 |
юБРНюБРНЛЮРХГЮЖХЪюПУХРЕЙРСПЮюЯРПНМНЛХЪюСДХРаХНКНЦХЪаСУЦЮКРЕПХЪбНЕММНЕ ДЕКНцЕМЕРХЙЮцЕНЦПЮТХЪцЕНКНЦХЪцНЯСДЮПЯРБНдНЛдПСЦНЕфСПМЮКХЯРХЙЮ Х ялххГНАПЕРЮРЕКЭЯРБНхМНЯРПЮММШЕ ЪГШЙХхМТНПЛЮРХЙЮхЯЙСЯЯРБНхЯРНПХЪйНЛОЭЧРЕПШйСКХМЮПХЪйСКЭРСПЮкЕЙЯХЙНКНЦХЪкХРЕПЮРСПЮкНЦХЙЮлЮПЙЕРХМЦлЮРЕЛЮРХЙЮлЮЬХМНЯРПНЕМХЕлЕДХЖХМЮлЕМЕДФЛЕМРлЕРЮККШ Х яБЮПЙЮлЕУЮМХЙЮлСГШЙЮмЮЯЕКЕМХЕнАПЮГНБЮМХЕнУПЮМЮ АЕГНОЮЯМНЯРХ ФХГМХнУПЮМЮ рПСДЮоЕДЮЦНЦХЙЮоНКХРХЙЮоПЮБНоПХАНПНЯРПНЕМХЕоПНЦПЮЛЛХПНБЮМХЕоПНХГБНДЯРБНоПНЛШЬКЕММНЯРЭоЯХУНКНЦХЪпЮДХНпЕЦХКХЪяБЪГЭяНЖХНКНЦХЪяОНПРяРЮМДЮПРХГЮЖХЪяРПНХРЕКЭЯРБНрЕУМНКНЦХХрНПЦНБКЪрСПХГЛтХГХЙЮтХГХНКНЦХЪтХКНЯНТХЪтХМЮМЯШуХЛХЪуНГЪИЯРБНжЕММННАПЮГНБЮМХЕвЕПВЕМХЕщЙНКНЦХЪщЙНМНЛЕРПХЙЮщЙНМНЛХЙЮщКЕЙРПНМХЙЮчПХЯОСМДЕМЙЖХЪ
удаление АХ ацетилхолинэстеразой
|
вХРЮИРЕ РЮЙФЕ: |
Как описано в главе 9, действие АХ прекращается ферментом ацетилхолинэстеразой (АХЭ), который гидролизует АХ до холина и ацетата. Большая часть холина транспортируется обратно в нервное окончание и вновь используется для синтеза АХ. В нервно-мышечных синаптических контактах скелетных мышц позвоночных ацетилхолинэстераза связана с синаптическим базальным слоем, то есть с той частью материала внеклеточного матрикса оболочки мышечного волокна, которая занимает синаптическую шель и складки контакта (рис. 13.22) 14). В синаптическом базальном слое расположено 2 600 каталитических субъединиц АХЭ на квадратный микрометр115) (для сравнения: в постсинаптической мембране находится 104 АХР на квадратный микрометр).
Такое расположение АХЭ между аксонным окончанием и постсинаптической мембраной, заставляющее молекулы АХ пересекать минное поле из расщепляющих ферментов до того, как они смогут вступить во взаимодействие с постсинаптическими рецепторами, может показаться неэффективным. Однако, если принять во внимание размеры синаптической щели и скорость диффузии, связывания и гидролиза АХ, то возникает простая схема, получившая название насыщенного диска (saturated disk)116). После высвобождения одного кванта АХ его концентрация возрастает практически мгновенно (в течение микросекунд) во всем объеме синаптической щели до уровня, достаточно высокого (0,5 ммоль), чтобы насытить и рецепторы АХ, и АХЭ в пре-
286 Раздел П. Передача информации в нервной системе
|
| Рис. 13.22. Ацетилхолинэстераза сконцентрирована в синаптическом базальном слое нервно-мышечного контакта скелетной мышцы. (А) Микрофотография нервно-мышечного контакта кожной грудной мышцы лягушки, окрашенная гистохимически на ацетилхолинэстеразу. Темный продукт реакции располагается по синаптическим желобкам и складкам. (В) Электронная микрофотография поперечного среза аксонной терминали мышцы, окрашенной на ацетилхолинэстеразу, как на А. Электронно-плотный продукт реакции заполняет синаптическую щель и складки контакта. (С) Электронная микрофотография поврежденной мышцы. Нервное окончание, шванновская клетка и мышечное волокно дегенерировали и были фагоцитированы. Вследствие этого остается пустой футляр, образованный базальным слоем. Поврежденная мышца была окрашена на ацетилхолинэстеразу, стрелка показывает продукт реакции, связанный с синаптическим базальным слоем. Fig. 13.22. Acetylcholinesterase Is Concentrated in the synaptic basal lamina at the skeletal neuromuscular junction. (A) Light micrograph of a neuromuscular junction in a frog cutaneous pectoris muscle stained by a histochemical procedure for acetylcholinesterase. The dark reaction product lines the synaptic gutters and junctional folds. (B) Electron micrograph of a cross section of an axon terminal from a muscle stained for acetylcholinesterase as in part A. The electron-dense reaction product fills the synaptic cleft and the junctional folds. (C) Electron micrograph of a damaged muscle in which the nerve terminal, Schwann cell, and muscle fiber have degenerated and been phagocytized, leaving only empty basal lamina sheaths. The damaged muscle was stained for acetylcholinesterase; reaction product is associated with the synaptic basal lamina (arrow). (Micrographs kindly provided by U. J. McMahan.) |
делах диска диаметром примерно 0,5 мкм, центром которого является место высвобождения медиатора. Связывание АХ с рецепторами и ацетилхолинэстеразой происходит быстро, сравнимо по скорости с процессом расщепления АХ ацетилхолинэстеразой (АХЭ осуществляет ферментативный гидролиз одной молекулы АХ за 0,1 мс). Поэтому доля выброшенных из нервного окончания молекул АХ, которые взаимодействуют, прежде всего, с постсинаптическими рецепторами, определяется отношением числа рецепторов к числу молекул АХЭ. Это означает, что приблизительно 20% молекул АХ связываются с АХЭ и 80 % — с ацетилхолиновыми рецепторами. Связывание АХ с рецепторами вызывает резкое падение концентрации этого медиатора. Концентрация АХ остается низкой из-за того, что АХЭ может расщеплять АХ значительно быстрее (10 молекул/мс) чем они высвобождаются рецептором вследствие закрытия ионных каналов (t= 1мс; глава 9). Таким образом, приблизительно через 0,1 мс после поступления АХ в синаптическую щель его концентрация в щели падает до такого уровня, что вероятность того, что найдутся хотя бы две молекулы АХ, способные связаться и открыть другой рецептор, становится минимальной.
Такой анализ позволяет высказать предположение, что ингибирование ацетилхолинэстеразы должно оказывать более выраженное влияние на длительность синаптического потенциала, чем на его амплитуду. Этот эффект наблюдается на самом деле: амплитуда повышается в 1,5-2 раза, а длительность — в 3-5 раз117· 118). Таким образом, устройство нервно-мышечного контакта, плотность и ки-
Глава 13. Клеточная υ молекулярная биохимия синаптической передачи 287
нетические свойства рецепторов АХ и АХЭ, взятые вместе, создают синапс, который способен очень быстро реагировать на стимул и эффективно использовать АХ.
оНХЯЙ ОН ЯЮИРС: