Кальциевый канал
Cтраница 3
В ряде нейронов моллюсков потенциал действия формируется за счет двух независимых популяций ионных каналов: натриевых и кальциевых. Восходящий фронт спайка определяется в основном быстро срабатывающими натриевыми каналами, которые столь же быстро подвергаются инактивации. Кальциевые каналы, также быстро вовлекаемые в реакцию, инактивируются более медленно. Это приводит к продлению потенциала действия. [31]
Этот яд вызывает паралич дыхания. Калиевый канал блокируется ионами тетраэти л аммония и другими гомологами этого ряда. Активность кальциевых каналов подавляется кадмием, а их ворота разрушаются фторидом. [32]
После денервации мышцы в результате перерезки ее нерва рецепторы в области сннаптического соединения остаются на месте, в то время как на участках мембраны вне синапса происходят радикальные изменения. Время обновления этих внесинаптических рецепторов относительно велико, порядка одного дня; плотность расположения их лежит где-то в промежутке между нормальной плотностью рецепторов в синапсе и нормальной плотностью их в мембране за пределами синапса. Электрическая возбудимость мембраны изменяется и в результате включения в нее потенциал-зависимых кальциевых каналов, которые могут обеспечить проведение Са2 - зависимых потенциалов действия даже в том случае, если натриевые каналы блокированы тетродотоксином. В то же время мембрана мышечной клетки изменяет свою восприимчивость к новой иннервации: денервированная мышечная клетка способна образовывать новые синапсы с регенерирующим аксоном, тогда как нормально нннер-вированная клетка этого не делает. По-видимому, весь комплекс этих изменений связан с потребностью денервированной клетки в ренннервацнн. [34]
В пресинаптических окончаниях медиатор ацетилхолин содержится в пузырьках диаметром около 50 нм. При достижении распространяющегося потенциала действия области пресинаптического окончания ацетилхолин освобождается из пузырьков и выходит в синаптическую щель. В механизме этого нейросекреторного процесса важную роль играют ионы Са2: они поступают внутрь окончания из внеклеточной жидкости по электровозбудимым кальциевым каналам, активируемым при деполяризации преси-наптической мембраны приходящим потенциалом действия. [35]
Периферическое сопротивление задавалось в интервале от 0.4 до 2.0 мм рт.ст. сек / см с шагом 0.4 мм рт.ст. сек / см. Сократимость связана с состоянием актомиозинового комплекса, работой регулирующих механизмов. Сократимость изменяется заданием значений МС от 1.25 до 1.45 с шагом 0.05, а также вариацией активных деформаций в некоторых периодах сердечного цикла. Модель позволяет изменять активные деформации в различные периоды систолы и диастолы, что воспроизводит регуляцию сократительной функции ЛЖ раздельным влиянием на быстрые и медленные кальциевые каналы. Активные деформации приняты постоянными на протяжении всей диастолы и равными от 0 до 0.004 с шагом 0.001 сначала при неизменных активных деформациях в систолу, затем при одновременном увеличении их значения в конце изоволюмического периода сокращения на величину деформаций в диастолу. [36]
Интересная мутантная парамеция названа пешкой по аналогии с пешкой из игры в шахматы. Сейчас известно, что обратное движение есть результат притока ионов кальция, который следует за стимулом. Этот вход кальция воздействует на двигательный механизм жгутиков, так что некоторое время они действуют в противоположном направлении. У пешки кальциевый канал изменен и ионы Са2 не попадают в него. Другой мутантный организм, как и дикий тип, меняет направление движения, но продолжает плыть в обратном направлении иногда несколько минут. Это происходит из-за мутации одного из типов ионных каналов клеточной мембраны, которых здесь идентифицировано больше, чем в нейронах. [37]
Для передачи нервных сигналов необходимо строго регулируемое распределение ионных каналов в плазматической мембране. При разрушении и образовании синапсов это распределение изменяется. Нормальное иннервированное волокно скелетной мышцы имеет ацетилхолиновые рецепторы только в области нервно-мышечного соединения, проводит потенциалы действия при помощи потенциал-зависимых натриевых каналов и не образует новых синапсов на своей поверхности. После денервации мышечного волокна ацетилхолиновые рецепторы и потенциал-зависимые кальциевые каналы появляются во всей плазматической мембране и вся клеточная поверхность приобретает способность к образованию новых синапсов. Эти изменения контролируются главным образом количеством стимулов, получаемых клеткой. Место установления нервно-мышечного контакта отличается определенной специализацией базальной мембраны, от которой, по-видимому, зависит как распределение ацетилхолиновых рецепторов в мышечной плазматической мембране, так и положение пре-синаптического окончания аксона. [38]
Отдельный интерес представляют 1 4-бензтиазин - 1 1 -диоксиды. Вкратце методы их получения сводятся к окислению исходных 1 4-бензтиазинов перекисью водорода в уксусной кислоте, внутримолекулярным нуклеофильным замещением атома хлора в этиловом эфире 3-ариламино - 2 - ( 2 5-дихлорфенилсульфонил) - 2-про-пеновой кислоты в условиях межфазного катализа, циклоконденсацией оснований Шиффа с сульфеном, генерируемым из метилсульфохлорида электрохимическим восстановлением на ртутном катоде 2 - ( 2-нитрофенилсульфонил) - ацетонитрила в серной кислоте. Производные 1 4-бензтиазина и его конденсированные замещенные обладают широким спектром биологической активности. Среди них обнаружены препараты, обладающие свойствами блокаторов кальциевых каналов, ингибиторов образования пероксидов липидов, проявляющих антибактериальную ( препарат Руфлоксацин), кардиотоническую, антигипертоническую, диуретическую, противогрибковую, противоспалительную ( лечение ревматоидных артритов), анальгетическую активность, сравнимую с активностью наркотического анальгетика пентазоцина. Имеются сведения о свойствах конденсированных замещенных 1 4-бензтиазинона как ингибиторов редуктазы альдоз. При этом установлено, что замена карбонильной группы в положении 4-хинолона на сульфонильную или сульфоксидную группу ( фторхинолоновые антибактериальные средства) приводит к полной потере антимикробных свойств. Всестороннее изучение медико-биологических свойств этого гетероцикла потенциально может привести к лекарственным препаратам широкого спектра действия. [39]
Градиент ионной концентрации в мембране клетки вырабатывает внутри клетки электрический потенциал - 70 мВ относительно ее окружения. При этом потоки натрия и калия сразу направляются в обратную сторону; в течение миллисекунд внутренний потенциал клетки становится 50 мВ относительно внешнего окружения. Это изменение полярности быстро распространится через клетку, заставляя нервный импульс распространиться по всему аксону до его пресинаптических окончаний. Когда импульс достигнет окончания аксона, открываются управляемые напряжением кальциевые каналы. Это вызывает освобождение нейротрансмиттерных молекул в синаптическую щель и процесс распространяется на другие нейроны. [40]
В большинстве аксонов кальциевые каналы имеются только в пресинаптической мембране, и даже здесь их сравнительно немного. По этой причине, а также потому, что внешние и внутриклеточные концентрации Са2 относительно низки, ток, протекающий через кальциевые каналы, обычно мал по сравнению с токами, проходящими через многочисленные потенциал-зависимые натриевые и калиевые каналы в окончании аксона. Однако есть исключение из этого правила: в некоторых случаях потенциал-зависимые кальциевые каналы более многочисленны, они стимулируют высвобождение нейромедиатора и служат важнейшим фактором электрической возбудимости пресинаптического окончания. [41]
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. [42]
Кальциевые каналы представляют собой особую разновидность белков, находящихся во взвешенном состоянии в ли-пидном бислойном матриксе клеточных мембран и имеющих заполненные цитоплазмой каналы. Быстрые и медленные каналы различаются скоростями транспортирования ионов. Вход в каналы открывается и блокируется в разных диапазонах уровня потенциала. Медленные каналы обладают более низкой возбудимостью. Наряду с кальциевыми каналами существуют каналы и для других ионов, например, натрия, для комбинаций ионов. В последнем случае между ионами устанавливаются конкурентные взаимоотношения. [43]
Ретинол действует подобно гормонам, проникающим в клетку, - связывается с ядерными белками и регулирует экспрессию определенных генов. Он необходим для осуществления нормальной репродуктивной функции. Ретиналь участвует в акте зрения. На свету родопсин диссоциирует, и мс-ретиналь переходит в / ирйнс-ретиналь. Реакция сопровождается конформационными изменениями мембран палочек и открытием кальциевых каналов. Быстрый вход ионов кальция инициирует нервный импульс, который передается в зрительный анализатор. Z / нс-ретинол окисляется в гис-ретиналь, который, соединяясь с опсином, образует родопсин. Система свето-ощущения готова к восприятию следующего кванта света. Ретиноевая кислота участвует в синтезе гликопротеинов, усиливает рост и дифференцировку тканей. Ретиноиды обладают антиопухолевой активностью и ослабляют действие канцерогенов. Каротин - анти-оксидант и способен обезвреживать пероксидные свободные радикалы ( ROO) в тканях с низким парциальным давлением кислорода. [44]
Ионам Са2 принадлежит центральная роль в регуляции многих клеточных функций. Изменение концентрации внутриклеточного свободного Са2 является сигналом для активации или ингибирования ферментов, которые в свою очередь регулируют метаболизм, сократительную и секреторную активность, адгезию и клеточный рост. Источники Са2 могут быть внутри - и внеклеточными. В норме концентрация Са2 в цитозоле не превышает 1 ( Г7 М, и основными источниками его являются эндоплазмати-ческий ретикулум и митохондрии. Нейрогормональные сигналы приводят к резкому повышению концентрации Са2 ( до 1 ( Гб М), поступающего как извне через плазматическую мембрану ( точнее, через потенциалзависимые и рецепторзависимые кальциевые каналы), так и из внутриклеточных источников. Одним из важнейших механизмов проведения гормонального сигнала в кальций-мессенджерной системе является запуск клеточных реакций ( ответов) путем активирования специфической Са2 - кальмодулин-зависимой протеинкиназы. [45]
Страницы: 1 2 3 4