Электросекреторное сопряжение

В согласовании с квантовой теорией выделения медиаторов, если мембранный потенциал пресинаптического окончания равен потенциалу покоя, возможность того, что тот либо другой пузырек в тот либо другой момент времени подвергнется экзоцитозу и его содержимое высвободится в синаптическую щель, достаточно мала. Вправду, спонтанное опорожнение пузырьков происходит изредка и случайным образом, но при Электросекреторное сопряжение деполяризации пресинаптической мембраны возможность выброса квантов медиатора резко растет. В этом можно убедиться на примере роста частоты МПКП при постепенной деполяризации мембраны (рис. 6–33).

Рис. 6.33. Повышение частоты МПКП под действием электронного раздражителя. При деполяризации пресинаптического окончания, возникающей при подаче импульса тока (понизу), возможность высвобождения медиатора возрастает. Об этом свидетельствует возрастание частоты Электросекреторное сопряжение МПКП (вверху). (Katz,Miledi,1967.)

Воздействие мембранного потенциала пресинаптического окончания на выделение медиатора было изучено Бернардом Катцем и Рикардо Миледи на сверхкрупном синапсе огромного аксона кальмара (рис. 6–34).

Рис. 6.34. Связь меж деполяризацией пресинаптического окончания и выделением медиатора в огромном синапсе кальмара. А. Деполяризация мембраны пресинаптического волокна при импульсном внедрении Электросекреторное сопряжение тока через внутриклеточный микроэлектрод. Б. Запись пре– и постсинаптических потенциалов при помощи 2-ух регистрирующих микро–электродов. Амплитуда импульса, вызывающего деполяризацию пресинаптического окончания, увеличивается от а к в. В. При данной концентрации Са2+ во внеклеточной среде повышение степени деполяризации пресинаптической мембраны приводит к увеличению выделения медиатора и, как следует, амплитуды постсинаптического Электросекреторное сопряжение потенциала. Понижение [Са2+]0сопровождается уменьшением этого потенциала. (Katz, Miledi, 1966, 1970.)

Благодаря огромным размерам этого синапса можно было ввести микроэлектроды как в пресинаптическое окончание, так и в постсинаптическую клеточку рядом с синаптической областью. Это позволяло сразу подавать ток и регистрировать мембранный потенциал, что на большинстве других синапсов выполнить было нереально Электросекреторное сопряжение из–за малых размеров пресинаптических окончаний. Активация натриевых каналов в этих опытах угнеталась тетродотоксином (разд. 5.6.4), а калиевых – ТЭА (разд. 5.6.5). Благодаря этому при деполяризации пресинаптической мембраны не появлялся ПД (рис. 6–34). При помощи третьего микроэлектрода записывались постсинаптические потенциалы, служащие высокочувствительным «микрохимическим датчиком» медиатора, выбрасывающегося пресинаптическим окончанием. В этих опытах были получены последующие результаты (рис Электросекреторное сопряжение. 6–34 Б и В).

1.Деполяризация пресинаптической мембраны приводила к выделению медиатора (о чем свидетельствовала деполяризация постсинаптической мембраны), хотя естественный механизм пуска этого выделения – ПД – был подавлен.

2.Амплитуда постсинаптического потенциала (пропорциональная количеству выделившегося медиатора) увеличивалась при повышении степени деполяризации пресинаптической мембраны.

3.При данном уровне деполяризации пресинаптической мембраны постсинаптический потенциал был Электросекреторное сопряжение меньше, если концентрация кальция во внеклеточной среде понижалась.

Когда пресинаптическое окончание деполяризовалось до уровня кальциевого сбалансированного потенциала ЕСа, поступление в это окончание Ca2+ по подходящим каналам прекращалось. В этихусловиях выделение медиатора не происходило и вернуть его можно было, только скачкообразно, изменив мембранный потенциал от ЕСа до уровня покоя. При всем Электросекреторное сопряжение этом для ионов Са2+ появлялся высочайший химический градиент, и они успевали сделать краткосрочный входящий ток до того, как кальциевые каналы в ответ на реполяризацию запирались.

Связь меж входом Са2+ и выделением медиатора была продемонстрирована на огромном синапсе аксона кальмара способом регистрации люминесценции экворина – кальцийчувствительного белка, экстрагируемого из Электросекреторное сопряжение тканей медузы. Этот белок вводили в пресинаптическое окончание, записывали пре– и постсинаптические мембранные потенциалы и регистрировали люминесценцию экворина в ответ на связывание его с входящим в пресинаптическое окончание Са2+ (рис. 6–35). В этом случае, если в пресинаптическое волокно подавался деполяризующий ток, постсинаптические потенциалы регились только тогда, когда сразу наблюдалась Электросекреторное сопряжение люминесценция экворина, свидетельствующая о входе Са2+ в пресинаптическое волокно.

Рис. 6.35. Роль Са2+ в электросекреторном сопряжении. В данном опыте натриевые и калиевые каналы огромного синапса кальмара блокировали соответственно ТТХ и ТЭА. В пресинаптическое волокно вводили калъцийчувствительное вещество экворин и подавали деполяризующий импульс тока. При помощи микроэлектродов записывали пре– и постсинаптические потенциалы Электросекреторное сопряжение. В правой части рисунка представлена реакция на раздражение пресинаптического волокна слабеньким и сильным токами. Нарастание постсинаптического потенциала, вызываемого, разумеется, выделением медиатора, совпадает с повышением интенсивности люминесценции экворина в пресинаптическом окончании; это свидетельствует о входе в окончание ионов Са2+ . (Из работы Llinas, Nicholson, 1975.)

В пользу того, что для выделения медиатора из Электросекреторное сопряжение пресинаптического волокна нервно–мышечного синапса под действием потенциала деяния нужен Са2+ , гласит тот факт, что в критериях, когда вход этого иона в волокно затруднен (к примеру, при низкой концентрации Са2+ либо наличии конкурирующих ионов типа Mg2+ либо La3+ во внеклеточной среде), выход медиатора угнетается. В конце концов, показано Электросекреторное сопряжение, что медиатор выбрасывается из пресинаптического окончания огромного синапса кальмара в ответ на микроинъекции в это волокно ионов Са2+ .

Итак, все эти факты молвят о том, что для выделения из пресинаптического окончания медиатора нужны ионы Са2+, входящие в это окончание в момент пробегания по нему нервного импульса. Считают, что внутриклеточный Электросекреторное сопряжение Са2+ участвует в слиянии синаптических пузырьков с внутренней поверхностью клеточной мембраны нервного окончания либо в каких–то еще стадиях экзоцитоза. Не так давно был найден очередной ключ к разгадке роли Са2+ в экзоцитозе синаптических пузырьков: оказалось, что этот процесс стимулируется агентами, усиливающими активность фосфорилирующего фермента – протеинкиназы С (разд Электросекреторное сопряжение. 9.3). С другой стороны, понятно, что ионы Са2+ также активируют этот фермент. Означает, один из вероятных методов роли Са2+ в процессе экзоцитоза может состоять в облегчении фосфорилирования некоего белка, нужного (в фосфорилированном состоянии) для пуска этого процесса.

Данные, приобретенные с применением различных подходов на разных синапсах (в том числе на нервно Электросекреторное сопряжение–мышечном соединении лягушки и огромном аксоне кальмара), свидетельствуют о том, что выделение медиатора может запускаться в этом случае, когда с каждым рецепторным участком связывается более 1-го иона Са2 +. Дело в том, что этот выход медиатора пропорционален числу ионов кальция, поступающих в окончание, в степени п (где п зависимо Электросекреторное сопряжение от ткани может достигать 4). Другими словами, если п = 4 (как, к примеру, в нервно–мышечном соединении лягушки), то при повышении [Ca2+]i в два раза выход медиатора возрастает в 16 раз (24 = 16), при повышении [Са2+]i в три раза – в 81 раз (34 — 81) и т. д. Означает, можно представить для себя, что для инициации экзоцитоза Электросекреторное сопряжение с некоей молекулой в пресинаптическом окончании должны связаться до 4 ионов кальция. Что же это все-таки за молекула – пока непонятно.


elementi-neravnovesnoj-termodinamiki-dissipativnih-sistem-zakonomernosti-samoorganizacii-v-prirode.html
elementi-obsheniya-obshenie-s-auditoriej.html
elementi-oglavleniya-ne-najdeni.html