Григорий Кассиль - Внутренняя среда организма
Вливание лечебной сыворотки в кровь не спасает животное, пораженное столбняком, оно быстро погибает. Но если ввести сыворотку в цереброспинальную жидкость, наступает улучшение. Столбнячный токсин, связывающийся с нервными клетками, становится доступным антителам, содержащимся в сыворотке, и животное выздоравливает. Это экспериментальное исследование было перенесено в клинику. Лечение столбняка «обходным маневром» — введением сыворотки в цереброспинальную жидкость принято на вооружение и во многих случаях спасает жизнь больным. Метод этот был использован и при ряде других инфекционных заболеваний, например, при туберкулезном менингите, энцефалитах, сифилитических поражениях мозга и т. д.
Для лечения некоторых заболеваний, вызванных нарушением нормальной деятельности центров головного мозга, во многих лечебных учреждениях применяется разработанный нами метод назального электрофореза. Определенные лекарственные вещества вводятся с помощью гальванического тока в слизистую носа. При таком способе введения они по периневральным щелям проникают в мозг и цереброспинальную жидкость, обходя гематоэнцефалический барьер и оказывая непосредственное влияние на нервные центры.
Однако в центральной нервной системе биологически активные вещества нередко изменяют свое обычное действие. Тироксин, адреналин и некоторые симпатотропные, т. е. вещества, возбуждающие симпатические нервные образования, не вызывают характерных симпатических реакций. Действие их приближается к парасимпатическому, т. е. напоминает эффект, наблюдаемый при раздражении блуждающего нерва. В то же время карбохолин, гистамин и другие парасимпатические вещества, проникая в мозг, возбуждают адренергические элементы вегетативной нервной системы.
Еще И. М. Сеченов отметил, что нервные центры и нервные стволы реагируют различно, иногда противоположно, на действие одних и тех же химических соединений. Своеобразная реакция нервных центров головного мозга на химические раздражения подробно изучена школой Л. С. Штерн. В последние годы появилось большое число исследований, посвященных «противоположной», «антагонистической» реакции центральных и периферических нервных образований на действие одного и того же химического вещества. Следует признать, что представления различных исследователей в этом вопросе расходятся, и острые дискуссии, не раз возникавшие в печати, на многих конференциях и совещаниях, так и не привели к единому мнению.
Суть разногласий заключается в том, что полученные на животных экспериментальные данные не всегда соответствуют условиям, в которых протекает нормальная жизнедеятельность организма человека и животных.
Химические соединения при введении их подзатылочным уколом в подмозжечковую цистерну, т. е. в обход гематоэнцефалического барьера, распространяются по пространствам, заполненным цереброспинальной жидкостью, и приходят в соприкосновение с различными по значению и химизму поверхностно расположенными нервными образованиями головного мозга и многочисленными качественно различными хеморецепторами. В зависимости от концентрации вводимых веществ и путей их продвижения могут возникнуть разнообразные, неспецифические реакции как двигательные, так и вегетативные. При этом действие их не столько физиологическое, сколько фармакологическое. Если же испытуемые вещества вводятся не в цереброспинальную жидкость, а с помощью микроканюли в отдельные строго локализованные участки мозга, отличающиеся определенными физиологическими и биохимическими особенностями, реакции приобретают совсем другую специфику. Разберем два опыта. Если ввести собаке в кровь 40—50 мл 2%-го раствора хлористого кальция, у нее возникнет целый комплекс выраженных симпатоадреналовых реакций. Не случайно немецкий ученый Цондек назвал кальций «жидким симпатическим нервом». Но если той же собаке кальций ввести не в кровь, а в подмозжечковую цистерну, т. е. в цереброспинальную жидкость, в количестве 0,5 мл (т. е. 10 мг), реакция будет прямо противоположной. Кальций — этот жидкий симпатикус вызовет типичную парасимпатическую реакцию. Еще более демонстративный опыт можно поставить, с карбохолином. Этот жидкий «парасимпатикус» при введении во внутреннюю среду мозга вызывает буквально симпатическую бурю.
И все же не так это просто. Изменим условия опыта. Мы уже говорили, что в мозге имеются серотонинреактивные элементы, возбуждение которых приводит к выделению либеринов, образованию адренокортикотропного гормона гипофизом и кортикостероидов надпочечниками. Оказывается, что введение серотонина не в подмозжечковую цистерну, а в отдельные ядра гипоталамуса может и усилить, и затормозить активность коры надпочечников. На одни нейроны серотонин действует как стимулятор, на другие — как фактор угнетения.
Методы тонкого химического анализа, электронной микроскопии, специальной гистохимической обработки и т. д. показали, что в центральной нервной системе существуют многочисленные ансамбли (так называемые пулы) нервных клеток и волокон, отличающихся не только физиологическими, но и метаболическими, ферментными и медиаторными особенностями. В нервной ткани происходит непрерывное образование, превращение, расщепление и трансформация разнообразных химических соединений. Одни из них обладают возбуждающими, другие — тормозящими свойствами, т. е. существуют, по всей видимости, медиаторы как усиливающие, так и подавляющие деятельность специализированных нервных образований.
Группа скандинавских исследователей показала наличие в мозге по крайней мере трех различных биохимических нейронных систем — адренергической, холинергической и серотонинергической. В первой передача нервного возбуждения по симпатической цепи осуществляется норадреналином и его предшественником — дофамином, во второй — ацетилхолином, в третьей — серотонином.
На рис. 14 показана схема распределения этих систем в ткани мозга, разработанная скандинавскими исследователями. Различают: 1) норадреналиновую нейронную систему, расположенную преимущественно в ретикулярной формации ствола мозга, в гипоталамусе, лимбических структурах переднего мозга и в коре больших полушарий; 2) дофаминовую систему в структурах среднего мозга и в подкорковых образованиях (бледном шаре); 3) серотониновую нейронную систему, проходящую через средний мозг и к гипоталамусу и лимбическим структурам переднего мозга.
В последние годы появилось много работ, посвященных дофаминовой системе мозга. По-видимому, дофаминовые пути и клетки гораздо шире представлены в головном мозге, чем это изображено на схеме. Совсем недавно установлено, что существуют и адреналиновые пути мозга, в которых медиатором служит синтезируемый клетками адреналин.
Рис. 14. Медиаторные пути в головном мозге.
НА — норадреналиновый путь; ДА — дофаминовый путь (левая половина рисунка); С — серотониновый путь (правая половина рисунка); 1 — лимбический отдел переднего мозга; 2 — полосатое тело (новое); 3 — новая кора; 4 — полосатое тело (древнее); 5 — зрительный бугор, 6 — подбугорье; 7 — средний мозг; 8 — мост; 9 — продолговатый мозг; 10 — спинной мозг; 11 — сетчатка.
Холинергические системы находятся в глубоких слоях коры мозга, в подкорковых структурах, в гипоталамусе (преимущественно переднем) и в ретикулярной формации мозгового ствола.
В условиях нормальной жизнедеятельности организма биологически активные вещества (гормоны, медиаторы) проникают из крови через гематоэнцефалический барьер только в определенные, близкие им по химическому составу и обмену отделы мозга. В настоящее время довольно хорошо изучено распределение в мозге меченных по тритию введенных под кожу гормонов (адреналина, норадреналина, тироксина, тестостерона, эстрадиола, прогестерона, кортизола, 17-гидроксикортикостероидов). Изотопная метка позволяет легко обнаружить их в ткани мозга. Интересно отметить, что в подавляющем числе гормоны проникают только в гипоталамическую область и задерживаются барьером между кровью и корой головного мозга. При этом действие их на периферические и центральные участки нервного аппарата однозначно, а сами они как бы составляют гуморальную дугу рефлекса.
В тех случаях, когда гомеостатические механизмы гуморально-гормональной и барьерной регуляции оказываются недостаточными, накопившиеся в избытке вещества начинают проникать из крови в различные нервные структуры, вызывая необычные реакции. Разумеется, адренергические вещества не могут действовать на холинореактивные элементы мозга, а холинергические не влияют на адренореактивные, но в то же время введенное в цереброспинальную жидкость холинергическое соединение — карбохолин вызывает резко выраженную симпатическую реакцию (подъем кровяного давления, общее возбуждение животного, расширение зрачков, обильное выделение густой, вязкой слюны и т. д.). Это говорит о возбуждении центральных образований симпатической нервной системы через содержащиеся в них холинергические элементы, возбуждение которых вызывает по принципу обратной связи «антагонистическую» реакцию. Можно привести немало экспериментальных данных, подтверждающих эту точку зрения. Как известно, гематоэнцефалический барьер пропускает катехоламины (адреналин и норадреналин) только в область заднего гипоталамуса, где в основном сосредоточены адренергические элементы мозга. При этом возникают отчетливые явления возбуждения симпатической нервной системы. Такой же эффект наблюдается, если вводить адреналин в задний гипоталамус через микроканюли. Но, если этим путем ввести адреналин в передний гипоталамус, где преобладают холинергические элементы, явления возбуждения симпатической системы отсутствуют. Напротив, возникают явления торможения, угнетения центральной нервной системы. Не следует думать, что симпатические центры состоят из одних только адренергических нейронов, а парасимпатические из одних холинергических. В тех и других можно обнаружить элементы, реагирующие как на катехоламины и ацетилхолин, так и на серотонин, гистамин, гамма-аминомасляную кислоту и другие медиаторы.
