Содержание к диссертации
Введение
Глава I - Обзор литературы
1.1 Проводящие пути экстрамуральных симпатических ганглиев .
1.1.1. Эфферентные проводящие пути
а/. Преганглионарные волокна 6
б/. Постганглионарные волокна 16
1.1.2. Периферические рефлекторные пути 18
1.1.3. Афферентные проводящие пути 19
1.2 Синаптическая передача в симпатических ганглиях млекопитающих
1.2.1. Электрофизиологические свойства нейронов симпатических ганглиев
1.2.2, Механизм синаптической передачи 26
1.3 Тоническая активность симпатических ганглиев
1.3.1. Тоническая активность симпатических нервов 29
1.3.2. Тоническая активность симпатических нервных волокон 31
1.3.3. Тоническая активность нейронов симпатических ганглиев 32
1.4 Задачи исследования 36 CLASS
Глава 2 - Объект и методы исследования CLASS
2.1 Особенности строения объекта исследования 37
2.2 Изготовление препарата 40
2.3 Внеклеточное отведение 43
2,4. Внутриклеточное отведение 43
Глава 3 - Проводящие пути поясничных ганглиев пограничного симпатического ствола кролика 47
Глава 4 - Вызванные электрические ответы нейронов поясничных симпатических ганглиев на орто~ и антидромные стимулы 64
4.1. Электрические свойства нейронов поясничных ганглиев пограничного симпати ческого ствола кролика 64
4.2, Электрические ответы нейронов пояснич ных симпатических ганглиев на орто- и антидромные стимулы 66
Глава 5 - Тоническая электрическая активность в нейронах поясничных ганглиев пограничного симпатического ствола 77
Глава 6 - Обсуждение результатов 90
Выводы 102
Указатель литературы 104
- Проводящие пути экстрамуральных симпатических ганглиев
- Электрофизиологические свойства нейронов симпатических ганглиев
- Электрические свойства нейронов поясничных ганглиев пограничного симпати ческого ствола кролика
- Электрические ответы нейронов пояснич ных симпатических ганглиев на орто- и антидромные стимулы
Введение к работе
Вегетативные ганглии являются важными органами, выполняющими в организме сложные функции; кроме того, они являются удобными объектами для исследования, позволяющими решать ряд общих проблем нейрофизиологии, чем и объясняется большой интерес к ним со стороны нейрофизиологов.
Благодаря применению многочисленных электрофизиологических, фармакологических и морфологических исследований, в настоящее время известно, что большинство проводящих путей ганглиев являются центробежными, хотя выявлены и центростремительные пути - афферентные волокна, которые синаптически оканчиваются на нейронах ганглиев, образуя периферические рефлекторные пути. Однако поясничные ганглии почти не изучены в этом отношении современными электрофизиологическими методами, к тому же сведения о них противоречивы.
При помощи внутриклеточного метода отведения установлено, что мембрана нейронов вегетативных ганглиев по своим электрическим свойствам существенно не отличается от мембраны других нейронов, в частности, от функционально близких к ним мотонейронов спинного и головного мозга. Однако ряд отделов вегетативной нервной системы изучены слабее в этом отношении; поясничный отдел пограничного симпатического ствола, в этом плане совершенно не изучен.
Об интегративной функции ганглиев говорит конвергенция пре-ганглионарных волокон на одних и тех же нейронах ганглиев; поэтому ее изучение представляет особый интерес. Однако закономерности конвергенции установлены в основном на верхнем шейном ганглии, на поясничных же ганглиях работ почти нет.
Большой интерес проявляется также к тонической электрической импульсации нейронов вегетативных ганглиев, так как она, в отличие от импульсации двигательных соматических нейронов, сохраня-
ется у наркотизированных животных и может быть детально изучена. В последнее время исследования в этом направлении обнаружили у большинства нейронов верхнего шейного ганглия два различных пре-синаптических входа, первый из которых образован одиночным пре-ганглионарным волокном; его возбуждение приводит к разряду нейрона. Второй вход образован несколькими конвергирующими на нейроне преганглионарными волокнами, вызывающими его разряд лишь при их синхронном возбуждении. Однако остается неясньм, насколько такая нейронная организация характерна для различных вегетативных ганглиев, в том числе и для ганглиев поясничного отдела пограничного симпатического ствола.
