Том 1 (1112429), страница 33
Текст из файла (страница 33)
Одним из основных достижений в области изучения входящих токов было открытие входа кальция во время потенциала действия во многие нейроны. В ряде клеток трансмембранный ток создается в основном благодаря входу кальция. Если в мембране имеются и кальциевые и натриевые каналы, то они проявляют, по-видимому, различные свойства. Кальциевый ток претерпевает ие такие быстрые изменения, как натриевый, и поэтому потенциалы действия, создаваемые Са», отличаются длительностью. О местных различиях в мембране нейронов свидетельствует тот факт, что в теле некоторых нервных клеток моллюсков потенциал действия создается преимущественно за счет Са'«, а в аксоне — главным образом за счет (ч(ас. В нейронах (например, в дендритах клеток Пуркинье мозжечка) выявлены как медленные кальциевые потенциалы, так и быстрые натриевые импульсы («спайки»).
Вклад ионов кальция в создание потенциалов действия может иметь важное значение. Во-первых, вход кальция во время потенциала действия представляет собой эффективный механизм повышения внутриклеточной концентрации свободного Са'», а этот ион участвует в работе целого ряда клеточных механизмов. Во-вторых, ионы кальция регулируют проницаемость для других ионов, в частности для Кс. В-третьих, Сач.
играет важнейшую роль в модуляции проведения в электрических синапсах и в выделении медиаторов в химических синапсах. Подробнее мы рассмотрим эти механизмы как в последующих разделах настоящей главы, так и в главе 8, Кроме кальциевого тока, участвующего в создании потенциала действия, был обнаружен еще один очень медленный кальциевый ток (7с). Этот ток ответствен за медленную деполяризацию, обусловливающую генерацию пачек (Ьпгз(з) импульсов в некоторых пейсмейкерных нейронах.
Интересные данные были обнаружены и в отношении выходящих токов. Так, в некоторых участках нервных клеток (например, по-видимому, в перехватах Ранвье) не наблюдается задержанной активации калиевой проницаемости, вызванной импульсной деполяризацией (такая активация описана в модели Ходжкина — Хаксли). По-видимому, в подобных участках 7. Потенциал действия 1бз реполяризация мембраны обусловлена исключительно натриевой инактивацией.
Важнейшим открытием было обнаружение медленного калиевого тока, зависящего от внутриклеточной концентрации свободного Са'с. На некоторых нервных клетках было показано, что Са'+, входящий через мембрану во время потенциала действия, активирует медленные калиевые каналы. Полагают, что медленная гиперполяризация, обусловленная этим током, участвует в регуляции ритма импульсации при сравнительно низкой частоте (т. е. длительных межимпульсных интервалах). В некоторых нейронах моллюсков был найден еще оЛин калиевый ток (7л).
Этот ток активируется при незначительной (по сравнению с уровнем покоя) деполяризации, в связи очем он играет важную роль в регуляции возбудимости и частоты импульсации при соответствующих величинах мембранного потенциала. В электрической аналоговой модели мембраны все эти ионные каналы можно представить как включенные параллельно источники ЭДС. Для некоторых нервных клеток были разработаны сложные компьютерные модели, включающие характеристики всех ионных каналов.
На рис. 7.8 в качестве примера приведена модель нейрона аплизии. Видно, что эта модель со сравнительно хорошим приближением воспроизводит характер импульсации, записанной от нервной клетки в эксперименте. Метод локальной фиксации (рагс)1 с!атпр). До сих пор речь шла об исследованиях мембранно-ионных механизмов, в которых почти исключительно использовалась внутриклеточная запись. При такой записи кончик микроэлектрода находится внутри клетки. Однако значительно большую информацию можно было бы получить, поместив кончик электрода непосредственно на наружной поверхности мембраны. Для этого необходимо.
чтобы кончик был гладким, ровным и плотно примыкал к мембране. В последние годы исследователям из ряда стран удалось разработать и усовершенствовать подобную методику. Для этого кончик микроэлектрода прижимается к клеточной мембране, в микроэлектроде создаетсянебольшоеотрицательное давление и кончик вместе с плотно подсосавшимся к нему участком мембраны отводится от клетки (рнс. 7.9). Такой метод микрофиксации позволяет непосредственно изучать деятельность отдельных мембранных каналов и изменения этой деятельности под влиянием веществ, подводимых прямо к мембране. Использование этой новой методики, по-видимому, позволит сутцественно расширить наши знания о механизме работы ионных каналов, лежащем в основе генерации потенциалов действия и синаптических потенциалов.
В главе 9 будет 11» Ю( Ф а К » л З 3Х « х Ф 4« ч З О 3" л 6 'о л З и л Ф с В а х 63 а а а 3 Ф З о а х Ф «3, й в И' о и «О « з ха О« О 43 Оа 3 С О с ЮМ о Х ~. ")с ( й ов Ь $ Х ' 43 43 3 оиа и а о 63 ах а З «З ас х а х коси Фой О ХЮОЗ «« о'«х вохв В й3- о коки йа3 К Ф««Ф,Ф ю в о аКЦ„ Я~а О.3 Зй 3 3О в Ф в З ко 3 а Охи а й Х М~х ~ »в а 33 Х в 3 «О + о М ака 3ОЯФФ Фи ах хвх Зхви Ф й "х и х раЕФ всоВ ИКЗИЮ Ю к вь а 3 Л Кой о х х ««вс Ф о в во О,Ф Кйй 3О З О'3 63 ОЛФ ксо ИЦФ ,ц к а и 3«3 ЮЗФ ~«о 3 3О О Ф е хкв х вй о о О,ФФК В й:- кскв 63 О З л М З 6.
