Главное различие между двумя отделами вегетативной системы состоит в том, что симпатическая нервная система имеет тенденцию активироваться как единое целое, вызывая диффузные генерализованные реакции по всему телу. Она характерным образом активируется в условиях испуга, нападения или бегства, а также в процессе интенсивной физической нагрузки. Симптомы хорошо известны: расширенные зрачки, сухость во рту, колотящееся сердце, потение, сильные переживания. Системные эффекты симпатической нейронной активности усиливаются в дальнейшем хромаффинными клетками мозгового слоя надпочечников. Эти клетки являются видоизмененными ганглионарными нейронами. Хромаффинные клетки получают холинергический вход от преганглионарных аксонов и секретируют адреналин, норадреналин, пептиды и АТФ в качестве гормонов, переносимых током крови. Адреналин, циркулирующий в крови, поддерживает и продлевает симпатическую активность. Адреналин, поступающий из симпатических нервных окончаний, может достигать рецепторов гладкой мускулатуры бронхов и связываться с ними; адреналин также связывается с рецепторамикровеносных сосудов, которые нечувствительны к норадреналину. В отличие от норадреналина, адреналин может вызывать как расширение, так и сокращение кровеносных сосудов.

В противоположность этому, парасимпатическая нервная система является более избирательной в своей деятельности. Есть существенная выгода в том, что зрачок может сокращаться при ярком освещении, а хрусталик глаза - аккомодироваться для рассматривания соседствующих объектов избирательно, без сопутствующих и весьма несвоевременных сокращений мочевого пузыря либо еще менее уместных парасимпатических эффектов.

Синоптическая передача в симпатических ганглиях

Некоторые механизмы синоптической передачи. Они включают совместное высвобождение многих медиаторов из нервных окончаний, модулирующее действие вегетативных медиаторов, свойства рецепторов, использующих вторичные посредники, и эффекты ацетилхолина и адреналина на сердечную мышцу. Путь, которым такие механизмы взаимодействуют, чтобы обеспечить сигнализацию, наглядно иллюстрируется экспериментами по изучению синоптической передачи в вегетативных ганглиях.

Вегетативные ганглии представляют собой релейные станции, функциональное значение которых не сразу стало очевидным. На первый взгляд механизм прямой передачи поразительно сходен с таковым в скелетном нервно-мышечном соединении. Каждый пресинаптический импульс освобождает ацетилхолин, который действует на никотиновые рецепторы постсинаптической клетки, открывая каналы и вызывая быструю деполяризацию. Как и в нервно--мышечном соединении, одиночный пресинаптический потенциал действия сопровождается аналогичным событием в постсинаптической клетке.

Передача в синапсе между преганглионарным аксоном и постсинаптической клеткой, однако, организована значительно сложнее, чем это представлялось по первым результатам. Так, совершенно иная картина возникает при ритмической стимуляции пресинаптических аксонов с частотой, возникающей обычно в живом организме. При этих условиях ганглий уже не является простой передающей станцией, а становится местом сложных взаимодействий. При пачечной активности и продолжительной деполяризации и гиперполяризации в ганглионарных клетках возникают длиннолатентные синаптические потенциалы. Суммируясь, они производят устойчивую подпороговую деполяризацию, сохраняющуюся в течение секунд, минут или даже часов. В процессе деполяризации одиночный пресинаптический потенциал действия может вызвать множественные постсинаптические импульсы. Как быстрые, так и медленные синаптические потенциалы возникают при высвобождении ацетилхолина из пресинаптических нервных окончаний. Как уже упоминалось, быстрый синоптический потенциал является результатом активации никотиновых ацетилхолиновых рецепторов. Медленный потенциал обусловлен активацией мускариновых АХ рецепторов, которые связаны с G-белками.

Куффлер и коллеги показали, что в возникновении медленного синаптического потенциала участвует второй передатчик. Некоторые пресинаптические аксоны высвобождают декапептид, сходный с релизинг-фактором лютеинизирующего гормона (LHRH). (LHRH известен также под названием GnRH, релизинг-фактор гонадотропина; Следовательно, в вегетативных ганглиях нейрональная импульсная активность и возбудимость контролируются как АХ, так и LHRH, секретируемыми пресинаптическими нейронами. Сложное взаимодействие между передатчиками и рецепторами наблюдается также в хромаффинных клетках надпочечников. Эти модифицированные ганглионарные клетки возбуждаются преганглионарными аксонами брыжеечного нерва, который высвобождает АХ и АТФ.

Несмотря на кажущуюся сложность, это описание ганглионарной передачи является слишком упрощенным. Интеграция в симпатических и парасимпатических ганглиях модулируется в той или иной степени интернейронами, называемыми SIF-клетками (small intensely fluorescent cells, мелкие интенсивно флюоресцирующие клетки), содержащими катехоламины, а также пресинаптическими окончаниями, которые высвобождают вазоактивный интестинальный пептид (VIP) иэнкефалины.

М-токи в вегетативных ганглиях

Каков механизм, ответственный за медленную деполяризацию, вызываемую ацетилхолином и LHRH? Этот вопрос был решен Брауном, Адамсом и их коллегами, которые впервые описали необычные калиевые токи, протекающие через «М-каналы» (получившие свое название благодаря взаимодействию с мускариновыми рецепторами). М-каналы открываются часто на уровне потенциала покоя, внося существенный вклад в калиевую проводимость в состоянии покоя, и вероятность их открывания возрастает при деполяризации. Активация мускариновых рецепторов приводит к закрыванию каналов. Вследствие этого нарушается баланс, существующий при потенциале покоя между входом натрия и выходом калия, и клетка деполяризуется.

М-каналы оказывают сильное влияние на синаптические ответы, вызванные АХ. Одиночный пресинаптический потенциал действия приводит к активации никотиновых рецепторов, вызывая ВПСП, который характеризуется малой длительностью и генерирует не более одного постсинаптического потенциала действия. Длительность ВПСП невелика потому, что синаптическая деполяризация приводит к активации М-каналов, увеличивая таким образом степень реполяризации. Если при этом активируются также мускариновые рецепторы, то возникающее в результате снижение калиевой проводимости приводит к двум последствиям: во-первых, клетка деполяризуется; во-вторых, существенно возрастает длительность ВПСП, вызванных активацией никотиновых рецепторов. В результате каждый непосредственно вызванный ВПСП остается надпороговым в течение многих миллисекунд и вызывает пачку импульсов . Возникновение медленных потенциалов, вызванных пептидами, также обусловлено закрыванием М-каналов и оказывает сходное воздействие на синоптическую активность.

После открытия М-каналов в вегетативных ганглиях они были обнаружены также в спинном мозге, гиппокампе и коре головного мозга. МакКиннон, Браун и коллеги клонировали гены субъединиц, входящих в состав калиевых М-каналов. Механизм, обеспечивающий закрывание М-каналов, до конца не изучен, хотя показано, что в нем участвует повышение внутриклеточного уровня.