Нейрохимия - Ашмарин И.П.
ISBN 5-900760-02-2
Скачать (прямая ссылка):
Освобождение индивидуальных квантов представляет собой статистический процесс: нервное окончание содержит я элементарных единиц (порций нейромедиатора), каждая из которых имеет независимую от других единиц вероятность ответа на нервный импульс. Если средняя вероятность ответа равна Р, то среднее число квантов, освобожденных в ответ на нервный импульс (квантовый состав постсинаптического потенциала), определяется уравнением т=пР.
Повышение вероятности освобождения квантов при деполяризации пресинаптической мембраны связано с открыванием потенциал-зависимых Са2+-каналов мембраны и входом Са в соответствии с их электрохимическим градиентом в преси-
209
наптиЧЬское окончание. Таким образом, ионы Са участвуют в процессе электросекреторного сопряжения.
Квантовый характер синаптической передачи обусловлен тем, что нейромедиатор хранится в синаптических пузырьках. Присутствие везикул диаметром 40-200 нм, окруженных относительно плотной для электронов мембраной толщиной 4-5 нм, является характерной морфологической особенностью химических синапсов. Объем синаптического пузырька в двигательных нервных окончаниях диафрагмы крысы составляет 5,2-104 нм3. Такой пузырек может содержать порядка 4103 молекул АХ, что вполне соответствует результатам оценки молекулярного состава кванта АХ — (2-3)-103 молекул.
Синаптические пузырьки в аксоплазме нервного окончания сосредоточены в области, приближенной к пресинаптической мембране, около синаптической щели, причем пузырьки распределяются неравномерно, группируясь у периодически выступающих в аксоплазму утолщений пресинаптической мембраны — активных зон. По-видимому, в активных зонах находятся скопления потенииал-зависимых Са2+-каналов, обеспечивающих вход Са2+ в пресинаптическое окончание во время потенциала действия. В активных зонах обнаружены регулярно расположенные розеткообразные мембранные частицы диаметром около 15,0 нм, количество которых возрастает во время деполяризации пресинаптической мембраны. Можно предполагать, что эти частицы представляют собой точки слияния синаптических пузырьков с активной зоной, т.е. участки экзоци-тоза нейромедиатора в синаптическую щель.
При физиологических значениях частоты и длительности стимуляции нерва не удается выявить изменения количества синаптических пузырьков, несмотря на наблюдаемые изменения количества освобождаемого медиатора. Только при воздействиях, вызывающих истощение пресинаптических запасов медиатора (длительное электрическое раздражение нерва, интенсивная деполяризация пресинаптических окончаний ионами К, действие токсина каракурта), отмечается некоторый параллелизм изменений постсинаптических потенциалов и морфологических характеристик пресинаптических окончаний.
В период начального бурного освобождения медиатора, когда резко повышается частота спонтанных миниатюрных постсинаптических потенциалов, в области активных зон появляются многочисленные омегаподобные впячивания пресинаптической мембраны, которые соответствуют слипанию мембраны пузырька с участком освобождения. В фазу снижения кванто-
210
вого состава вызванных постсинаптических потенциалов наблюдается уменьшение количества синаптических пузырьков и увеличение площади поверхности пресинаптического окончания за счет встраивания мембран синаптических пузырьков в пре-синаптическую мембрану. В дальнейшем идет процесс рециклизации синаптических пузырьков: от пресинаптической мембраны в нервное окончание отпочковываются мембранные структуры, которые сливаются, образуя окруженные мембраной цистерны; затем от цистерн отделяются синаптические пузырьки, вновь заполняемые медиатором, синтезированном в цитоплазме.
Процесс рециклизации синаптических пузырьков прослежен с помошью пероксидазы хрена. При добавлении этого маркера в среду инкубации электрическое раздражение нерва сопровождается усиленным захватом маркера синаптическими пузырьками и цистернами. Если после этого перенести препарат в среду, не содержащую пероксидазу хрена, и вновь подвергнуть его стимуляции, то пероксидаза освобождается в среду при экзоцитозе содержимого синаптических пузырьков.
Оценку динамики изменений запасов медиатора в преси-наптическом окончании во время ритмического раздражения нерва можно производить электрофизиологически путем измерения амплитуды и расчета квантового состава постсинаптических потенциалов. Классическими объектами для таких исследований стали нервно-мышечный синапс и симпатический ганглий. Структуры центральной нервной системы, где на теле или дендрите одного нейрона конвергируют много взаимодействующих синапсов, непригодны для таких оценок. Ритмическое раздражение двигательного нерва скелетной мышцы млекопитающего сопровождается быстрым снижением количества освобождаемого в ответ на каждый импульс медиатора, вплоть до некоторого относительно постоянного уровня. Это явление, называемое депрессией, показывает, что запас медиатора, способного к освобождению, ограничен и пополняется медленнее, чем расходуется. Депо АХ в нервно-мышечном синапсе оценивают примерной цифрой 2105 квантов. Быстрая депрессия потенциалов концевой пластинки отражает расходование небольшой части депо АХ — так называемой фракции доступного медиатора, которая составляет примерно 103 квантов для нервно-мышечного синапса лягушки.
