Б. Механорецепция во внутреннем ухе

Восприятие звуковых колебаний (слух) и изменений скорости движения (вестибулярная система) обеспечиваются волосковыми клетками, расположенными в улитке и полукружных каналах уха. Волосковые клетки обладают колоннообразной формой и не имеют отростков. На плоской апикальной поверхности клетки расположен волосковый пучок, который представляет собой рецепторный аппарат для восприятия механического стимула - перемещения жидкости полостей внутреннего уха. Высота волоскового пучка в зависимости от локализации клетки может варьировать от 1 до 100 мкм. В состав пучка входит 20-200 стереоцилий различной длины, образующих скошенную структуру, и 1 киноцилия, обладающая булавовидной формой и расположенная с высокого края пучка (Рис 40 А).

Мембрана волоскового пучка содержит механочувствительные неселективные катионные каналы, при этом небольшая их часть открыта и в покое. Мембранный потенциал покоя волосковой клетки составляет около -60 мВ. Отклонение волоскового пучка в сторону высокого края вызывает открытие еще большего количества механочувствительных каналов, что приводит к деполяризации мембраны клетки. И наоборот, смещение пучка в сторону низкого края закрывает даже те каналы, которые открыты в покое, и мембрана гиперполяризуется (Рис. 40 Б). Электронно-микроскопические исследования показали, что открытие и закрытие механочувствительных каналов волоскового пучка происходит за счет ворот, положение которых регулируется натяжением эластической пружины, прикрепляющейся к каналам двух соседних стереоцилий (Рис. 40 В).

Волосковые клетки обладают очень высокой чувствительностью к механическим стимулам. Минимальный рецепторный потенциал величиной примерно 100 мкВ возникает при отклонении волоскового пучка всего лишь на 0.3 нм. Исследования с применением метода пэтч-кламп и шумового анализа показали, что каждая волосковая клетка содержит около 100 механочувствительных каналов, то есть на одну стереоцилию приходится всего

Рис. 40. Механорецепция в волосковых клетках

А – Волосковая клетка связана с соседними поддерживающими клетками кольцевым плотным контактом в области апикального периметра. От апикальной поверхности базального тела отходит волосковый пучок – механочувствительная часть клетки. На базолатеральной поверхности волосковой клетки расположены синапсы с афферентными и эфферентными нервными окончаниями. Механическое воздействие на волосковый пучок (В, нижняя запись) вызывает отклонение этой эластической структуры (Б), что приводит к появлению деполяризационных (при отклонении в сторону высокого края) и гиперполяризационных (при отклонении в сторону низкого края) рецепторных потенциалов (В, верхняя запись). Г – Механизм открытия механочувствительных катионных каналов под воздействием растяжения.

один либо несколько каналов. Ток через эти каналы осуществляется в основном калием, концентрация которого выше в эндолимфе, чем в волосковой клетке, а также в меньшей степени кальцием. Пора этих каналов может быть блокирована аминогликозидными антибиотиками – стрептомицином, гентамицином и др., что обуславливает их ототоксичность. Считается, что эти вещества повреждают волосковые пучки и вызывают гибель волосковых клеток.

Волосковые клетки образуют синапсы с чувствительными нервными окончаниями (Рис. 40 А). Синапсы расположены с базолатеральной поверхности стороны каждой волосковой клетки. Освобождение нейромедиатора (вероятно, глутамата) из волосковой клетки запускается входом ионов кальция при деполяризации, однако наблюдается и в отсутствии стимуляции благодаря наличию кальциевых каналов, открытых при мембранном потенциале покоя. Количество выделяемого медиатора усиливается при деполяризации клетки и уменьшается при гиперполяризации.