Том 1 (1128365), страница 60
Текст из файла (страница 60)
Есть указания на то, что пузырьки выделяются из активных зон путемэкзоцитоза; в пользу этого говорят электронно-микроскопические данные,такие, например, как на рис. 6-16. Выделение медиатоpa из пресинаптическогоокончания начинается под действием поступающего к этому окончанию ПД.Высвободившийся медиатор (в нервно-мышечном синапсе позвоночных этоацетилхолин) гидролизуется ацетилхолинэстеразой (АцХЭ).
Этот ферментможно обнаружить гистохимическими методами (рис. 6-17). Оказалось, что внервно-мышечном синапсе лягушки он располагается в области субнейрональных складок. Еще до гидролиза АцХ связывается с рецептором впостсинаптической мембране концевой пластинки, в результате чего накороткое время открываются расположенные рядом с этими рецепторамиканалы, более или менее избирательно проницаемые для Na+ и К+.Рис. 6.16. Поперечный срез синаптическогоокончания в электрическом органе ската Torpedo; препарат получен методом замораживания скалывания. В окончании видны синаптические пузырьки; два из них были заморожены в тот момент,когда они вскрывались в синаптическую щель. Увеличение 40000. (Nickel, Potter, I970.)Рис. 6.17.
Двигательная концевая пластинка (нервно-мышечное соединение) лягушки. А. Снимокцельного препарата под световым микроскопом. Видно двигательное волокно (идет в направлениисверху), разветвляющееся вправо и влево по поверхности мышечной клетки. С помощью специфическойгистохимической реакции ацетилхолинэстераза на постсинаптической (мышечной) мембране былаокрашена в черный цвет. Б. Электронная микрофотография области двигательной концевой пластинки.Мышечная клетка (в ней видна поперечная исчерченность миофибрилл) расположена внизу. В мембранемышечной клетки образуются многочисленные впячивания - так называемые субнейрональные складки.Над мышечным волокном проходит окончание аксона (здесь виден его продольный срез), в которомсодержатся бледные синаптические пузырьки, группирующиеся над участками утолщенияпресинаптической мембраны и образующие так называемые активные зоны.
Над пузырьками видны болеетемные гранулы и митохондрии. Синоптическая щель заполнена аморфным мукополисахаридом.(McMahan et al, 1972.)178Рис. 6.18. Трехмерная реконструкция двигательной концевой пластинки лягушки по данным электронноймикроскопии. Нервное окончание лежит в углублении на поверхности мышечного волокна, В этомуглублении имеются поперечные субнейроналъные складки (cc), над которыми располагаются активныезоны (аз) нервного окончания, богатые синаптическими пузырьками (сп). Окончание покрываетшванновская клетка (Ш), от которой под это окончание протягиваются тонкие отростки. (Для сравнениясм.
рис. 6-17.) (Peper et al., I974.)1791 Строго говоря, термин "концевая пластинка" не совсем точно описывает строение нервно-мышечногосинапса у земноводных; первоначально он был применен к нервно-мышечному соединениюмлекопитающих, которое действительно было компактно и больше похоже на пластинку, чем уземноводных.177 :: 178 :: 179 :: Содержание179 :: 180 :: Содержание6.6.2. Синаптические потенциалыВ 1942 г. Стефан Куффлер опубликовал результаты опытов на одиночныхмышечных волокнах лягушки. В этих опытах были зарегистрированыдеполяризующие потенциалы, тесно связанные с концевой пластинкой.
Онивозникали в ответ на поступление импульсов по двигательным нервам ипредшествовали генерации ПД в мышечной клетке. Деполяризующиепотенциалы, зарегистрированные Куффле-ром с помощью достаточно грубых посовременным понятиям внеклеточных методик, были наибольшими в областиконцевой пластинки и постепенно уменьшались и исчезали по мере удаления отнее. В связи с этим они были названы потенциалами концевой пластинки (ПКП).Куффлер сделал правильный вывод о том, что распространяющийся в мышечнойклетке ПД возникает в результате местной деполяризации постсинаптическоймембраны в ответ на поступление ПД к пресинаптическому окончанию.После того как в конце 40-х гг. была разработана методика измерений спомощью стеклянных капиллярных микроэлектродов, появилась возможностьсущественно углубить эти первые исследования.
Те данные, которые мы будемздесь рассматривать, получены при изучении синаптической передачи в нервномышечном соединении лягушки с использованием внутриклеточных методик;эти работы были выполнены главным образом в лаборатории Бернарда Катца.Если ввести микроэлектрод в мышечное волокно на расстоянии несколькихмиллиметров от области ветвления двигательного нерва, то мы зарегистрируемпотенциал покоя, а затем, через несколько миллисекунд вслед за поступлениемПД в окончание двигательного аксона, импульсный ПД.
