Том 1 (1128365), страница 68
Текст из файла (страница 68)
Величина ПКП возвращалась кРис. 6.43.Зависимость синаптического облегчения от наличия во внеклеточной среде ионовкальция к моменту поступления в пресинаптическое волокно первого ПД. А. Схемаопыта по кратковременному повышению концентрации Са 2+ в области концевойпластинки. Б.-Д. Черные прямоугольники соответствуют времени импульсноговведения кальция. Видно, что облегчение происходит лишь в том случае, когдакальций присутствует к моменту поступления первого ПД в пресинаптическоеволокно. (Katz, Miledi, 1968.)Рис. 6.44.
Посттетаническая депрессия и посттетаническая потенциация ПКП лягушки. Длятого чтобы снизить амплитуду постсинаптических потенциалов и избежатьгенерации ПД, использовался кураре. А. В растворе Рингера с нормальнойконцентрацией Са 2+ (1,8 мМ) после высокочастотной стимуляции двигательногонерва сначала наблюдается депрессия ПКП. а затем - задержанная потенциация. Б.Когда концентрация Са 2+ во внеклеточной среде снижается до 0,225 мМ,наблюдается лишь потенциация, (Rosenthal, 1969.)исходному уровню примерно через 10 мин.
В растворе Рингера с пониженнойконцентрацией кальция (рис. 6-44, Б) депрессия не развивалась, апосттетаническая потенциация прекращалась раньше.Эти данные были объяснены следующим образом. При высокочастотномраздражении в условиях нормального содержания кальция во внеклеточнойсреде (рис. 6-44, ,A) кванты медиатора выделяются быстрее, чемвырабатываются, поэтому непосредственно после такой стимуляцииуменьшается количество медиатора, высвобождающегося в ответ нараздражение. Далее медиатор снова образуется, и посттетаническая депрессияпрекращается. Кроме того, во время тетанизирующего раздражения Са2+ ,входящий в окончание при его возбуждении, накапливается в нем и занимаетсоответствующие места связывания; в дальнейшем он постепенно выводится спомощью активного транспорта. Считается, что посттетаническая потенциацияи ее медленный спад обусловлены именно таким повышением и последующимснижением внутриклеточной концентрации кальция.
В растворе Рингера снизким содержанием Са 2+ (рис. 6-44,Б) количество этих ионов в окончанииснижается, и поэтому уменьшается число выделяющихся синаптическихпузырьков; в связи с этим запасы медиатора истощаются в меньшей степени. Врезультате посттетаническая депрессия не возникает, а посттетаническаяпотенциация достигает такой же величины, как и при нормальном срдержаниикальция, однако она быстрее201спадает -возможно, из-за того, что кальций выкачивается из окончания быстрее,поскольку его содержание во внеклеточной среде понижено.202200 :: 201 :: 202 :: Содержание202 :: 203 :: Содержание6.10.2. Гетеросинаптическая модуляцияВ некоторых синапсах на выделение медиатора из пресинаптическихокончаний под действием ПД влияют естественные нейрогуморальные агенты(нейромедиаторы или нейрогормоны).
К этим так называемым модуляторамотносятся серотонин (у моллюсков и позвоночных), октопамин (у насекомых),норадреналин и γ-аминомасляная кислота (ГАМК) (у позвоночных). Все этивещества играют также роль медиаторов (табл. 6-2). Кроме того, было показано,что для нервных клеток позвоночных роль модуляторов могут играть некоторыеопиаты (например, эторфин) и эндогенный опиоид энкефалин. Полагают, что,когда эти вещества попадают в кровоток или высвобождаются нервнымиокончаниями вблизи синапса, они в естественных условиях могут модулироватьвыделение медиатора из пресинаптических окончаний. В случае если онивыделяютсярядомспресинаптическимокончанием,говорятогетеросинаптическом действии, поскольку при этом проведение через синапсизменяется под действием добавочного (третьего) нейрона, из котороговыделяется модулятор, изменяющий количество высвобождаемого изпресинаптического окончания медиатора.