ои З«хо, оаа ха о» О.К ий у а "Вх 63КФ й Ф а» к 43« ових вйа кики Кийк ,О «6\ Ф С Ф 3 О О Ф к 5 и + « ЕЗ х 63 Фа Ф Й к о К+ ОО аак 3 3«й а Зйх х Иа~ в « к й э З о а о »х Ф х Ю 6 4," 3« о а хх О, о 3 о вс 3 К Ф З Йв 3 Ф к оа О 3 и К 6 34 акой , их о о К«й ~а 63 З х Зо в«« Х 3. Х "х О-„-Ое Е йв йи м Фх ЮФ К К а О О,«3 ю З л З и 3 ио ахо иь 8 х аи о, О»в ФОФ о 4 ф Ф"„ о к о 36 аай ,3 3В Ф о.й а кхо оив в 3 33 в .О Р .» 3" З л Ф » хо 6 В Р О «З Ф 4 хкх ФСХ Зв ~ о 3 х 3О о акко 63 3«й„ а В и аФ, 36 С ф 43 им «;\ 3 «О + ~Б З в и «3 ох З в-"З а з 5." Оа а х в хх ас Ф ю»хах 3 3 ФФОЗ а Ф В о »ахо в ФФО „ОИ~ФО»К а хй»в»5 ФФЗ.З-Ф М ° й .Й З 3 в о и Зй ВФ 6 Пк ~ о о «к о в «х "3«аа й а « О«О»а 6 ай+ О Х О 3 а$ Ф к 3 ~ЮЗФ~О »лаха аавви 3 ОФО З о « о В а к аай аах «ФВ ах Ф О Ф Ю Ол" Оах— х»а- 4 Х в си в 6 В ь, ОФЬ :хха "ФФЗ СВВО 6 а Ы к и~ ~цИйв о о ФЯ Ф«.
йи-Ф 3 3 а в»в Х ,6 3 + хива Р, во Зих В «3 а««3" «а К Ф 3 ( в иох КД Зк х ««Д З й ,. й О. « З 3О йо К «, ЗВ ах в ф х ж кклхох о Ив а В а ОО Ооноа О,х Ф 63» « ахах ЮДЮ »О.хк ,ЛХОФФ ав Я а о ФОМОЮ~ Сййс,х Ов ЮМ "3О й а оа Ф О Я ивк О'а й х 5Р,"й П. Клеточньге механизмы 7. Потенциал дегстзия 167 40 й — 80 а — 80 и Пои«»си»змие Б 4»А и ао-~ И й -БО~ О П(ППППП Х Рис. 7.8.
Ритмическая импульсации з мотоиейроие чернильной железы аплизии. А. Виутриклеточиая запись потенциала в эксперименте. Б. Компьютерная модель. Верхняя кривая — виутриклеточиые потенциалы, воспроиэведеивые в соответствии с моделью; нижние кривые — времеиийе характеристики различных воииых токов. (Вугпе, 1980.) рассмотрена деятельность одиночного канала в области нервно- мышечного соединения, а в главе 12 — в обонятельной клетке насекомого. Потенциалзависимость и чувствительность к медиаторам. До сих пор мы рассматривали ионный канал как своеобразный макромолекулярный комплекс, проницаемость которого для различных ионов зависит от мембранного потенциала, — иными словами, классический «потенциалзависимый» канал.
Принято считать, что именно эта особенность отличает каналы, ответственные за генерацию импульсов, от каналов, обусловливающих возникновение синаптических потенциалов: последние активируются лишь медиаторами, высвобождаемыми другими иейро- Рис. 7.9. Методпга вокальной фиксации («Ра1сь с1ашр»), позволяющая регистрировать активность отдельных каналов в коицевой пластинке мышечного волокна лягуики.
А. Положение микропипетки иа клеточной мембране до и после создания в микропипетке небольшого отрицательиого давления. Когда участок мемграпы «всасывается» в микропипетку, сопротивление между этим участком и окружающей мембраной возрастает от 100 10' Ом (100 МОм) прибзпзительно до 60 !ОЯ Ом (60 ГОм).
Б. Непрерывная запись активности мембяапы до и после «подсасызаивя». Короткие отклонении кривой кииэу соотвгтствуют открытию одиночных каналов под влиянием ацетидхолииа, подаяаемого через мвкропипетку. В. Непрерывная запись активности мембраны до п после «подсасывапия» при большей скорости развертки. (Наш!11 е1 а!.. 1981.) нами. Однако недавно было обнаружено, что .потенциалзависимые каналы некоторых клеток чувствительны к медиаторам. В качестве примера можно привести изящные опыты К. Данлэп (К, 1)пп!ар) и Дж. Фишбаха (О. Р1зсЬЬасЬ), осуществленные в Гарвардском университете.
В этих опытах производилась внутриклеточная запись от культивируемых диссемииироваииых клеток спинального ганглия цыпленка. Эти клетки характеризуются длительным потенциалом действия, передний фронт которого обусловлен натриевым током, а более поздние компоненты — кальциевым. Посредством внеклеточных микропипеток на поверхность нейронов наносились различные медиаторы. Как видно из рис, 7.10, многие из этих медиаторов (серотонин, гамма-аминомасляная кислота и норадреналин) вызывали укорочеиие медленного кальциевого компонента потенциала действия.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
