В.А. Дубынин - Ругулярные системы организма человека (1128370), страница 25
Текст из файла (страница 25)
Первый из них заключается в открытии лошенциал.зависимых Саз'-каналов, которые расположены на «внешней» мембране пресинаптического окончания и открываются при его деполяризации в момент прихода ПД (рис. 3,19), В результате наблюдается вход в клетку определенной порции ионов Саз', и их содержание внутри окончания возрастает в 10 — 100 раз. Чем выше концентрация Саз' во внешней среде, тем больше число вошедших ионов; через эти же каналы способны проникать ионы Мез+, конкурируя с кальцием. Следовательно, появление в межклеточной среде магния уменьшает итоговое число вошедшего в окончание кальция.
124 3. ОБЩАЯ ФИЗИОЛОГИЯ НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ Основное назначение ионов Саэ' в пресинаптическом окончании — это воздействие на сложный белковый комплекс, встроенный в мембрану везикул. Этот комплекс включает белки, ответственные за фиксацию пузырька в цитоплазме и за его контакт с пресинаптической мембраной. Под действием Саэ' (для этого нужно четыре иона) везикула приходит в движение.
Достигая пресинаптической мембраны, пузырек «слипается» с ней, в результате чего медиатор попадает в синаптическую щель. Весь этот процесс протекает очень быстро— втечение 1 — б мс, а примерно через 10 с можно наблюдать процесс восстановления везикул: они отделяются от мембраны и возвращаются в пресинаптическое окончание. В дальнейшем эти пустые пузырьки могут быть вновь заполнены медиатором. Запустить выброс содержимого везикул чрезвычайно важно, но не менее важно быстро остановить этот процесс. Только а -канал г+ Рис. 3.19.
Основные этапы выброса медиатора из пресинаптического окончания: 1 — потенциал действия, открывающий Саэ'-каналы; 2 — вход ионов Саэ' в пресинаптическое окончание; 3 — ионы Саэ', соединяющиеся с мембраной везикул; 4 — везикулы; 6 — взаимодействие везикулы с мембраной и выброс медиатора в синаптическую щель; 6— снижение концентрации ионов Саэ+ в синаптическом окончании; 7 — митохондрия; 8 — ЭПС; н — ионы Саэ~, л — ме- диатор ЗЭЬ ЖИЗНЕННЫЙ ЦИКЛ МЕДИАТОРОВ НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ 125 в этом случае возможно точное соответствие между числом пришедших в пресинаптическое окончание ПД и количеством выделившегося медиатора.
Функцию остановки выброса выполняют особые молекулярные насосы, удаляющие ионы Саз«из цитоплазмы окончания. Такие насосы находятся на мембранах каналов ЭПС и митохондрий. Перенося кальций внутрь этих органоидов, они прекращают его действие на везикулы. Отравление Саз'-насосов ведет к гиперактивности синапса, продолжающейся до полного истощения запасов медиатора. Аналогичное действие оказывают токсины, блокирующие потенциал-зависимые Саз'-каналы в открытом положении. Токсин ботулиновой бактерии (ботулотоксин) известен как соединение, вызывающее тяжелейшие пищевые отравления. Проникая в синапс, он блокирует белки, отвечающие за контакт везикулы с пресинаптической мембраной, в результате чего прекращается всякая передача нервного сигнала, развиваются параличи.
Попав в синаптическую щель, медиатор менее чем за 1 мс вступает во взаимодействие с пресинаптической мембраной, соединяясь с встроенными в нее специализированными белковыми рецепторами. Пространственная организация рецептора предусматривает существование у него активного центра— углубления в белковом клубке, имеющего определенную форму и распределение зарядов.
Ему строго соответствует пространственная конфигурация медиатора и распределение зарядов на его молекуле. В результате активный центр рецептора и медиатор способны формировать комплекс. Непосредственным следствием этого является возбуждение рецептора, а затем — развитие постсинаптических потенциалов и запуск ПД. Выделяют два типа рецепторов — ионотропные и метаботропные. Возбуждение метпаботропного рецептора выражается в изменении внутриклеточного метаболизма, т. е. течения биохимических реакций. С внутренней стороны мембраны к такому рецептору присоединен целый ряд других белков, выполняющих ферментативные и частью передающие («посреднические») функции (рис.
3.20). Белки-посредники относятся к 0-белкам. Под влиянием возбужденного рецептора О-белок воздействует на белок-фермент, обычно переводя его в «рабочее» состояние. В результате запускается химическая реакция: молекула-предшественник превращается в сигнальную молекулу — вторичный посредник. 126 3. ОБЩАЯ ФИЗИОЛОГИЯ НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ Вторичные посредники — это мелкие, способные к быстрому перемещению молекулы или ионы, передающие сигнал внутри клетки. Этим они отличаются от «первичных посреднико⻠— медиаторов и гормонов, передающих информацию от клетки к клетке. Наиболее известным вторичным посредником является цАМФ (циклическая аденозинмонофосфорная кислота), образуемая из АТФ с помощью фермента адемилатциклазы.
