Нейрон. синапс (842209), страница 4

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 4)

В ЦНС глицин играет также и роль нейромодулятора, например в гиппокампе NMDA-рецепторы, описанные ранее, испытывают модулирующее влияние со стороны глицина.

Важно заметить, что хотя синапсы называются по наименованию их главного трансмиттера (например, холинергический).

NO как трансмиттер

Оксид азота (NO) - это паракринный медиатор, выделяемый эндотелиальными клетками и некоторыми нейронами. Вследствие того, что NO быстро окисляется, его биологическая жизнь длится всего несколько секунд. По этой причине NO влияет только на клетки, находящиеся вблизи от места своего выделения. NO стимулирует растворимую гуанилатциклазу в клетках-мишенях и тем самым повышает в клетке мишени внутриклеточную концентрацию цГМФ. Это, в свою очередь, стимулирует цГМФ-зависимую протеинкиназу.

Оксид азота легко распространяется путем диффузии и может принимать на себя функции трансмиттера. При этом, например, пресинаптические процессы могут регулироваться с помощью обратной связи. Возможно, этот вид переноса информации играет большую роль в ЦНС. Механизмы прекращения действия подобных трансмиттеров не позволяют включить их в классическую синаптическую схему.

Тест

1. Что из перечисленного не является нейротрансмиттером?

1. ацетилхолин, норадреналин, ГАМК, серотонин

2. холинэстераза, катехол-О-метилтрасфераза

1. Верно ли следующее утверждение. Оксид азота не является нейротрансмиттером т.к. это вещество очень быстро окисляется

1. да, верно

2. нет, не верно

1. Верно ли утверждение, что каждый нейротрансмиттер может связываться только с ионотропным или только с метаботропным рецептором?

1. да, верно

2. нет, не верно

5. Постсинаптические потенциалы

Схема распространения информации по нейрону (рис.14)

В зоне синапса локальный возбуждающий постсинаптический потенциал (ВПСП) распространяется пассивно электротонически по всей постсинаптической мембране клетки. Это распространение не подчиняется закону «все или ничего». Если большое число возбуждающих синапсов возбуждаются одновременно или почти одновременно, то возникает явление суммации, проявляющееся в виде возникновения ВПСП существенно большей амплитуды, что может деполяризовать мембрану всей постсинаптической клетки. Если величина этой деполяризации достигает в области постсинаптической мембраны порогового значения (10 мВ или больше), то на аксонном холмике нервной клетки молниеносно открываются потенциалуправляемые Na⁺-каналы, и клетка генерирует потенциал действия, проводящийся вдоль ее аксона. От начала ВПСП до образования потенциала действия проходит еще около 0,3 мс.

Пороговый стимул - самый слабый стимул, надежно различаемый сенсорным рецептором. Для этого стимул должен вызывать рецепторный потенциал такой амплитуды, которая достаточна для активации хотя бы одного первичного афферентного волокна. Более слабые стимулы могут вызвать подпороговый рецепторный потенциал, однако они не приведут к возбуждению центральных сенсорных нейронов и, следовательно, не будут восприняты. Кроме того, количество возбужденных первичных афферентных нейронов, необходимое для сенсорного восприятия, зависит от пространственной и временной суммации в сенсорных путях (рис. 14, Г).

Взаимодействуя с рецептором, молекулы АЦХ открывают неспецифические ионные каналы в постсинаптической мембране клетки так, что повышается их способность к проводимости одновалентных катионов. Работа каналов ведет к базовому входящему току положительных ионов, и, следовательно, к деполяризации постсинаптической мембраны, которая применительно к синапсам называется возбуждающим постсинаптическим потенциалом.

Ионные токи, участвующие в возникновении ВПСП, ведут себя иначе, нежели токи натрия и калия во время генерации потенциала действия. Причина заключается в том, что в механизме генерации ВПСП участвуют другие ионные каналы с другими свойствами (лигандуправляемые, а не потенциалуправляемые). При потенциале действия активируются потенциалуправляемые ионные каналы, и с увеличивающейся деполяризацией открываются следующие каналы, так что процесс деполяризации усиливает сам себя. В то же время проводимость трансмиттеруправляемых каналов (лигандуправляемых) зависит только от количества молекул трансмиттера, связавшихся с молекулами рецептора (в результате чего открываются трансмиттеруправляемые ионные каналы) и, следовательно, от числа открытых ионных каналов. Амплитуда ВПСП лежит в диапазоне от 100 μВ до в некоторых случаях 10 мВ. В зависимости от вида синапса, общая продолжительность ВПСП у некоторых синапсов находится в диапазоне от 5 до 100 мс.

Рис. 14. Информация течет от дендритов к соме, к аксону, к синапсу. На рисунке представлены типы потенциалов в разных местах нейрона в зависимости от пространственной и временной суммации

Возбуждающий постсинаптический потенциал (ВПСП)

Рассмотрим этот вопрос на примере АЦХ. Взаимодействуя с рецептором, молекулы АЦХ открывают неспецифические ионные каналы в постсинаптической мембране клетки так, что повышается их способность к проводимости для одновалентных катионов. Существует сильная движущая сила для натрия, и ионы Na⁺устремляются внутрь клетки и деполяризуют ее мембрану. С другой стороны, канал проходим и для ионов K⁺, для которых сохраняется незначительный электрохимический градиент, направленный из внутриклеточной области к внеклеточной среде. Через постсинаптическую мембрану одновременно проходят и ионы K⁺, тем самым слегка противодействуя деполяризации, обусловленной входящим током ионов Na+. Работа описанных каналов ведет к базовому входящему току положительных ионов и, следовательно, к деполяризации постсинаптической мембраны, которая называется применительно к синапсам ВПСП. На концевой пластинке нервно-мышечного синапса ВПСП называют также потенциалом концевой пластинки. Так как участвующие ионные токи зависят от разности их потенциала равновесия и потенциала мембраны, то при уменьшенном потенциале покоя мембраны ток ионов Na⁺ становится всегда меньше, а ток ионов К⁺ - больше. Именно поэтому амплитуда ВПСП уменьшается.

В механизме генерации ВПСП участвуют и другие ионные каналы с другими свойствами (лигандуправляемые, а не потенциал-управляемые), и проводимость трансмиттер-управляемых каналов (лиганд-управляемых) зависит только от количества молекул трансмиттера, связавшихся с молекулами рецептора. Амплитуда ВПСП лежит в диапазоне от 100 μВ до (в некоторых случаях) 10 мВ. В зависимости от вида синапса, общая продолжительность ВПСП лежит в диапазоне от 5 до 100 мс.

Прежде всего, в зоне синапса образовавшийся локально ВПСП распространяется пассивно электротонически по всей постсинаптической мембране клетки. Этот процесс не подчиняется закону «все или ничего». Если большое число возбуждающих синапсов активируются одновременно или почти одновременно, то возникает явление так называемой суммации, которое реализуется в виде возникновения ВПСП существенно большей амплитуды, что может деполяризовать мембрану всей постсинаптической клетки. Если величина этой деполяризации достигает в области постсинаптической мембраны порогового значения (10 мВ или больше), то на аксонном холмике нервной клетки молниеносно открываются потенциал-управляемые Na⁺-каналы, и клетка генерирует потенциал действия, который проводится вдоль аксона. В случае моторной концевой пластинки это приводит к мышечному сокращению. От начала ВПСП до образования потенциала действия проходит еще около 0,3 мс, так что при обильном освобождении трансмиттера постсинаптический потенциал может появиться уже через 0,5-0,6 мс после пришедшего в пресинаптическую область потенциала действия. В общих чертах, время «синаптической задержки», подразумевающее необходимое время между возникновением пре- и постсинаптического потенциала действия, всегда зависит от типа синапса.

