Нейро-биология Том 1 - Шеперд Г.
Скачать (прямая ссылка):
Этапы синаптической передачи
Последовательные этапы процесса выделения медиатора тре-буют времени. В нервно-мышечном соединении минимальная синаптическая задержка между началом пресинаптической деполяризации и постсинаптической реакцией составляет около 0,5 мс. Только одну десятую ее часть (50 мкс) можно отнести на счет времени диффузии через синаптическую щель. Мы можем отметить попутно, что в этом коротком времени диффузии проявляется интересный «эффект масштаба»: процессы, которые кажутся медленными в макроскопическом масштабе, протекают очень быстро на микроскопическом уровне. Сказанное имеет особенно прямое отношение к механизмам, действующим в синапсах; позже мы еще вернемся к этому.
Чем объясняется остальная часть синаптической задержки? Ответ был получен в результате исследования контакта межд> двумя перекрещивающимися гигантскими нервными волокнами кальмара. Эти волокна достаточно велики для того, чтобы можно было ввести микроэлектроды как в пре-, так и в постсипап-тические элементы, что невозможно в большинстве центральных синапсов (вот почему паши представления столь сильно опираются па знание периферических соединений). Площадь контак' та огромна — 150 ООО мкм2. На этом гигантском синапсе было идентифицировано несколько этапов с определенным следованием во времени. Оказалось, что большая часть всей синаптической задержки падает на открывание Са2+-каналов и что реальный интервал между появлением входящего Са2+-тока в пресинаптической мембране и появлением постсинаптического
14—986
Л. Клеточные механизмы
¦©о
В покое Пресинаптмчесжая Слияние Экзоцитоз Канал
* . vHblnnVlu л аг\nnrQijij
+++ деполяризация Входящий Са2+-ток пузырька____________________с воротами
/А-Пресинагтмеская В. Движение Са В. Высвобождение
деполяризация медиатора
Диффузия ПР“"наптически,е Обратный захВаЛТ Ионный ток
м ауторецепторы? . • .Диффу-ия —> ^
( б ). /<Г\Связывание • *1 на к т.'яаиия —^ 0 0)
>^.-(7)с молекулярным лнакьзация_ » X +++ ..
—---рецептором Ч* -> 9^Я С- ~ щ ) ,
(V)Ионныеворота *—У +"f (jj)
Молекулярные события Постсинаптический потенциал
Г. Диффузия Д. События на молекулярном Е. Постсинаптические
и связывание уровне потенииалы
Рис. 9.4. Последовательность событий, происходящих в синапсе.
тока составляет всего 200 мкс. Величина постсииаптической реакции в этом соединении зависит от величины пресинаптиче-ской деполяризации (это прямая демонстрация градуального синаптического действия, обсуждавшегося в предыдущем разделе) .
Синаптическую задержку часто используют при анализе синаптических сетей. Подавая синхронизированные залпы на входные волокна и отмечая всякий раз время нейронной реакции,
электрофизиолог может определить пути моиосинаптических и
лолисинаптических связей в некоторой локальной области.
Рассмотренные выше этапы синаптической передачи суммированы в серии схем рис. 9.4: этап 1 — деполяризация преси-наптическото окончания (А); этап 2 — открывание ворот (Б), которые позволяют ионам Са2+ входить внутрь через соответствующие каналы (этап 3). Считается, что ионы Са2+ способствуют слиянию синаптических пузырьков с плазматической •мембраной (этап 4).
Следующий этап — высвобождение медиатора (В, этап 5). Механизм этого высвобождения живо обсуждается. Кац и его сотрудники обратила внимание на возможную связь между квантами и пузырьками и предположили, что квантованные порции медиатора содержатся в пузырьках и выбрасываются оттуда в процессе высвобождения. Эксперименты с замораживанием — скалыванием указывают на то, что пузырьки сливаются с плазмалеммой (рис. 9.1 Б) и открываются в щель (рис. 9.1В), после чего их мембрана может использоваться для образования новых пузырьков. Изящные эксперименты Дж. Хьюзера и Т. Ри-
9. Медиаторы и модуляторы
за (J. Heuser, Т. Reese) представили убедительные свидетель-ства именно такой последовательности событий (см. также гл. 4). Этот процесс рассматривается как аналог экзоцитоза — процесса, который участвует в выделении гормонов, как это показано* У. Дугласом (W. Douglas) из Йельского университета в 1970 г. Вместе с тем медиатор содержится и в цитоплазме некоторых, окончаний, и разнообразные данные позволяют предполагать, что он может выделяться непосредственно через мембрану окончания (хотя бы и квантованными порциями), а пузырьки служат накопителями или играют другую вспомогательную роль. Аргументы в пользу такой точки зрения представлены в работе Купера, Блума и Рота (Cooper, Bloom, Roth, 1982).
После высвобождения медиатор диффундирует через щель (рис. 9.4Г, этап 6), а затем связывается с молекулярными рецепторами (этап 7). Обычно считают, что это происходит на постсинаптическом окончании, но недавние исследования заставляют предполагать, что в некоторых случаях медиатор может действовать и на пресинаптическое окончание (на ауторецепторы).
