АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология

Механизм передачи импульсов в химических синапсах. Постсинаптические и пресинаптические рецепторы

Механизм передачи:

Поступление нервного импульса в синаптическую бляшку вызывает деполяризацию пресинаптической мембраны и повышение ее проницаемости для ионов кальция в результате того, что открываютсяпотенциал-зависимые кальциевые каналы. Ионы кальция входят в синаптическую бляшку и вызывают слияние синаптических пузырьков с пресинаптической мембраной. Медиатор из синаптических пузырьков попадает в синаптическую щель. Весь этот процесс называется электросекреторным сопряжением. После высвобождения медиатора материал пузырьков используется для образования новых, заполняемых молекулами медиатора.

Молекулы медиатора диффундируют через синаптическую щель (примерно за 0,5 мс) и связываются с рецепторами на постсинаптической мембране. При этом изменяется конфигурация молекулы рецептора, что приводит к открытию ионных каналов и поступлению в постсинаптическую клетку ионов, вызывающих сдвиг мембранного потенциала постсинаптической мембраны (постсинаптический потенциал - деполяризационный (возбуждающие синапсы) или гиперполяризационный (тормозные синапсы)) в зависимости от вида медиатора и рецептора. Молекулы медиатора сразу же удаляются из синаптической щели либо путем их реабсорбции пресинаптической мембраной, либо путем диффузии из щели или ферментативным гидролизом.

Промежуток времени между моментом поступления потенциала действия к пресинаптическому окончанию и началом смещения заряда постсинаптической мембраны называется синаптической задержкой.

Для проведения нервного импульса через химический синапс необходимо наличие ионов кальция, иначе высвобождение медиатора не происходит.

Механизм действия ионов кальция в пресинаптических окончаниях до сих пор неизвестен. Предполагают, что в состоянии покоя происходит взаимное электростатическое отталкиваниесинаптических пузырьков и пресинаптической мембраны, поскольку обе структуры несут отрицательные заряды. При возбуждении, когда ионы кальция Са++, несущие двойной положительный заряд, входят в нервное окончание, они могут экранировать фиксированный отрицательный заряд пресинаптической мембраны, что позволяет пузырькам приблизиться к ней.

Постсинаптические и пресинаптические рецепторы:

Мембрану пресинаптической терминали называют пресинаптической мембраной. Она содержит большое количество электроуправляемых кальциевых каналов. Когда потенциал действия деполяризует пресинаптическую мембрану, эти кальциевые каналы открываются, что позволяет большому числу ионов кальция войти в терминалы Количество медиатора, которое затем выделится из терминали в синаптическую щель, находится в прямой зависимости от числа вошедших ионов кальция. Точный механизм, с помощью которого ионы кальция вызывают выделение медиатора, не известен, но предполагают следующее. Считают, что ионы кальция, войдя в пресинаптическую терминаль, связываются с особыми белковыми молекулами на внутренней поверхности пресинаптической мембраны, которые называют местами освобождения. Это связывание вызывает открытие мест освобождения медиатора сквозь мембрану, в результате после каждого одиночного потенциала действия несколько пузырьков выделяют свой медиатор в щель. В каждом из пузырьков, содержащих медиатор ацетилхолин, накапливается от 2000 до 10000 его молекул, а общего числа пузырьков в пресинаптической терминали достаточно, чтобы проводить от нескольких сотен до более 10000 потенциалов действия. Действие медиатора на постсинаптический нейрон - функция рецепторных белков Мембрана постсинаптического нейрона содержит большое количество рецепторных белков. Молекулы этих рецепторов имеют два важных компонента: (1) связывающий компонент, который выдается наружу от постсинаптической мембраны в синаптическую щель, где он связывает медиатор, выделившийся из пресинаптической терминали; (2) ионофорный компонент, проходящий сквозь постсинаптическую мембрану внутрь постсинаптического нейрона. Ионофор, в свою очередь, может быть одним из двух типов: (1) ионным каналом, позволяющим определенным ионам проходить через этот канал; (2) активатором вторичного посредника, представляющим собой молекулу, которая выдается внутрь клетки в ее цитоплазму и активирует одно или более веществ внутри постсинаптического нейрона. Эти вещества, в свою очередь, служат вторичными посредниками для усиления или угнетения специфических клеточных функций. Ионные каналы. Ионные каналы в мембране постсинаптического нейрона обычно бывают двух типов: (1) катионные каналы, которые в открытом состоянии обычно пропускают ионы Na+, но иногда также ионы К+ и/или Са; (2) анионные каналы, пропускающие главным образом ионы СГ и минимальные количества других анионов. Катионные каналы, проводящие ионы Na+, выстланы отрицательными зарядами. Эти заряды затягивают положительно заряженные ионы Na+ в канал, если диаметр канала превышает размер гидратированного иона Na+. Однако те же самые отрицательные заряды отталкивают ионы Сl- и другие анионы, препятствуя их прохождению. Если диаметры анионных каналов достаточно велики, ионы Сl- входят в них и проходят на противоположную сторону, тогда как вход натриевых, калиевых и кальциевых катионов блокируется в основном из-за слишком больших размеров их гидратированных ионов. Далее мы узнаем, что процесс открытия катионных каналов, позволяющий войти в клетку положительно заряженным ионам Na+, способствует возбуждению нейрона, поэтому медиаторы, ведущие к открытию катионных каналов, называют возбуждающими. И наоборот, процесс открытия анионных каналов, позволяющий войти отрицательным электрическим зарядам, тормозит нейрон. Соответственно, медиаторы, открывающие эти каналы, называют тормозными. При активации медиатором ионного канала он обычно открывается в течение долей миллисекунды; после удаления медиатора канал закрывается так же быстро. Такое открытие и закрытие каналов обеспечивает очень быстрое управление постсинаптическими нейронами.

