Молекулярная биология клетки - Албертс Б.
ISBN 5-03-001985-5
Скачать (прямая ссылка):
силы. В зависимости от числа и интенсивности залпов эффект сохраняется в
течение нескольких часов, дней или недель. Потенциация возникает только в
активированных синапсах: синапсы на той же самой клетке, оставшиеся в
покое, не изменяются. Но если одновременно с тем, как одна группа
синапсов получает залп последовательных импульсов, через другой синапс на
той же клетке передается одиночный потенциал действия, го в этом
последнем синапсе тоже возникает долговременная потенциация. хотя
одиночный импульс, пришедший сюда в другое время, не оставит стойкого
следа. Несомненно, этот механизм лежит в основе ассоциативного научения.
Правило, которому подчиняются происходящие в гиппокампе процессы, состоит
в следующем: долговременная потенциация происходит в тех синапсах, в
которых пресинаптическая клетка возбужйается в тот момент, когба
постсинаптическая мембрана сильно Оеполяризована (в результате
многократного возбуждения той же самой пресинаптической клетки или по
другим причинам). Есть веские данные в пользу того, что это правило
отражает поведение специфических ионных каналов в постсинаптической
мембране. Деполяризующий ток. ответственный за возбудительный ПСП,
возникает в основном обычным путем благодаря лиганд-зависимым ионным
каналам, связывающим глутамат. Однако деполяризующий ток имеет также
вторую, более загадочную составляющую, которая создается при участии
особого подкласса каналов, связанных с глутаматными рецепторами: их
называют NMDA-рецепторами, так как они селективно активируются
синтетическим анало-
336
гом глутамата Ы-метил-О-аспартатом. Каналы, связанные с NMDA-рецепторами,
имеют "двойные" ворота, открывающиеся только тогда, когда одновременно
выполняются два условия: мембрана должна быть сильно деполяризована (это
особенные потенциал-зависимые каналы, регулируемые внеклеточным Mg2+), а
к рецептору должен присоединиться медиатор глутамат NMDA-рецепторы играют
ключевую роль в долговременной потенциации. Если такие каналы селективно
блокировать с помощью специфического ингибитора, то долговременной
потенциации не происходит, хотя обычная синаптическая передача не
нарушается. Под воздействием подобного ингибитора животное теряет
способность к тому виду научения, который, как полагают, зависит от
гиппокампа, но в остальном ведет себя почти нормально.
Каким образом NMDA-рецепторы обеспечивают столь поразительный эффект?
Ответ, по-видимому, заключается в том, что эти каналы в открытом
состоянии свободно пропускают Са2+, который около места своего
поступления в постсинаптическую клетку действует как внутриклеточный
посредник и вызывает локальные изменения, приводящие к долговременной
потенциации. Потенциацию можно предотвратить, значительно снизив уровень
Са2+ путем введения в постсинаптическую клетку хелатирующего кальций
вещества ЭГТА, и можно, наоборот, вызвать, искусственно повысив
концентрацию ионов кальция. Природа долговременных изменений, вызываемых
этими ионами, точно не известна, но полагают, что изменяется структура
синапса.
Несмотря на различия в механизмах памяти у беспозвоночных и у
млекопитающих (см. рассмотренные выше примеры), здесь можно усмотреть
нечто общее. Нейромедиаторы, высвобождаемые в синапсах, могут не только
передавать кратковременные сигналы, но и изменять концентрацию
внутриклеточных молекул-посредников, активирующих каскады ферментативных
реакций, что ведет к долговременному изменению эффективности
синаптической передачи. Остается, однако, ряд важных неразрешенных
вопросов. До сих пор не известно, каким образом подобные изменения
сохраняются на протяжении недель, месяцев или всей жизни в условиях
нормального обновления компонентов клетки. Как мы увидим позже, сходные
вопросы возникают и при изучении развития нервной системы.
Заключение
В отличие от рецепторов, связанных с каналами, не связанные с ионными
каналами рецепторы нейромедиаторов, присоединяя лиганд, запускают в
постсинаптической клетке каскад ферментативных реакций. В большинстве
изученных случаев первая реакция этого каскада ведет к активации G-белка,
который либо прямо взаимодействует с ионными каналами, либо регулирует
образование таких внутриклеточных посредников, как циклический АМР и Са2
. Эти посредники в свою очередь или непосредственно влияют на ионные
каналы, или активируют киназы, фосфорилирующие различные белки, в том
числе и белки ионных каналов. Во многих синапсах имеются как связанные,
так и не связанные с каналами рецепторы, присоединяющие одни и те же или
различные медиаторы. Если рецептор не связан с каналом, то опосредуемый
им эффект, как правило, бывает замедленным и продолжительным и может
влиять на эффективность последующей синаптической передачи, что
составляет основу по меньшей мере некоторых форм памяти. Рецепторы,
связанные с каналами и пропускающие в клетку Са2 + (такие, как NMDA-
рецептор), могут тоже быть ответственны за проявление долговременной
памяти.