При раздражениидвигательного аксона каждый раз будет регистрироваться ПД мышечноговолокна, а само волокно будет сокращаться. Если же подействовать на препаратядом кураре (D-тубокурарином; см. дополнение 6-3), использовавшимсяюжноамериканскими племенами для смазывания стрел, и постепенноувеличивать концентрацию этого яда, то при какой-то пороговой величинебудет наблюдаться резкое полное подавление ПД в мышце (по закону "все илиничего") и мышца не сократится. В то же время никаких изменений ПД вдвигательном нервном волокне не произойдет, а мышечное волокно сможетгенерировать ПД и сокращаться в ответ на прямой электрический стимул.Значит, кураре не действует на генерацию ПД в пресинаптическом волокне ипостсинаптической клетке, и из этого можно заключить, что данный яд какимто образом блокирует синаптическую передачу в нервно-мышечномсоединении.При введении же микроэлектрода в непосредственной близости (нарасстоянии менее 0,1 мм) от концевой пластинки (рис.
6-19,Б) происходитследующее.1. ПД возникает не скачкообразно от уровня потенциала покоя, емупредшествует появление деполяризующего потенциала, значительно болеемедленного и низкоамплитудного, чем сам потенциал действия. Это и естьПКП, или постсинаптический потенциал.179Рис. 6.19. Разделение ПКП и ПД. А. ПД, регистрируемый вмышечном волокне на некотором расстоянии от концевой пластинки.
Б. ПД, регистрируемый рядом сконцевой пластинкой; видно, что ПД как бы "вырастает" из ПКП. В. Если уменьшить амплитуду ПД нижекритического уровня, введя кураре-препарат, блокирующий постсинаптические рецепторы, то можнобудет зарегистрировать только ПКП. В этом случае на некотором расстоянии от двигательной концевойпластинки будет регистрироваться лишь потенциал покоя.1. По мере увеличения концентрации кураре величина ПКП становится всеменьше.2. Для того чтобы постсинаптический потенциал мог запустить ПД, ондолжен достичь некоего критического уровня-порогового потенциала.Именно поэтому в том случае, когда при достаточной концентрации курареамплитуда постсинаптического потенциала снижается ниже пороговойвеличины, ПД резко подавляется.В том случае, когда под действием кураре постсинаптический потенциалстановится меньше порогового, генерация ПД подавляется и регистрируетсяодин лишь ПКП без наложенного на него потенциала действия (рис.
6-19,В).Если теперь снова вводить регистрирующий микроэлектрод все дальше идальше от концевой пластинки, то окажется, что амплитуда постсинаптическогопотенциала будет убывать примерно экспоненциально (рис. 6-20). Такимобразом, в отличие от регенеративного и распространяющегося без затуханияПД постсинаптический потенциал проводится пассивно и постепенно затухает.Рис.
6.20. Затухание ПКП по мере увеличения расстояния от концевой пластинки. А. Для записи ПКПмикроэлектроды вводили на расстоянии 0, 0,5; 1,0; 7,5; 2,0; 2,5 и 3 мм от концевой пластинки мышечноговолокна лягушки при частичном блокировании кураре. Б. ПКП, зарегистрированные на разномрасстоянии (оно указано над кривыми в миллиметрах) от концевой пластинки. В. По мере удаления отконцевой пластинки максимальная амплитуда потенциала убывает примерно экспоненциально. (Fall, Katz,1951.)180179 :: 180 :: Содержание180 :: 181 :: Содержание6.6.3.
Синаптические токиПри изменении мембранной проницаемости для одного или нескольких ионов(т. е. при открывании или закрывании соответствующих каналов)180мембранный потенциал, согласно уравнению (5-7), может смещаться до новогоуровня. Когда открываются каналы того или иного типа, через нихустремляются соответствующие ионы и возникает электрический ток.
Этимеханизмы важно иметь в виду, если мы хотим понять сущность химическойпередачи сигналов, поскольку под действием медиатора, высвобождающегося изпресинаптических окончаний, постсинаптические каналы открываются (или,реже, закрываются). Через активированные постсинаптические каналы течетсинаптический ток.
Таким образом, процессы, происходящие при химическойпередаче, определяются тем, какие каналы (для каких ионов) будут открыватьсяпод действием медиатора: от природы проходящих через каналы ионов зависятнаправление и величина протекающего через мембрану тока, а следовательно,полярность и амплитуда постсинаптического потенциала.Ионные токи, обусловливающие постсинаптический потенциал, можнозарегистрировать, поддерживая этот потенциал на постоянном уровне методомфиксации потенциала на постсинаптической мембране (см. дополнение 5-4).Потенциалнервно-мышечногопрепаратаследуетфиксироватьвнепосредственной близости от концевой пластинки (рис. 6-21, ,A). В подобныхэкспериментах потенциал постсинаптической мембраны поддерживают напостоянном уровне с помощью электронной системы с обратной связью, адвигательное(пресинаптическое)волокнораздражают.Медиатор,высвобождающийся из окончания этого волокна, вызывает характерныйсинаптический ток (рис.
6-21, Б). Он порождается ионами, переносимыми по ихэлектрохимическому градиенту через каналы, которые открываются впостсинаптической мембране под действием медиатора.Для выяснения природы ионов, отвечающих за синаптический ток,первоначально изменяли внеклеточные концентрации различных ионов иисследовали влияние этих изменений на синаптический ток. Так былообнаружено, что входящий синаптический ток в концевой пластинкепорождается входящими ионами Na + , причем этот ток частичнокомпенсируется меньшим по величине выходящим калиевым током. Сегодняизвестно, что через одни и те же каналы, активируемые в концевой пластинкеАцХ, проходят и те и другие ионы.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
