 |
юБРНюБРНЛЮРХГЮЖХЪюПУХРЕЙРСПЮюЯРПНМНЛХЪюСДХРаХНКНЦХЪаСУЦЮКРЕПХЪбНЕММНЕ ДЕКНцЕМЕРХЙЮцЕНЦПЮТХЪцЕНКНЦХЪцНЯСДЮПЯРБНдНЛдПСЦНЕфСПМЮКХЯРХЙЮ Х ялххГНАПЕРЮРЕКЭЯРБНхМНЯРПЮММШЕ ЪГШЙХхМТНПЛЮРХЙЮхЯЙСЯЯРБНхЯРНПХЪйНЛОЭЧРЕПШйСКХМЮПХЪйСКЭРСПЮкЕЙЯХЙНКНЦХЪкХРЕПЮРСПЮкНЦХЙЮлЮПЙЕРХМЦлЮРЕЛЮРХЙЮлЮЬХМНЯРПНЕМХЕлЕДХЖХМЮлЕМЕДФЛЕМРлЕРЮККШ Х яБЮПЙЮлЕУЮМХЙЮлСГШЙЮмЮЯЕКЕМХЕнАПЮГНБЮМХЕнУПЮМЮ АЕГНОЮЯМНЯРХ ФХГМХнУПЮМЮ рПСДЮоЕДЮЦНЦХЙЮоНКХРХЙЮоПЮБНоПХАНПНЯРПНЕМХЕоПНЦПЮЛЛХПНБЮМХЕоПНХГБНДЯРБНоПНЛШЬКЕММНЯРЭоЯХУНКНЦХЪпЮДХНпЕЦХКХЪяБЪГЭяНЖХНКНЦХЪяОНПРяРЮМДЮПРХГЮЖХЪяРПНХРЕКЭЯРБНрЕУМНКНЦХХрНПЦНБКЪрСПХГЛтХГХЙЮтХГХНКНЦХЪтХКНЯНТХЪтХМЮМЯШуХЛХЪуНГЪИЯРБНжЕММННАПЮГНБЮМХЕвЕПВЕМХЕщЙНКНЦХЪщЙНМНЛЕРПХЙЮщЙНМНЛХЙЮщКЕЙРПНМХЙЮчПХЯОСМДЕМЙЖХЪ
количество каналов, активируемых квантом
|
вХРЮИРЕ РЮЙФЕ: |
Если квант АХ состоит из 7 000 молекул, то можно ожидать, что лишь несколько тысяч свяжутся с постсинаптическими рецепторами в нервно-мышечном соединении, а остальные будут потеряны в результате диффузии из синаптической щели или гидролиза холинэстеразой. Количество рецепторов, активируемых одним квантом, может быть определено путем сравнения проводимости, активируемой во время миниатюрного потенциала с проводимостью одиночного ионного канала, активируемого АХ42). Регистрация миниатюрных токов концевой пластинки в условиях фиксации потенциала в мышце лягушки выявила, что проводимость, активируемая на пике ответа, составляет около 40 нС. Одиночный АХ рецептор имеет проводимость около 30 пС. Следовательно, миниатюрный потенциал концевой пластинки является результатом открывания около 1 300 каналов. (Это соответствует 2 600 молекул АХ, поскольку для открывания канала требуется две молекулы АХ; см. главы 9, 13.) Схожие результаты были получены Катцем и Миледи, которые оценили вклад одиночных каналов в потенциал концевой пластинки на основании анализа шума 43). Близкое значение количества каналов, открываемых квантом медиатора, было получено в глицинэргических тормозных синапсах продолговатого мозга миноги 44). В других синапсах были
226 Раздел II. Передача информации в нервной системе
| Рис. 11.12. Соотношение площади постсинаптической мембраны и размера синаптической везикулы. (А) В нервно-мышечном соединении лягушки рецепторы АХ плотно упакованы (~ 10000/мкм2) на значительной площади постсинаптической мембраны (затененные области). Поэтому количество рецепторов превышает количество молекул АХ, и размер квантового события варьирует в зависимости от количества молекул в кванте. (В) В типичном гиппокампальном синапсе постсинаптические рецепторы упакованы значительно реже (~2800/мкм2) и на гораздо меньшей площади (0,04 мкм2). В результате количество молекул медиатора в кванте достаточно для того, чтобы насытить все доступные рецепторы, и квантовые события имеют очень маленькие флуктуации по амплитуде. Fig. 11.12. The Area of Pustsynaptic Membrane Relative to the Size of a Synaptic Vesicle. (A) At the frog neuromuscular junction ACh receptors are packed at high density (~10 000/μm2) over a Large postsynaptic area (shaded). Accordingly, receptors outnumber ACh molecules, and the size of the quantal event varies with the variation in the number of molecules per quantum. | 
(B) At a typical hippocampal synapse, postsynaptic receptors are packed less densely (~2 800/μm2) over a very small area (0,04 pirn2). As a result the number of transmitter molecules in a quantum is sufficient to saturate the available receptors, and quantal events show very little fluctuation in amplitude.
|
получены меньшие значения. Например, в синапсах на гиппокампальных нейронах квантовый ответ соответствует открыванию от 15 до 65 каналов 38· 45).
