Ткани и органы. Нервная ткань
Синапсы
А. Холинэргические
синапсы
Передача сигналов между нейронами и от
нейронов к мышечным клеткам (так называемая нейронейрональная и нейромышечная
трансдукция) происходит в нервных окончаниях (синапсах). С помощью сигнальных
веществ, медиаторов. Синапсы образованы мембранами двух контактирующих клеток,
пресинаптической и постсинаптической которые разделены узкой
синаптической щелью. Медиатор выделяется в синаптическую щель за счет
зкзоцитоза, диффундирует к рецепторам постсинаптической мембраны,
связывается с ними и передает сигнал соседней клетке. Белки-рецепторы - это
лиганд-активируемые ионные каналы (см. рис. 341) либо мембранные белки,
которые управляют ионными каналами посредством G-белков (см. рис.
373).
Ацетилхолин - нейромедиатор
моторной концевой пластинки. Ацетилхолиновые рецепторы (никотиновый и
мускариновый) - это лиганд-активируемые ионные каналы, которые открываются для
прохождения ионов Na+ и К+. Никотиновые рецепторы
(быстрые) локализованы главным образом в месте контакта аксонов со скелетными
мышцами. Мускариновые рецепторы (медленные) локализованы в головном
мозге, секреторных клетках, гладких и сердечных мышцах.
Процесс передачи сигнала включает следующие этапы. Потенциал
действия достигает пресинаптической мембраны (1).
Это вызывает открывание потенциал-управляемых Сa2+-каналов
(2). Ионы Са2+ проникают из внеклеточного
пространства в клетку, их уровень в синапсе резко увеличивается, что инициирует
процесс экзоцитоза. Синаптические везикулы выделяют содержимое (ацетилхолин)
в синаптическую щель (3). Молекулы ацетилхолина
диффундируют через синаптическую щель, связываются с постсинаптическими рецепторами
и активируют их (4). Поток ионов Na+
изменяет потенциал покоя постсинаптической мембраны нервной или мышечной клетки
настолько, что открываются соседние потенциал-управляемые Na+
каналы и возникает потенциал действия (5,
см. рис. 341).
Б. Никотиновый холинэргический
рецептор
Наиболее детально изучен рецептор
ацетилхолина, активируемый никотином. Это трансмембранный комплекс из пяти
субъединиц (α2βδγ, 250-270 кДа), образующий лиганд-активируемый
(хемовозбудимый) ионный канал, проницаемый для ионов Na+ и
К+. Участки связывания ацетилхолина локализованы на
внеклеточной части α-субъединиц. При связывании лиганда в центре молекулы
формируется трансмембранный канал, входное отверстие которого имеет форму
воронки диаметром около 2 нм. Предполагается, что в формировании канала
принимают участие все пять субъединиц. Канал открывается на короткое время для
прохождения ионов Na+ и К+. Считается, что открывание и
закрывание канала происходит в результате аллостерических изменений в заряженных
участках полипептидных цепей молекулы рецептора.
Рецептор может связывать различные
лекарственные вещества: например, никотин действует как агонист
ацетилхолина.
В. Метаболизм
ацетилхолина
Ацетилхолин, уксуснокислый эфир
холина, образуется в цитоплазме аксонов из ацетил-КоА и холина [1].
Нейромедиатор хранится в синаптических везикулах, в каждой везикуле
содержится примерно 1000-10000 молекул ацетилхолина. После выделения из
везикул ацетилхолин попадает в синаптическую щель. Избыток ацетилхолина
расщепляется ацетилхолин-эстеразой [2]. Этот фермент имеет высокое число
оборотов, что гарантирует быстрое удаление сигнального вещества. Продукты
гидролиза, холин и уксусная кислота, активно захватываются
пресинаптической частью синапса и используются для повторного синтеза
ацетилхолина [3].
Соединения, блокирующие остаток серина в
активном центре ацетилхолин-эстеразы [2], например токсин Е605, пролонгируют
действие ацетилхолина и действуют как нейротоксины. Напротив,
D-тубокурарин (яд кураре, которым индейцы пропитывали наконечники стрел)
является конкурентным ингибитором ацетилхолина при связывании с
рецептором.