В качестве уже знакомого нампримера гетеросинаптического влияния можно привести пресинаптическоеторможение (разд. 6.6.6), при котором снижается количество выделяемогомедиатора. В тех же случаях, когда, напротив, количество медиатора возрастает,говорят о гетеросинаптическом облегчении.В работах по исследованию механизма синаптической модуляции былиполучены данные о том, что модуляторы влияют на количество ионов кальция,входящее в нервные окончания в, ответ на ПД. Часто синаптические модуляторыне вызывают непосредственно открывание (или закрывание) каких-либоканалов.
В типичном случае они влияют (т.е. оказывают модулирующеедействие) на реакцию каких-то каналов на другие агенты. Так, модуляторы, какправило, увеличивают или снижают ток, текущий через популяциюпресинаптических каналов, активируемых потенциалом действия. В обычномслучае этот механизм опосредуется системой внутриклеточных посредников,влияющих на ионные каналы. Что же касается "классических" медиаторов, тоони являются своего рода химическими стимуляторами, непосредственновызывающими открывание мембранных каналов.Лучше всего изучена Гетеросинаптическаябрюхоногого моллюска морскогоТаблица6-2.Некоторыенейромедиаторы и нейромодуляторымодуляцияизвестныеив синапсахпредполагаемые202Рис.
6.45.Гетеросинаптическое облегчение у аплизии. А. Схема нейронных связей, благодарякоторым проведение в возбуждающем синапсе между сенсорным нейроном (СП) имотонейроном (МН) модулируется третьим, облегчающим интернейроном (ОИ). Б.ПД, возникающий в сенсорном нейроне (верхние кривые), вызывает возбуждающийпостсинаптический потенциал в мотонейроне (нижние кривые). При возбужденииоблегчающего интернейрона длительность ПД в сенсорном нейроне увеличиваетсяи наступает облегчение проведения, о чем свидетельствует повышенная реакциямотонейрона. (Kandel et al., 1983.) В. После введения в сенсорные нейроны сАМРактивность калиевых S-каналов (регистрируемая методом локальной фиксации насенсорном нейроне) снижается.
(Siegelbaum et al.t 1982.) Г. Полагают, чтомодулятор, выделяющийся облегчающим интернейроном, связывается срецепторами на сенсорном нейроне, и это приводит к повышению содержания вэтом нейроне сАМР. В результате этого снижается число калиевых S-каналов,открывающихся в ответ на потенциал действия, и ПД удлиняется. При этомкальциевые каналы в окончаниях чувствительных нейронов остаются открытыми втечение более продолжительного времени и, следовательно, приток Са2+ в этиокончания увеличивается. Это и приводит к облегчению проведения.зайца, или аплизии (Aplysia californicd) (см.
рис. 8-4). Это животное широкоиспользуется в опытах по изучению пластичности нервных структур. ЭрикКэндел и его сотрудники обнаружили, что проведение возбуждения междунекоторыми идентифицированными нейронами ЦНС аплизии усиливается входе сенситизации (разд. 8.8).
Это усиление оказалось обусловленнымгетеросинаптическим облегчением выделения медиатора под действиеммодулятора, высвобождаемого в области синапса (рис. 6-45, А, Б). Полагают, чтоэтот модулятор влияет на пресинаптические окончания путем повышенияконцентрации в них внутриклеточного посредника-циклического аденозин-3',5'монофосфата (сАМР, разд. 9.2.1). Показано, что этот посредник влияет наоткрывание особого калиевого канала-так называемого канала S.
Конкретныймеханизм заключается в том, что при повышении уровня сАМР впресинаптическом нейроне эти каналы закрываются и вероятность ихоткрывания при данном значении мембранного потенциала снижается (рис. 645,B). Поскольку же калий, выходящий через S-канал, по-видимому, участвует вфазе реполяризации ПД, закрывание этих каналов приведет к "удлинению"потенциала действия в пресинаптическом окончании, и в результате черезпотендиалзависимые кальциевые каналы в это окончание входит больше ионовСа2+ (рис.
