 |
юБРНюБРНЛЮРХГЮЖХЪюПУХРЕЙРСПЮюЯРПНМНЛХЪюСДХРаХНКНЦХЪаСУЦЮКРЕПХЪбНЕММНЕ ДЕКНцЕМЕРХЙЮцЕНЦПЮТХЪцЕНКНЦХЪцНЯСДЮПЯРБНдНЛдПСЦНЕфСПМЮКХЯРХЙЮ Х ялххГНАПЕРЮРЕКЭЯРБНхМНЯРПЮММШЕ ЪГШЙХхМТНПЛЮРХЙЮхЯЙСЯЯРБНхЯРНПХЪйНЛОЭЧРЕПШйСКХМЮПХЪйСКЭРСПЮкЕЙЯХЙНКНЦХЪкХРЕПЮРСПЮкНЦХЙЮлЮПЙЕРХМЦлЮРЕЛЮРХЙЮлЮЬХМНЯРПНЕМХЕлЕДХЖХМЮлЕМЕДФЛЕМРлЕРЮККШ Х яБЮПЙЮлЕУЮМХЙЮлСГШЙЮмЮЯЕКЕМХЕнАПЮГНБЮМХЕнУПЮМЮ АЕГНОЮЯМНЯРХ ФХГМХнУПЮМЮ рПСДЮоЕДЮЦНЦХЙЮоНКХРХЙЮоПЮБНоПХАНПНЯРПНЕМХЕоПНЦПЮЛЛХПНБЮМХЕоПНХГБНДЯРБНоПНЛШЬКЕММНЯРЭоЯХУНКНЦХЪпЮДХНпЕЦХКХЪяБЪГЭяНЖХНКНЦХЪяОНПРяРЮМДЮПРХГЮЖХЪяРПНХРЕКЭЯРБНрЕУМНКНЦХХрНПЦНБКЪрСПХГЛтХГХЙЮтХГХНКНЦХЪтХКНЯНТХЪтХМЮМЯШуХЛХЪуНГЪИЯРБНжЕММННАПЮГНБЮМХЕвЕПВЕМХЕщЙНКНЦХЪщЙНМНЛЕРПХЙЮщЙНМНЛХЙЮщКЕЙРПНМХЙЮчПХЯОСМДЕМЙЖХЪ
молекулы медиаторов
Медиаторы могут быть разделены на три группы. Одна группа содержит так называемые «классические» нейромедиаторы, вещества с низким молекулярным весом, которые хранятся в везикулах в нервных терминалях. Эта группа включает ацетилхолин, норадреналин, адреналин, дофамин, 5-гидрокситриптамин (5-НТ или серотонин), гистамин, аденозинтрифосфат (АТФ) и аминокислоты — g-аминомасляную кислоту (ГАМК), глутамат и глицин (рис. 13.2). Вторая группа медиаторов, хранящихся в пузырьках, состоит из нейропептилов (табл. 13.1), более 40 из которых были обнаружены в ЦНС млекопитающих. Оксид азота (NO) и оксид углерода (СО) составляют третью группу трансмиттеров, которые являются газами, легко растворимыми в липидах и воде. Следовательно, они не могут храниться в клетках. Очень вероятно, что еще большее число медиаторных веществ остается неисследованным.
Многие вещества, которые были исходно охарактеризованы как нейромедиаторы в нервной системе беспозвоночных или в периферических синапсах нервной системы позвоночных, действуют и в ЦНС млекопитающих. Интересно, что одни и те же медиаторы широко распространены в царстве животных от пиявок и насекомых до миног и млекопитающих.
§ 2. Синтез нейромедиаторов
Где синтезируются молекулы медиатора и как происходит поддержание и пополнение его запасов? Транспортируются ли они в нервное окончание в готовом виде, или медиатор образуется непосредственно в терминали из предшественников, которые доставляются из тела клетки? Ответы на каждый из этих вопросов различны для разных медиаторов. Классические низкомолекулярные медиаторы продуцируются в аксонной терминали из общих клеточных метаболитов и включаются в маленькие синаптические пузырьки (50 нм в диаметре) для хранения и высвобождения. NO и СО также синтезируются в терминали. Поскольку они не могут быть упакованы в пузырьки, NO и СО сразу же диффундируют из нервного окончания и оказывают воздействие на мишени (глава 10). С другой стороны, пептидные нейромедиаторы синтезируются в теле клетки, упаковываются в большие везикулы с плотным центром (large dense-core vesicles, 100-200 нм в диаметре) и транспортируются в аксон.
