Том 1 (1128361), страница 25
Текст из файла (страница 25)
В качестве первого примера обратимся к упоминавшемуся процессу — высвобождению медиаторных веществ. Высвобождение медиатора Микроморфология концевой пластинки. Существующие представления о структуре концевой пластинки отраженъ1 на рис. 3.!3. Характерная особенность пресннаптического окончания мотонейронаскопления в нем (кластеры) «синаптических» пузырьков. Напротив них посгсинаптическая мембрана образует глубокие складки. Каждой из них соответствует активная зона пресинаптической мембраны — желобок на ее внутренней поверхности, вдоль обеих сторон которого располагаются в ряд синаптические пузырьки.
Некоторые из них открыты наружу, в синаптическую щель. Очевидно, активные зоны и ассоциированные с ними пузырьки следует рассматривать как аппарат, специализированный щгя экзоцитоза (с. 17), т.е. для выброса содержимого этих пузырьков в синаптическую щель. Биохимическими методами показано, по они содержат высокие концентрации ацетилхолина, а также белки и нуклеотиды. Таким образом, в активных зонах а1аиааалауапг)еххп ! ! Ьмнг//уаптга.11Ь.гп ф Рис. ЗЛЗ. Ультраструктура нервно-мышечного синапса. Вверху слеза: нервные окончания на мышечном волокне; на схеме рядом пресинаптическое окончание (красный цвет) вместе с лежащей под ним складчатой мышечной мембраной при большем увеличении.
Внизу: еще большее увеличение: мембрана пресинаптического нейрона (красный цвет) с частично разъединенными внутренним и внешним слоями, а под ней (черный цвет) соответствующие слои субсинаптической мембраны мышши. «Частицы» -зто ацетилхолиноаые рецепторы и молекулы холинзстеразы е мембране (по (6) с изменениями) ацетилхолин высвобождается из окончания мото- нейрона в виде накопленных пузырьками порций.
«Квантовая» природа потенциала коюзевой пластинки. Поскольку ацетилхолин высвобождается приблизительно одинаковыми порциями, соответствующими объему пузырька, постсинаптический ток (ВПСТ) должен состоять из мелких «субъединиц». Их можно наблюдать, регистрируя с помощью метода локальной фиксации потенциала «пэтч-кламп» (см. рис. 2.11); синаптические токи в микроучастке концевой пластинки длиной несколько микрометров.
Во время стимуляции мото- нейрона амплитуда ВПСТ явно представляет собой кратное количество этих губ»единиц; на рис. 3.14 показаны последовательно 2, 1, 3, 0 ... его «квантов». В отсутствие стимуляции нейрона они могут появляться слонтлнно. Количество квантов на один стимул варьирует стохастически, биномиально рас- »тико С:лава (Библио«ока ног»/тэа) 1 1 »1аеаааа»у«натек.ав 1 1 Ыаарфуапцо 11Ълп ЧАСТЬ 1. ОБЩАЯ ФИЗИОЛОГИЯ КЛЕТКИ Ю ыо Даоолнлиаачнн ~ нд впст 2 1 3 О 1 1 2 Соонтанныи Вост кванты влот ю -ю -зо -те 1Е -ю пределяясь около некоторого среднего значения.
Практически нет сомнений, что каждый такой «квант» тока соответствует порции ацетилхолина из одного пузырька. достигающей путем диффузии посгсинаптнческих рецепторов и вызывающей открывание ионных' каналов. Пузырек содержит несколько десятков тысяч молекул ацетилхолина. Длина пресинаптического окончания концевой пластинки составляет более 1 мм; изнего в ответ на один потенциал действия двигательного аксона высвобождается несколько сот «квантов», неразличимых индивидуально в суммарной реакции. Однако между потенциалами концевой пластинки, достигающими примерно 40 мВ (рис.
3.2), можно зарегистрировать спонтанные сдвиги потенциала амплитудой менее 1 мВ, обусловленные спонтанным высвобождением «квантов» медиатора из открывающихся наружу синаптических пузырьков. Медиаторы запасаются в пузырьках и высвобождаются из них не только в нервно-мышечном, но и во всех других известных химических синапсах.
Например, «квантовые» токи на рис. 3.12 вызваны таким высвобождением глутвмата. Пузырьки могут содержать различные меднаторы, перечисленные на рис. 3.7, по обычно только по одному в каждом синапсе. Впрочем, иногда наряду с классическим медиатором (например, ГАМК) в пузырьках находится и пептид с модулируюшим действием (с. 54). Высвобождение квантов медиатора. Потенциал действия пресинаптического окончания ведет к почти синхронному (с небольшой синаптической задержкой) высвобождению квантов медиатора, которое приводит к генерированию потенциала (например ВПСП) в постсинаптической мембране.
