Pars compacta: melnās vielas dopamīna šūnas

Melnā viela atrodas vidussmadzeņu (mesencephalon) pamatnē, starp smadzeņu kājiņu pamatu priekšā un vidussmadzeņu pārsegu aizmugurē. Tā stiepjas visā vidussmadzeņu garumā un daļēji turpinās uz starpsmadzeņu pusi.

Pars compacta guļ melnās vielas mugurējā slānī, tuvāk pārsegam, kamēr tīklveida daļa (pars reticulata) atrodas vēdera pusē, tuvāk smadzeņu kājiņām. Robeža starp tām nav taisna līnija: pars compacta šūnu kolonnas iespiežas tīklveida daļā, veidojot tā sauktos nigrosomus. Trešā, mazāk pieminētā daļa ir pars lateralis melnās vielas sānu malā.

Anatomiski tuvākā radiniece pars compacta ir vidussmadzeņu jumta laukums (area tegmentalis ventralis), kas atrodas turpat blakus viduslīnijai un satur ļoti līdzīgas dopamīna šūnas, taču sūta tās uz citiem mērķiem.

Neiromelanīns ir tumši brūns pigments, kas veidojas dopamīna vielmaiņas blakusproduktu polimerizācijas rezultātā un uzkrājas šūnas citoplazmā īpašos pūslīšos. Jaundzimušajam tā praktiski nav; tas parādās bērnībā un turpina krāties visu mūžu, tāpēc vecāka cilvēka melnā viela sekcijā izskatās tumšāka nekā jaunieša.

Pigmenta loma ir divējāda. No vienas puses, tas saista dzelzs jonus un citus metālus, mazinot brīvo radikāļu veidošanos. No otras puses, kad šūna iet bojā un pigments nonāk starpšūnu telpā, tas darbojas kā aktivējošs signāls mikroglijai un var uzturēt iekaisumu. Tieši pigmentētās šūnas Parkinsona slimībā iet bojā pirmās, un audu preparātā slimā melnā viela ir redzami bālāka.

Pars compacta aksoni iet augšup caur starpsmadzenēm un beidzas svītrotajā ķermenī, galvenokārt kaudālajā kodolā un čaulā. Tur dopamīns iedarbojas uz diviem projekciju neironu tipiem ar atšķirīgiem receptoriem. Šūnas ar D1 tipa receptoriem pieder tā sauktajam tiešajam ceļam, kas atbrīvo talāmu no kavēšanas un tādējādi atvieglo kustību. Šūnas ar D2 tipa receptoriem pieder netiešajam ceļam, kas kustību nomāc.

Dopamīns vienlaikus stimulē pirmo un kavē otro. Rezultātā pietiekama dopamīna klātbūtnē iecerētā kustība tiek izlaista cauri, bet konkurējošās, nevajadzīgās kustības tiek nomāktas. Kad dopamīna trūkst, abas svaru kausa puses noliecas kavēšanas virzienā, un rodas kustību trūkuma simptomi. Kad dopamīna ir par daudz vai receptori ir pārstimulēti, parādās pretēja aina ar patvaļīgām, nevaldāmām kustībām.

1. Pars compacta neirons izdala dopamīnu svītrotajā ķermenī.
2. D1 receptoru neironi tiešajā ceļā aktivizējas un nomāc bazālo kodolu izejas struktūras.
3. Izejas struktūru kavēšana atbrīvo talāmu, kas aktivizē kustību garozu.
4. D2 receptoru neironi netiešajā ceļā tiek nomākti, tāpēc konkurējošās kustību programmas netiek palaistas.
5. Kustība sākas ar pareizu apjomu un ātrumu; dopamīna trūkums aizkavē visu šo virkni.

Lai gan abas daļas nēsā vienu nosaukumu, tās ir tikpat atšķirīgas kā ģenerators un izejas vārsts. Šis salīdzinājums izskaidro, kāpēc vienas daļas bojājums rada Parkinsona slimībai raksturīgu ainu, bet otras daļas darbības traucējumi izpaužas pavisam citādi, tostarp ar acu kustību un stājas problēmām.

Parkinsona slimībā pars compacta neironi pakāpeniski iet bojā, un to iekšienē uzkrājas olbaltumvielas alfa sinukleīna sakopojumi, ko sauc par Levi ķermenīšiem. Process sākas ilgi pirms kustību simptomiem, un to bieži apsteidz ožas pavājināšanās, aizcietējumi, miega traucējumi ar kustībām sapņa laikā un depresija.

Kustību simptomi parādās tikai tad, kad kompensācijas iespējas izsīkst: atlikušie neironi kādu laiku spēj palielināt dopamīna izdali un mazināt tā atpakaļuzņemšanu. Tāpēc diagnozes brīdī bojāeja jau ir tālu progresējusi, un tieši šis apstāklis padara agrīnu atklāšanu par vienu no neiroloģijas lielākajiem izaicinājumiem.

