Взаимодействие медиаторов с белками-рецепторами постсинаптической мембраны

В пресинаптических окончаниях медиатор содержится в «пузырьках» диаметром около 50 нм. При достижении распространяющимся потенциалом действия области пресинаптического окончания АХ высвобождается из пузырьков и выхолит в синаптическую щель. В механизме этого нейросекреторного процесса важную роль играют ионы Са²⁺: они поступают внутрь окончания из внеклеточной жидкости по электровозбудимым кальциевым каналам, активируемым при деполяризации пресинаптической мембраны приходящим потенциалом действия. Медиатор быстро диффундирует через щель, воздействуя на постсинаптическую мембрану. Выход медиатора в щель называется экзоцитозом. Скорость экзоцитоза зависит от скорости высвобождения Са²⁺ из эндоплазматической сети пресинаптического окончания и активности метаболических процессов. Она увеличивается при введении лекарственных средств, содержащих Са²⁺, а также АТФ, биогенных стимуляторов, гормонов. Общим в их действии является повышение клеточного метаболизма и нормализация секреции медиатора. В одном кванте медиатора до 2000 молекул АХ.

Это взаимодействие заключается в избирательном изменении ионоселективных каналов эффекторной клетки в области активных центров связывания с медиатором. Взаимодействие медиатора со своими рецепторами может вызвать возбуждение или торможение нейрона, сокращение мышечной клетки, выделение и образование гормонов секреторными клетками. Конечный результат действия медиатора с одной стороны зависит от химической природы медиатора, а с другой – от особенностей строения белковых рецепторов постсинаптической мембраны.

Рецепторы, взаимодействующие с АХ, называются холинорецепторами. В функциональном отношении они разделяются на 2 группы: М- и Н-холинорецепторы (мускарин- и никотин-зависимые рецепторы). В синапсах скелетных мышц присутствуют только Н-холинорецепторы, тогда как в мышцах внутренних органов – преимущественно – М-холинорецепторы.

Рецепторы, взаимодействующие с НА, называются адренорецепторами. В функциональном отношении они делятся на α- и β-адренорецепторы. Действие НА является деполяризующим, возникает ВПСП, если он взаимодействует с α-адренорецепторами; тормозным, т.е. гиперполяризующим, при взаимодействии с β-адренорецепторами. Результатом взаимодействия НА с α-адренорецепторами является, например, сокращение мышечной оболочки стенок кровеносных сосудов или кишечника, с β-адренорецепторами – их расслаление.

Холин- и адренореактивные структуры находятся во всех внутренних органах, железах внутренней и внешней секреции, скелетной и гладкой мускулатуре, вегетативных ганглиях и ЦНС.

4. Инактивация медиатора. Инактивация медиатора – полная потеря активности – необходима для деполяризации постсинаптической мембраны и восстановления исходного уровня мембранного потенциала – ПП. Наиболее важным путем инактивации является гидролитическое расщепление медиатора с помощью ингибиторов. Для АХ ингибитором является холинэстераза, для НА и адреналина – моноаминооксидаза (МАО) и катехоламинэстераза (КОМТ). Продукты расщепления медиатора снова поступают в кровь и циркулируют, как его предшественники. Другой путь удаления медиатора из синаптической щели – обратный захват его пресинаптическими окончаниями (пиноцитоз) и обратный аксонный транспорт, особенно выраженный для катехоламинов.

Для НА и адреналина характерно то, что несмотря на наличие ингибиторов, разрушению подвергается их незначительное количество, и они снова депонируются синаптическими пузырьками в цитоплазме синаптических окончаний. Это создает возможность их быстрого поступления в синаптическую щель под влиянием нового нервного импульса.

 16. Генерация возбуждающих и тормозных постсинаптических потенциалов (ВПСП и ТПСП).

Возбуждающий синапс. В возбуждающем синапсе в результате взаимодействия медиатора с рецептором происходит активация хемовозбудимых каналов постсинаптической мембраны. Канал состоит из:

1. Транспортная система для ионов Na⁺, K⁺, Ca²⁺, Cl^-.

2. Воротный механизм.

3. Холинорецептор (липопротеид с молекулярной массой 300000) или адренорецептор)участок связывания медиатора)

В отсутствие медиатора канал закрыт. При взаимодействии медиатора с рецептором а мембране (большое сродство рецептора к медиатору) происходит открытие ионселективных каналов для ионов натрия. Ионселективная проницаемость хемовозбудимых каналов выражена слабо: одинаковая проницаемость для Na⁺, K⁺, Ca²⁺, Cl^-. Движение ионов натрия происходит по электрическому (внутреннее содержимое клетки заряжено электроотрицательно) и концентрационным градиентам. Поэтому поток натрия внутрь клетки больше обратного тока калия. В результате мембрана деполяризуется, однако эта деполяризация не носит регенеративный характер, как в электровозбудимых тканях, в связи с тем, что хемовозбудимый канал не обладает электровозбудимостью. И здесь для формирования процесса возбуждения играет роль квант медиатора. Эта порция медиатора (НА или АХ) активирует, т.е. открывает несколько каналов, следующая порция – еще несколько каналов. В результате на мембране деполяризация растет и формируется постсинаптический потенциал (ВПСП или ПКП). Поэтому ПКП или ВПСП обладает свойствами ЛО – может суммироваться для достижения уровня критической деполяризации, вызывая ПД. Когда он достигает КУД, на его основе формируется распространяющийся потенциал действия (ПД), в результате чего возбуждается не только постсинаптическая мембрана, но и происходит распространение этого возбуждения на мышечную ткань, нейрон или железистую клетку.

Тормозный синапс. Под действием тормозного медиатора постсинаптическая мембрана становится более проницаема для ионов K⁺ и Cl^-. В результате постсинаптическая мембрана не деполяризуется, а гиперполяризуется, что приводит к блокированию проведения возбуждения с нерва на иннервируемую ткань. Эта гиперполяризация постсинаптической мембраны носит название тормозного постсинаптического потенциала (ТПСП) и им измеряется.

Аналогичное действие оказывают препараты, содержащие калий (калия бромид, панангин), которые назначают для снижения возбудимости нервной системы или снятия спазма гладкой мускулатуры внутренних органов. Один и тот же медиатор, например, АХ, модет активировать как натриевые (в скелеиных мышцах), так и калиевые (в сердце) каналы. В первом случае эти холинергические синапсы являются возбуждающими, во втором – тормозными.