Медиаторы. определение и функции. Механизмы воздействия медиаторов на постсинаптическую мембрану. Основные постсинаптические эффекты в постсинаптической клетке. Механизмы устранения активного медиатора из синаптической зоны.

Медиаторы — вещества, при посредстве которых осуществляется передача возбуждения с нерва на органы и с одного нейрона на другой.

Функции:

.

.

.

.

На постсинаптической мембране имеются специальные рецепторы, которые взаимодействуют с медиатором своими активными центрами. После связывания медиатора и рецептора происходит:

1. Если это ионотропные рецепторы, т.е. единый комплекс рецептора и канала, то когда медиатор пристраивается к такому рецептору происходит открытие канала, а с уходом медиатора канал закрывается. Такие каналы называются хемовозбудимыми или потенциалнезависимыми. Если это натриевый канал, то мембрана будет деполяризоваться, а если калиевый или хлорный, то мембрана гиперполяризуется.

2. Если рецептор метаботропный, т.е. сложный белок, встроенный в мембрану и взаимодействующий только с медиатором, то при взаимодействии меняется структура белка. Медиатор активизирует вторичного посредника (как правило, G-белок). Он меняет метаболизм клетки, и как следствие, может произойти открытие канала или его закрытие (на продолжительное время).

Постсинаптический потенциал - это изменение мембранного потенциала постсинаптической мембраны в ответ на импульс, поступивший от пресинаптического нейрона. Различают возбуждающий постсинаптический потенциал и тормозной постсинаптический потенциал. Потенциалы действия, генерируемые разными нейронами, примерно одинаковы, постсинаптические потенциалы, возникающие в разных входных синапсах на одном и том же нейроне, сильно варьируют как по величине, так и по продолжительности. В одном синапсе на мотонейроне приходящий нервный импульс может вызвать деполяризацию в 0,1 мВ, а в другом - деполяризацию в 20 мВ. Если степень деполяризации окажется одинаковой, эффект будет тем сильнее, чем больше область синаптического контакта, но природа системы такова, что даже малые по величине постсинаптические потенциалы, суммируясь, могут давать большой эффект.

Механизмы устранения:

Первый механизм представляет собой типичный экзоцитоз. Он сопровождается полным слиянием везикулы и встраиванием ее мембраны в пресинаптическую. В этом случае все содержимое везикулы оказывается в синаптической щели (медиатор, АТФ, ионы, белки и ферменты), а бывшая внутренняя поверхность мембраны везикулы обращена в сторону синаптической щели.

Второй механизм - это экзоцитоз без полного слияния, с частичным освобождением (шутливо названный "кратковременным поцелуем"). Он характеризуется формированием временной поры (канала) между внутренностью везикулы и окружающей средой. В этом случае через образованную пору по градиенту концентрации медиатор будет диффундировать в синаптическую щель. Причем количество выделенного медиатора (величина кванта) зависит от времени, в течение которого пора находится в открытом состоянии. Предполагают, что везикула при каждом контакте с пресинаптической мембраной через временную пору теряет только часть своего содержимого и может многократно участвовать в экзоцитозе. Поскольку пора обладает селективностью, то другие ингредиенты внутривезикулярной среды при этом виде экзоцитоза в синаптическую щель не выделяются.