Тормозной постсинаптический потенциал (ТПСП)

Решающими для ионного тока в мембране оказываются величина ее потенциала и количество открытых ионных каналов. Определяющим оказывается тип белка канала, на который действует трансмиттер. Так на одних синапсах находятся каналы для K⁺, тогда как на других есть каналы для Cl^-. Последние распространены много чаще. Рассмотрим в виде примера рецептор метаботропного синапса, повышающий при связывании с трансмиттером проводимость для ионов К⁺. При нормальной величине потенциала мембраны это приводит к дальнейшему выходящему току ионов К⁺ и гиперполяризации потенциала мембраны. Возникает так называемый ТПСП. Принципиально похожая ситуация складывается, если гиперполяризующий мембрану ток связан с ионами Cl^-. Cl^- течет в клетку и гиперполяризует ее. Подобная картина характерна для очень многих клеток.

Рис. 15. Потенциалы и токи, возникающие на постсинаптической мембране.

А - процессы освобождения трансмиттера и формирование возбуждающего постсинаптического потенциала (ВПСП) после электрического возбуждения (стрелка), поступившего на пресинаптическое окончание, связаны с возникновением возбуждающего постсинаптического тока (ВПСТ) и генерацией вследствие этого ВПСП. Если ВПСП переходит порог, то возникает потенциал действия (ПД), который во время фазы нарастания благодаря потенциалуправляемым Na⁺каналам деполяризует мембрану в направлении E_Na, т.е. к потенциалу равновесия для Na⁺. Б - процессы освобождения трансмиттера и формирование ТПСП связаны с ингибиторным постсинаптическим током (ТПСТ) и соответствующим ему ТПСП. При этом ток вызывает движение через мембрану ионов К+. Ионы Cl^- могут играть роль, если потенциал мембраны позитивнее, чем потенциал равновесия для Cl^-, который лежит от -75 до -70 мВ. В - токи мембраны при активации возбуждающих (ВПСТ) и ингибиторных синапсов (ТПСТ) и возникающие в этом случае результирующие постсинаптические потенциалы (ВПСП, ТПСП). При одновременной активации возбуждающих и тормозных синапсов возникающие мембранные токи суммируются, поэтому результирующий постсинаптический потенциал (красный) становится очень маленьким

Взаимное влияние ВПСП и ТПСП

Если на мембране клетки активируются одновременно возбуждающие и тормозные синапсы, то ионный ток уменьшается.

Если соседствующие возбуждающие и тормозные синапсы (одновременно) активируются, то возникающие токи накладываются друг на друга. Результирующий постсинаптический потенциал (по абсолютной величине) меньше, чем только один ВПСП или только один ТПСП.

ВПСП возникает благодаря повышению проводимости для натрия и тем самым благодаря входящему току натрия, а ТПСП - благодаря выходящему току калия или входящему току хлора.

Тест

1. На постсинаптической мембране могут возникать как возбуждающие, так и тормозные потенциалы, что зависит от

1. типа медиатора и рецепторов, открывающих разные ионные каналы

2. только от типа медиатора

1. Возбуждающий постсинаптический потенциал связан с открытием

1. натриевых и кальциевых ионных каналов

2. хлорных и калиевых ионных каналов

1. Тормозный постсинаптический потенциал связан с открытием

1. натриевых и кальциевых ионных каналов

2. хлорных и калиевых ионных каналов

1. ВПСП – это всегда

1. деполяризация мембраны

2. гиперполяризация мембраны

1. ТПСП – это всегда

1. гиперполяризация мембраны

2. деполяризация мембраны

1. Аксональный транспорт

Мембранные и цитоплазматические компоненты, которые образуются в биосинтезирующем аппарате сомы и проксимальной части дендритов, должны распределяться по аксону (особенно важно их поступление в пресинаптические структуры синапсов), чтобы восполнить потерю элементов, подвергшихся высвобождению или инактивации. Однако многие аксоны слишком длинны, чтобы материалы могли эффективно перемещаться из сомы к синаптическим окончаниям путем простой диффузии. Эту задачу выполняет особый механизм - аксональный транспорт.

Существуют несколько типов аксонального транспорта. Окруженные мембранами органоиды и митохондрии транспортируются с относительно большой скоростью посредством быстрого аксонального транспорта. Вещества, растворенные в цитоплазме (например, белки), перемещаются с помощью медленного аксонального транспорта. У млекопитающих быстрый аксональный транспорт имеет скорость 400 мм/сутки, а медленный аксональный транспорт - около 1 мм/сутки.

Характеристики

Список файлов лекций