Структура и функции биологических мембран - Трошин А.С.
Скачать (прямая ссылка):
(27)
мВ
Рис. 96. Зависимость амплитуды потенциалов концевой пластинки от уровня мембранного потенциала мышечного волокна
По оси абсцисс — уровни потенциала равновесия ПКП (Ер ПКП) и потенциалов равновесия ионов натрия (eNa) и калия (eg) (в мв), по оси ординат — амплитуды ПКП (в мв)
248
МЕМБРАНЫ НЕЙРОНОВ, РЕЦЕПТОРНЫХ КЛЕТОК И СИНАПСОВ
атропин, помимо взаимодействия с активными центрами холинорецепторов, способен избирательно блокировать калиевые ионные каналы постсинаптической мембраны мышечного волокна. Холинорецепторы в области концевой пластинки мышечного волокна лягушки, по-видимому, фармакологически однородны. Так, атропин совершенно одинаково блокирует ответы, вызванные ионофоретической аппликацией никотиномиметика — бутирилхолина и мускариномиметика — метилфурметида (Magazanik, Vyskocil, 1969b). Способность атропина сдвигать Ер ПКП исчезает при понижении температуры окружающего раствора до 2—3° (рис. 97), а холино-литическое действие атропина при этом не ослабляется (Magazanik, Vyskocil, 1973а). Такое же влияние, как понижение температуры, оказывает в этом случае и частичная блокада постсинаптической мембраны а-бунгаротоксином: отсутствует сдвиг Ер ПКП при действии атропина, в то время как холинолитическое действие атропина и его способность укорачивать временной ход ПКП остаются неизменными (Magazanik, Vyskocil, 1973b).
Таким образом, имеются достаточно веские основания считать, что в активированной постсинаптической мембране существуют отдельные натриевые и калиевые каналы, которые могут быть объектом избирательного фармакологического воздействия.
Возникает вопрос, чем определяются синхронность их перехода в «открытое» состояние и постоянство соотношения сдвигов проводимости, которое строго поддерживается при изменении ионного состава окружающей среды или при изменении трансмембранной разности потенциалов.
Синхронность активации натриевой и калиевой проницаемости постсинаптической мембраны хорошо согласуется с гипотезой о существовании отдельных натриевых и калиевых каналов. Действительно, если все холи-норецепторы в области концевой пластинки однородны (и не делятся на «натриевые» и «калиевые») (Magazanik, Vyskocil, 1969b), а каналы раздельны, тогда проще всего предположить, что каждый рецептор в норме управляет состоянием по крайней мере двух каналов — натриевого и калиевого (рис. 98). В этом случае соотношение натриевого и, калиевого токов будет определяться соотношением «пропускной способности» каждого из зтих каналов и не будет зависеть от числа активированных холинорецепторов. Блокируя те или иные каналы, можно менять это соотношение, не влияя на процесс активации холинорецептора ацетилхо-лином и на число свободных рецепторов.
Относительная независимость работы ионных каналов от концентрации проникающих ионов и трансмембранной разности потенциалов находит свое объяснение в гипотезе о том, что эти каналы проницаемы для катионов только в течение очень короткого интервала времени (Дунин-Барков-ский и др., 1967). В пользу этой гипотезы свидетельствуют две группы фактов, полученных двумя разными путями.
Первый подход заключается в поисках таких модифицирующих воздействий, которые бы удлиняли время активированного состояния канала. Это должно было бы выразиться в изменении электрохимических особенностей постсинаптической мышечной мембраны. В качестве критерия такого изменения была избрана «калиевая чувствительность», постсинаптической мембраны. Согласно уравнению (27) Ер в значительной мере зависит от наружной концентрации калия ГК1„ в области малых значе-
ГЛАВА 14. ХОЛИНОРЕЦЕПТИВНЫЕ ПОСТСИНАПТИЧЕСКИЕ МЕМБРАНЫ 249
ний. Так, при уменьшении [К]н с 2,5 до 0,5 мМ происходит сдвиг Ер на 18 мв в сторону калиевого равновесного потенциала. Если бы в активированной постсинаптической мембране выполнялись условия теории постоянного поля Гольдмана, тогда Ер должен был бы подчиняться другой зависимости:
Ер =
RT la(PNa[Na]H + PK[K]H)
Na
INa]B+iV [К].
(28)
где Рка и Рк — проницаемости активированной постсинаптической мембраны для ионов натрия и калия. По уравнению (28) уменьшение [К], в 5 раз должно было бы приводить к сдвигу Ер всего на 2 мв, а не на 18 мв,
МВ о Снаружи
Na
Na
О
R,
т Е -
П
о Внутри
Рис. 97. Влияние атропина на Ер потенциалов концевой пластинки
Ер ПК11 определяли экстраполяцией зависимости между амплитудой ПКП и уровнем мембранного потенциала; а — при 22°, б — при 3°; 1 — контроль, 2 — в присутствии 3 *10-6 М атропина. По оси абсцисс — мембранный потенциал, по оси ординат — амплитуда ПКП (в мв)
Рис. 98. Эквивалентная электрическая схема постсинаптической мембраны
Е — мембранный нотенциал мышечного волокна; Вт — сопротивление его мембраны в покое; К — ключ, замыкание которого имитирует процесс активации постсинаптической мембраны; l/?NaH 1 Шк —сопротивления натриевых и калиевых каналов постсинаптической мембраны соответственно; е^а и eg —. равновесные потенциалы ионов Na+ и К+
как по уравнению (27). Таким образом, определяя Ер постсинаптической мембраны при нормальной [К]н = 2,5 мМ и при снижении до 0,5 мМ, можно было судить о характере работы ионных каналов постсинаптической мембраны. Отклонение от нормы в этом случае выражалось в потере «калиевой чувствительности», т. е. в отсутствии существенного сдвига Ер.
