цКЮБМЮЪ ЯРПЮМХЖЮ яКСВЮИМЮЪ ЯРПЮМХЖЮ
йюрецнпхх:
юБРНЛНАХКХюЯРПНМНЛХЪаХНКНЦХЪцЕНЦПЮТХЪдНЛ Х ЯЮДдПСЦХЕ ЪГШЙХдПСЦНЕхМТНПЛЮРХЙЮхЯРНПХЪйСКЭРСПЮкХРЕПЮРСПЮкНЦХЙЮлЮРЕЛЮРХЙЮлЕДХЖХМЮлЕРЮККСПЦХЪлЕУЮМХЙЮнАПЮГНБЮМХЕнУПЮМЮ РПСДЮоЕДЮЦНЦХЙЮоНКХРХЙЮоПЮБНоЯХУНКНЦХЪпЕКХЦХЪпХРНПХЙЮяНЖХНКНЦХЪяОНПРяРПНХРЕКЭЯРБНрЕУМНКНЦХЪрСПХГЛтХГХЙЮтХКНЯНТХЪтХМЮМЯШуХЛХЪвЕПВЕМХЕщЙНКНЦХЪщЙНМНЛХЙЮщКЕЙРПНМХЙЮ
кИНЕТИКА ТОКОВ ЧЕРЕЗ ОДИНОЧНЫЕ КАНАЛЫ, АКТИВИРУЕМЫЕ АХ
|
|
В какой степени временной ход токов концевой пластинки отражает поведение одиночных ионных каналов, активируемых АХ? Можно представить, что отдельные каналы многократно открываются и закрываются во время тока концевой пластинки с уменьшающейся со временем вероятностью открывания канала. Возможно и то, что каналы открываются лишь один раз, и временной ход интегрального тока определяется тем, как долго каналы остаются в открытом состоянии. Окончательный ответ на этот вопрос был получен с внедрением методики пэтч-кламп (patch clamp), с помощью которой можно регистрировать активность одиночных ионных каналов (глава 2) 55). Было показано, что, при непрерывной аппликации АХ, каналы открываются и закрываются по принципу «все или ничего», причем время нахождения каналов в открытом состоянии соответствует длительности токов концевой пластинки 56). Актива-
180 Раздел II. Передача информации в нервной системе
| Рис. 9.12. Электрическая модель постсинаптической мембраны. Каналы, активируемые АХ, параллельно соединены с другими каналами и с емкостью мембраны. (А) Синаптические каналы, открываемые АХ, можно представить на схеме как две независимых проводимости для ионов натрия и калия. Другими каналами, открытыми в состоянии покоя, являются калиевые, натриевые и хлорные каналы. (В) Синаптические каналы можно представить в виде одной проводимости с проводимостью Δ p и электрической батареей с потенциалом, равным потенциалу реверсии V Остальная мембрана может быть представлена в виде единой проводимости grest и батареей с потенциалом Vrest· Fig. 9.12. Electrical Model of the Postsynaptic Membrane with channels activated by ACh in parallel with the resting membrane channels and with the membrane capacitance, cm. (A) The synaptic channel opened by ACh is electrically equivalent to two independent pathways for sodium and potassium. The resting membrane has channels for potassium, chloride, and sodium. (B) The synaptic channel can be | 
represented as a single pathway with conductance Δ ρ.. and a battery equal to the reversal potential Vr. The resting membrane can be represented as a single pathway with conductance g rest and a battery equal to Vrest .
|
ция ионного канала может быть описана следующей схемой, в которой молекула медиатора А (агонист) взаимодействует с молекулой постсинаптического рецептора R:
Две молекулы АХ связываются с каналом (по одной молекуле АХ с каждой a-субъединицей; глава 3), который затем подвергается конформационной перестройке из закрытого (A2R) в открытое (A2R*) состояние. Переходы между открытым и закрытым состояниями характеризуются константами aк b, как обозначено на схеме. Теперь рассмотрим временной ход тока концевой пластинки (рис. 9.13). Выделенный из нервного окончания АХ практически одновременно открывает большое количество каналов. Поскольку АХ быстро удаляется из синаптической щели (в результате гидролиза холинэстеразой и диффузии), каждый канал открывается только один раз. Закрывание ионных каналов приводит к спаду синаптического тока. Таким образом, временной ход спада синаптического тока отражает скорость, с которой закрываются одиночные каналы, активируемые АХ. Каналы закрываются со скоростью a х [A2R*]; то есть многие каналы закрываются очень быстро, и все меньше и меньше каналов закрывается через большее время (рис. 9.13). Как в случае всех независимых или случайных событий, открытые времена имеют экспоненциальное распределение, со средним временем открытого состояния (t), равным постоянной времени спада тока концевой пластинки, 1/a.
Эксперименты с использованием пэтч-кламп методики позволили выявить многие особенности активности каналов, которые невозможно было определить ранее с использованием других методик. Так, местные анестетики (например, прокаин) продлевают спад токов концевой пластинки (в дополнение к блокированию натриевых каналов и потенциалов действия). Пэтч-кламп регистрация позволила определить, что замедление синаптических токов происходит в результате того, что в присутствии прокаина ток через канал трансформируется во вспышки кратковременных открываний. Это происходит, по видимому, вследствие того, что молекула анестетика быстро перемешается внутрь канала и обратно, вызывая кратковременное блокирование тока через канал 57) - 59). Последующие эксперименты выявили, что, в дополнение к этому механизму блокирова-
Глава 9. Основы прямой синоптической передачи 181
| Рис. 9.13. Ток концевой пластинки является результатом сложения токов через одиночные ионные каналы. В верхней части рисунка изображен ток через шесть одиночных каналов. При активации АХ каналы открываются одновременно. АХ быстро гидролиэуется что предотвращает повторную активацию каналов. Распределение времен открытого состояния каналов имеет экспоненциальный характер. На нижней части показан интегральный ток концевой пластинки, который является результатом сложения токов через одиночные каналы; постоянная времени спада интегрального тока равна среднему времени открытого состояния одиночных каналов. Fig. 9.13. Total End Plate Current Is the Sum of Individual Channel Currents. Current flow through six individual channels is depicted in the top panel. Channels open instantaneously in response to Adi ACh is rapidly hydrolyzed, preventing any further channel openings. Channel open times are distributed exponentially. The individual channel currents sum to give the total end plate current (lower panel). The time constant of the decay of the total current is equal to the mean open time of the individual channels. |
ния канала, прокаин также ингибирует открывание канала, связываясь с рецептором вне устья канала 60). Свойства канала могут изменяться под действием многих веществ, включая кокаин 61), барбитураты 62), стероидные гормоны 63), общие анестетики 64), которые связываются с местами как внутри, так и вне поры ионного канала.
Свойства рецепторов АХ меняются в процессе развития. Существует эмбриональная форма рецептора АХ, которая имеет низкую проводимость и длительное время открытого состояния, и взрослая форма, которая имеет большую проводимость и короткое время открываний 65, 66). Переход из эмбриональной формы во взрослую происходит в результате изменения субъединичного состава (главы 3 и 23), а сплайс-варианты одной из эмбриональных субъединиц могут быть ответственны за вариации во времени открытого состояния каналов на ранних этапах развития 67).