Слабая изученность ганглиев поясничного отдела пограничного симпатического ствола объясняется значительными методическими трудностями, в частности, относительно небольшими их размерами, сложностью оперативного доступа и механическими помехами со стороны окружающих органов и тканей /пзристальтические движения кишечника, пульсовые движения брюшной аорты/. Между тем, сведения о физиологии поясничных симпатических ганглиев крайне необходимы, так как эти ганглии выполняют в организме очень важную роль. Они, в частности, иннервируют сосудистое русло задних конечностей у животных и нижних конечностей у человека.
- б -
Проводящие пути экстрамуральных симпатических ганглиев
Преганглионарные волокна. Согласно данным Ленгли, верхний шейный ганглий /ВШГ/ получает преганглионарные волокна из первых семи сегментов -грудной части спинного мозга. Пиломоторные преганглионарные ВОЛОКНа ВШГ ВЫХОДЯТ через ІУ - УП ГруДНЫе НерВЫ / Lan giey et ai., 1891; 1_апд1ву,189з/. Волокна, расширяющие зрачок, выходят из спинного мозга через первые три грудных спинномозговых нерва: волокна, иннервирующие глазную мускулатуру орбиты, век и мигательной перепонки, через первые пять грудных нервов: волокна, сужающие сосуды уха, выходят через п - у грудные нервы aangley, f 897/. смачивание нпг никотином в конце концов блокирует все его проводящие пути: следовательно, все проводящие пути прерываются в этом ганглии дапдіеу, 1897 / позжє этот вывод был подтвврждвн морфологическими методами /см. gibson, 1940: лаврентьев, 1946/, а также физиологическими методами /cm. bishop & нєіпьескег, 193є; eccies, 1935 /. кроме того, при этом возникал ряд симпатичес-ких эффектов в области головы и шеи кошки, которые не наблюдались -при смачивании никотином звездчатого ганглия, через который проходят все преганглионарные волокна ВШГ. Следовательно, проводящие пути из спинного мозга в ВШГ не прерываются синаптически в звездчатом ГаНГЛИИ /Langley, 1899/,
По шейному симпатическому нерву в ШГ могут входить немного постганглионарных волокон от среднего и дополнительного шейных ганглиев /быков, шевелева, 1955; douglas, ritchie, 1956/. эти пути проходят непрерывно через ганглий /Douglas, Rlfchie, 1956/ Из блуждающего нерва также проходят преганглионарные волокна в ВШГ /
Постепенное усиление раздражения шейного симпатического нерва приводит к возбуждению нескольких групп преганглионарных волокон / Bishop, Heinbecker, 1932 /. Самое слабое раздражение вовлекает в реакцию тонкие миелинизированные волокна: в ответ на их возбуждение в постганглионарных волокнах возникает двойной потенциал действия, первая часть которого соответствует возбуждению тонких миелинизированных постганглионарных волокон: вторая часть соответствует возбуждению немиелинизированных постганглионарных волокон ВШГ. Возбуждение этих двух групп волокон вызывает сокращение мигательной перепонки глаза, расширение зрачка, сокращение мюллеровых мышц, сужение сосудов глаза и уха, сокращение пиломо-торных мышц. Более сильное раздражение шейного симпатического нерва приводит к возбуждению немиелинизированных волокон, оканчивающиеся в ВШГ: при этом дополнительных эффектов в органах головы не наблюдали.
Дальнейшие исследования, проведенные Экклсом /1935/, показали, что в ответ на одиночное раздражение шейного симпатического нерва в постганглионарном нерве возникал потенциал действия /W, состоящий из компонентов s s2, s3, s4. В ответ на самое слабое раздражение возникал компонент s1 , а остальные компоненты возникали один за другим при дальнейшем увеличении силы раздражения.
" Согласно данным авторов, скорость распространения возбуждения в преганглионарных волокнах равна дляз1 компонента - 15-26 м/с ; для s2 - 10-14 м/с. ;: для s3- 7-Ю м/с. и для s4 - 1.2-5 м/с . Синаптическая задержка для нейронов групп s1t s2, s3 и s. оказалась равной 2,2-3,8 мс , 4,5-8,4 мс и 10-32 мс , соответственно.
Позже, такие же исследования проводились разными исследователями ЛПевелева, 1961 ; Ferna ndez de Nolina et al., 1965; Dunant 1967; Erulkar Uooduard,1968/. Фернандес ДО МоЛИНа И СОЭВТОрЫ ВЫ деляют в шейном симпатическим нерве четыре группы волокон со скоростями проведения 11-15, 7-И, 3-7 и менее 3 м/с Некоторые исследователи /Dunant, 1967; Erulkar, Uooduard,1968/ ВНДЄЛЯЮТ ТОЛЬКО три группы волокон со средними скоростями проведения 14,8 , 7,4 и 1,5 м/с . В настоящее время общепризнано, что скорость проведения в преганглионарных волокнах варьирует в пределах от I до 15 м/с ..
Существование конвергенции преганглионарных волокон на нейронах ганглиев впервые было предложено на основании изучения явления окклюзии/ Eccios, 1935 /; кроме того, существует ряд работ, в которых при использовании внутриклеточного отведения от нейронов ганглиев было доказано, что на нейронах оканчиваются разные пре-ганглионарные волокна, характеризующиеся разным порогом возбуждения.
Электрофизиологические свойства нейронов симпатических ганглиев
Работы по изучению электрофизиологических свойств нейронов о как в состоянии покоя, так и при возбуждении, праведены на различных симпатических ганглиях. Наиболее полно изучены в этом отношении ганглии у кошки, кролика, морской свинки.
Первые сведения относительно потенциала покоя в нейронах ВШГ кролика были опубликованы Р.Экклс;( /R. Eccies, 1955/. Она установила, что потенциал покоя нейронов симпатического ганглия кролика составляет в среднем -69 мВ, колеблется от-65 до-80 мВ, и не отличается от потенциала покоя мотонейронов спинного мозга,
у которых он составляет в срєднєм-70 мв м» eccies , 1959/. 0 таких же значениях потенциала покоя симпатических нейронов сообщали ерулкэр и вудвард /erulkar & uooduard , 1968/. для нейронов ВШГ кошки in situ характерен потенциал покоя, значение которого колеблется от-43 до-70 мВ; среднее его значение составляет-57 + 2 мВ /Скок, 1968/. На нейронах НШ? морской свиніш и крысы потенциал покоя варьирует от-45 до-90 мВ / РЄГГІ et ai. 1970/. Согласно Дану и соавт. / Dun et ai ., 1976/, значение потенциала покоя в ВШГ составляет-57,9 мВ, а для нейронов ВПЇЇ? кролика in vitro - 55,4 - 0,8 мВ / от-41 до-69 мВ/uallis, North , 1978/.
У грудных ганглиев ПСС морской свинки величина потенциала ПОКОЯ СОСТаВЛЯеТ 50-70 MB / Blackman, Purves , 1969/.
У нейронов ганглиев солнечного сплетения потенциал покоя составляет в среднем-52,8 - 0,7 мВ, в пределах от-43 до-71 мВ / Decktor, Ueems » 1981/.
В ганглиях брыжеечного сплетения имеются три разных группы нервных клеток /Nishi, North , 1973/. Нейроны I типа по своим свойствам сходные с таковыми, описанными в нижнем брыжеечном ганглии /Craucroft et al.,1981/, В грудном ОТДЄЛЄ /Blackman, Purves , 1969/ и в ВШГ /Perri et ai., 1970/ ганглиях морской свинки. Потенциал покоя варьирует от -45 до -60 мВ. У II типа нейронов, потенциал покоя несколько выше, от -55 до -75 мВ. Ш типу характерен более высокий потенциал покоя со значениями от -70 до -90 мВ. По другим данным, он варьирует от -40 до -60 мВ / Hirst et al., 1974/, а для нейронов нижнего брыжеечного ганглия он составляет в среднем -52 і 2 мВ в пределах от -42 до -65 мВ /Krier et al ., 1982/.
Об ионных механизмах, лежащих в основе создания потенциала покоя в нейронах симпатических ганглиев, было выяснено, что они возникают, как и в других нейронах, в основном за счет проницаемости мембран к ионам калия.
В ВШГ кролика было определено содержание ионов внутри и вне клетки; затем, на основе полученных результатов, были рассчитаны потенциалы равновесия для ионов Na+, К и Cl" /%а+ =-.+33,6 мВ; ЕтИ- = -96,9 мВ; Е- = -41,1 мВ/ и определена относительная проницаемость мзмбраны для этих ионов /Р н- : PNa+ : Cl = : 0 06 : : 0.02 MB/ / Uooduard et а і, 1969/.
Величина входного сопротивления мембраны в нейронах симпатических ганглиев варьирует в широких пределах. Согласно литературным данным, для нейронов ВШГ кошки средняя величина входного сопротивления равна 15,5 і 2,2 мОм с колебаниями от 7,5 до 27,5 мОм /Скок, Савич, 1968/.
Для нейронов ВШГ крысы оно составляет 39,4 і 3,2 мОм, а для нейронов ВШГ морской свинки - 40,6 і 4,3 мОм /Perri et al. , 1970/; по другим данным, у последнего объекта оно составляет 84,I мОм / Мс Lachlan, 1974/.
У нейронов ВШГ входное сопротивление составляет 37 мОм / Dun et al# 1976/; in vitro , у тех же нейронов входное сопротивление составляет в среднем 39,7 ± 1,9 мОм / Uallis et al., 1978/.
Цо данным Кяекмана и Пурвеса, входное сопротивление мембраны в нейронах грудного отдела ЮС морской свинки составляет в среднем 35,5 і 4,8 м Ом, в пределах от 19 до 186 мОм. Как оказалось, входное сопротивление здесь значительно выше, чем у нейронов ШСГ что, по-видимому, связано с малыми размерами нейронов, т.к. здесь они имеют большой и малый диаметр: 31 и 19 мкм соответственно / Blackman, Purves , 1969/.
Нейроны солнечного сплетения обладают средним входным Сопротивлением 27 ±1,7 MOM / Deck tor, Ueems , 1981/. ПО ДаННЫМ НИШИ И COaBT. /Nishi, North , 1973/, для I типа нейронов брыжеечного сплетения входное сопротивление / Rfax / составляет в среднем 57,8 - 4,5 мОм, от 12 до 140 мОм, что авторы объясняют вариабильностыо размеров клеток /15-45 мкм/; для клеток П типа оно составляет в среднем 20,7 і 1,8 мОм, а для клеток Ш типа - 9,2 - 2,4 мОм. По другим данным, в брыжеечном СПЛетеНИИ Rbx НеЙрОНОВ Варьирует ОТ 125 ДО 250 MOM / Hirst et al., 1974/. Для нейронов нижнего брыжеечного ганглия Rfax составляет в среднем 46 і 14 мОм, от 15 до 56 мОм / Krier et al ., 198 . Специфическое сопротивление мембраны нейронов / Rm / для ВШГ составляет в среднем 3,2 к Ом см /Скок, 1968/. Для тех же клеток у морской свинки Rm составляет 2,3 кОм.с г, а для крысы 1,8 К ОМ.СИГ /Perri et al ., 1970/.
Для нейронов грудных ганглиев морской свинки Rm составляет I К OM.CWT /Blackman, Purves , 1969/. ДЛЯ ТЄХ ЖЄ ЖИВОТНЫХ, у нейронов ганглиев брыжеечного сплетения оно составляет 2-Ю КОМ .СЬГ. /Blackman et al ., 1969/.
Электрические свойства нейронов поясничных ганглиев пограничного симпати ческого ствола кролика
Электрические свойства нейронов поясничных ганглиев пограничного симпатического ствола кролика. Результаты, изложенные в этой главе, были получены при помощи метода внутриклеточного отведения. В экспериментах отбирались нейроны, дающие стабильные ответы на орто- или антидромные раздражения в течение не менее 5 минут от момента прокола микроэлектродом.
Всего было изучено 60 нейронов поясничных ганглиев i_3, i_4, L5 Было установлено, что величина мембранного потенциала нейронов указанных ганглиев составляет в среднем -45 - 1.7 мВ, с колебаниями у разных нейронов от -40 до -60 мВ /рис.12/.
