Нейро-биология Том 1 - Шеперд Г.
Скачать (прямая ссылка):
рассмотрена деятельность одиночного канала в области нервно-мышечного соединения, а в главе 12— в обонятельной клетке насекомого.
Потенциалзависимость и чувствительность к медиаторам. До сих пор мы рассматривали ионный канал как своеобразный макромолекулярный комплекс, проницаемость которого для различных ионов зависит от мембранного потенциала, — иными словами, классический «потенциалзависимый» канал. Принято считать, что именно эта особенность отличает каналы, ответственные за генерацию импульсов, от каналов, обусловливающих возникновение синаптических потенциалов: последние активируются лишь медиаторами, высвобождаемыми другими нейро-
7. Потенциал действия
167
Клетка
Присасывание
U
Микроэлектрод //
тт,
I 4пА
2с
'jj'
J 2 пА
40
Рис. 7.9. Методика локальной фиксации («Patch clamp»), позволяющая регистрировать активность отдельных каналов в концевой пластинке мышечного волокна лягушки. А. Положение микропипетки на клеточной мембране до и после создания в микропипетке небольшого отрицательного давления. Когда участок мембраны «всасывается» в микропипетку, сопротивление между этим участком и окружающей мембраной возрастает от 100* 10б Ом (100 МОм) приблизительно до 60-109 Ом (60 ГОм). Б. Непрерывная запись активности мембраны до и после «подсасывания». Короткие отклонения кривой книзу соответствуют открытию одиночных каналов под влиянием аце-тилхолина, подаваемого через микропипетку.. В. Непрерывная запись активности мембраны до и после «подсасывания» при большей скорости развертки. (Hamill et а!., 1981.)
нами. Однако недавно было обнаружено, что потенциалзависимые каналы некоторых клеток чувствительны к медиаторам. В качестве примера можно привести изящные опыты К* Данлэп (К. Dunlap) и Дж. Фишбаха (G. Fischbach), осуществленные в Гарвардском университете. В этих опытах производилась внутриклеточная запись от культивируемых диссеминированных клеток спинального ганглия цыпленка. Эти клетки характеризуются длительным потенциалом действия, передний фронт которого обусловлен натриевым током, а более поздние компоненты — кальциевым. Посредством внеклеточных микропипеток на поверхность нейронов наносились различные медиаторы. Как видно из рис. 7.10, многие из этих медиаторов (серотонин, гамма-аминомасляная кислота и норадреналин) вызывали укорочение медленного кальциевого компонента потенциала действия. Другие вещества, например дофамин или различные пептиды, не оказывали подобного эффекта.
Клетки такого рода не обладают дендритами, и на их телах нет синапсов. В то же время на аксонных окончаниях этих клеток в спинном мозге обнаружены синапсы, образованные различными типами волокон (так называемые аксо-аксонные
168
II. Клеточные механизмы
Рецепторы медиаторов
Классический Возбудимый канал, Постсинаптический Классический
возбудимый обладающим канал, постсинаптический
канал хемочувствительностью обладающий канал
(см Б) потенциал-
чувствительностью
Рис. 7.10. А. Схема экспериментальной установки, позволяющей исследовать одиночные клетки культуры спинномозгового ганглия цыпленка методом внутриклеточной записи и ионофореза медиаторов. Б. Влияние различных веществ на потенциал действия исследуемы* клеток; нанесение некоторых со-единениЛ путем ионофореза приводит к укорочению потенциала действия. В. Упрощенные модели различных типов потенциалчувсиштельных и хемо-чувствительных (т. е. чувствительных к медиаторам) каналов. (Dunlap, Fischbach, 1978.)
синапсы). Полагают, что в подобных синапсах выделяется один из медиаторов, укорачивающих кальциевый компонент потенциала действия. В результате уменьшается количество медиатора, с помощью которого осуществляется передача с волокон задних корешков на мотонейроны и другие клетки спинного мозга. Этот механизм, ограничивающий поступление возбуждающей импульсации к мотонейронам, называется пресинапти-ческим торможением. Полагают, что аналогичный механизм лежит в основе пластических изменений синаптической переда-
7. Потенциал действия
169
чи, обусловливающих процессы научения у аплизий (см. гл. 30).
Из таких экспериментов становится ясно, что в определенных участках нейрона каналы, ответственные за потенциал действия, могут обладать рецепторами для медиаторов. Возбуждение этих рецепторов приводит к изменению свойств каналов. Обнаружено также, что во многих случаях синаптические потенциалы, возникающие в ответ на действие медиатора, зависят от уровня мембранного потенциала покоя. Все эти взаимоотношения представлены в виде схемы на рис. 7.10В. Слева показан классический потенциалзависимый канал, ответственный за генерацию потенциала действия, а справа — типичный постсинаптический канал, обладающий лишь рецепторами для медиатора. Между этими двумя крайними вариантами представлены каналы, обладающие и теми и другими свойствами. Очевидно, что наличие таких каналов позволяет нервной системе гораздо более гибко — в зависимости от функционального состояния организма и уровня активности нейронных сетей — модифицировать ритм импульсации, с одной стороны, и интегрировать синаптические влияния — с другой. Об этом необходимо помнить при изучении свойств синапсов (гл. 8 и 9).
