Молекулярная биология клетки - Албертс Б.
ISBN 5-03-001985-5
Скачать (прямая ссылка):
относительно
устойчивы к действию тетродотоксина.
367
19.8.5. Электрическая активность мышцы влияет на выживание эмбриональных
мотонейронов [59, 66]
Как уже отмечалось, примерно 50% мотонейронов зародыша погибает вскоре
после образования синаптических контактов с мышечными клетками. Такую
гибель лишних нейронов можно предотвратить, блокировав нервно-мышечную
передачу (например, а-бунгаротоксином), или, наоборот, усилить,
подвергнув мышцу прямой электрической стимуляции. Это позволяет
предполагать, что электрическая активность мышцы регулирует образование в
мышце нейротропного фактора, необходимого для выживания эмбриональных
мотонейронов. Этот фактор, возможно, идентичен тому фактору, который, как
полагают, вызывает рост аксонных окончаний по направлению к
денервированной мышце. Когда мышца бездействует в результате блокирования
синаптической передачи или из-за отсутствия иннервирующих аксонов, этот
фактор образуется в больших количествах как сигнал о том, что клетка
нуждается в иннервации. Электрическая активация мышцы под действием
искусственных стимулов или в результате спонтанного возбуждения
иннервирующих ее мотонейронов подавляет образование фактора, и часть
незрелых мотонейронов зародыша гибнет в конкуренции за его оставшиеся
малые количества.
19.8.6. Электрическая активность регулирует конкурентную элиминацию
синапсов в соответствии с "правилом возбуадения" [61, 67]
Даже после гибели половицы эмбриональных мотонейронов на развивающейся
мышце остается большой избыток синапсов. Каждый мотонейрон сильно
ветвится, образуя синапсы на нескольких мышечных клетках, и каждая клетка
чаще всего иннервируется отростками нескольких нейронов. Для того чтобы
создалась система связей, присущая взрослому организму, необходима
элиминация всех синапсов, кроме одного, на каждой мышечной клетке.
Процесс элиминации синапсов во время развития был хорошо изучен на
камбаловидной мышце (m soleus) крысы, где к моменту рождения отдельная
мышечная клетка иннервируется в среднем тремя мотонейронами. В
последующие две-три недели каждый нейрон втягивает значительную часть
своих терминальных ветвей, пока каждая клетка не будет иннервироваться
одной-единственной ветвью одного мотонейрона (рис. 19-79). Если бы
излишние ветви аксонов уничтожались случайным образом,
Двигательные аксоны
волокно
РОЖДЕНИЯ
Рис. 19-79. Устранение лишних синапсов в скелетной мышце млекопитающего
после рождения. Для ясности показаны далеко не все концевые ветви
двигательных аксонов; на самом деле один аксон в зрелой мышце иннервирует
своими разветвлениями несколько сотен мышечных волокон Все аксонные
ветви, иннервирующие одно незрелое мышечное волокно, обычно образуют
синапсы на одном и том же небольшом участке мышечной клетки и конкурируют
до тех пор, пока не останется лишь один синапс.
368
Активное окончат* дксоиа
Ией роме диатор ./
}?&?ь <^&L
Неактивное
окончание
/
Фаи тор роста нервов
л
Окончание возбуждается и высвобождает неирамеднаюо пут"*м экзоцитоза
Выдр" "г теп фактор роста **epeoe. и его затем в постсинвптическоА кпетке
уменьшаются
Нервное окончание, топько что бывшее активным, поглощает путем эмдоцмтоза
фактор роста первое; неактввnot окончание •те погггощает его
А* тивное окончание стимулируется фл*тором роста и увеличивается в
размерах;неактип нов окончание уменьшается
Рис. 19-80. Один из нескольких молекулярных механизмов, которые могли бы
лежать в основе "правила возбуждения". Согласно представленной здесь
гипотезе, сохранение синапса зависит от фактора роста нервов, выделяемого
постсинаптической клеткой. Секрецию этого фактора вызывает локальная
электрическая стимуляция, когда к синапсу приходит потенциал действия; в
остальное время медиатор выделяется спонтанно, но с меньшей скоростью.
Фактор роста поглощается окончанием аксона, которое только что было
активировано, путем эндоцитоза вместе с мембранным материалом сразу после
выделения медиатора (разд. 19.3.4). Окончания, поглощающие фактор роста,
увеличиваются в размерах и накапливают вещества, укрепляющие
синаптическую связь. Чем чаще осуществляется стимуляция мышцы, тем скорее
истощаются внутриклеточные запасы фактора и тем реже происходит его
спонтанное высвобождение без стимуляции. Поэтому неактивные нервные
окончания, конкурирующие с активными, не могут получить необходимого
количества фактора роста, постепенно сжимаются и в конце концов отмирают.
Два окончания, активные в разное время, конкурируют за ограниченное
количество фактора роста, содержащегося в постсинаптической клетке. Так
как крупные окончания поглощают больше фактора роста и в результате
становятся еще крупнее, конечный исход такой конкуренции может зависеть
от незначительной разницы в первоначальных размерах окончаний. Согласно
другой гипотезе, в результате стимуляции постсинаптической клетки
происходит локальное выделение или активация протеазы, которая разрушает
неактивные синапсы, в то время как активные синапсы каким-то