На рис.12 показан ответ нейрона поясничного ганглия на прямое раздражение гиперполяризирующими и деполяризирующими толчками тока разной силы длительностью 100 мс. Нижняя часть рисунка показывает средние значения электрических характеристик нейронов поясничных ганглиев в состоянии покоя. Значения мембранного потенциала покоя нейронов оказались достаточно близкими к данным, полученным на нейронах ганглиев грудного отдела ПСС /віасктап et al., 1969/ и соответствуют данным, полученным на нейронах ВШГ / РЄГГІ et al., , 1970/ И НИЗШеГО брЫЖеечНОГО ГаНГЛИЯ /Craucroft et al., 1971/. Величина входного сопротивления нейронов поясничных симпатических ганглиев составляет в среднем 70.6 - 9.6 мОм. Входное сопротивление мембраны варьирует в широких пределах, от 19.I до 183 мОм.
Нами была измерена, также величина постоянной времени мембраны / V /, т.е. время, необходимое для того, чтобы імпульс постоянного тока зарядил емкость мембраны на 63$.
Электрические свойства нейронов поясничных симпатических ганглиев пограничного симпатического ствола кролика в состоянии покоя.
I.A - Щгвет нейрона на прямой гшерполяризігоующий тол-чокї разной силы длительностью 100 мс. І.Б - їфтвет нейрона на прямой деполяризирующий толчок тока разной силы длительностью 100 мс. II - Электрические свойства нейронов в состоянии покоя. ческих ганглиев кролика составляет в среднем 9,1 - 2,9 мс. Такое значение совпадает со значениями, полученными на нейронах других симпатических ганглиев, особенно на нейронах грудных ганглиев псс, у которых оно составляет в среднем 9,11 - 0,91 мс /blackman et al., 1969/. 4#2. электрические ответы нейронов поясничных симпатических ганглиев на орто- и антидромные стимулы.
Из 60 исследованных нейронов в ответ на ортодромное раздражение у 95% нейронов под действием порогового раздражения возникали БПСП, которые с увеличением силы раздражения вызывали ЦЦ /рис. 13/. В верхней части рис. 13 показан пример синаптического ответа нейрона ганглия на усиливающееся раздражение, начиная с порогового и до максимального раздражения. Нижняя часть рисунка иллюстрирует электрические свойства поясничных симпатических ганглиев при раздражении.
Амплитуда БПСП для нейронов данных ганглиев составила в среднем 22.2 і 0.2 мВ; длительность БПСП - II - 14 мс.
Амплитуда ЦЦ указанных нейронов составила у кролика в среднем 62,4 - 1,8 мВ, длительность БД указанных нейронов - в среднем 4,4 - 0,2 мс, а порог возникновения ЦЦ составил в среднем 19 мВ /в пределах от 8 до 45 мВ/.
Вслед за потенциалом действия в нейроне развивалась следовая гиперполяризация. Аглплитуда ее составила в среднем 12,6 - 0,7 мВ / п = 13/ со значениями, колеблющимися от 10 до 17,3 мВ. Средняя величина амплитуды следовой гиперполяризации составила 21$ средней величины амплитуды ЦЦ. Длительность следовой гиперполяризации равнялась в среднем 57 - 8 мс / n = 24/ и варьировала в пределах от 14 до 158 мс.
Электрические ответы нейронов пояснич ных симпатических ганглиев на орто- и антидромные стимулы
Из 60 исследованных нейронов в ответ на ортодромное раздражение у 95% нейронов под действием порогового раздражения возникали БПСП, которые с увеличением силы раздражения вызывали ЦЦ /рис. 13/. В верхней части рис. 13 показан пример синаптического ответа нейрона ганглия на усиливающееся раздражение, начиная с порогового и до максимального раздражения. Нижняя часть рисунка иллюстрирует электрические свойства поясничных симпатических ганглиев при раздражении.
Амплитуда БПСП для нейронов данных ганглиев составила в среднем 22.2 і 0.2 мВ; длительность БПСП - II - 14 мс.
Амплитуда ЦЦ указанных нейронов составила у кролика в среднем 62,4 - 1,8 мВ, длительность БД указанных нейронов - в среднем 4,4 - 0,2 мс, а порог возникновения ЦЦ составил в среднем 19 мВ /в пределах от 8 до 45 мВ/.
Вслед за потенциалом действия в нейроне развивалась следовая гиперполяризация. Аглплитуда ее составила в среднем 12,6 - 0,7 мВ / п = 13/ со значениями, колеблющимися от 10 до 17,3 мВ. Средняя величина амплитуды следовой гиперполяризации составила 21$ средней величины амплитуды ЦЦ. Длительность следовой гиперполяризации равнялась в среднем 57 - 8 мс / n = 24/ и варьировала в пределах от 14 до 158 мс.
Внутриклеточное отведение дает возможность изучить коывергенцию преганглионарных волокон как одного и того же входа, так и различных входов на нейронах ганглиев. Данная задача была предметом последующего изучения.
Из всех исследованных в этом отношении нейронов самой большой была группа клеток, синаптичеокие ответы которых возникали при раздражении как РК, так и КК /рис. 14/.
На рис.14 показаны ответы, характерные для указанной группы нейронов. Рисунок иллюстрирует ответ нейрона на раздражение РК и КК. Как видно из рисунка, первый компонент ответа, возникающего на раздражение РК, не возникает при раздражении КК. Второй и третий компоненты ответа, возникающего на раздражение РК, соответствуют первому и второму компонентам ответа, полученного при раздражении КК; третий компонент ответа на раздражение КК не возникает при раздражении РК. Следовательно, первый компонент ответа, возникающий на раздражение РК, является результатом активации волокон, вступающих в ганглий через данную комиссуру и синаптически оканчивающихся на нейронах ганглия. Второй и третий компоненты ответа на раздражение РК, так же как первый и второй компоненты ответа на раздражение КК, являются результатом активации коллате-ралей волокон,, непрерывно проходящих через ганглий. В свою очередь, третий компонент ответа нейрона на раздражение КК возникает при возбуждении волокон, вступающих в ганглий только через КК и синаптически оканчивающихся на указанном нейроне.
Полученные результаты свидетельствуют о том, что на данном нейроне конвергируют четыре группы преганглионарных волокон, часть которых проходит непрерывно через ганглий и отдает коллате-рали к данной клетке; другая часть состоит из волокон, вступающих в ганглий через РК и КК и синаптически оканчивающихся на одном и том же нейроне, не проходя через ганглий. 14% нейронов отвечали только на раздражение РК. На рис.15 показан ответ одного и того же нейрона на усиливающееся раздражение от порогового /А/ ДО максимального /В/. В ответ: на пороговое раздражение ответ возникает в виде ВПСП /А/, амплитуда которого возрастает по мере увеличения силы раздражения /Б/; одновременно начинают возникать новые компоненты ответа /В/. При максимальной силе раздражения возникает ЦЦ /В/, вслед за которым следуют новые компоненты ответа. Очевидно, на этой группе нейронов синаптически оканчиваются нисходящие волокна /в данном случае три разных группы/, отличающиеся между собой по порогу возбуждения и скорости проведения возбуждения. 9/о исследованных нейронов отвечали только на раздражение КК /рис.16/. Рисунок изображает ответы нейронов поясничных симпатических ганглиев на усиливающееся раздражение. Видно, что постепенное усиление раздражения каудального комиссурального нерва приводит к вовлечению в реакцию существующие группы волокон двояким образом: на части клеток конвергирует только одна определенная группа волокон /рис.16, А 1,2/; у другой части нейронов постепенное увеличение силы раздражения этого же нерва вовлекает в реакцию несколько групп волокон /рис. 16, Б 1,2/. Осциллограмма иллюстрирует ответ, состоящий из нескольких компонентов; это означает, что на данной клетке синаптически оканчиваются как минимум шесть аксонов или их групп, отличающихся между собой по порогу и скорости проведения возбуждения. Различие по порогу относительно небольшое, так как все компоненты ответа появляются почти одновременно. Очеввдно, данный вход состоит из преганглионарных волокон, следующих в восходящем направлении.