Почему между синапсами существуют такие различия? Очевидно, что количество постсинаптических рецепторов, активируемых квантом медиатора, высвобождаемого из одного пресинаггтического бутона, должно соответствовать размерам клетки. В больших клетках с низким входным сопротивлением, как, например, скелетные мышечные волокна или мюллеровские клетки миноги, значительный эффект одного кванта будет наблюдаться при активации большого количества рецепторов. Активация такого же количества рецепторов в очень маленькой клетке приведет к перенасыщению и шунтированию всех других проводимостей и деполяризации клетки к потенциалу около 0, если синапс является возбуждающим, или же к фиксированию мембранного потенциала на уровне равновесного потенциала ионов хлора, если синапс является тормозным.
Каким образом достигается соответствие между размером клетки и количеством рецепторов, активируемых квантом медиатора? Уменьшается ли при этом количество молекул в кванте, или же снижается количество постсинаптических рецепторов? Точное значение количества молекул медиатора в синаптических везикулах в ЦНС пока неизвестно. Количество молекул медиатора в глутамат-содержащих везикулах было оценено в 4 000 46), т. е. того же порядка, что и количество молекул АХ в везикулах в нервно-мышечном соединении. С другой стороны, анализ квантовых флуктуации в возбуждающих и тормозных синапсах на гиппокампальных клетках предполагает, что количество доступных постсинаптических рецепторов намного меньше, чем в нервно--мышечном соединении 38· 45). Квантовые события в гиппокампальных синапсах активируют лишь около 15-65 каналов. Амплитуда этих квантовых событий имеет очень малый разброс, что указывает на то, что количество молекул, высвобожденных одним квантом, всегда более чем достаточно для активации всех доступных рецепторов. В противоположность этому, увеличение количества молекул медиатора в кванте в нервно-мышечном соединении приводит к увеличению квантовых событий 47· 48). Различие в количестве доступных постсинаптических рецепторов, рассчитанном по квантовым флуктуациям, согласуется с различием в морфологии синапсов (рис. 11.12): в нервно-мышечном соединении рецепторы плотно упакованы (около 10 000/мкм2) на больших площадях постсинаптической мембраны, обеспечивая практически безграничное количество рецепторов для каждого кванта медиатора (глава 13). В типичном синапсе гиппокампа плотность постсинаптических рецепторов
(лава 11. Высвобождение медиатора 227
|
| Рис. 11.13. Высвобождение нейромедиатора посредством экзоцитоза синаптических везикул. Электронные микрофотографии нервно-мышечного соединения. (А) Кластер синаптических везикул, расположенных в пресинаптическом окончании, контактирует с электронно-плотным участком пресинаптической мембраны, формируя активную зону. (В) Одиночный стимул был нанесен на двигательный нерв в присутствии 4-аминопиридина — вещества, которое значительно увеличивает высвобождение медиатора, продляя потенциал действия, — и ткань была заморожена в течение нескольких миллисекунд после стимула. Везикулы, которые находились около активной зоны, слились с пресинаптической мембраной и освободили свое содержимое в синаптическую щель путем зкзоцитоза. Fig. 11.13. Release of Neurotransmitter by Synaptic Vesicle Exocytosis. High-power electron micrographs of frog neuromuscular junctions. (A) A cluster of synaptic vesicles within the presynaptic terminal contacts an electron-dense region of the presynaptic membrane, forming an active zone. (B) A single stimulus was applied to the motor nerve in the presence of 4-aminopyridine, a drug that greatly increases transmitter release by prolonging the action potential, and the tissue was frozen within milliseconds. Vesicles docked at the active zone have fused with the presynaptic membrane and released their contents into the synaptic cleft by exocytosis. (A, micrograph kindly provided by U. J. McMahan; В from Heuser, 1977.) |
ниже (около 2800/мкм2)49), и площадь, занимаемая постсинаптической мембраной, очень мала (0,04 мкм2) 50); таким образом, на ней присутствует менее 100 постсинаптических рецепторов.
оНХЯЙ ОН ЯЮИРС: