Дмитрий Сахаров - Генеалогия нейронов

Крайне медленный прогресс в работе по обнаружению холинергических клеток головного мозга объясняется методическими трудностями.

В течение многих лет идентификацию холинергических структур связывали с гистохимическим выявлением активности ацетилхолинэстеразы. Простота этого подхода оказалась кажущейся. Только в редких и специальных случаях высокая активность ацетилхолинэстеразы наблюдается в нейронах, секретирующих ацетилхолин, — значительно чаще, но тоже не всегда, фермент располагается в структуре, на которую действует медиатор, т. е. за синаптической щелью. Далее, имеется огромная литература о выявлении ацетилхолинэстеразы в таких соединениях, где ни пре-, ни постсинаптическая клетки не являются холинергическими. Наконец, накопилось немало сведений о том, что присутствие этого фермента в нейронах вообще может не иметь отношения к синапсам и синаптической передаче. Всё это обязываеткрайне критически относиться к обширной литературе о «холинергических нейронах», идентифицированных столь ненадёжным способом.

Несравненно ценнее для идентификации сведения об активности ключевого фермента синтеза ацетилхолина — холинацетилазы (ацетилтрансферазы холина). Сделаны первые шаги в разработке методов гистохимического обнаружения этого фермента. Они ещё несовершенны, но во всяком случае специфичны: так, у крысы продукт гистохимической реакции выявляется в холинергических спинальных мотонейронах, но его нет в нехолинергических клетках спинальных ганглиев [см. 180]. Можно рассчитывать, что дальнейшее развитие гистохимии холинацетилазы, а также использование и совершенствование методов микрохимического определения активности этого фермента [169, 241] и содержания ацетилхолина в отдельных нейронах [241а] позволят уверенно локализовать холинергические нейроны и их связи.

В синапсах, для которых установлена медиаторная функция ацетилхолина (моторные окончания на скелетных мышцах позвоночных, парасимпатические окончания в сердце и др.), секреторные органеллы относятся к одной и той же категории: это не имеющие плотного содержимого округлые пузырьки диаметром около 450-500 Å. Для дифференцирования между пузырьками, содержащими ацетилхолин, и внешне похожими на них пузырьками в окончаниях другой специфичности (в частности, в секретирующих глутамат) важно было бы обладать методом выявления самого ацетилхолина. Однако попытки, предпринимаемые в этом направлении, пока не увенчались успехом. Акерт и Сандри в 1968 г. дали повод надеяться на то, что такой метод найден, когда им удалось импрегнировать содержимое прозрачных пузырьков в нервно-мышечных и центральных синапсах смесью иодистого цинка с четырёхокисью осмия [75], но последующие исследования показали, что реакция выявляет не ацетилхолин и природа её избирательности неясна [см. 74]. Между тем из ацетилхолин-содержащих синаптических пузырьков, полученных из электрических органов рыб, выделили особый кислый белок, везикулин, в связи с чем было высказано предположение, что именно этот белок связывает цинк, обеспечивая электронно-микроскопическую импрегнацию полости синаптических пузырьков [345]. Если в самом деле метод выявляет кислые белки, то специфичность его не может быть очень высока.

Внутри синаптических пузырьков ацетилхолин вряд ли находится в растворенном виде, — скорее, он связан отрицательно заряженными противоионами, роль которых, возможно, играют упомянутый везикулин и АТФ [344, 345].

В холинергических окончаниях, наряду с прозрачными секреторными пузырьками, в гораздо меньшем числе встречаются гранулы диаметром около 800 Å, имеющие плотное содержимое. Они как будто не принимают участия в процессе секреции. Эти более крупные гранулы, в отличие от секреторных пузырьков, обнаруживаются не только в пресинаптическом окончании, но и в теле нейрона, а также по ходу аксона. Существует предположение, что в таких гранулах, образующихся в элементах аппарата Гольджи в теле холинергического нейрона, в аксонные окончания доставляются какие-то макромолекулы, необходимые для производства секреторных пузырьков [см. 295].

Итак, для обнаружения холинергических нейронов и синапсов применяют комплекс методов. В микроэлектродных исследованиях широко используются фармакологические агенты, в частности, вещества, влияющие на синтез, секрецию и рецепцию ацетилхолина. Гистохимики возлагают сейчас свои надежды на холинацетилазу. Можно думать, что этот фермент, как и другие специфические белки холинергических нейронов, в частности, везикулин, скоро будут обнаруживать и иммуногистохимическими методами. Электронная микроскопия пока позволяет идентифицировать холинергические окончания лишь приблизительно: холинергические пузырьки трудно спутать с секреторными органеллами моноаминергических или пептидергических окончаний, но трудно и дифференцировать от прозрачных пузырьков какой-то другой медиаторной специфичности. Наконец, существуют основанные на разных принципах методы обнаружения рецепторов ацетилхолина [см. 39], что позволяет косвенно судить о холинергической природе волокон, иннервирующих такие холинореактивные структуры. всё это хорошо, но остро чувствуется потребность в более простых, прямых и надежных способах обнаружения холинергических структур.

Ещё одно замечание.

Начиная список медиаторных систем с холинергической, мы следовали традиции, которая всегда ставит ацетилхолин на первое место в ряду медиаторов. Это справедливо, если учитывать, что первые представления о механизме передачи в химических синапсах были получены благодаря открытию медиаторной функции ацетилхолина. Нужно, однако, не упускать из вида, что в реальных нервных системах ацетилхолин просто является одним из многих медиаторов и не имеет тех привилегий, которыми его наделила научная традиция. Об этом необходимо сказать потому, что особенное отношение к ацетилхолину явилось и продолжает являться психологической предпосылкой ошибочных генерализаций, которые лишь затрудняют изучение медиаторных систем.

Одним из таких обобщений был уже упомянутый «критерий инактивирующего энзима». Немало сил было впустую потрачено на суету вокруг другой ложной идеи — а именно, что ацетилхолин должен обязательно принимать участие в работе нехолинергического нервного окончания, в частности, адренергического («концепция холинергического звена» Бэрна и Ранда [см. 39, 103]). Также и электронные микроскописты, увидев пустые пузырьки в нервном окончании, дружно вспоминают ацетилхолин — а почему бы, скажем, не глутамат, который тоже хранится в таких пузырьках? Наконец, холинорецептор почти монопольно владеет вниманием исследователей, занимающихся рецепцией медиаторных веществ.