Нейрохимия - Ашмарин И.П.
ISBN 5-900760-02-2
Скачать (прямая ссылка):
Известно, что связывание Са2+ с кальмодулином индуцирует фосфорилирование ряда белков синаптосом. Ингибиторы кальмодулина и кальмодулинкиназы блокируют освобождение нейромедиаторов, вызываемое деполяризацией синаптосом. При воздействии различных факторов, влияющих на количество ос-
214
вобождаемого медиатора (деполяризация синаптосом, сдвиги концентрации Са2+ и Mg2+ в среде) и на фосфорилирование белков (ингибиторы кальмодулинкиназы диазепам и фенитоин, ингибитор кадьмодулина трифторперазин), выявлена корреляция между изменениями секреции нейромедиаторов и фосфо-рилированием белков синаптосом.
Независимо от того, из какого отдела нервной системы они получены и какой нейромедиатор содержат, малые синаптические пузырьки характеризуются специфическим набором интегральных мембранных белков, к которым относятся синапсины
— фосфопротеины, фосфорилируемые цАМФ- и Са2+-зависи-мыми протеинкиназами, синаптофизин — гликопротеин, пронизывающий мембрану; синаптобревин — негликозилирован-ный белок, находящийся на цитоплазматической поверхности пузырьков; белок SNAP-25; синтаксин, синаптогамин, синап-топорин и др.
Особая роль в сближении синаптического пузырька с активной зоной отводится синапсину. Этот белок, который состоит из двух полипептидов с молекулярной массой 86 и 80 кД, ассоциирован с цитоплазматической поверхностью мембраны синаптического пузырька. При микроинъекции фосфорилированной формы синапсинов в пресинаптическое окончание гигантского аксона кальмара наблюдается повышение амплитуды и скорости нарастания постсинаптического потенциала, что свидетельствует об увеличении секреции медиатора; дефосфори-лированные формы синапсиноз не вызывали такого эффекта.
Аналогичное увеличение секреции медиатора происходит при микроинъекции Са2+/кальмодулина. Показана способность очищенных синапсинов взаимодействовать в зависимости от состояния фосфорилирования с белками мембраны синаптического пузырька и с F-актином цитоскелета пресинаптического окончания. Предложена следующая схема участия синапсинов в экзоцитозе. В отсутствии деполяризации пресинаптического окончания, когда концентрация Са2+ в цитоплазме низка, де-фосфорилированный синапсин, связанный с цитоплазматической поверхностью пузырька, взаимодействует с цитоскелетом, обеспечивая резервирование и иммобилизацию пузырька. При деполяризации пресинаптической мембраны происходит вход Са2+ в пресинаптическое окончание активация Са2+/кальмоду-линкиназы -у фосфорилирование синапсина I -> ослабление связи между синапсином и пузырьком, а также синапсином и F-актином. В результате синаптический пузырек перемещается вдоль микротрубочек на стратегическую позицию v активной
215
зоны.
Далее наступает цепь реакций, обеспечивающих контакт пузырька с пресинаптической мембраной и его плавление. Здесь опять-таки процесс инициируется Са2+, который связывается с другим белком пузырька —синаптогамином. Именно Са2+-си-* наптогамин взаимодействует с фосфолипидами и с комплексом других белков, регулирующих плавление везикулы, — синап-тобревинам, синтаксином и синаптофизином. В заключение происходит активация белка синаптопорина, формирующего пору, канал, через который изливается содержимое везикулы.
В поисках молекулярных механизмов слияния мембраны синаптического пузырька с пресинаптической мембраной выявлено, что ботулинический и столбнячный токсины, блокирующий экзоцитоз нейромедиаторов из синаптических пузырьков, повреждают именно указанную выше триаду белков пузырька
— синаптобревин, синтаксин и SNAP-25.
Ряд других деталей конечного этапа экзоцитоза пока не выяснен. Существует предположение, что выброс нейромедиаторов происходит при активном сокращении стенок пузырька с участием актомиозинподобных белков, активируемых ионами Са (см. гл.З).
7.3. СИНАПТИЧЕСКАЯ ПЛАСТИЧНОСТЬ
Синаптическая пластичность означает способность синапсов к функциональным и морфологическим перестройкам в процессе синаптической активности. Свойство пластичности синапсов составляет основу таких явлений, как обучение, память.
Изменение эффективности синапса после активации определяется увеличением или уменьшением амплитуды постсинап-тических потенциалов, которые в свою очередь связаны с изменением количества нейромедиатора, высвобождаемого из пресинаптических окончаний.
Существует несколько основных фаз постактивационных изменений синаптической эффективности.
1. Облегчение — повышение амплитуды постсинаптическо-го потенциала в начальный период ритмической серии пресинаптических импульсов (длительность фазы < 1 с).
2. Кратковременная посттетаническая потенциация — повышение амплитуды постсинаптического потенциала при ритмической активации нервного окончания в течение десятков секунд.
3. Постактивационная депрессия постсинаптических потен-
216
циалов, которая развивается параллельно и взаимодействует с процессом потенциации.
4. Длительная потенциация постсинаптических потенциалов, которая медленно развивается вслед за кратковременной по-тенциацией и продолжается в течение часов и даже дней.
