В.А. Дубынин - Ругулярные системы организма человека (1128370), страница 23
Текст из файла (страница 23)
Нейроны-пейсмекеры находятся в дыхательном центре продолговатого мозга, сходные же свойства имеют клетки центра сердечного автоматизма. Существуют химические соединения — специфические блокаторы потенциал-зависимых Ха'-каналов. Введение любого из этих препаратов блокирует вход ионов г(а' и прекращает генерацию потенциалов действия.
Наиболее известный блокатор — тетродотоксин, яд рыбы-собаки (иглобрюха), обладающий очень высокой активностью. Признаками отравления являются быстрое понижение тонуса сосудов (расслабление гладких мышц в их стенках), угнетение дыхания, паралич скелетной мускулатуры. Часть молекулы тетродотоксина входит в устье потенциал- зависимого Ха'-канала и застревает в нем.
В результате возникает хорошо подогнанная «пробка» и ПД не развивается. Тетродотоксин эффективен только при действии с наружной стороны мембраны (рис. 3. 13). Особая группа фармакологических препаратов — местные анестетики: используется для предотвращения генерации и распространения ПД в периферических нервах.
Это позволяет устранить локальные болевые ощущения. Молекулы местных анестетиков (новокаин, лидокаин) слишком велики, чтобы войти в Ха'-канал снаружи; они перекрывают его, проникнув изнутри клетки либо предварительно растворившись в липидной мембране. С внутренней стороны канала действуют также блокаторы И-створки. Примером может служить батрахотоксин, яд лягушек-листолазов. Он резко увеличивает проницаемость 114 3.
ОБщАя ФизиОлОГия неРВнОЙ системы мембран для ионов Ха', приводя к нх деполяризации и нарушению сердечной проводимости. Тетраэтиламмоний способен блокировать потенциал-зависимые К'-каналы. В его присутствии наблюдается резкое удлинение нисходящей фазы ПД. В результате возрастает и суммарная длительность потенциала действия. В настоящее время известен не один, а несколько типов потенциал-зависимых Ха-- и К'-каналов. Они различаются порогами срабатывания, а также скоростью открытия н закрытия.
Кроме того, в суммарные ионные токи, возникающие при развитии ПД, значительный вклад вносят ионы Саз'. Существуют специфические потенциал-зависимые каналы, через которые Саз' входит в клетку; при этом он выполняет две функции: как положительно заряженный ион деполяризует мембрану и как химический агент влияет на работу других ионных каналов, ферментов, рецепторов. Важно также то, что всякий ПД уменьшает существующую разность концентраций ионов Ха' и К внутри и снаружи клетки.
Если заставить нейрон генерировать ПД с максимальной частотой, то уже через несколько тысяч импульсов за счет выхода К' и входа Ха" общий заряд цитоплазмы существенно приблизится к нулю. Врезультате И-створки Ха -каналов не смогут открыться в конце нисходящей фазы ПД и потенциалы действия прекратятся. Теперь для восстановления работоспособности необходим отдых, и тогда Ха', К'-насосы вернут разность потенциалов к уровню ПП. Для реальных режимов деятельности ЦНС подобные ситуации нетипичны: «рабочая» частота нейронов редко превышает 50 — 70 Гц, причем интервалы активации невелики (десятые доли секунды). Однако в 115 Зхь ПОСТСИНАПТИЧЕСКИЕ ПОТЕНЦИАЛЫ случае электрошока или эпилептического припадка временное выключение импульсной активности нервных клеток весьма характерно.
3.4. ПОСТСИНАПТИЧЕСКИЕ ПОТЕНЦИАЛЫ. РАСПРОСТРАНЕНИЕ ПОТЕНЦИАЛА ДЕЙСТВИЯ ПО НЕЙРОНУ Запуск импульсной активности в нервной системе осуществляют два основных фактора. Первый из них — стимулы, действующие на чувствительные клетки сенсорных систем и изменяющие проницаемость их мембраны. Это приводит к развитию особых рецепторных потенциалов и в итоге— к генерации ПД. Второй фактор — выделение медиатора из пресинаптического окончания.