Похожа на него цГМФ (гуанозинмонофосфорная кислота). Другими важнейшими вторичными посредниками являются инозитолтрифосфат и диацилглицерол, образуемые из компонентов клеточной мембраны под действием фермента фосфолиаазы С. Чрезвычайно велика роль Саг', входящего в клетку снаружи через ионные каналы или высвобождающегося из особых мест хранения внутри клетки («депо» кальция).
В последнее время много внимания уделяется вторичному посреднику МО (оксиду азота), который способен передавать сигнал ие только внутри клетки, но и между клетками, легко преодолевая мембрану, в том числе от постсинаптического нейрона к пресинаптическому. 127 Зть жизненный цикл медиАтОРОВ неРВнОЙ системы Заключительный шаг в проведении химического сигнала— воздействие вторичного посредника на хемочувствительный ионный канал.
Это воздействие протекает либо непосредственно, либо через дополнительные промежуточные звенья (ферменты). В любом случае происходит открытие ионного канала и развитие ВПСП либо ТПСП. Продолжительность и амплитуда их первой фазы будет определяться количеством вторичного посредника, которое зависит от количества выделившегося медиатора и длительности его взаимодействия с рецептором. Таким образом, механизм передачи нервного стимула, используемый метаботропными рецепторами, включает в себя несколько последовательных этапов. На каждом из них возможна регуляция (ослабление либо усиление) сигнала, что делает реакцию постсинаптической клетки более гибкой и адаптированной к текущим условиям.
Вместе с тем это же приводит к замедлению процесса передачи информации. Вот почему в ходе эволюции возникла потребность в более быстром пути проведения сигналов, в результате чего появились ионотропные рецепторы. В случае ионотропного рецептора чувствительная молекула содержит не только активный центр для связывания медиатора, но также ионный канал (рис. 3.21). Воздействие епервичного посредника» на рецептор приводит к быстрому открыванию канала и развитию постсинаптического потенциала.
Открытие створки, нхол (вы хоп) ионов с.3.21, Схема строени~ рункцнониронання но ронного рецептора медиатор; 2 — рецен 128 3. ОвщАя ФизиОлОГия неРВнОЙ системы нанти. В Си. Инактивация — заключительный этап жизненного цикла медиатора. Смысл этой стадии состоит в прекращении его действия на рецептор (прерывание передачи сигнала). Процессы инактивации медиатора реализуются при участии специализированных ферментов и транспортных белков (рис.
3.22). В более простом случае инактивация осуществляется прямо в синаптической щели, когда фермент 2 быстро разрушает все свободно «плавающие» молекулы медиатора. Кроме этого, медиатор может быть удален с активных центров постсинаптических рецепторов 1 еще двумя способами: путем обратного всасывания в пресинаптическое окончание, которое осуществляется особыми белками-насосами 3 и путем всасывания в глиальные клетки, которое также происходит за счет деятельности белков-насосов 5. В случае переноса внутрь глиальных клеток медиатор разрушается специализированным ферментом. В случае возврата в пресинаптическое окончание («обрап». ный захват») он также может быть разрушен, но может и повторно «загружаться» в пустые везикулы 4.
Это позволяет наиболее экономно расходовать те медиаторы, синтез которых связан с определенными проблемами (недостаток предшественника, длинная цепочка реакций). Скорость процесса инактивации определяет общее время воздействия медиатора на рецептор, от которого в конечном итоге зависит амплитуда постсинаптических потенциалов, запуск ПД и продолжение проведения сигнала по нейронной сети. При повреждении элементов системы инактивации наблюдается значительное увеличение эффективности синаптиче- Зэь жизненный цикл медиАтОРОВ неРВнОЙ системы 129 ской передачи, так как выделившийся медиатор существенно дольше воздействует на рецепторы и амплитуда ВПСП либо ТПСП заметно возрастает.
Вещества, влияющие на различные этапы жизненного цикла медиаторов, имеют огромное значение для жизни человека. Именно они образуют группу психотропных прела. ратов — соединений, влияющих на различные аспекты деятельности мозга: общий уровень активности, память, эмоциональные переживания.
При этом наиболее часто используются вещества, изменяющие взаимодействие рецептора и медиатора, а также влияющие на хемочувствительные ионные каналы. При введении молекул, сходных по структуре с медиатором, наблюдается их соединение с активными центрами соответствующих рецепторов и последующее возбуждение рецепторов (рис.
3.23). Меднатор 1 присоединяется к рецептору 2, что приводит к воздействию на ионный канал 3 (направление воздействия отмечено стрелкой; рис. 3.23, а); агонист 4 присоединяется к рецептору, что также приводит к передаче сигнала на ионный канал (рис. 3. 23, б); конкурентный антагонист 5 не позволяет медиатору соединиться с рецептором (отмечено перечеркнутой стрелкой; рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
