7.5. Мионевральная передача Тренировочные задачи

216. Мышцу НМП подвергают непрямому раздражению. Через некоторое время амплитуда сокращений начинает уменьшаться. Означает ли это, что в мышце наступило утомление? Как поставить проверочный опыт?

Решение. Задача простая. Это легко подтвердить применением правил. В данном случае проще всего использовать правило АСС. НМП состоит из нерва, мышцы и мионевральных синапсов. Для того чтобы мышца сократилась, возникшее в нерве возбуждение должно распространиться по нервным волокнам, пройти через мионевральные синапсы и возбудить мышцу. Чтобы ответить на вопросы задачи, нужно перейти к прямому раздражению мышцы. При этом амплитуда сокращений, которая при непрямом раздражении начала уменьшаться, возрастает. Следовательно, утомление возникло не в мышце, а в другой части НМП (в синапсах).

217. В одном опыте вызывали деполяризацию мембраны нервного волокна, пока не возник ПД. В другом опыте в область синоптической щели вводили АХ, пока не возник ПКП. В коком случае имела место более значительная крутизна нарастания потенциала?

Решение. Сравниваются две ситуации с заранее известным результатом. Поэтому применим прямое правило АРР-ВС. При возникновении ПД его величина растет сначала градуально, а затем скачком, Это связано с тем, что в мембране нервного волокна имеются электровозбудимые каналы, ионная проводимость которых зависит от величины МП. При уменьшении МП до определенной величины (КУД) градуальный процесс переходит в лавинообразный, то есть с очень большой крутизной нарастания. Каналы в постсинаптической мембране концевой пластинки являются хемовозбудимыми. Количество открывающихся при возбуждении каналов пропорционально количеству молекул АХ. Поэтому ПКП нарастает только градуально и крутизна нарастания меньше, чем у ПД.

218. После обработки синоптической области препаратом ЭДТА ПКП не возникал. Чем это объясняется?

Решение. Без ЭДТА ПКП возникает, при действии ЭДТА – нет. Таким образом заранее известны и различия узлов пересечения (наличие или отсутствие ЭДТА) и различия получаемых результатов. Значит, остается уточнить, в чем конкретно состоит действие ЭДТА. Этот препарат связывает ионы кальция, которые, проникая в пресинаптические окончания, вызывают выход медиатора в синаптическую щель. Если ионы кальция связаны, медиатор не освобождается и ПКП не возникает.

219. После действия лекарственного препарата на область мионевральных синапсов возбуждение перестало переходить с нерва на мышцу. Перфузия этой области ацетилхолином не сняла возникшую блокаду. Как установить, на какое звено в цепи синоптических процессов действует препарат?

Решение. Основной вопрос задачи подсказывает, что целесообразно применить правило АСФ. Если необходимо найти пострадавшее звено в системе, построим предварительно саму систему. В качестве таковой в данном случае будем рассматривать не только совокупность структур, но и совокупность процессов, а именно – каждый цикл возбуждения состоит из таких звеньев: деполяризация мембраны пресинаптических нервных окончаний, высвобождение АХ (предварительно должен осуществиться синтез АХ), взаимодействие АХ с холинорецептором (что приводит к возникновению ПКП и затем ПД), расщепление АХ. Поскольку перфузия АХ не дала эффекта, остаются две возможности – блокада холинорецептора или угнетение АХЭ. Проанализируем оба варианта. Взаимодействие АХ с холинорецептором приводит в конечном счете к деполяризации мембраны мышечного волокна и возникновению ПД. АХЭ расщепляет АХ, устраняя его действие, после чего деполяризация проходит и возможно возникновение нового ПД. Таким образом, если мы обнаружим, что ПКП и ПД не возникают, значит, препарат блокирует холинорецептор, а если окажется, что ПД возникает, но затем отмечается стойкая деполяризация, то это говорит об угнетении препаратом активности АХЭ. В обоих случаях мышца не будет возбуждаться.

220. В несвежих продуктах (мясо, рыба, недоброкачественные консервы) может содержаться микробный токсин ботулин. Он действует на мионевральные синапсы подобно устранению ионов кальция. Почему отравление может оказаться смертельным?

Решение. Правило АСФ. Ионы кальция способствуют выделению медиатора в синаптическую щель. При отсутствии кальция медиатор не освобождается и нарушается переход возбуждения с нерва на скелетную мышцу. Однако прекращение работы скелетных мышц само по себе не является смертельным. Значит, суть в тех мышцах, которые, являясь, как и скелетные, поперечнополосатыми, обеспечивают какую-то жизненно важную функцию. Это дыхательные мышцы. Если они перестают возбуждаться, происходит остановка дыхания.

221. Вещество гемихолиний угнетает поглощение холина пресинаптическими окончаниями. Как это влияет на передачу возбуждения в мионевральном синапсе?

Решение. Правило АСФ. Построим систему «кругооборот холина». Холин – один из продуктов расщепления АХ. После этого он частично поступает в пресинаптические окончания и участвует в ресинтезе АХ. Поэтому, если подавить этот последний процесс, то будет нарушен синтез медиатора и, следовательно, пострадает передача возбуждения в синапсе.

Задачи для самоконтроля

222. Представим себе условно вещество, которое, попадая в синапс, значительно суживает синаптическую щель и одновременно блокирует выделение медиатора. Сможет ли возбуждение пройти через такой синапс?

223. При раздражении нерва НМП в мышце возникали ПД. Затем область концевой пластинки перфузировали раствором, содержащим ионы магния. При этом ПД в мышце перестали возникать. В чем причина?

224. Как изменится скорость поступления холина в нервное окончание при частой стимуляции нерва?

225. Миастения гравис – заболевание, при котором уменьшено количество холинорецепторов в постнаптических мембранах и поэтому ослаблена реакция мышц на раздражение нерва (мышечная слабость). Почему состояние таких больных несколько улучшается при введении антихолинэстеразных препаратов?

226. Какая из трех нижеперечисленных реакций может иметь место при действии кураре: возникает ПКП и затем ПД; ПКП есть, а ПД нет; ПД есть, а ПКП нет?

227. Больному производят операцию под поверхностным наркозом, который обладает рядом преимуществ. Однако при этом возможно появление случайных движений и повышение тонуса мышц, что нежелательно. Какие действия Вы предпримете, чтобы избежать этих явлений?

228. Как доказать в эксперименте, что холинорецепторы находятся только в концевой пластинке, но не в других участках мембраны мышечного волокна?

229.

Внимание! Перед Вами научно-фантастическая задача. Подобные задачи также предназначены для развития физиологического мышления, но в отличие от обычных учебных задач, Вам предоставляется право на то, что называют полетом воображения. Разумеется, фантазировать нужно не на ровном месте, а опираясь на уже известные науке факты. При этом очень желательно, чтобы Вы конкретизировали свой ответ, то есть, описали не только само предполагаемое явление, но и возможный его механизм.

Итак, придумайте новый тип синапса, в котором возбуждение передавалось бы не электрическим путем (как в электрическом синапсе) и не при помощи медиатора (как в химическом синапсе). Новым должен быть только механизм синаптической передачи, все остальные процессы остаются неизмененными

Решения задач для самоконтроля

222.

Внимание! Условие задачи не вполне корректно.

Если в синапсе выделяется медиатор, значит, он химический. Если синаптическую щель значительно сузить, то станет возможным и электрический механизм передачи возбуждения. Но в этом процессе участвуют и особые структуры, соединяющие пре- и постсинаптическую мембраны. Поскольку в условии задачи об этом ничего не говорится, то окончательный ответ дать нельзя. Если такое сомнение у Вас возникло, значит, работа над пособием идет весьма успешно.

223. Правило АСФ. Нужно перечислить все элементы системы «передача возбуждения в мионевральном синапсе» и вспомнить (или выяснить), на какой из этих элементов влияют ионы магния. Оказывается, они препятствуют входу ионов кальция в пресинаптические окончания и тем самым блокируют выход медиатора в синаптическую щель.

224. Правило АСФ. Холин образуется в результате гидролиза АХ, который осуществляет АХЭ. При длительной стимуляции выделяется больше АХ и, следовательно, образуется и больше холина. Поэтому скорость его поступления в нервное окончание возрастает.

225. Правило АСФ. Одни элемент системы дан в условии – холинорецепторы. Второй элемент очевиден – АХ. У здорового человека количества и медиатора, и холинорецепторов достаточны, чтобы вызывать полноценное возбуждение в мышце. Но у больного количество активных холинорецепторов значительно уменьшено. Чтобы хотя бы отчасти компенсировать это, увеличивают количество медиатора путем блокады АХЭ. Ингибиторы АХЭ тормозят разрушение молекул АХ и тем самым продлевают их действие, что и дает терапевтический эффект.

226. Задача с подвохом. В таких случаях Вы не должны бояться давать отрицательный ответ, если уверены в своей правоте. Все три ответа неверны. Кураре блокирует холинорецепторы. Поэтому не может возникнуть ПКП, а без него не будет развиваться ПД.

227. Ответ очевиден. Больному нужно ввести вещество, временно блокирующее передачу возбуждения в мионевральных синапсах – миорелаксант.

Внимание! Очень хорошо, если у Вас возникнет дополнительный вопрос – а не пострадает ли при этом дыхание? Вопрос совершенно справедливый, потому что действие миорелаксанта может сказаться на работе дыхательных мышц. Поэтому в подобных случаях больного переводят на искусственное дыхание.

228. Правило АРР-ВС. Какое главное отличие концевой пластинки от других участков мембраны мышечного волокна? То, что концевая пластинка может взаимодействовать с АХ и давать ПКП. Как проверить это? Введем микропипеткой АХ в ту и другую область и убедимся, что ПКП возникнет только в концевой пластинке.

229. Как Вы понимаете, в этой задаче не может быть однозначного ответа. Все дело в Вашей физиологической фантазии. Но при этом фантазия должна быть научной. Например, можно представить, что когда возбуждение приходит в нервное окончание, то под влиянием изменившегося электрического поля в мембране начинает люминисцировать особое вещество. Это свечение воздействует на другое вещество, которое находится уже в постсинаптической мембране. Распадаясь под влиянием света, это последнее деполяризует мембрану и в результате возникает ПД. Попробуйте придумать другие примеры и максимально их конкретизировать, опираясь на имеющиеся у Вас знания.