Шмидт, Тевс (ред.) - Физиология человека - т.1 (947488), страница 24
Текст из файла (страница 24)
Этот эффект примерно пропорпионален четвертой степени [Саз']о [12], следовательно, для высвобождения одного кванта медиатора требуется реакция четырех ионов Са с активатором на внутренней стороне пресинаптической мембраны. Однако действие активатора зависит, по-видимому. еше и от потенциала, т.е. даже при достаточно высокой внутриклеточной концентрации Саз, [Саз'] <, синхронное высвобсокдение медиатора требует деполяризации мембраны [31]. Можно предполагать, что она влияет на акти- 10 ыс делолнрнзсиив З 0 1 С г Кванты ВПСТ Спонтанный ВЛСТ св — зо 0 — 0,2 04 ня -ш <0 Рне. 3.16.
Сннвлгнческая лервдвчв в гнгзнтскаы снналсе кальмара А. Пресннвлтнчесхвя запись: временной ход логенцнвлв действия н ассоциированная поступление Св' в нервное окончание (/ „). Б. Пасгсннвлгнчесхвя запись: так (ВПСТ), лагвнцнвл (ВПСП) н запускаемый ны потенциал действия (ла [24) с нзывнвнняын) Рис. ЗА4. Высвобождение квантов медиатора проявляется в квантовом характере ВПСТ.
Кахсдвя стрелка указывает момент кратковременной двлалярнзвцнн нервнага окончания. Возникающие ВПСТ состоят нз 2, 1. 3, ... н г.д. квантов, что отмечено циФрами лад кривой. Между ВПСТ, «вызввнныынз делоллрнзвцней, заметен спонтанный ВСПТ такой жв квантовой ампли- туды ГЛАВА 3. межклеточнхя пеРедАчА ВОЗБужления 63 20 Ги епст 1 Ю в «еаитагтстимул 1 После !.го стимула автор примерно таким же образом, как и на молекулу ионного канала (рис.
2.12-2.15). Следовательно, пресннаптическне активные зоны с их участками связывания пузырьков и мембранными белками («частицамии) (рис. 3.13) должны предстанлять собой аппарат для быстрого регулирования экзоцитоза посредством деполяризации мембраны и повышения [Саз" 11 Рост [Саз'3и возможно, влияет на сократительные элементы цитоскелета (см. с. 20, рис.
1.13) или инициирует фосфорнлнрование функциональных белков (рис. 1.16). Синаитичесиое облегчение. В свете представлений о квантовом высвобождении рассмо~рим теперь синаптический механизм, сравнимый по своему значению с суммоцней и торможением; синаптическое облез «ение. Этот процесс иллюстрирует рис. 3.16, А.
Когда окончание нейрона начинают раздражать с частотой 20 Гц, ВПСП, генерируемый в ответ на первый стимул, едва различим, но по мере продолжения стимуляции ет.о амплитуда постепенно нарастает. Таким образом„ ритмическая активация повышает эффективность синаптической передачи. Если частоту стимулов увеличить вдвое(рис. 3.16,А, нижняя запись), эффект облегчения усиливается. Более того, благодаря значительному сближению ВПСП между собой происходит и их суммация (рис. 3.10) с повышением фонового уровня деполяризации, от которого начинается каждый ВПСП.
Регистрация синаптических токов показывает, что при облегчении амплитуда ВПСТ 'возрастает. Как иллюстрирует рис. 3.16, Б, во время торможения увеличивается среднее число квантов, высвобождаемых в ответ на каждый стимул. Наибольшее облегчение наблюдается, когда очередной стимул поступает через несколько миллисекунд после предыдущего; оно затухает с постоянной времени парилка 50 мс. Такое облегчение — пресиноптпичесьий процесс, поскольку при нем увеличивается вероятность высвобождения квантов медиатора. Большинство авторов полагают, что это обусловлено «остаточным кальциемв. Во время деполяризации окончания в него входят ионы кальция и [Саз'3, возрастает (рис. 3.15). Затем [Саз'31 возвращается к уровню покоя за счет процессов транспорта и обмена.
Однако пока [Саз'1,. превышает этот уровень, при каждой следующей деполяризации повышение [Сел+31 начинается от более высокого значения, чем предыдущее, и в результате [Саг'31 постоянно нарастает. Так как высвобождение медиатора пропорционвль- НО, СКажЕМ, ЧЕтВЕртОй СТЕПЕНИ [Саз 410 дажЕ Отиасительно небольшой прирост этой концентрации обеспечивает существенное облегчение [20, 303. Разным сннапсам свойстненна неодинаковая его степень. Ярко выраженное облегчение, как, например, на рис. 3.16, особенно характерно для цент- а О 0,1 0.2 О,З 0,4 Од с о 00 1Оамс а Рис.
3.16. Синепгическое облегчение. Я. Активация пресинвптичесхого нервного водо«не с час~отой 20 ипи 40 Гц вызывает постепенное повышение ВПСП и частичную временную суммецию при 40 Гц. Обпегчение во время серии стимулов незыеветсп также «тетвничес«ой потенциециейи. Б При подаче двух стимулов с разными интереепеми между ними (ось абсцисс) происходит обпегчение второго ВПСТ. Если первый ВПСТ состоит в среднем из одного кванта, второй после коропсого интервала —.
из трех (см. также вверху влево), е после более длительного из двух (например, через 60 мс вверху спрово) ральных синапсов; здесь одиночный пресинаптический потенциал действия едва ли вызовет высвобождение лаже одного кванта. тогда как несколько импульсов, быстро следующих друг за другом, гораздо более эффективны. Облегчение составляет своего рода «пвмять» нервного окончания в течение нескольких сотен миллисекунд в нем сохраняется след от предыдущего события.
Известны и синапсы. в которых облегчение сохраняется минутами. Вполне вероятно, что сннаптическое облегчение — первый этап формирования краткосрочной памяти, нв основе которой может затем развиваться долгосрочная (стн. гл. 6). ЧАСТЫ. ОБЩАЯ ФИЗИОЛОГИЯ КЛЕТКИ Облегчение, вызываемое относительно длннными сериямн потенциалов действия.
называют также сннаптической вотенцнацией. Нарастание ВПСП, иллюстрируемое рис. 3.16, А, относится к тетаначеской потеациацвн. Сильное облегчение, сохраняющееся после стимуляции, а если она очень продолжительная, не исчезающее в течение нескольких часов, представляет собой иаеттетавачеекую потенциацмо. Вероятно, во время таких длинных серий стимулов в пресинаптическом окончании одновременно с (Се~+ 3; повышаются концентрации и друпгх ионов, в частности Иа+.
Вще одни возможный эффект активации окончания, требуннций участия внутри- клеточного посредника„-подготовка пузырьков к высвобождению медиатора, т.е. их мабилиэгщил е273. Длительное высокочастотное возбуждение пресннаптических окончаний может в конечном итоге привести к состоянию, противоположному облегчению,— депрессвв, когда колнчесгво квантов медиатора, высвобождаемых в ответ на потенциал действия, снижается. Истинные механизмы этого неясны. Одна из возможных причин-истощение эапасг синаптичесиих пузырьиов с медиатором. Кроме того, следует иметь в виду, что нервные окончания, перед тем как образовать синапсы, обычно рззветвлянпся, а точки ветвления — слабое звено в распространении потенциала действия. То же самое количество тока, которое прн возбуждении входит в волокно перед точкой ветвления, должна за ней деп~ ляризовать уже два волокна. Поэтому во время высокочастотного разряда проведение ваэбуэкдеиия в аксаииые ветви часто блокируется.
Это также проявляется как депрессия синаптическай передачи. Возможно, депрессия, вызываемая ритмической активацией синаптического пути, в виде «нривыкавва» (термин, заимствованный из физиологии поведения) составляет основу процессов научения и памяти. Взаимодействие меднаторов с постсинаптнче- екнмн рецепторами В начале этой главы (рис. 3.1) говорилось, что меднатар нли его агонист (А), взаимодействуя с рецептором К постсинаптической мембраны, вызывает специфическое изменение ее проводимости. Эту реакцию проще всего описать уравнением К+ пА ~ КА„~а(КА„)«, где и--чнсло молекул агониста, связывающихся с одним рецептором, а переход от состояния КА, к (КА„)» отражает сдвиг проводимости, т.е.
открывание ластсинаптичсскага иаииага канала. Для многих типов рецепторов и ) 1; например, в концевой пластинке и около 2 Г321, а в глутаматных сннапсах — 4 или более (рис. 3.1б, А). Когда и ) 1, связывание агониста с рецептором происходит ююператввно; это значкг, что кривая зависимости синапти- 0,4 мкА 0.3 ОД Од О О ОЛ Од 0,3 0,4 О.Б мм Гпуг«мат Рнс.
ЗЛ7. Резкое нарастание лостсиналтического тока при повышении концентрации медиатора (в данном случае глутамата), действующего на постсннаптнческие рецепторы (ло (14) с изменениями) ческого така 1, от концентрации агониста (рис. 3.17) очень круто идет вверх. После досппкения «пороговой концентрации», например глутамата, величина синаптнческого тока очень быстро нарастает и выходит на плато при концентрации примерно втрое выше пороговой.
Такое радикальное изменение тока в узком диапазоне концентраций необходимо, поскольку меднатары и некоторые нх агонисты образуются в процессе не связанного с передачей возбуждения клеточного метаболизма, и их низкие концентрации вполне могут присутствовать в межклеточной жидкости. Очень резкий переход от слабого тока к сильному исключает какие-либо сннаптические эффекты таиих «фоновых» концентраций; во время высвобождения квантов медиатора в синаптнческую щель его концентрация быстро достягает уровня насыщения (рис.
3.17). Многяе реакции между мелнатарамн н рецепторами сопровождаются, кроме того, мееаеатазацяеа, соатветствуюпкй ннактнвапнн Ха'-каналов (ем. с. 32). Ио время непрерывного воздействия медаатарз, особенно ега высоких концентраций, чу»стелт«я»ность поетсннаптнчеекой клетки постепенна саян«ется. Длл описания дееенситиэа- ГЛАВА 3. МЕЖКЛЕГОЧНАЯ ПЕРЕДАЧА ВОЗБУЖДЕНИЯ Так» оаинанного квнвпв при З мм гптгвмвгв пА >ми гпутвмвтв с 1 го х и и 8 о г и и Рис. 3.18.
Токи одиночных каналов рецепторов, актиеируемых медиатором. Я. Регистрация методом «пзтч-«лампа, е микропипет«е-Раствор глутамата (б мэд) (с изменениями из [1 6)). б. Схема передачи возбуждения е глутаматергическом сименсе. Вверху: временной ход изменений концентрации глутамата после высвобождения его вкезнтез из пресинептического о«ончанип (гипотетическая кривая). >уид раФиком: примеры токов одиночных каналов. аерегистрироезнных после такого импульсного высвобождения медиатора. Внизу; сумма токов од«ночных кеналое-ВПСТ (один квант) цяк в уравнение (1) алалуат включать неактивное состояние рецепторе, полностью а«алогичное вэекрьпому-наактввкрованкоыув состоянию аа ркс.
2.!3 (а. 38). Поскольку в большинство акивпаае высокая конца>прзиаа медиа- тара сохрвнеется очень недолго (ркс. 3.! 8, Б), дааенсатаэацхз обычно не скзэыеаатае ез передаче возбу>клеаяя, ло ее следует учитывать прн длительном терапевтическом применение мед«атаров алл лх его«иегов [21, 32).
Свиаптическне ценные навалы. До сих пор мы рассматривали только специфические сдвиги нроводимости постсинаптической мембраны, происходящие при взаимодействии ее рецепторов с медиатором. Как говорялось в гл. 1 и 2, ионная проводимость плазматическнх мембран обеспечивается ка- дальными белками: через водную фазу молекул этих белков могут проходить определенные ионы.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