Дополнительную сложность представляет то, что многие, а возможно и все, нейроны высвобождают более одного медиатора. Обычно это один низкомолекулярный трансмиттер и один или более нейропептид 11, 12). Рис. 13.3 показывает локализацию 5-НТ и нейропептидов FLRFамида и аллатостатина в отдельных нейронах ЦНС бабочки 13). Было установлено, что во многих синапсах такие котрансмиттеры действуют синергично (глава 16) 11, 14). Для выброса низкомолекулярных медиаторов достаточно одиночных импульсов, тогда как для высвобождения нейропептидных котрансмиттеров часто требуются пачки импульсов.
Имеются многочисленные доказательства того, что многие нейроны высвобождают более одного низкомолекулярного медиатора. Эту идею высмеивали всего лишь несколько лет назад. Например, некоторые спинальные интернейроны высвобождают аминокислоту глицин и ГАМК, каждая из которых оказывает тормозное влияние на одну и ту же постсинаптическую клетку через свои собственные рецепторы15). Другие спинальные нейроны выбрасывают одновременно АТФ как возбуждающий медиатор и ГАМК как тормозной медиатор16). Примечательно то, что многие так называемые моноаминергические нейроны в центральной нервной системе позвоночных (те, которые содержат дофамин, серотонин или норадреналин) содержат также глутаминазу — фермент, который обычно осуществляет синтез глутамата в аксонных терминалях, высвобождающих глутамат (см. обсуждение ниже в этой главе). Эти данные свидетельствуют о том, что такие нейроны высвобождают оба медиатора 17· 18). Например, нейроны
Глава 13. Клеточная и молекулярная биохимия синаптической передачи 265
Таблица 13.1. Нейропептиды в нервной системе млекопитающих. Table 13.1. Neuropeptides in mammalian nervous systems
|
266 Раздел II. Передача информации в нервной системе
Рис. 13.3. (См. цветную вклейку после с. 640.) 5 Гидрокситриптамин, FLRFaмид и аллатостатин в отдельных нервных клетках бабочки, Manduca. (А, С) Флуоресцентные конфокальные микрофотографии срезов оптической доли бабочки, окрашенных антисывороткой к 5-НТ (красный) и нейропептиду FLRFамиду (зеленый). (А) Продольный срез. Клетки кластера 0L2 (слева внизу) проецируются главным образом в слой ламина (La). (С) Фронтальный вид кластера клеток. Большинство клеток содержат и 5-НТ. и FLRFамид и выглядят желтыми. (В. D) Микрофотографии срезов, окрашенных антисывороткой к 5-НТ (красный) и нейропептиду аллатостатину (зеленый). (В) Продольный срез. Клетки, содержащие 5-НТ и/или аллатостатин, проецируются в ламину, медуллу (М), лобулу (L) и пластинку лобулы (LP). (D) Фронтальный вид кластера клеток
Fig. 13.3. Hydroxytryptamine, FLRFamide, and AUatostatin in Individual Nerve Cells of the moth, Manduca. (A, C) Fluorescence confocal micrographs of a section of the moth optic lobe labeled with antisera to 5-HT (red) and to the neuropeptide FLRFamide (green). (A) Longitudinal section. Cells in the OL2 cluster (lower left) project mostly to the lamina (La). (C) Frontal view of cell cluster. Most cells contain both 5-HT and FLRFamide, and so appear yellow. (B, D) Micrographs of a section labeled with antisera to 5-HT (red) and to the neuropeptide allatostatin (green). (B) Longitudinal section. Cells containing 5-HT and/or allatostatin project to the lamina, the medulla (M), the lobula (L), and the lobula plate (LP). (D) Frontal view of cell cluster. Colocalization of 5-HT and allatostatin occurs in a small subpopulation of cells. (Micrographs kindly provided by N.T. Davis and J. G. Hildebrand.)
ядер шва высвобождают и серотонин, и глутамат из одних и тех же синапсов, которые содержат два разных типа везикул в терминалях. Дофамин-содержащие нейроны среднего мозга имеют два разных типа терминален. Одни содержат и глутамат, который вызывает быстрый возбуждающий постсинаптический потенциал на клетке-мишени, и дофамин, который распространяется по большей площади, оказывая медленное модулирующее действие. Другие содержат только глутамат.
оНХЯЙ ОН ЯЮИРС: