Нигростриарный путь — это двусторонний дофаминергический путь в мозге, который соединяет компактную часть черной субстанции (SNc) в среднем мозге с дорсальным полосатым телом (то есть хвостатым ядром и скорлупой ) в переднем мозге. Это один из четырех основных дофаминергических путей в мозге, и он имеет решающее значение в создании движения как части системы, называемой двигательной петлей базальных ганглиев . Дофаминергические нейроны этого пути высвобождают дофамин из окончаний аксонов, которые синапсируют на ГАМКергические средние шипиковые нейроны (MSN), также известные как шипиковые проекционные нейроны (SPN), [1] [2], расположенные в полосатом теле.
Дегенерация дофаминергических нейронов в SNc является одним из основных патологических признаков болезни Паркинсона [3], приводя к выраженному снижению функции дофамина и симптоматическому двигательному дефициту болезни Паркинсона , включая гипокинезию , тремор , ригидность и нарушение осанки .
Связь между компактной частью черной субстанции и дорсальным полосатым телом осуществляется через дофаминергические аксоны.
Черная субстанция расположена в вентральной части среднего мозга каждого полушария. Она состоит из двух отдельных частей: компактной части (ЧМ) и ретикулярной части (ЧМ). Компактная часть содержит дофаминергические нейроны из группы клеток А9 , которые образуют нигростриарный путь, который, поставляя дофамин в полосатое тело , передает информацию в базальные ганглии . Напротив, ретикулярная часть содержит в основном ГАМКергические нейроны.
SNc состоит из тонкой полосы клеток, которая покрывает SNr и расположена латеральнее группы дофаминергических нейронов A10 в вентральной области покрышки (VTA), которая образует мезолимбический дофаминергический путь . SNc легко визуализируется в срезах человеческого мозга, поскольку дофаминергические нейроны содержат черный пигмент, называемый нейромеланином, который, как известно, накапливается с возрастом. [4] Тела дофаминергических клеток в SNc плотно упакованы приблизительно 200 000–420 000 дофаминергических клеток в SNc человека и 8 000–12 000 дофаминергических клеток в SNc мыши. [5] Эти тела дофаминергических клеток локализованы в одном из двух химически определенных слоев. [ 6 ] Те, что в верхнем слое (или дорсальном ярусе ), содержат связывающий белок, называемый кальбиндином -D28K , который может буферизировать уровни кальция внутри клетки, когда они становятся слишком высокими или токсичными. Дофаминовые клетки в нижнем слое (или вентральном ярусе ) лишены этого белка и более уязвимы к воздействию нейротоксинов (например, MPTP ), которые могут вызывать симптомы, похожие на болезнь Паркинсона. [7] [8] Дорсальные дофаминовые клетки имеют дендриты , которые расходятся горизонтально через компактную часть, тогда как вентральные дофаминовые клетки имеют дендриты, которые простираются вентрально в сетчатую часть. [6] [9]
Аксоны от дофаминовых нейронов исходят из первичного дендрита и проецируются ипсилатерально (с той же стороны) через медиальный передний мозговой пучок в дорсальный стриатум. Существует грубая топографическая корреляция между анатомической локализацией тела дофаминовой клетки в пределах SNc и областью окончания в дорсальном стриатуме. Дофаминергические клетки в латеральных частях SNc проецируются в основном в латеральные и каудальные (задние) части стриатума, тогда как дофаминергические клетки в медиальном SNc проецируются в медиальный стриатум. [10] [9] Кроме того, дофаминергические клетки в дорсальном ярусе проецируются в вентромедиальный стриатум, тогда как нейроны вентрального яруса проецируются в дорсальное хвостатое ядро и скорлупу. [6] [9] В целом, наблюдается большая плотность дофаминергического входа в дорсолатеральный стриатум. [9]
Каждый дофаминовый нейрон имеет чрезвычайно большое немиелинизированное аксональное разветвление, которое может иннервировать до 6% объема полосатого тела у крысы. [11] Хотя все дофаминовые клетки SNc проецируются как в стриосомные (или патч-) и матричные нейрохимические отсеки полосатого тела, большая часть аксональной территории дорсального яруса нейрона находится в матричном отсеке, в то время как большая часть аксонального поля вентральных ярусных нейронов находится в стриосомах. [6] [10] [11] Нигростриарные дофаминовые аксоны также могут давать начало аксональным коллатералям, которые проецируются в другие области мозга. Например, некоторые аксоны дофамина нигростриарного происхождения SNc посылают аксонные коллатерали к ножкам моста , вентральному бледному шару , субталамическому ядру , бледному шару , миндалевидному телу и таламусу . [6] [9] [12]
Небольшое количество дофаминовых нейронов дорсального яруса SNc также проецируется непосредственно в кору, хотя большая часть дофаминергической иннервации коры исходит от соседних дофаминовых нейронов VTA. [9]
Дорсальный стриатум расположен в подкорковой области переднего мозга . У приматов и других млекопитающих он разделен передней частью пути белого вещества , называемого внутренней капсулой [13], на две части: хвостатое ядро и скорлупу . [14] У грызунов внутренняя капсула развита слабо, так что хвостатое ядро и скорлупа не разделены, а образуют одну большую структуру, называемую хвостатой скорлупой (CPu). [15] [16] Большинство (около 95%) клеток в дорсальном стриатуме являются ГАМК-ергическими средними шипиковыми нейронами (MSN), также известными как шипиковые проекционные нейроны (SPN). Примерно половина этих MSN содержат дофаминовые рецепторы D1 и проецируются непосредственно в черную субстанцию, образуя прямой путь базальных ганглиев, тогда как другая половина экспрессирует дофаминовые рецепторы D2 , которые проецируются косвенно в черную субстанцию через бледный шар и субталамическое ядро, образуя непрямой путь базальных ганглиев. [17] Оставшиеся 5% клеток представляют собой интернейроны , которые являются либо холинергическими нейронами [18], либо одним из нескольких типов ГАМКергических нейронов. [19] Аксоны и дендриты этих интернейронов остаются в полосатом теле.
