Структура и функции биологических мембран - Трошин А.С.
Скачать (прямая ссылка):
ГЛАВА 14 ХОЛИНОРЕЦЕПТИВНЫЕ ПОСТСИНАПТИЧЕСКИЕ МЕМБРАНЫ 257
на вероятность повторных активаций, поскольку, как будет показано далее, время жизни комплекса ацетилхолин + холинорецептор должно быть меньше, чем время реактивации каналов. Несмотря на всю зыбкость, предлагаемые выше расчеты дают хотя бы некоторое представление о возможных временных соотношениях протекающих процессов.
Возникает вопрос, как трактовать получающийся порядок величия вероятности повторной активации функциональных единиц. Много это или мало, каким резервом времени обладают функциональные единицы постсинаптической мембраны для реактивации? Для ответа на эти вопросы следует оценить хотя бы приблизительно скорость этого процесса, что можно попытаться сделать, исследуя кинетику десенситизации постсинаптической мембраны.
Десенситизации холинорецентивной мембраны как феномен, отражающий процессы инактивации и реактивации
Ситуация, которая возникает при подведении фармакологического ацетилхолина добавлением его в раствор, окружающий мышцу, либо ионофорезом из микропипетки, в корне отличается от той, которая была рассмотрена выше. Длительное действие активирующего вещества на самом деле приводит к обратимому выходу из строя большого числа функциональных единиц постсинаптической мембраны, что внешне выражается в снижении чувствительности, несмотря на продолжающийся контакт с веществом,— десенситизации (Fatt, 1950; Katz, Thesleff, 1957; Thesletf, 1960).
Принципиально важен ответ на вопрос, что же является лимитирующим звеном в процессе реституции функциональных единиц постсинаптической мембраны? Какова относительная скорость перехода макромолекул мембраны в исходную конформацию, восстановления состояния готовности ионных каналов, восстановления нарушенного ионного градиента в при-мембранных слоях электролитов и т. п.?
К сожалению, пока нет возможности непосредственно измерять кинетику отдельных компонентов процесса реактивации в постсинаптической мембране. Однако исследование механизма десенситизации холинорецеп-~ивной мембраны, т. е. обратимого снижения чувствительности к ацетил-холину по мере длительного контакта с ним, позволяет пролить свет на эгот вопрос.
Лимитирующее звено легче всего выявить, поставив систему в экстремальные условия. Феноменом, отражающим такое экстремальное состояние холинорецентивной мембраны, можно считать десенситизацию. Именно поэтому механизм десенситизации и природа реактивации функциональных единиц постсинаптической мембраны — это взаимосвязанные проблемы.
Большинство существующих гипотез о механизме десенситизации отводит главную роль специфическим изменениям самой молекулы холинорецептора. Предполагается переход ее в неактивную форму (Katz, Thesleff, 1957) либо блокада ее активных центров эндогенными ингибиторами (Путинцевя, Турпаев, 1968).
Имеется целый ряд фактов, свидетельствующих против рецепторной гипотезы десенситизации.
258
МЕМБРАНЫ НЕЙРОНОВ, РЕЦЕПТОРНЫХ КЛЕТОК И СИНАПСОВ
1. Скорость десенситизации существенно растет при увеличении концентрации Са++ в растворе (Manthey, 1966; Магазаник, 1968). Еще более выраженным потенцирующим эффектом обладают ионы Sr++, А1+++, La+++ (Магазаник, 1969а; Magazanik, Vyskocil, 1970).
2. Скорость десенситизации уменьшается при увеличении [К]я, но может быть возвращена к исходному уровню поляризацией волокна. Искусственное смещение мембранного потенциала волокна приводит к увеличению скорости десенситизации при гиперполяризации и снижению ее при деполяризации (Magazanik, Vyskocil, 1970).
3. Скорость десенситизации может быть существенно увеличена при действии различных мембранных стабилизаторов (местные анестетики, барбитураты, многоатомные спирты, некоторые нейролептики и т. п.). Местом действия мембранных стабилизаторов, очевидно, является не холинорецептор поскольку они: а) проявляют способность потенцировать десенситизацию в концентрациях, во много раз меньших, чем те, которые блокируют постсинаптические потенциалы (Магазаник, 1970а, б; 1971а, б); б) сохраняют присущий им эффект и будучи введенными с помощью микроинофореза внутрь мышечного волокна, в то время как активные центры холинорецепторов на внутренней стороне мембраны отсутствуют (Магазаник, Выскочил, 1972; Magazanik, Vyskocil, 1973а; Vyskocil, Magazanik, 1972).
4. Некоторые вещества способны замедлять наступление десенситизации (симпатомиметические, амины, полиеновые антибиотики), причем этот их эффект, очевидно, также не связан с действием на холинорецептор (Магазаник, 1968, 19696).
5. Процесс десенситизации (в отличие от процесса активации холино-рецептивной мембраны) существенно зависит от температуры. Как скорость наступления десенситизации, так и скорость выхода из нее сильно замедляются при понижении температуры (Magazanik, Vyskocil, 1973а, 1975).
Совокупность полученных фактов позволила предположить, что взаимодействие ацетилхолина с холинорецептором и активация ионных каналов приводят к изменению состояния кальция в постсинаптической мембране. При длительном или массивном воздействии ацетилхолина на холинорецептивную мембрану значительное число функциональных единиц оказывается в неактивном состоянии из-за того, что ионы кальция сорбируются на полярных группировках белков или фосфолипидов, играющих важную роль в механизме «ворот» ионных каналов. Факторы, которые способны конкурентно или неконкурентно влиять на процессы ассоциации и диссоциации кальция с функционально важными компонентами холинорецептивной мембраны, влияют тем самым на кинетику десенситизации (Магазаник, 1969а, 1970а).
