- •Глава 6
- •6.1. Нервные клетки
- •6.1.1. Два основных типа электрических сигналов в нервных клетках
- •6.2. Пассивное распространение электрических сигналов
- •6.3. Распространение нервных импульсов
- •6.3.1. Скорость распространения нервных импульсов
- •6.3.2. Сальтаторное проведение
- •6.4. Представление о синапсах
- •6.5. Передача возбуждения в электрических синапсах
- •6.6. Передача сигналов в химических синапсах
- •6.6.1. Строение химических синапсов
- •6.6.2. Синаптические потенциалы
- •6.6.3. Синаптические токи
- •6.6.4. Потенциал реверсии
- •6.6.5. Постсинаптическое торможение
- •6.6.6. Пресинаптическое торможение
- •6.7. Постсинаптические рецепторы и каналы
- •6.8. Выделение медиаторов пресинаптическими окончаниями
- •6.8.1. Квантовое выделение медиаторов
- •6.8.2. Электросекреторное сопряжение
- •6.9. Синаптическая интеграция
- •6.9.1. Суммация
- •6.10. Функциональная пластичность синапсов
- •6.10.1. Гомосинаптическая модуляция
- •6.10.1.1. Облегчение
- •6.10.1.2. Посттетаническая потенциация
- •6.10.2. Гетеросинаптическая модуляция
- •6.11. Медиаторы
- •6.11.1. Биогенные амины
- •6.11.2. Аминокислоты
- •6.11.3. Нейропептиды
- •6.11.4. Эндогенные опиоиды
- •6.12. Резюме
- •Глава 8
- •8.1. Эволюция нервной системы
- •8.2. Нервная система позвоночных
- •8.2.1. Главные отделы центральной нервной системы
- •8.2.2. Вегетативная нервная система
- •8.3. Нейронные цепи
- •8.4. Сети сенсорной фильтрации
- •8.4.1. Латеральное торможение
- •8.4.2. Переработка зрительной информации в сетчатке позвоночных
- •8.4.3. Переработка информации в зрительной коре
- •8.5. Двигательные нейронные сети
- •8.5.1. Миотатический рефлекс (рефлекс на растяжение)
- •8.5.3. Сухожильный рефлекс Гольджи
- •8.5.4. Сгибательный рефлекс и реципрокная иннервация
- •8.6. Запрограммированное поведение
- •8.6.1. Центрально генерируемые двигательные ритмы
- •8.6.2. Комплексы фиксированных действий
- •8.7. Поведение животных, не имеющих нервной системы
- •8.8. Инстинктивное поведение
- •8.9. Модификация поведения
- •8.10. Ориентация животных
- •8.10.1. Таксисы и корректирующие реакции
- •8.10.2. Вибрационная ориентация
- •8.10.3. Эхолокация
- •8.11. Навигация животных
- •8.11.1. Использование биологических часов
- •8.11.2. Геомагнитные ориентиры
- •8.12. Резюме
6.11. Медиаторы
Одна из самых сложных задач, стоящих перед нейрофизиологами, состоит в точной химической идентификации медиаторов, действующих в различных синапсах. Пока идентифицировано лишь ограниченное число таких медиаторов; некоторые из них указаны в табл. 6–2. Для того чтобы медиаторная функция того или иного вещества в какой–либо ткани была неопровержимо доказана, должны удовлетворяться определенные критерии. Приведем некоторые из них.
1. При прямом нанесении на постсинаптическую мембрану вещество должно вызывать в постсинаптической клетке абсолютно такие же физиологические эффекты, что и при раздражении пресинаптического волокна.
2. Должно быть доказано, что это вещество выделяется при активации пресинаптического нейрона.
3. Действие вещества должно блокироваться теми же агентами, которые подавляют и естественное проведение сигнала.
Наиболее известным из установленных медиаторов является ацетилхолин (рис. 6–46). Это вещество выделяется из окончаний двигательных аксонов и преганглионарных вегетативных нейронов позвоночных (см. рис. 8–13), постганглионарных окончаний парасимпатических вегетативных нейронов и пресинаптических окончаний некоторых нейронов ЦНС позвоночных. По–видимому, оно играет роль медиатора и в ряде нейронов беспозвоночных, в том числе в некоторых клетках ЦНС моллюсков и чувствительных нейронах членистоногих.
|
Рис. 6.46. Структурные формулы трех лигандов, способных связываться с Н–холинорецепторами. Естественным лигандом является ацетилхолин. Аналог АцХ карбахолин является его агонистом, т.е. он, как и АцХ, активирует АцХ–канал. D–тубокурарин также связывается с АцХ–рецептором, однако при этом блокируется присоединение к этому рецептору ацетилхолина.
|
Ацетилхолин (АцХ), выделяющийся окончаниями так называемых холинергических нейронов, гидролизуется до холина и ацетата ферментом ацетилхолинэстеразой (АцХЭ). Этот фермент обычно находится в синаптической щели рядом с поверхностью пресинаптической мембраны (рис. 6–47). Продукты гидролиза на постсинаптическую мембрану не действуют. Образующийся холин активно поглощается пресинаптическими окончаниями и здесь, конденсируясь с ацетил–коферментом А (СоА), образует новую молекулу АцХ.
|
Рис. 6.47. Биохимические превращения ацетилхолина в холинергическом синапсе. АцХ, выделяющийся синаптическим окончанием, гидролизуется в синаптической щели ферментом ацетилхолинэстеразой (АцХЭ). Холин захватывается пресинаптическим волокном и снова превращается в АцХ путем ацетилирования. (Mountcastle, Baldessarini, 1968.)
|
Молекула АцХЭ имеет два участка (рис. 6–48): 1) анионный участок, связывающий четвертичный атом азота АцХ; 2) эстеразный участок, отдающий электроны ацетатному остатку молекулы АцХ; при этом и происходит расщепление АцХ на ацетат и холин. Процессы, осуществляющиеся в этих участках, приводят к гидролизу АцХ, и тем самым действие этого медиатора на постсинаптическую мембрану прекращается. АцХЭ инактивируется некоторыми нервно–паралитическими веществами и инсектицидами. В этом случае АцХ накапливается в синапсах. При этом либо не происходит реполяризация постсинаптической мембраны, либо (во многих синапсах) наступает инактивация холинорецепторов, и постсинаптические каналы остаются постоянно закрытыми, хотя АцХ продолжает выделяться из пресинаптических окончаний. В обоих случаях нарушается деятельность межнейронных и нервно–мышечных синапсов и быстро наступает смерть – как правило, вследствие паралича дыхательных мышц. В экспериментальных условиях для того, чтобы замедлить гидролиз АцХ, используется антихолинэстеразное вещество эзерин (физостигмин).
|
Рис. 6.48. А. Стерическое соответствие между активным центром молекулы АцХЭ и ее субстратом – АцХ. Б. Гидролиз ацетилхолна под действием АцХЭ. (На рисунке опечатка: строчка под вертикальной стрелкой должна выглядеть АцХЭ + Ац.)
|