Механизм передачи возбуждения в синапсе (на примере нервно-мышечного синапса)

1. Выброс медиатора в синаптическую щель

ПД достигая нервного окончания (пресинаптической мембраны) вызывает его деполяризацию. При деполяризации пресинаптической мембраны кальций входит в пресинаптическую терминаль через специфические потенциалозависимые кальциевые каналы в этой мембране. Увеличение концентрации кальция в нервном окончании способствует освобождению ацетилхолина (АХ), который выходит в синаптическую щель.

2. Диффузия АХ к постсинаптической мембране, где локализованы N-холинорецепторы и связывается с ними.

3. Возникновение возбуждения в мышечном волокне. В результате взаимодействия АХ с рецептором внутрь постсинаптической мембраны поступают ионы натрия и эта мембрана частично деполяризуется, т.е. возбуждение пока еще не распространяется дальше, а находится в синапсе. Частичная деполяризация постсинаптической мембраны называется возбуждающим постсинаптическим потенциалом (ВПСП), однако такой потенциал в нервно-мышечном синапсе называют потенциалом концевой пластинки (ПКП).

Особенностью нервно-мышечного синапса скелетного мышечного волокна является то, что при одиночной его активации формируется ПКП большой аплитуды (30-40мВ), и его электрического поля достаточно для генерации распространяющегося ПД на мембране мышечного волокна вблизи синапса, который и вызывает сокращение мышцы.

Медиатор, в зависимости от природы и от специфики постмембраны может либо деполяризовать мембрану (тогда возникает ВПСП, возбуждающий эффект), либо гиперполяризовать постмембрану (формируется ТПСП, тормозной эффект).

4. Удаление АХ из синаптической щели. Оно осуществляется путем разрушения АХ под действием ацетилхолинэстеразы (АХЭ) (расположенной в базальной мембране синаптической щели) на ацетат и холин. Около 60% холина захватывается обратно пресинаптическим окончанием, что делает синтез медиатора более экономичным.

Химический синапс как объект воздействия лекарственных средств и токсинов

Влияние на ПД нервного окончания

Блокаторы Nа⁺ каналов – тетродотоксин (обнаружен в рыбе фуга), токины выделенные из яда морских змей, местные анастетики – кокаин, тетракоин, лидокаин, прокаин обратимо блокируют генерацию нервного импульса.

Блокаторры К⁺ каналов – 4-аминопиридин,тетраэтиламмония, некоторые лекарственные средства – аминогликозидные антибиотики, антималярийный препарат сульфат хинина.

Влияние на Са⁺⁺ каналы нервного окончания

Блокаторы Са⁺⁺ каналов верапамил, этанол, Мg++, токсин морской улитки. В терапевтических целях используют химические соединения: дигидропирпдины, филалкиламины, бензодиазепины

Нарушение освобождения медиаторов из везикул столбнячный токсин, ботулиновый токсин (причина заболеваний – столбняка и ботулизма).

Влияние на рецепторы постсинаптической мембраны

Блокируют открытие каналов постмембраны мускарин (алкалоид грибов мухоморов), d-туборурарин, яд кураре (который связывается с N-холинорецепторами постсинаптической мембраны и препятствует их взаимодействию с ацетилхолином), а-бунгаротоксин (в яде змеи кобры) – необратимо взаимодействует с N-холинорецепторам.

Влияние на ацетилхолинэстеразу (угнетение АХЭ приводит к длительному сохранению АХ и вызывает глубокую деполяризацию и инактивацию рецепторов синапсов)

Эзерин, простигнин, фосфоорганические вещества (их действие необратимо) – формы этих веществ относят к классу химического оружия (газ зарин).

Тормозные медиаторы:

– гамма-аминомасляная кислота (ГАМК)

– таурин

– глицин

Возбуждающие медиаторы:

– аспартат

– глутамат

Оба эффекта:

– АХ

– норадреналин

– дофамин

– серотонин