Нейрохимия - Ашмарин И.П.
ISBN 5-900760-02-2
Скачать (прямая ссылка):
Интересной особенностью метаболизма пресинаптических окончаний является предпочтительная секреция вновь синтезированного в цитоплазме медиатора. После инкубации нерв-
211
но-мышечного препарата или симпатического ганглия в среде с меченым предшественником АХ[3Н]-холином ритмическое раздражение нерва приводило к секреции [3Н]-АХ. Очевидно, существует фракция расположенных у активных зон синаптических пузырьков, которые после экзоцитоза их содержимого сразу же подвергаются рециклизации, заполняются только что синтезированным в цитоплазме медиатором и вновь готовы к экзоцитозу.
Следует отметить, что наряду с зависимой от ионов Са квантовой секрецией медиатора, которая обеспечивает передачу сигнала через синапс к постсинаптической клетке, а также происходит спонтанно, в отсутствие нервных импульсов, существует постоянная неквантовая утечка молекул медиатора из нервного окончания. В нервно-мышечном синапсе лягушки и млекопитающих неквантовая утечка создает концентрацию АХ в синаптической щели порядка 10-8-1СГ7М. Общее количество АХ, секретируемого неквантовым способом, превышает выход АХ, обусловленный спонтанной квантовой секрецией. Предполагается, что неквантовая секреция медиатора играет трофическую роль.
Нервно-мышечный синапс является экспериментальным объектом. удобным для исследования электрофизиологическими методами. Однако изоляция нервных окончаний и синаптических пузырьков для биохимического исследования крайне затруднена вследствие того, что двигательные нервные окончания составляют слишком малую долю от объема ткани скелетной мышцы. Гораздо более адекватным препаратом для изучения экзоцитоза нейромедиаторов являются синаптосомы — пре-синаптические окончания, выделяемые из нервной ткани, как правило, вместе с веществом, заполняющим синаптическую щель, и участком постсинаптической мембраны. Деполяризация синап-тосом физиологическим раствором с высокой концентрацией К+ вызывает зависимую от Са2 секрецию нейромедиаторов.
7.2. ЭКЗОЦИТОЗ НЕЙРОМЕДИАТОРОВ
В нейрохимическом плане лучше других синапсов изучен электромоторный синапс электрического органа рыб, где нейромедиатором служит АХ. В начале 70-х годов в лаборатории В.Уит-такера в ФРГ впервые удалось выделить изолированную фракцию синаптических пузырьков из электрического органа ската Torpedo marmorata. Именно на этом объекте с помощью биохимических, иммуноцитохимических методов и ядерного магнит-
212
ного резонанса получены фундаментальные сведения о структуре и функциях синаптических пузырьков и разработана схема их жизненного цикла (рис 7.1).
Рис. 7.1. Схема жизненного цикла синаптических пузырьков: СП0 — пустые пузырьки, СП} — заполненные (зрелые) пузырьки, СП2 —частично заполненные пузырьки
В аппарате Гольджи сомы нейрона формируются мембранные образования в виде пузырьков, не заполненных медиатором (фракция СП0). Эти пузырьки направляются в пресинап-тическое окончание с помощью системы быстрого аксонного транспорта. В пресинаптическом окончании пузырьки заполняются медиаторами (АХ и АТФ) посредством АТФ-зависимо-го протонного насоса. Молекулы протонной АТФазы входят в состав мембраны синаптических пузырьков и поддерживают определенный уровень мембранного потенциала. Мембрана
213
синаптического пузырька содержит также стимулируемую каль-модулином Са2+-АТФазу, которая обеспечивает поглощение пузырьками ионов Са. Популяция зрелых (заполненных) пузырьков (фракция СП;) подвергается экзоцитозу, освобождая содержимое в синаптическую щель. После этого происходит восстановление мембранной структуры синаптических пузырьков путем андоцитоза с последующим вторичным заполнением нейромедиаторами (фракция СП2). Циклы экзоцитоз — эндо-цитоз повторяются.
¦ Эта схема согласуется с электрофизиологическими данными о квантовом характере секреции нейромедиатора и о численности квантов разных размеров в одном и том же пресинап-тическом окончании, а также с радиохимическими сведениями
о предпочтительном освобождении вновь синтезированного медиатора. Таким образом, пресинаптическое окончание можно рассматривать как систему, в определенной мере автономную по отношению к телу нейрона.
Синаптические пузырьки диаметром 50-60 нм, так называемые малые прозрачные синаптические пузырьки (в отличие от другой популяции — больших электронно-плотных пузырьков), аналогичные холинергическим синаптическим пузырькам из электрического организма ската, выделены из разных отделов нервной системы представителей практически всех таксономических групп животных. Эти пузырьки отличаются низкой электронной плотностью содержимого. Они заполнены низкомолекулярными нейромедиаторами (АХ, катехоламины, глутамат, ГАМК, глицин) в отличие от больших электронно-плотных пузырьков, заполненных медиаторами пептидной природы.
Ключевую проблему в изучении экзоцитоза нейромедиаторов представляет вопрос о механизмах сближения синаптического пузырька с активной зоной пресинаптической мембраны и взаимодействия мембраны пузырька с активной зоной. Имеются данные о том, что эти процессы зависят,от Са2+ —универсального внутриклеточного посредника, участие которого в секреторных процессах может быть обусловлено активацией актомиозино-вых филаментов цитоскелета, мембранной фосфолипазы А2, аде-нилатциклазы, Са2+/кальмодулин-зависимых протеинкиназ и ряда других Са2+-связывающих белков.
