Наглядная неврология - Баркер Р.
ISBN 5-9704-0280-Х
Скачать (прямая ссылка):
В противоположность этому некоторые ионные каналы, особенно синаптические, не открываются в ответ на изменение заряда мембраны, а открываются в ответ на взаимодействие с химическими веществами (например, ацетилхолином — Ацх). Эти каналы имеют в своей структуре рецептор для этого вещества, и связывание его с этим рецептором приводит к открытию канала. Однако многие ионные каналы обладают как вольтажзависимыми, так и химическими сенсорами и наличие в интрапеллюляр-ном пространстве иона или вторичного мессендже-ра — циклического аденозинмонофосфата (цАМФ) приводит к модуляции трансмембранного ионного потока, вызванного вольтажзависимым процессом.
Активация вольтажчувствительного или химического рецептора приводит к открытию ворот каша, через которые осуществляются ионные потоки. Затем канал закрывается под воздействием дезактивации (процесс, обратный открытию канала) или инактивации, что предполагает участие вторичных ворот, через которые по каналу ионы поступают медленнее, чем выходят по активированным воротам, и таким образом существует временной промежуток, когда в канале нет ворот и ионы не могут через него пройти.
Ионные потоки через канал могут быть селективными и неселективными. Если канал селективен, он обеспечивает прохождение только определенных ионов, что достигается посредством фильтра. В основе селективного фильтра лежат термодинамические свойства. Такому каналу присваивается назва-
ние, например «натриевый канал». Однако многие каналы не являются селективными и пропускают различные виды ионов с одноименным зарядом, например Ацх-катионный канал.
Ионный канал характеризуется определенными физическими свойствами. Перемещение ионов по каналу называется потоком, тогда как термином «проводимость» определяют реципрокное сопротивление (поток/вольтаж). Проводимость — это степень доступности перемещения иона по каналу. Проницаемость, с другой стороны, определяется как скорость перемещения вещества или иона через мембрану при определенной разности концентраций.
Существует множество разновидностей ионных каналов даже в пределах одного семейства специфически ионных каналов, например калиевых.
Количество и тип ионных каналов определяют характеристики клеточного ответа. Например, нейроны характеризуются скоростью генерации потенциала действия и ответа на синаптические импульсы (см. главы 6—8, 45 и 53).
Нарушение функций ионных каналов в клинике нервных болезней
Некоторые лекарства оказывают фармакологическое действие на уровне ионных каналов. К ним относятся, например, местные анестетики и некоторые противоэпилептические препараты. Однако в последние годы были описаны некоторые неврологические заболевания, протекающие с преимущественным поражением мышц и вызванные мутациями генов, кодирующих натриевые и хлорные ионные каналы. К ним относятся некоторые формы м потони и (нарушение расслабления скелетной мускулатуры после произвольного сокращения, приводящее к невозможности свободно выполнять те или иные двигательные акты) и различные формы периодического паралича, при которых у пациентов развиваются приступы преходящей парциальной или генерализованной мышечной слабости. Более того, некоторые формы семейной гемиплегической мигрени или мозжечковых атаксий (см. главу 37) связаны с нарушением функции кальциевых каналов, а некоторые формы эпилепсии (см. главу 53) могут быть вызваны нарушением функции специфических ионных каналов. Другие заболевания могут быть вызваны перераспределением или функционированием тех ионных каналов, которые в норме неактивны. Такие нарушения происходят в области, близкой к перехвату Ранвье, в результате центральной де-миелинизации при рассеянном склерозе или периферическойдемиелинизации (синдромГийена— Барре), что приводит к нарушению распространения потенциала действия (см. главы 6 и 54).
ГЛАВА 6. Мембрана в состоянии покоя и потенциал действия
• Отток калия из клетки
• Минимальное перемещение натрия
в клетку с помощью электрогенной натрий-калий-АТФазы
Высокая концентрация натрия
1 Массивное перемещение натрия внутрь клетки, которое прекращается с инактивацией каналов
I Отсроченное увеличение перемещения калия из клетки
3№-
Экстрацеллюлярное д пространство ЖвввУ^^М
Интрацеллюлярное Г V пространство Натрий- 2К* калий-АТФаза
+60
Потенциал равновесия ^ для натрия
+40
Ма' К" Ма" К' 3№"
^¦х І ] ^вх . Низкая концентрация калия^вк 1 ^Вк • д
>^ Низкая концентрация натрия ?^ - ^ Натрий-к.
1„ ______________________________I ^ + АТФаза
т
х
5
X
о.
+20
Порог
активации _^
потенциала действия -60
-80-
Потенциал равновесия ^ для калия юр ]
Гиперлоляризяцня
смещает лоіеициа/< действия мембраны а сторону более отрицательны* величин
Уравнение Нернста
Расчет потенциала равновесия для любого иона в концентрации X, когда концентрация вне клетки [Х]о и внутри клетки [X],, вычисляется по уравнению Нернстаг
Порог активации потенциала действия, т.е. порог критической импульсации
Е.-ЯТ/гР Іп [ХТ, / IX],,
где Я — газовая константа; Т — температура, "К; г — валентность X; Г — константа Фарадея
