Возбуждение и торможение нейронов посредством нейромедиаторов

Рецепторами служат отдельные части белков, выступающих из клеточной мембраны. В ответ на воздействие нейромедиаторов немедленно изменяется про­ницаемость ионных каналов ионотропных рецепторов. Примерами ионотропных рецепторов служат рецепторы гамма-аминомасляной кислоты (ГАМК), кото­рые увеличивают проницаемость для хлора, и рецепторы К-метил-Б-аспартата (NMDA-рецепторы), которые увеличивают проницаемость для натрия и кальция. Такие нейромедиаторы, как ГАМК, вызывающие гиперполяризацию нейрона, вы­зывают увеличение тормозящего постсинаптического потенциала (ТПСП), кото­рый значительно снижает отрицательный заряд клетки по сравнению с обычным состоянием. Нейромедиаторы, приводящие к деполяризации (возбуждающие аминокислоты), приводят к росту возбуждающего постсинаптического потенци­ала (ВПСП). В результате поток положительно заряженных ионов через синапти­ческую мембрану создает преимущественно отрицательный заряд во внеклеточном пространстве. Потенциал действия в нейроне возникает при изменении баланса меж­ду ВПСП и ТПСП. На рис. 1.5 изображены потоки с возбуждающим и тормозящим постсинаптическими потенциалами.

Вторым видом нейромедиаторных рецепторов является метаботропный рецеп­тор. При соединении нейромедиатора с метаботропным рецептором происходит активация системы вторичного посредника (гуанил-нуклеотидсвязывающий бе­лок — G-белок). Активированный G-белок может открывать ионные каналы или активировать такие ферменты, как циклаза (цАМФ, циклический аденозинмоно- фосфат) или гидролаза, которые в свою очередь усиливают выработку молекул посредника в клетке. К рецепторам, активирующим систему вторичного посред­ника, относятся рецепторы ГАМК типа В, рецепторы пептидов и катехоламинов, а также метаботропные рецепторы глютамата. Рецепторы ГАМК типа А являются ионотропными, увеличивающими проницаемость для ионов хлора, ГАМК типа В рецепторы — метаботропные, работают через G-белок, влияя на кальциевые или калиевые каналы.

Происхождение потенциалов электроэнцефалограммы

Электроэнцефалография основана на принципе регистрации ионных потоков, направленных в нервную клетку из внеклеточного пространства. Запись потенциа­лов возможна благодаря суммации импульсов, приводящих к ВПСП и ТПСП. ЭЭГ не регистрирует активность одного нейрона, но является суммарной от тысяч и даже миллионов постсинаптических потенциалов (ПСП), поэтому отражает активность большой группы нервных клеток. Вольтаж потенциала действия больше, чем ВПСП и ТПСП, но в результате суммации потенциал действия на ЭЭГ выглядит несколько короче. Во время приступов, когда возникают синхронные разряды больших групп клеток, потенциалы действия могут вносить вклад в появление эпилептиформных разрядов на ЭЭГ.

Происхождение интериктапъных изменений

Критерием эпилептического нейрона при экспериментальной модели эпилепсии служит массивная (мощная) деполяризация мембраны. В интериктальном периоде клеточная мембрана около тела клетки имеет достаточно высокий заряд (10—15 мВ), длящийся определенное время (100-200 мкс). Подобная деполяризация сочетается с вспышками пик-волновой активности (рис. 1.6). Деполяризация во время интерик- тального периода более продолжительна, чем деполяризация при ВПСП (10-16 мкс). Эффект длительной деполяризации связан с проведением потенциала действия от тела нейрона по аксону. Эта мощная деполяризация называется сдвигом пароксиз­мальной деполяризации (СПД). Основные свойства нейронов, лежащие в основе интериктального эпилептогенеза в хроническом эггалептиформном очаге, в равной степени изучены па животных моделях и в коре человека. Предполагается, что рас­пространение очага патологических разрядов вызывают сходные интериктальным механизмы.

Интенсивные исследования внутриклеточных процессов в моделях экспери­ментальной эпилепсии основаны на создании очага эпилептиформной активности путем введения пенициллина в неокортекс или гиппокамп кошки. Через несколько минут после очагового введения пенициллина в кору на ЭЭГ появляются высокоамплитудные острые волны, возникающие в результате внутриклеточной пароксиз­мальной деполяризации. Интериктальная пароксизмальная деполяризация вызы­вается глобальной деполяризацией, которая заканчивает интериктальный период. Следует вспомнить, что источником эпилептиформного очага являются несколько ненормально функционирующих нейронов, которые начинают работать патологи­чески синхронно. Пароксизмальная деполяризация возникает оттого, что у группы нейронов изменяется чувствительность мембраны к возбуждению (или снижается влияние торможения).

Со временем, после сдвига пароксизмальной деполяризации в эпилептиформном очаге происходит прогрессирующее снижение гиперполяризации. Во время присту­па эпилептогенные нейроны продолжают пребывать в состоянии деполяризации, при этом волны потенциала действия вызывают тоническую фазу приступа. Колебания мембранных потенциалов, приводящие к вспышкам потенциала действия на фоне периода покоя, клинически выражаются в клонической фазе. Запись ЭЭГ с кожи головы в это время регистрирует продолженные спайки, которые обычно соответ­ствуют тонической фазе клонико-тонического приступа. Затем возникает мощный тормозящий потенциал (замедление или уплощение биоэлектрической активности при поверхностной ЭЭГ) и периодические ритмические вспышки пароксизмальной деполяризации (спайки при поверхностной ЭЭГ). Этот паттерн обычно сочетается с клонической фазой приступа.

Взаимосвязь между пик-волновыми разрядами на электроэнцефалограмме, икталь- ными разрядами и внутриклеточным сдвигом деполяризации. Аппликация пенициллина на поверхность коры провоцирует появление эпилептиформного фокуса. Сдвиг пароксизмаль­ной деполяризации (СПД) имеет сходство с возбуждающим постсинаптическим потенциалом и вызывает вспышку потенциалов действия. Пики (спайковые разряды) на ЭЭГ вызываются сдвигом пароксизмальной деполяризации. Пики (спайковые разряды) на ЭЭГ соответствуют деполяризации, в то время как медленная волна, сопровождающая спайк, соответствует реполя­ризации, наступающей после деполяризации. Если сдвиг пароксизмальной деполяризации дли­тельно сохраняется и не сменяется гиперполяризацией, возникают повторные спайковые разряды на ЭЭГ и клинические проявления эпилептических приступов. В следующей стадии возникают выраженные тормозящие потенциалы, чередующиеся с возвратной ритмической пароксизмаль­ной деполяризацией. Этот паттерн обычно сопровождает клоническую фазу судорог.