

• Nervu un muskuļa savienojumi visos skeleta muskuļos.
• Visi veģetatīvās nervu sistēmas mezgli, gan simpātiskie, gan parasimpātiskie.
• Parasimpātisko nervu gali sirdī, plaušās, kuņģa un zarnu traktā, urīnpūslī un acī.
• Simpātiskie nervi, kas apgādā sviedru dziedzerus, kuri ir izņēmums no vispārējā simpātiskās sistēmas noteikuma.
• Virsnieru serde, kas darbojas kā pārveidots veģetatīvais mezgls.
• Smadzeņu ceļi no priekšējo smadzeņu pamatnes uz garozu un hipokampu, kas saistīti ar uzmanību un atmiņu.

Augļa attīstībā nervu un muskuļa savienojums vispirms veidojas pārpilnībā: vienu muskuļa šķiedru sākotnēji apgādā vairāki nervu gali. Pēc dzimšanas notiek atlase, un paliek tikai viens. Šī atlase ir atkarīga no darbības, tas ir, no tā, cik aktīvi konkrētais savienojums tiek lietots.

Bērnam nobriest arī sinapses uzbūve: postsinaptiskās krokas kļūst dziļākas, receptori pārkārtojas, un mainās receptora apakšvienību sastāvs, kas padara pārraidi noturīgāku. Tieši tāpēc jaundzimušie un zīdaiņi ir jutīgāki pret dažām vielām, kas ietekmē šo sinapsi.

Novecojot nervu un muskuļa savienojumi kļūst nelīdzenāki un mazāk sakārtoti, un daļa no tiem tiek pārkārtota. Smadzenēs pakāpeniski samazinās holīnerģisko neironu skaits pamatnes kodolos, un tieši šo neironu zudums ir īpaši izteikts Alcheimera slimībā.

Miastēnija ir autoimūna slimība, kurā antivielas bojā postsinaptiskos nikotīna tipa receptorus vai tiem blakus esošos olbaltumus. Tipiska pazīme ir vājums, kas pastiprinās ar slodzi un dienas gaitā, sākot ar plakstiņu noslīdējumu un dubultošanos. Lamberta un Ītona sindromā turpretī bojāta ir presinaptiskā puse, un vājums sākotnēji mazliet uzlabojas pēc slodzes.

Botulisma toksīns sašķeļ olbaltumus, kas nepieciešami pūslīšu saplūšanai ar membrānu, tāpēc acetilholīns vispār netiek izdalīts. Rezultāts ir lejupejoša paralīze, sākot ar galvas nerviem. To pašu mehānismu kontrolētās, ļoti mazās devās izmanto zālēs pret spastiskumu un pārmērīgu svīšanu.

Fosfororganiskie savienojumi, ko lieto insekticīdos, bloķē acetilholīnesterāzi, un acetilholīns uzkrājas. Rodas šaurs zīlītes, pārmērīga siekalošanās, vemšana, caureja, lēna sirdsdarbība un muskuļu raustīšanās, kam seko paralīze. Tā ir dzīvībai bīstama saindēšanās, kas prasa neatliekamu palīdzību.

Atsevišķa un praksē svarīga grupa ir zāļu izraisītas holīnerģiskas parādības. Daudzas zāles, tostarp daļa alerģijas, urīnpūšļa un psihiatriskajā praksē lietoto līdzekļu, bloķē muskarīna tipa receptorus. Gados vecākiem cilvēkiem šo zāļu kopējā ietekme var radīt sausu muti, aizcietējumus, urīna aizturi, apjukumu un atmiņas pasliktināšanos, ko dažkārt kļūdaini uzskata par demences sākumu. Šādā situācijā vērtīgākais solis ir kopā ar ārstu pārskatīt visu lietoto zāļu sarakstu.

Pie ārsta nekavējoties jāvēršas, ja rodas dubultošanās, plakstiņa noslīdējums, rīšanas grūtības vai elpas trūkums, kas mainās dienas laikā. Ar šiem stāvokļiem strādā neirologs, bet akūtas saindēšanās gadījumā neatliekamās medicīnas un intensīvās terapijas ārsti.

Holīnerģisko pārraidi nevar redzēt attēlos, tāpēc to pārbauda ar elektrofizioloģiju un asins analīzēm.

Atkārtotas nerva stimulācijas tests parāda, kā mainās muskuļa atbilde, ja nervu kairina vairākas reizes pēc kārtas. Miastēnijā atbilde pakāpeniski samazinās, bet presinaptiskajos traucējumos pēc īslaicīgas slodzes tā pieaug. Vienas šķiedras elektromiogrāfija ir vēl jutīgāka un mēra svārstības starp atsevišķu šķiedru atbildēm.

Asinīs nosaka antivielas pret acetilholīna receptoru un pret ar to saistītiem olbaltumiem. Papildus veic krūškurvja datortomogrāfiju, jo miastēnija bieži saistīta ar aizkrūts dziedzera izmaiņām. Ledus maisiņa tests pie plakstiņa ir vienkāršs palīgpaņēmiens, jo aukstums palēnina fermenta darbību un plakstiņš uz laiku paceļas.

Nervu un muskuļa savienojumā ir iebūvēta liela drošības rezerve: katrs impulss izdala manāmi vairāk acetilholīna, nekā nepieciešams muskuļa šķiedras ierosināšanai. Tieši tāpēc miastēnijas simptomi parādās tikai tad, kad zaudēta ievērojama daļa receptoru, un tieši tāpēc slimība sākumā izpaužas ar vājumu tikai pēc slodzes, kad rezerve ir iztērēta. Šī rezerve arī izskaidro, kāpēc anestēzijā muskuļu atslābinātāju devas jāpielāgo ļoti precīzi.

Otra nianse attiecas uz terminoloģiju, ko pacienti bieži pārprot. Zāles pret Alcheimera slimību, kas kavē acetilholīnesterāzi, nedarbojas tāpat kā indes ar to pašu mehānismu, jo tās iedarbojas galvenokārt smadzenēs, atgriezeniski un ļoti mērenā pakāpē. Tomēr arī tām ir tipiskās holīnerģiskās blakusparādības: slikta dūša, caureja un lēnāka sirdsdarbība, un tāpēc devu maina pakāpeniski ārsta uzraudzībā.