Временные соотношения этих процессов показаны на рис. 3.15 для гигантского синапса кальмара, где можно зарегистрировать как пре-, так и постсинаптические изменения потенциала и токи. Кроме потенциала действия, постсинаптических токов и потенциалов на рисунке представлено поступление Са~' в пресинаптическое окончание, сопровождающее )ца+- и К+-токи во время деполяризации (см. с. 38). Этот входящий Саа+-ток играет ключевую роль в квантовом высвобождении. Уже давно было известно, что химическая синоптическая передача наруиюстся лри значительнала снижении «искл«точней каниентрации Саа+, (Саа+3о.
Этот эффект примеРно пРопоРционален четвеРтой степени (Саа'Зо (12)„следовательно, для высвобождения одного кванта медиатора требуется реакция четырех ионов Са с активатором на внутренней стороне пресинаптнческой мембраны. Однако действие активатора зависит, по-видимому, еще и от потенциала, т.е. даже при достаточно высокой внутриклеточной концентрации Са"„(Саа'Зн синхронное высвобождение медиатора требует деполяризации мембраны (313. Можно предполагатгч что опа влияет на акги- Рис.
3.14. Высвобождение квантов ыедивторв проявляется в квантовом характере ВПСТ. Каждая стрелка указывает момент кратковременной деполяризации нервного окончания. Возникающие ВПСТ состоят из 2, 1, 3, ... и т.д. квантов, что отмечено цифрами под кривой. Между ВПСТ, «вызванными» деполяризвцией, заметен спонтанный ВСПТ такой же квантовой ампли- туды Рис. 3.15. Синоптическая передача в гигантском синвпсе кальмара.
Д. Пресинаптическал запись: временной ход потенциала действия и ассоциированное поступление Сва' в нервное окончание (!с,). Б. Постсинвптическвя запись: ток (ВПСТ), потенциал (ВПСП) и запускаемый им потенциал действия (по (24) с изменениями) ГЛАВА 3. МЕЖКЛЕТОЧНАЯ ПЕРЕДАЧА ВОЗБУЖДЕНИЯ 63 мз 20 гч ~'""-'~) г Б Каалты/стимул Пасла 1 гл стимула Яство Слава Овибттиотека хаоса/тза) затор примерно таким же образом, как и на молекулу ионного канала (рис.
2.12 — 2.15). Следовательно, пресинаптические активные зоны с их участками связывания пузырьков н мембранными белками («частицами») (рис. 3.13) должны представлять собой аппарат для быстрого регулирования экзоцитоза посредством деполяризации мембраны и повышених (Саха]л Рост (Саа+]ь возможно, влиЯет на сократительные злемегггы цитоскелета (см. с.
20, рис. !.13) или инициирует фосфорилирование функциональных белков (рис. 1.16). Сииаптическое облегчение. В свете представлений о квантовом высвобождении рассмотрим теперь синаптический механизм, сравнимый по своему значению с суммацией и торможением; синаптическое облегчение. Этот процесс иллюстрирует рис. 3.16, А.
Когда окончание нейрона начинают раздражать с частотой 20 Гц, ВПСП, генерируемый в ответ на первый стимул, едва различим, но по мере продолжения стимуляции его амплитуда постепенно нарастает. Таким образом, ритмическая активация повышает эффективность синаптической передачи.
Если частоту стимулов увеличить вдвое (рис. 3.16, А, нижняя запись), эффект облегченна усиливается. Более того, благодаря значительному сближению ВПСП между собой происходит и их суммация (рис. 3.10) с повышением фонового уровггя деполяризации, от которого начинается каждый ВПСП. Регистрация синаптических токов показывает, что при облегчении амплитуда ВПСТ возрастает. Как иллюстрирует рис. 3.16,Б, во время торможения увеличивается среднее число квантов, высвобождаемых в ответ на каждый стимул. Наибольшее облегчение наблюдается, когда очередной стимул поступает через несколько миллисекунд после предыдуШего; оно затухает с постоянной времени порядка 50 мс.
Такое облегчение-лрегцналтичегквй процесс, поскольку при нем увеличивается вероятность высвобождения квантов медиатора. Большинство авторов полагаю~, что это обусловлено «остаточным кальцием». Во время деполяризации окончания в него входят ионы кальция и (Са +]; возрастает (рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