Хвостатое ядро и скорлупа получают возбуждающую информацию из всех областей коры головного мозга . [20] Эти глутаматергические входы, как правило, топографически организованы таким образом, что скорлупа получает информацию в основном из сенсомоторной коры, тогда как хвостатое ядро получает информацию в основном из ассоциативной коры. [20] Кроме того, дорсальный стриатум получает возбуждающие входы от других структур мозга, таких как таламус, [21] и незначительные возбуждающие входы от гиппокампа и миндалевидного тела .
Дорсальный стриатум содержит нейрохимически определенные отсеки, называемые стриосомами (также известные как бляшки), которые демонстрируют плотное окрашивание μ-опиоидных рецепторов, встроенных в матричный отсек, содержащий более высокий уровень ацетилхолинэстеразы и кальбиндина-D28K. [22]
Дофаминергические аксонные терминалы нигростриарного пути синаптически связаны с ГАМКергическими MSN в дорсальном стриатуме. Они образуют синапсы на теле клетки и дендритных стержнях, но в основном на шейках дендритных шипиков , которые также получают глутаматергический вход в головки тех же дендритных шипиков. [1]
Основная функция нигростриарного пути заключается в том, чтобы влиять на произвольное движение через двигательные петли базальных ганглиев. Наряду с мезолимбическими и мезокортикальными дофаминергическими путями нигростриарный дофаминергический путь может также влиять на другие функции мозга, включая познание , [23] вознаграждение и зависимость . [24] Нигростриарные дофаминергические нейроны демонстрируют тонические и фазические паттерны нейронной активности. Это может приводить к различным паттернам высвобождения дофамина из окончаний аксонов в дорсальном полосатом теле, а также из тела клетки (сомы) и дендритов в SNc и SNr. [25] [26] Помимо высвобождения дофамина, некоторые аксоны нигростриарного пути могут также совместно высвобождать ГАМК. [27] [28]
Нигростриарный путь влияет на движение двумя путями: прямым путем движения и косвенным путем движения . [29] [30]
Прямой путь участвует в облегчении желаемых движений . Проекции от дофаминовых рецепторов D1, содержащих средние шипиковые нейроны в хвостатом ядре и синапсе скорлупы, на тонически активные ГАМКергические клетки в черной субстанции pars reticulata и внутреннем сегменте бледного шара (GPi), которые затем проецируются в таламус. Поскольку стриатонигральные / стриатоэнтопедункулярные и нигроталамические пути являются ингибирующими, активация прямого пути создает общий чистый возбуждающий эффект на таламус и на движение, генерируемое моторной корой.
Непрямой путь участвует в подавлении нежелательного движения . Проекции от дофаминовых рецепторов D2, содержащих средние шипиковые нейроны в хвостатом ядре и синапсе скорлупы, на тонически активные ГАМКергические клетки во внешнем сегменте бледного шара (GPe), которые затем проецируются в сетчатую часть черной субстанции через возбуждающее субталамическое ядро (STN). Поскольку стриопаллидарный и нигроталамический пути являются ингибирующими, а субталамический путь к черной субстанции является возбуждающим, активация непрямого пути создает общий чистый ингибирующий эффект на таламус и на движение моторной коры.
Болезнь Паркинсона характеризуется тяжелыми двигательными проблемами, в основном гипокинезией , ригидностью, тремором и нарушением осанки. [31] Потеря дофаминовых нейронов в нигростриарном пути является одной из основных патологических особенностей болезни Паркинсона. [32] Дегенерация дофамин-продуцирующих нейронов в компактной части черной субстанции и комплексе скорлупа-хвостатое ядро приводит к снижению концентрации дофамина в нигростриарном пути, что приводит к снижению функции и характерным симптомам. [33] Симптомы заболевания обычно не проявляются, пока не будет потеряно 80-90% дофаминовой функции.
Другая гипотеза предполагает, что болезнь Паркинсона является результатом дисбаланса между дофамином (ДА) и ацетилхолином (АХ) в дорсальном полосатом теле, а не просто дефицитом дофамина. [34]
Дискинезии, вызванные леводопой (LID), являются осложнением, связанным с длительным использованием препарата для лечения болезни Паркинсона L-ДОФА , характеризующимся непроизвольными движениями и сокращениями мышц. Это расстройство возникает у 90% пациентов после 9 лет лечения. Использование L-ДОФА у пациентов может привести к прерыванию проекций нигростриатного дофамина, а также к изменениям в постсинаптических нейронах в базальных ганглиях. [35]
Пресинаптический метаболизм дофамина изменяется при шизофрении . [36] [37]
Другие основные пути дофамина включают в себя:
{{cite book}}
: |journal=
проигнорировано ( помощь ){{cite book}}
: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка ){{cite book}}
: CS1 maint: местоположение отсутствует издатель ( ссылка ) CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )