АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология

Нарушение функций ионных каналов в клинике нервных болезней

Некоторые лекарства оказывают фармакологи­ческое действие на уровне ионных каналов. К ним относятся, например, местные анестетики и неко­торые иротивоэпилептическис препараты. Однако в последние голы были описаны некоторые невроло­гические заболевания, протекающие с преимуще­ственным поражением мыши и вызванные мутаци­ями генов, кодирующих натриевые и хлорные ион­ные каналы. К ним относятся некоторые формы миотонни (нарушение расслабления скелетной мус-кулазуры после произвольного сокращения, приво­дящее к невозможности свободно выполнять те или иные двигательные акзы) и различные формы пери­одического паралича, при которых у пациентов раз­виваются приступы преходящей парциальной или генерализованной мышечной слабости. Волсс того, некоторые формы семейной гемиплегической миг­рени или мозжечковых атаксий (см. главу 37) связа­ны с нарушением функции кальциевых каналов, а некоторые формы эпилепсии (см. главу 53) могут бызь вызваны нарушением функции специфических ионных каналов. Другие заболевания могут быть вызваны перераспределением или функпионирова пнем тех ионных каналов, которые в норме неактив­ны. Такие нарушения происходят в области, близ­кой к перехвачу Ранвьс, в результате центральной де-м иел ин и заци и при рассеянном склерозе или перифсричсскойдемислиннзации (синдром Пшена— Барре), что приводи! к нарушению распространения потенциала действия (см. главы 6 и 54).

ГЛАВА 6. Мембрана в состоянии покоя и потенциал действия

Порог

активации

потенциала

действия

Так, например. £,* в скелетной мышце человека будет равен: Е.' -58 1л 3/140 - -95 мВ

Потенциал покоя мембраны

В покое мембрана нейрона относительно непро­ницаема для ионов. Это важно для генерации по­тенциала покоя. Основным интрацеллюлярным ионом является калий, а экстрацеллюлярным — нат­рий. Поэтому в соответствии с электрохимическим

градиентом поток ионов калия направлен из кич­ки, а поток ионов натрия в клетку. Перемещение положительно заряженных ионов из клетки приво­дит к генерации отрицательного мембранного по­тенциала или гиперполярнзации, тогда как поток ионов натрия внутрь клетки вызывает деполяриза-

iini.i. Однако покоящаяся мембрана относительно непроницаема для натрия, но в то же нремя доста­точно проницаема для калия. Поэтому и покос ка­лий имеет тенденцию к перемещению из клетки в соответствии с электрохимическим градиентом, что приводит к отрицательному заряду мембраны. Гак продолжается, пока химический градиент концен­трации, приводящий к выходу калия из клетки, не выключится разностью электрического потенциа­ла, вызванного притоком ионов в клетку (мембран­ным потенциалом) и приводящего к возвращению калия в нейроны. Мембранный потенциал, обес­печивающий это стационарное состояние, называ­ется потенциалом равновесия для калия (Е*) и вы­числяется по уравнению Нсрнста (см. рисунок). На самом деле измеренный потенциал покоя аксонов имеет более положительную величину, поскольку незначительная проницаемость мембраны для ионов натрия, в покое сохраняется. Небольшой при­ток натрия поддерживается аденозинтрифосфат ЛТФ)-зависимой натрий-калий-АТФазой, которая сама по себе обладает небольшой электрогеннос-тью. Этот насос важен для поддержания ионных градиентов и является электрогенным, в силу того что обменивает 3 иона натрия на 2 иона калия, входя­щих в клетку. Это вносит лишь незначительный вклад в потенциал покоя мембраны.

