Молекулярная биология клетки - Албертс Б.
ISBN 5-03-001985-5
Скачать (прямая ссылка):
образом защищены от действия этой протеазы.
то некоторые мышечные волокна могли бы совсем лишиться иннервации, тогда
как на других сохранилось бы несколько синапсов. Тот факт, что на каждой
клетке остается только один синапс, означает, что процесс элиминации
синапсов ноет конкурентный характер. Действительно, конкурентное
устранение лишних синапсов во всех отделах нервной системы представляет
собой один из важнейших механизмов, регулирующих развитие нервных связей
и, как мы увидим позже, последующую модификацию этих связей под действием
внешних стимулов. Хотя молекулярные механизмы конкурентной элиминации
синапсов остаются непонятными, видимо, конкуренция в большинстве случаев
подчиняется нескольким простым общим правилам, применимым как для нервно-
мышечных, так и для межнейронных синапсов.
Во-первых, хотя сначала конкуренция и включает элемент случайности, но
окончательный результат совершенно однозначен - нейрон либо выживает,
либо полностью уничтожается. Во-вторых, обычно конкуренция происходит
только между синапсами, находящимися относительно близко друг к другу на
одной клетке-мишени. Таким образом, при нормальном развитии типичного
волокна скелетной мышцы млекопитающего приходящие нервные окончания
образуют синапсы на одном и том же небольшом участке и конкурируют между
собой, пока не останется только один синапс. Если же искусственно вызвать
образование нескольких синапсов на одном и том же волокне, но на
расстоянии 1 мм и более друг от друга, то множественная иннервация
сохранится.
В-третьих, и это самое важное, конкурентная элиминация синапсов зависит
от электрической активности как в аксонах, так и в иннервируемых ими
клетках. Например, она замедлится, если блокировать возбуждение
развивающейся мышцы, воздействуя местноанестезирующим препаратом на нерв
или а-бунгаротоксином - на нервно-мышечные соединения. В большинстве
изученных до сих пор систем инактивация части иннервирующих аксонов
приводит к тому, что оставшиеся активными аксоны начинают контролировать
большее число клеток-мишеней. Это выглядит так, как будто в районе
активного синапса стимулируемая клетка-мишень выделяет какой-то фактор,
способствующий разрушению близлежащих синапсов, или, наоборот, перестает
синтезировать вещество, необходимое для поддержания синапсов.
Но здесь есть один загадочный момент. Если в результате синаптической
стимуляции клетки-мишени синапсы разрушаются, то почему тогда остаются и
укрепляются ге синапсы, через которые клетка получает стимуляцию? По-
видимому, ответ можно найти в следующем правиле: всякое возбуждение
клетки-мишени укрепляет те синапсы, где пресинаптическое окончание аксона
было перед этим активно, и способствует гибели тех синапсов, где оно
находилось в состоянии покоя.
Поэтому решающую роль играют временные отношения между
369
V ВЗРОСЛОГО животного
Рис. 19-81. Изменения в расположении синапсов на нейронах подчелюстного
ганглия крысы, происходящие вскоре после рождения Вначале каждая клетка
иннервируется несколькими аксонами. Эти аксоны конкурируют до тех пор,
пока в результате элиминации синапсов не останется лишь один аксон. Этот
единственный аксон образует на клетке множество синапсов, которые уже не
конкурируют между собой. (По D. Purves, J.W.
Lichtman, Physiol. Rev., 58, 821-862, 1978.)
активацией аксона и клетки-мишени; когда несколько независимо
активируемых нейронов образуют контакты с одной и той же клеткой, каждый
из этих нейронов стремится укрепить свой синапс и содействовать
элиминации синапсов, образованных другими нейронами.
Молекулярный механизм, лежащий в основе сформулированного выше "правила
возбуждения", не ясен. На рис. 19-80 представлена одна из возможных
гипотез, а в подписи к рисунку упоминается еще одно объяснение. Как бы то
ни было, есть данные о том, что это правило справедливо для многих
различных систем, и теперь мы рассмотрим его применительно к межнейронным
синапсам.
19.8.7. Синхронно активные окончания аксонов образуют поддерживающие друг
друга синапсы [68]
Одно из последствий "правила возбуждения" можно наблюдать в подчелюстном
ганглии крысы, где каждый нейрон к моменту рождения иннервируется
аксонами примерно от пяти пресинаптических нейронов, находящихся в стволе
головного мозга. К концу первого месяца постнатальной жизни благодаря
конкурентной элиминации синапсов каждый нейрон ганглия будет иннервирован
уже только одним таким аксоном. Но к этому времени оставшийся аксон
образует много новых концевых веточек, формирующих синапсы на других
участках той же клетки, поэтом} общее число синапсов будет больше, чем
вначале (рис. 19-81). Очевидно, что ветви одного аксона должны обладать
одним общим свойством, отличающим их от ветвей другого аксона такого же
типа: все они будут возбуждаться одновременно. Но в соответствии с
"правилом возбуждения" близкие друг к другу окончания, которые
активируются одновременно, взаимно поддерживают образованные ими синапсы,
