Структура и функции биологических мембран - Трошин А.С.
Скачать (прямая ссылка):
Другой независимый подход к оценке активного состояния ионных каналов постсинаптической мембраны состоял в исследовании «мембранного шума», возникающего в синаптической области мышечного волокна (Katz, Miledi, 1970) при аппликации ацетилхолина. Эти небольшие колебания мембранного потенциала (рис. 99) были подвергнуты статистическому анализу. Анализ основывался на предположении, что шум отражает статистические флуктуации скорости реакции взаимодействия ацетилхолина с мембраной и частоты возникновения элементарных толчков тока, вызываемых действием молекул ацетилхолина. Вычисление стандартного отклонения «шумовых» колебаний мембранного потенциала на разных частотах дало возможность получить энергетический спектр шума,
250
МЕМБРАНЫ НЕЙРОНОВ, РЕЦЕПТОРНЫХ КЛЕТОК И СИНАПСОВ
т. е. временную характеристику тех молекулярных явлений, которые обусловливают шум (Katz, Miledi, 1970, 1971, 1972, 1973а, b). Таким образом, появился экспериментальный прием исследования элементарных актов в постсинаптической мембране, позволяющий оценить интенсивность и временную характеристику изменений проводимости, возникающих при воздействии одной молекулы ацетилхолина с одним активным центром холинорецептора.
Примечательным является тот факт, что оба подхода — исследование калиевой чувствительности постсинаптической мембраны и исследование ацетилхолинового мембранного шума — дали однозначные результаты.
Рис. S9. Изменение мембранного потенциала концевой пластинки портняжной мышцы лягушки при 21° за время аппликации ацетилхолина (б) и в контроле (а)
Верхний луч — регистрация уровня мембранного потенциала при малом усилении (10 мв по .шкале), нижний луч — то же при большом усилении (0,4 мв по шкале) (Katz, Miledi, 1&72) ^
Оказалось, что ингибирование холинэстеразы, и удлинение тем самым синаптических ответов никак не сказываются на характере работы ионных каналов. Прозерин не влияет ни на калиевую чувствительность (Потапова, 1969), ни на интенсивность и временные характеристики элементарных изменений проводимости во время ацетилхолинового «шума» (Katz, Miledi, 1972, 1973а, b).
Разные холиномиметики отличаются друг от друга по силе деполяризующего действия, т. е. по эффективным концентрациям. Ответы на ионо-форетическую аппликацию разных- холиномиметиков имеют различную длительность (Del Castillo, Katz, 1957; Магазаник, 1968; Magazanik, Vyskocil, 1969a), но потенциал реверсии этих ответов не отличается от Ер ответов на ацетилхолин (Дунин-Барковский и др., 1969а, б; Магазаник, 19706, в; Feltz, Mallart, 1971а, Ь). Очевидно, соотношение натриевых и калиевых каналов остается постоянным вне зависимости от того, какой холиномиметик активирует холинорецепторы. Возникает вопрос, существует ли связь между особенностями реакции холиномиметик -)--)- холинорецептор и временем!* открытия ионных каналов. С помощью теста калиевой чувствительности в опытах на портняжной мышце лягушки
ГЛАВА 14. ХОЛИНОРЕЦЕПТИВНЫЕ ПОСТСИНАПТИЧЕСКИЕ МЕМБРАНЫ 251
было показано, что карбахолин, декаметоний, сукдинилхолин (дитилин) ведут себя подобно адетилхолину. Ер ответов на эти вещества закономерным образом сдвигается при уменьшении [К]н. Иная картина обнаружилась при исследовании ответов на суберилхолин (Дунин-Барковский и др., 1969а, б) и себадинилхолин (Магазаник, 1970в). Активированная этими холиномиметиками постсинаптическая мембрана оказалась «нечувствительна» к уменьшению [К]н: Ер ответов практически не менялся. Аналогичные результаты были получены и на денервированной диафрагме крысы (Магазаник, Потапова, 1969). По-видимому, для действия этих веществ существенно наличие в молекуле двух катионных головок на
Рис. 100. Зависимость Ер ответов на микроаппликацию себацинилхолина (2) и моно-холинового эфира себациновой кислоты (1) от концентрации калия в наружном растворе. Прямая проведена в соответствии с данными, полученными при аппликации ацетилхолина
расстоянии 19—21 А, что позволяет молекулам такого типа качественно иначе взаимодействовать с холинорецептивными мембранами. В пользу этого говорит и тот факт, что ответы на монохолиновый эфир себациновой кислоты (рис. 100) сходны с ответами на ацетилхолин (Магазаник, 1970в).
Аналогичные результаты были получены и при исследовании мембранного шума, возникающего при ионофоретической аппликации разных холиномиметиков на постсинаптической мембране. Время активного состояния ионных каналов, рассчитанное по спектрам мембранного шума, при действии суберилхолина составило 1,62 мсек., а при действии ацетилхолина около 1 мсек. (Katz, Miledi, 1973а). Таким образом, более длительное активное состояние, вызванное суберилхолином, было установлено двумя разными способами оценки временной характеристики работы ионных каналов. Некоторые холиномиметики открывают ионные каналы на более короткое время, чем ацетилхолин. Так, для адетилтиохолина, декаметония и карбохолина эта величина составляет 0,12—0,35 мсек. (Katz, Miledi, 1972, 1973а). Временем активного состояния ионных каналов можно также управлять, меняя температуру окружающей среды. При 2—3° полностью пропадает калиевая чувствительность постсинаптической мембраны (Брежестовский и др., 1971; Bregestovski et al, 1972). Судя изменению мембранного шума, время открытого состояния ионных каналов увеличивается с 1,14 мсек при 25° до 5,9 мсек, при 1—2° (Katz, Miledi, 1972, 1973а, Ь).