Попав в синаптическую щель, медиатор воздействует на постсинаптическую мембрану, возбуждая или тормозя следующий нейрон. Процессы подобного возбуждения или торможения связаны с деятельностью еще одного типа ионных каналов — лиганд-зависимых (хемочувствительных). Они находятся на мембране, непосредственно окружающей синаптический контакт. Обычно они закрыты. Их открывание происходит лишь при появлении медиатора, несущего сигнал химического вещества (отсюда термин ехемочувствительныеь). Лиганд-зависимые каналы можно разделить на три основных класса: избирательно проницаемые по отношению к ионам Ха', ионам К' и ионам С1 .
Отрывание первых из них приведет к входу в клетку ионов Ка' и деполяризации нейрона (рис. 3.14, а), во время которой разность потенциалов на мембране оказывается приближенной к порогу запуска ПД. В этот момент меньший, чем обычно, стимул может вызвать реакцию нейрона, т. е. нервная клетка находится в относительно возбужденном состоянии. В связи с этим локальная деполяризация мембраны под действием медиатора была названа возбуждающим постсинаптичесним потенциалом (ВПСП). Медиаторы, вызывающие ВПСП, отнесены к группе возбуж. дающих медиаторов. Открывание хемочувствительных С! -каналов приводит к входу в клетку ионов хлора; открывание К'-каналов — к выходу ионов калия. В этих случаях возникает гиперполяриза- 116 3. ОБщАя ФизиолОГия неРВнОЙ системы ция и разность потенциалов на мембране нейрона увеличивается по абсолютной величине (рис.
3.14, О), поэтому для запуска ПД необходим больший, чем обычно, стимул. Следовательно, нервная клетка находится в относительно заторможенном состоянии. В связи с этим локальная гиперполяризация мембраны под действием медиатора была названа тормозным постсинаптическим потенциалом (ТПСП). Медиаторы, вызывающие ТПСП, отнесены к группе тормозных медиаторов. Усредненные параметры ВПСП и ТПСП весьма близки (рис.3.14). Их длительность составляет обычно около 10мс (иногда б0 — 100 мс), что существенно больше, чем в случае ПД. Амплитуда ВПСП и ТПСП определяется длительностью и крутизной наклона их первой фазы, которая зависит от количества и длительности существования медиатора в синаптической щели.
Амплитуда одиночных постсинаптических потенциалов в ЦНС составляет 1 — б МВ. В крупном нервно-мышечном синапсе аналог ВПСП вЂ” потенциал концевой пластинки, может достигать 40 и более МВ. При детальном анализе сигнала можно видеть, что первые фазы ВПСП и ТПСП имеют ступенчатый характер, т. е. Нарастают дискретно, шагами (квантами). Такая дискретность связана с тем, что выброс медиатора в синаптическую щель так- 3.4. ПОСТСИНАПТИЧЕСКИЕ ПОТЕНЦИАЛЫ 117 же идет квантами, где квант — одна везикула. В каждой вези- куле содержится несколько тысяч молекул медиатора, и их воздействие на постсинаптическую мембрану вызывает сдвиг потенциала примерно на 0,1 мВ.
В подавляющем большинстве случаев (кроме потенциала концевой пластинки) одиночный ВПСП не способен запустить ПД, так как возбуждение, вызываемое медиатором, не дорастает до порогового уровня. Для достижения порога запуска ПД необходима суммация (наложение) нескольких ВПСП. Выделяют два варианта суммации — временную и пространственную.
Временная суммация — объединение эффектов стимулов, пришедших по одному «каналу» с большой частотой (рис. 3.15): если к еще не угасшему ВПСП присоединить второй, затем третий и т.д., — возникнет реальная возможность запустить ПД. Это означает, что сигнал, достигший синапса, достаточно интенсивен и «заслуживает» того, чтобы быть переданным дальше по сети нейронов.
118 3. ОБЩАЯ ФИЗИОЛОГИЯ НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ Пространственная суммация заключается в наложении друг на друга ВПСП соседних синапсов 1 — 3 в некоторой близлежащей точке постсинаптической мембраны 4 (рис. 3.16), обладающей потенциал-зависимыми ионными каналами. Схема пространственной суммации напоминает логическую ячейку по типу «И», т. е, результат положительный, если несколько условий будут выполнены (несколько входных сигналов одновременно достигнут нервной клетки). В ходе деятельности нейронов эффекты пространственной и временной суммации объединяются, и чем больше синапсов участвуют в этом процессе (срабатывают относительно одномоментно), тем больше вероятность достичь порога запуска ПД. При этом часть синапсов может обладать тормозными свойствами и вызывать ТПСП, вычитающиеся из суммы возбуждающих влияний.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