Генерация потенциала действия

Одним ИЗ фундаментальных свойств нервной системы являются генерация и проведение нервных импульсов (см. главы 8 и 19). Эти импульсы вклю­чают генераторные, синаптичсскис потенциалы и потенциалы действия, последние определяют как одиночные электрические импульсы, распространя­ющиеся по аксону. Этот потенциал действия (нервный имиу.п.с или спайк) возникает по принципу «все или анчего», т. е. когда стимул достигнет определенного

i трога интенсивности. Таким образом, информация II нервной системе закодирована по частоте имиуль-сации, а не по размеру потенциала действия (см. гла­ву 18). Порог интенсивности стимула определяется как величина, до которой поднимается внутренний сетевой ток (зависимый в основном ОТ ионов на­трия), которая выше, чем внешний сетевой ток (за­висимый в основном от ионов калия), и которая со­ставляет порядка 55 мН (критический порог им-нульеации). Он возникает в области аксонального бугорка, где плотность натриевых каналов наиболее высока и где инициируется потенциал действия ней­рона. Однако если порог не будет достигнут, депо­ляризация не генерирует потенциал действия и сиг­нал не распространится по аксону.

Последовательность событий, участвующих в ге­нерации потенциала действия, такова: • Деполяризующий заряд активирует вольтажзави-симые натриевые каналы на мембране нейрона,

Kulopi.ni Позволяет IICkulupUM UullaM HaipilH IK

рсмсститься в соответствии со своим электрохи­мическим градиентом (повышенная натриевая проводимость). Это деполяризует мембран) И «и крывает сше больше натриевых каналов согласно механизму положительной обратной связи. Когда открывается достаточное количество натриевых каналов, для тою чтобы величина внутреннего тока сети превысила величину тока, обеспеченную вы­ходом калия из клетки, открываются быстрые нат­риевые каналы, что приводит к массивному при­току натрия, который деполяризует мембранудо по­тенциала равновесия для натрия (примерно +55 мВ). Таким образом, генерируется спайк потенциала действия, однако он не достигает потенциала рав­новесия для натрия в силу продолжающегося и увеличивающегося оттока ионов калия из клетки. • Далее следует убывающая фаза потенциала дей­ствия, при этом вольтажзависимые натриевые ка­налы инактивируются (см. главу 5). Эта инактива­ция также вольтажзависима, однако она более мед­ленная, чем фаза активации, и поэтому возникает позже (см. главу 5). Во время фазы убывания по­тенциала приобретает более важную роль вольтаж-зависимый калиевый поток, так как его активация деполяризацией мембраны происходит еще более медленно, чем инактивация натриевых каналов. Активированные вольтажзависимые калиевые ка­налы обеспечивают короткий период гиперполя­ризации мембраны, предшествующей ее дезакти­вации. и потенциал мембраны возвращается в со­стояние покоя. Сразу после появления спайка потенциала дей­ствия отмечается рефрактерный период, когда ней­рон становится невозбудимым (абсолютный рефрак­терный период) или же акт ивируется только субмак­симальными стимулами (относительный рефрактерный период). Абсолютный рефрактерный период возни­кает в момент максимальной инактивации натрие­вых каналов, тогда как относительный в более по­здний период, когда большинство натриевых кана­лов уже вернулось в состояние покоя, но ток через активированные калиевые каналы уже раходится в развернутой фазе. Рефрактерный период содержит два важных аспекта для генерации и проведения по­тенциала действия. Во-первых, потенциалы действия могут распространяться только в одном направле­нии — от мест генерации, и, во-вторых, они могут генерироваться лишь с определенной частотой.

Оригинальное описание потенциала действия принадлежит Ходжкину и Хаксли, которые изучали этот феномен на гигантском аксоне кальмара в 50-х годах XX века. Этот механизм был подтвержден поз­же и для многих других клеток и нейронов. Это на­ряду с открытием большого количества ионных ка­налов послужило началом описания многих других модификаций генерации потенциала действия ней­ронами и другими клетками.

ГЛАВА 7. Нервно-мышечное соединение и синапсы

2 4099 16482 2151 17086 2151 17086 1947 17086 1947 17086 872 17086 872 17086 0 12452 0"> олевание

Дата добавления: 2015-02-06 | Просмотры: 1293 | Нарушение авторских прав