Введение в структурно-функциональную теорию нервной клетки - Антомомнов Ю.Г.
Скачать (прямая ссылка):
2. ОБЪЯСНЕНИЯ
РАБОТЫ СИНАПСОВ
Гипотеза двух медиаторов (возбуждающего и тормозящего). Обобщенное
представление о действии медиаторов на нервную мембрану
42
й о процессах, происходящих на мембране при развитии ВПСП и ТПСП можно
сформулировать следующим образом. Предполагается, что в нервной мембране
есть каналы двух различных диаметров. Возбуждающий передатчик (медиатор)
избирательно открывает более крупные каналы и позволяет ионам натрия
входить внутрь клетки по градиенту. По-видимому, диаметр пор,
открывающихся в мембране, не превышает двойного диаметра гидратированного
иона калия. Одновременно ионы калия выходят из клетки, противодействуя
резкому изменению потенциала за счет натриевого потока. Имея в виду, что
при развитии ВПСП через мембрану проходят потоки натрия и калия, говорят,
что возбуждающий медиатор действует на каналы неспецифическим образом.
Таким образом, возбуждающие синапсы осуществляют как бы короткое
замыкание синаптической мембраны; мембрана перестает служить преградой
для ионов, которые перемещаются вдоль Своих электрохимических градиентов.
В результате движения этих положительно заряженных ионов и создается
ВПСП. Искусственно изменяя потенциал мембраны, можно установить, что при
падении разности потенциалов по обе стороны мембраны до нуля (или, по
другим данным, до - 10 мв), движение ионов прекращается и, следовательно,
ВПСП не возникает [98, 101 ].
Тормозной медиатор действует на мембрану несколько по-иному. Под его
влиянием ионы перемещаются так, что равновесный потенциал смещается в
отрицательную область, в район - 80 мв. Это достигается за счет выхода
положительно заряженных ионов калия или за счет входа отрицательно
заряженных ионов хлора. Именно Поэтому считается, что тормозной медиатор
открывает в мембране более мелкие каналы для ионов калия и хлора.
Экспериментальная проверка действия на ТПСП электрофоретически введенных
внутрь клетки других заряженных отрицательно ионов показала, что через
мембрану могут проходить только ионы, диаметр которых незначительно
превышает диаметр ионов калия. Считается поэтому, что при действии
тормозного медиатора мембрана не должна становиться Проницаемой для ионов
натрия [981.
Для обоснования столь избирательного действия медиаторов на
постсинаптическую мембрану используются соображения, связанные с зарядом
самих пор мембраны. Полагают, что при действии Возбуждающего медиатора
стенки крупных пор мембраны заряжены отрицательно и не пропускают ионы
хлора. Тормозной медиатор Открывает мелкие поры, стенки которых могут
иметь как положительный, так и отрицательный заряды [95, 98].
Искусственное смещение потенциала мембраны приводит не только к снижению
ВПСП и ТПСП, но и к их искажению, если потенциал мембраны переходит через
соответствующий потенциал равновесия. Возможно, что взаимодействием между
соответствующими ионными токами можно объяснить эффекты, получаемые при
наложении ВПСП на ТПСП и наоборот [133]. Деполяризация, создаваемая ВПСП,
значительно сильнее отклоняет мембранный
43
потенциал от уровня потенциала равновесия для ТПСП, чем гиперполяризация
при ТПСП смещает потенциал мембраны от потенциала равновесия для ВПСП.
Поэтому ВПСП при наложении на него ТПСП изменяется меньше, чем ТПСП при
наложении на него ВПСП. При наложении ВПСП величина ТПСП значительно
увеличивается, в то время как ВПСП при взаимодействии с ТПСП изменяется
сравнительно мало.
Отметим, что электрофоретическое введение ионов прежде всего может
сказаться на изменении мембранного потенциала, а лишь затем привести к
перераспределению ионных токов через мембрану. Кроме того, рассмотренные
выше гипотезы о действии медиаторов на постсинаптическую мембрану
получены в основном на основании опытов с полисинаптическим возбуждением
клетки и внутриклеточной регистрацией потенциала мембраны. Понятно, что в
этих условиях на "чистые" процессы в возбуждающих и тормозящих синапсах
накладываются процессы, происходящие на остальной части мембраны клетки,
и, по-видимому, в значительной степени их искажают.
Гипотеза одного медиатора. На основании экспериментальных данных и
гипотез были сформулированы принцип Дейла и принцип амбивалентности для
синапсов с химической передачей [99]. Согласно принципу Дейла все
синаптические окончания нервной клетки освобождают одно и то же вещество
(или группу веществ). В основе такой работы синаптических тер мина-лей
лежит метаболическое единство клетки. Согласно второму принципу во всех
синаптических терминалях одной и той же нервной клетки выделяющийся
медиатор открывает на постсинаптических мембранах разных клеток поры
только одного типа, характерного либо для возбуждающих, либо для
тормозных синапсов. Таким образом, нервная клетка не может быть
амбивалентной по механизму своего действия на субсинаптическую мембрану,
т. е. тормозная клетка не может образовывать действующие возбуждающие
синапсы и наоборот. Как отмечает Экклс [991, это последнее заключение
