Cтраница 4
Специальный цикл работ был посвящен исследованиям резистентности и адаптации клетки к повреждающим воздействиям и экологическим факторам среды. В связи с разработкой проблем физиологии нейрона и синаптической передачи внимание исследовательских коллективов было сосредоточено, в частности, на выяснении электрических и химических механизмов синаптических процессов в нервных клетках. [46]
Я кислота представляет собой дикарбоновую аминокислоту, входящую в состав многих белков и пептидов. В ЦНС млекопитающих глутамат обнаруживается в высоких концентрациях. По-видимому, он является одним из самых распространенных медиаторов в центральных синапсах позвоночных животных. Полагают, что его функция связана главным образом с синаптической передачей возбуждения. [47]
Причиной высвобождения ацетилхолина является деполяризация нервного окончания в результате достигающего его потенциала действия. Однако в отсутствие ионов кальция во внеклеточном пространстве высвобождения медиатора не происходит. Мы уже упоминали, что ионы кальция влияют и на пороговую величину потенциала действия. Сейчас кажется очевидным, что они играют ключевую роль в химической синаптической передаче. Деполяризация нервного окончания увеличивает проницаемость мембраны для лонов кальция и, следовательно, их внутриклеточную концентрацию. Однако кальций, попадающий в нервное окончание, должен выделиться снова, если стимуляция синапса временно прекращается. Имеются многочисленные доказательства того, что внутриклеточная концентрация кальция регулируется митохондриями и такими белками, как кальмодулин и кальциневрин ( гл. Митохондрии располагают очень эффективным кальциевым насосом, а ингибиторы мито-хондриальной функции вызывают, кроме того, количественное увеличение миниатюрного потенциала концевой пластинки, что также свидетельствует об ингибировании поглощения кальция митохондриями. Неясно, куда именно кальций переносится митохондриями с тем, чтобы они сами не перенасытились этими ионами. Еще меньше известно о молекулярном механизме кальциевой стимуляции высвобождения медиатора. Высказаны соображения о вкладе актомиозинподобного комплекса, но экспериментальных доказательств этого еще нет. Зависимость кальциевого эффекта от его концентрации показывает, что несколько ионов ( возможно, четыре) кооперативно активируют высвобождение кванта медиатора. [48]
Редер [69] был поставлен втупик тем фактом, что сам ацетилхо-лин и близкие к нему вещества ( атропин, скополамин и кураре) совершенно не действуют на ганглий, даже в концентрации до 10 - 2 М, хотя по имеющимся предположениям действие антихолин-эстеразных ядов сводится к накоплению ацетилхолина в синапсах. Он сделал вывод, что ацетилхолин не является синаптическим медиатором. Далее, он отверг возможность того, что какую бы то ни было роль играет проницаемость. Вероятно, он сделал это потому, что карбаматы - простигмин и эзерин - оказались одинаково активными в действии на синаптическую передачу, несмотря на наличие четвертичного азота в молекуле простигмина ( оба вещества вызывали синаптическую блокаду в концентрации около 10 - 4 - 3 М), и вызванные эффекты не удавалось снять отмыванием. Другие опыты были выполнены с табуном, а также с зарином и его аналогами. [49]
Общие сведения о нервной системе изложены в гл. В дальнейшем мы часто будем пользоваться терминами нерв и аксон. Здесь следует напомнить, что нерв ( который обычно представляет собой нервный ствол) состоит из пучка аксонов, а ганглий содержит синапсы. Проведение по нерву является исключительно аксонным, в то время как в ганглии имеют место как аксонное проведение, так и синаптическая передача. [50]
Данные о действии ФОС на аксонное проведение у насекомых чрезвычайно бедны. Известно только, что, как и у млекопитающих, лишь огромные дозы ядов вызывают блокаду. При этой дозе синаптическая передача в грудных ганглиях была блокирована. [51]
Хорошо известно, что адреналин активирует аденилатциклазу в мембранах клеток мышц и других тканей ( гл. Рассмотрим в качестве примера симпатические ганглии. Импульсы, выходящие из мозга по холинэргическим нервным волокнам, вызывают быструю деполяризацию постганглионарйых нейронов, воздействуя через никотиновые холинэргические рецепторы. Однако нейроны, идущие к мозгу, также образуют синапсы с небольшими дофаминсо-держащими вставочными нейронами, в свою очередь связанными через синапсы с теми же постганглионарными нейронами, которые возбуждаются под действием ацетилхолина. В результате после некоторой задержки происходит торможение синаптической передачи. [52]
Нейромедиатор хранится в мелких секреторных пузырьках, называемых сннаптическимв пузырьками, которые находятся внутри окончания около пре-синаптнческой мембраны. Повышение концентрации Са2 внутри окончания приводит к тому, что пузырьки сливаются с пресинаптической мембраной и их содержимое выбрасывается в синаптическую щель ( см. рнс. Число пузырьков, разгружающихся в единицу времени, резко возрастает с повышением концентрации Са2 в окончанвн аксона, особенно в нервно-мышечном соединении, где скорость освобождения нейромедиатора растет пропорционально почти четвертой степени концентрации Са2 в клетке: повышения этой концентрации на 20 % достаточно для того, чтобы выделение медиатора удвоилось. Это делает синаптнческую передачу чрезвычайно чувствительной к таким факторам, как длительность потенциала действия, определяющая время, в течение которого кальциевые каналы остаются открытыми, и величину ионного тока через них. Позже мы увидим, как эта чувствительность используется для регуляции эффективности синаптической передачи. [53]
Организмы с точечными мутациями появляются в результате мутации единичного гена, и, таким образом, отдельного белка. Следовательно, сложное поведение может быть анализировано на уровне белков. Кроме хорошо изученной генетики дрозофила имеет следующие преимущества: короткое время воспроизводства, легкость селекции, они достаточно дешевы ( маленькие организмы, необходима малая площадь), безвредны и имеют несколько, но огромных хромосом. Из них уже был выделен ацетилхолиновый рецептор. Нейроны дрозофилы слишком малы для электрофизиологических исследований, но мышечные волокна позволяют изучать нейромышечную синаптическую передачу. Один мутант при анестезии делает необычные ритмические движения лапкой. Причина кроется в изменении потенци-алзависимого калиевого канала, который обычно реполяризует мотонейрон после потенциала действия, блокируя передачу импульса. Здесь снова, как и в случае мутанта парамеции пешки, в основе изменения поведения лежит модификация белка ионного канала возбудимой мембраны. [54]