6-45, Г). Считается, что такое опосредованное увеличение временивхода Са2+ служит основной причиной повышения количества высвобождаемогомедиатора при гетеросинаптическом облегчении в данном синапсе.203202 :: 203 :: Содержание204 :: 205 :: Содержание6.11.
МедиаторыОдна из самых сложных задач, стоящих перед нейрофизиологами, состоит вточной химической идентификации медиаторов, действующих в различныхсинапсах. Пока идентифицировано лишь ограниченное число таких медиаторов;некоторые из них указаны в табл. 6-2. Для того чтобы медиаторная функция тогоили иного вещества в какой-либо ткани была неопровержимо доказана, должныудовлетворяться определенные критерии. Приведем некоторые из них.1. При прямом нанесении на постсинаптическую мембрану вещество должновызывать в постсинаптической клетке абсолютно такие жефизиологические эффекты, что и при раздражении пресинаптическоговолокна.2.
Должно быть доказано, что это вещество выделяется при активациипресинаптического нейрона.3. Действие вещества должно блокироваться теми же агентами, которыеподавляют и естественное проведение сигнала.Наиболее известным из установленных медиаторов является ацетилхолин(рис. 6-46). Это вещество выделяется из окончаний двигательных аксонов ипреганглионарных вегетативных нейронов позвоночных (см. рис. 8-13),постганглионарных окончаний парасимпатических вегетативных нейронов ипресинаптических окончаний некоторых нейронов ЦНС позвоночных.
Повидимому, оно играет роль медиатора и в ряде нейронов беспозвоночных, в томчисле в некоторых клетках ЦНС моллюсков и чувствительных нейронахчленистоногих.Ацетилхолин (АцХ), вьделяющийся окончаниями так называемыххолинергических нейронов, гид-ролизуется до холина и ацетата ферментомацетил-холинэстеразой (АцХЭ). Этот фермент обычно находится всинаптической щели рядом с поверхностью пресинаптической мембраны (рис.6-47). Продукты гидролиза на постсинаптическую мембрану не действуют.Образующийся холин активно поглощается пресинаптическими окончаниями издесь, конденсируясь с ацетил-коферментом А (СоА), образует новую молекулуАцХ.Молекула АцХЭ имеет два участка (рис.
6-48): 1) анионный участок,связывающий четвертичный атом азота АцХ; 2) эстеразный участок, отдающийэлектроны ацетатному остатку молекулы АцХ; при этом и происходитрасщепление АцХ на ацетат и холин. Процессы, осуществляющиеся в этихучастках, приводят к гидролизу АцХ, и тем самым действие этого медиатора напостсинаптическуюмембранупрекращается.АцХЭинактивируетсянекоторыми нервно-паралитическими веществами и инсектицидами. В этомслучае АцХ накапливается в синапсах. При этом либо не происходит реполяризация постсинаптической мембраны, либо (воРис.
6.46. Структурные формулы трех лигандов, способныхсвязываться с Н-холинорецепторами. Естественным лигандом является ацетилхолин. Аналог АцХкарбахолин является его агонистом, т. е. он, как и АцХ, активирует АцХ-канал. D-тубокурарин такжесвязывается с АцХ-рецептором, однако при этом . блокируется присоединение к этому рецепторуацетилхолина.Рис. 6.47. Биохимические превращения ацетилхолина в холинергическом синапсе. АцХ, выделяющийсясиноптическим окончанием, гидролизуется в синаптической щели ферментом ацетилхолинэстеразой(АцХЭ). Холин захватывается пресинаптическцм волокном и снова превращается в АцХ путемацетилирования. (Mountcastle, Baldessarini, 1968.)204Рис. 6.48. А.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