Ar pars compacta bojājumu saistītos stāvokļus ārstē neirologs, bieži specializēts kustību traucējumu speciālists. Papildus medikamentiem svarīga loma ir fizioterapijai, logopēdam runas un rīšanas problēmu gadījumā, kā arī atsevišķos gadījumos dziļo smadzeņu struktūru stimulācijai, ko veic neiroķirurgs.

• Lēna kustību uzsākšana un kustību apjoma samazināšanās.
• Miera trīce, kas mazinās kustības laikā.
• Muskuļu stīvums ar raksturīgu pretestību pasīvai kustībai.
• Vēlākās stadijās līdzsvara un stājas traucējumi.
• Nemotorie simptomi, kas bieži sākas pirms kustību traucējumiem.

Parastā datortomogrāfija melno vielu neizšķir, un ilgu laiku diagnoze balstījās tikai uz klīnisko ainu. Mūsdienās ir vairākas metodes, kas ļauj netieši vai tieši novērtēt šo rajonu.

Funkcionālajā attēldiagnostikā izmanto vienfotona emisijas tomogrāfiju ar dopamīna transportiera marķieri, kas parāda dopamīna nervu galu blīvumu svītrotajā ķermenī. Tas nenosaka slimības nosaukumu, bet atbild uz jautājumu, vai nigrostriatālā sistēma ir bojāta, kas palīdz atšķirt Parkinsona slimību no esenciālas trīces vai medikamentu izraisīta parkinsonisma.

Strukturālajā magnētiskajā rezonansē ar jutību pret magnētisko uzņēmību var redzēt nigrosomu, kas veselam cilvēkam izskatās kā gaišs laukums tumšākas melnās vielas vidū. Šis attēls tiek salīdzināts ar bezdelīgas asti, un tā izzušana norāda uz nigrostriatālās sistēmas bojājumu. Papildus izmanto neiromelanīnam jutīgus magnētiskās rezonanses režīmus.

Pirmā sajaukšana ir starp Parkinsona slimību un parkinsonismu kā sindromu. Parkinsonisms ir simptomu kopums, kuru var izraisīt arī medikamenti, kas bloķē dopamīna receptorus, atkārtotas smadzeņu traumas, asinsvadu bojājumi vai citas deģeneratīvas slimības. Šajos gadījumos pars compacta var būt relatīvi saglabāta, un ārstēšanas taktika atšķiras.

Otrā sajaukšana ir starp melno vielu un zilgano vietu (locus coeruleus). Abas ir pigmentētas smadzeņu stumbra šūnu grupas, abas cieš Parkinsona slimībā, taču zilganā vieta ražo noradrenalīnu un ietekmē modrību un uzmanību, nevis kustību uzsākšanu.

Trešā ir starp nigrostriatālo un mezolimbisko dopamīna sistēmu. Pirmā nāk no pars compacta un regulē kustības, otrā no jumta laukuma un ir saistīta ar atalgojumu un motivāciju. Antipsihotisko līdzekļu blakusparādības lielā mērā rodas tāpēc, ka medikaments nespēj atšķirt šīs divas sistēmas.

• Esenciāla trīce: trīce parādās darbības laikā, nevis mierā, un bieži skar abas rokas simetriski.
• Medikamentu izraisīts parkinsonisms: sākas salīdzinoši strauji un abpusēji, saistīts ar konkrētu zāļu lietošanu.
• Asinsvadu parkinsonisms: vairāk skar kājas un gaitu, mazāk rokas, ar attēldiagnostikā redzamiem baltās vielas bojājumiem.
• Netipiski parkinsonisma sindromi: agrīni krišanas gadījumi, acu kustību traucējumi vai izteikta veģetatīva mazspēja.

Pars compacta neironi nav vienādi. Tie, kas atrodas vēdera daļā un projicējas uz čaulas mugurējo daļu, iet bojā agrāk un straujāk nekā mugurējie. Tieši tāpēc Parkinsona slimības simptomi gandrīz vienmēr sākas vienā ķermeņa pusē un tikai vēlāk pāriet uz otru, kas ir viena no noderīgākajām diagnostiskajām pazīmēm.

Otra nianse attiecas uz šo šūnu enerģētisko slodzi. Pars compacta neironiem piemīt pastāvīga pašas šūnas ģenerēta ritmiska aktivitāte, ko uztur kalcija plūsma caur īpaša tipa kanāliem. Šī nepārtrauktā kalcija slodze kopā ar milzīgo aksona koku nozīmē, ka mitohondriji strādā gandrīz bez rezerves. Hipotēze, ka tieši šī hroniskā enerģētiskā spriedze padara šūnas ievainojamas, izskaidro, kāpēc tieši šī, nevis kāda cita neironu grupa, cieš pirmā.

Trešā detaļa ir par dopamīna izdalīšanās veidu. Svītrotajā ķermenī dopamīns lielā mērā neiedarbojas uz vienu konkrētu sinapsi, bet izplūst starpšūnu telpā un ietekmē plašāku apkaimi. Šī tilpuma pārraide nozīmē, ka sistēma vairāk atgādina apgaismojuma regulētāju nekā slēdzi, un tieši tāpēc atlikušās šūnas ilgu laiku spēj noturēt sistēmu darbojoties.