Третий механизм предполагает наличие специфического белка (медиатофора) или канала, встроенного в пресинаптическую мембрану и способного освобождать медиатор из цитоплазмы нервного окончания. В этом случае везикулы выполняют не связанную с экзоцитозом функцию (содержат резервный медиатор, который при необходимости поступает в цитоплазму нервного окончания). Каждый из этих механизмов среди исследователей имеет своих приверженцев и подтверждается научными наблюдениями. Возможно, в различных образованиях и для различных везикул существуют разные механизмы освобождения медиатора.

Химическая природа медиаторов. Основные классы медиаторов нервной системы человека и их краткая характеристика. Примеры их применения в нейронах организма. Тормозные и возбуждающие медиаторы. Принцип Дейла.

Медиаторы — биологически активные вещества, секретируемые нервными окончаниями и обусловливающие передачу нервных импульсов в синапсах. В качестве М. могут выступать самые различные вещества. Всего насчитывается около 30 видов медиаторов, однако лишь семь из них (ацетилхолин, норадреналин, дофамин, серотонин, гаммааминомасляную кислоту, глицин и глютаминовую кислоту) принято относить к «классическим» медиаторам.

Основная часть «классических» медиаторов относится к биогенным аминам.

1. Ацетилхолин. На периферии это важнейший медиатор нервномышечных синапсов соматической нервной системы. Существует два вида:

А) Н-холинорецепторы (никотиновые). Быстрые ионотропные возбуждающие рецепторы, открывающие Na+ каналы. Используются на периферии нервномышечной парасимпатической части ВНС (Постганглионарные волокна сокращают мышцы внутренних органов).

Медиатор всех вегетативных узлов (на периферии).

В центре имеется несколько очень важных холинергических систем:

- Один из медиаторов экстрапирамидной двигательной системы

- Оной из систем поддержания тонуса коры больших полушарий.

Б) М-холинорецепторы мускулиновые. Метаботропные рецепторы

Холиностераза – разрушает ацетилхолин в синаптической щели на ацетат и спиртхолин.

2. Катехоламины:

А) Дофамин (только центральный медиатор). Есть и тормозные и возбуждающие, и пресинаптические, и постсинаптические. 3 места концентрации:

- Кортиковезолимбическая система. Находится в среднем мозге и промежуточном мозге. Отростки оканчиваются в структурах лимбической системы и в коре лобных долей. Эта система связывает лобную кору и лимбическую систему (мотивация, память, эмоции)

- Нигростриарное – черная субстанция среднего мозга и полосатое тело. Скопление ядер в черной субстанции, а отростки идут в полосатое тело.

- Тубероинфидибулярная система контроля работы гипофиза, ядер гипоталамуса и лимбической системы.

Фермент, разлагающий дофамин – моноаминоксидаза или МАО.

Б) Норадреналин. И центральный и периферический.

- в периферии используется в качестве медиатора нервномышечных синапсов симпатической части ВНС.

- в центре скопление норадреналина в синем пятне, на границе среднего мозга и моста, там тела нервных клеток, а отростки оканчиваются диффузно во всех отделах головного мозга. Он уравновешивает потоки импульсов (функция близка к тормозной).

МАО разлагают его в синаптической щели.

В) Адреналин – как медиатор используется мало (в основном выполняет гормональную функцию).

3) Серотонин (индоламин). Относится к моноаминам (МАО разлагает его). Серотониновая система построена по принципу норадренолиновой. Локализованы в ядрах шва (тела серотониновых клеток), а отростки иннервируют все отделы головного мозга.

4) Медиаторные аминокислоты:

А) Возбуждающий медиатор глютаминовая кислота (глютомат) – основной возбуждающий медиатор НС повсеместно.

Б) Возбуждающий медиатор аспарагиновая кислота (аспортат) – в меньшей степени.

В) Тормозной медиатор ГАМК. Работает в ЦНС везде. Рецепторы все тормозные.

Г) Тормозной медиатор глицин. Меньше распространен в ЦНС.

5) Пептидные медиаторы. Белки, состоящие из аминокислот от 2 до 100 остатков аминокислот. На них не распространяется правило Дейла.

Правило Дейла (действует только на классических медиаторах): нервная клетка использует во всех своих пресинаптических зонах только один тип медиатора. Если медиатор дофамин, то клетка дофаминергическая, и система дофаминергическая.

Дата добавления: 2015-02-02 | Просмотры: 3858 | Нарушение авторских прав