WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 8 |
Министерство здравоохранения Российской Федерации ББК 28.707.3 УДК 612 (075.8) Казанский государственный медицинский университет УМО-163 Составители:

заведующий кафедрой нормальной физиологии КГМУ, заслуженный деятель науки РФ и РТ, д.м.н., профессор Зефиров Андрей Львович доцент кафедры нормальной физиологии КГМУ, к.м.н.

Рекомендуется учебно- Черанов Сергей Юрьевич методическим объединением по профессор кафедры нормальной физиологии КГМУ, д.м.н.

медицинскому и Гиниатуллин Рашид Асхатович фармацевтическому образованию доцент кафедры физиологии человека и животных КГУ, к.б.н.

вузов России Ситдикова Гузель Фаритовна в качестве учебного пособия ассистент кафедры нормальной физиологии КГМУ, к.б.н.

для студентов медицинских Гришин Сергей Николаевич вузов Рецензенты:

Академик РАМН, чл.-корр. РАН, декан медицинского факультета МГУ им.М.В.Ломоносова, д.б.н. Ткачук В.А.

А.Л. Зефиров, С.Ю. Черанов, Р.А. Гиниатуллин, Заведующий кафедрой физиологии человека и животных Г.Ф. Ситдикова, С.Н. Гришин КГУ, д.м.н., Плещинский И.Н.

Заведующий лабораторией биофизики клетки КФТИ КНЦ РАН, д.б.н., проф. Гайнутдинов Х.Л.

Медиаторы и синапсы / Зефиров А.Л., Черанов С.Ю., Гиниатуллин Р.А., Ситдикова Г.Ф., Гришин С.Н. / – Казань: КГМУ, 2003.-65 с.

МЕДИАТОРЫ И СИНАПСЫ Учебное пособие посвящено закономерностям освобождения и механизмам действия основных медиаторов, рецепторам и внутриклеточным посредникам центральной и периферической нервной систем. Предназначено для студентов, аспирантов, интернов медицинских вузов, студентов и аспирантов Учебное пособие биологических факультетов университетов и педагогических университетов, а также для всех интересующихся современными проблемами нейробиологии и физиологии нейромедиаторов.

Казань 2003 © Казанский государственный медицинский университет, 2003 3 4 Введение связывания медиатора находятся на одной белковой молекуле, 2) метаботропные, когда через белок-рецептор активируется цепочка Настоящее издание методического руководства является внутриклеточных биохимических реакций. В первом случае вторым, расширенным и дополненным. Впервые это руководство результатом образования комплекса медиатор-рецептор является было издано в 1999 году и быстро разошлось не только среди открытие ионного канала и изменение проницаемости студентов и аспирантов, но также среди преподавателей и научных постсинаптической мембраны для ионов натрия, калия, кальция или сотрудников. В связи с этим во втором издании не только дополнена хлора и возникновение локальной де- или гиперполяризации (см.

изменившаяся к настоящему времени классификация рецепторов и рис. 2). Во втором – изменение метаболических процессов через медиаторов, но и расширен научный материал по внутриклеточным системы внутриклеточных посредников. Рецепторы имеются и на посредникам. пресинаптической мембране нервного окончания. Они также могут Деятельность нервной системы животных и человека взаимодействовать с медиатором, осуществляя регулирование обусловлена взаимодействием нервных клеток, основной функцией процессов экзоцитоза по принципу обратной связи.

которых является хранение, обработка и передача информации. На заключительном этапе молекулы медиатора разрушаются Поток информации в нервной системе представлен в виде специализированными ферментами в синаптической щели и/или специфических электрических сигналов, а передача информации от захватываются путем эндоцитоза или активного транспорта в нейрона к нейрону происходит в специализированных контактах пресинаптические окончания нейрона непосредственно или через между ними, носящих название «синапс» (от греческого «synapsis» – клетки нейроглии. После ресинтеза медиатор в нервном окончании контакт, связь). Эта передача обычно осуществляется посредством снова может участвовать в синаптической передаче. Каждый из химического вещества – медиатора. В последнее время достигнут выше перечисленных этапов является мишенью для модуляции значительный прогресс в понимании механизмов работы нервной лекарственными веществами, что будет продемонстрировано на системы и мозга. Особенно быстро меняются знания о механизмах некоторых примерах в последующих разделах.

секреции и действии медиаторов, о строении и функциях Таким образом, синаптическая передача состоит из рецепторов, их воспринимающих. Попытке систематизировать и пресинаптического и постсинаптического этапов. Поэтому прогресс изложить в доступной форме эти новые открытия в области в изучении функций мозга тесно связан с изучением молекулярных исследования межнейрональных медиаторных взаимодействий и механизмов выделения медиатора из пресинаптического нервного посвящен наш труд. окончания в синапсе и его восприятия рецепторами на В самом общем виде устройство и работа химического постсинаптической мембране.

Сейчас установлено, что в основе синапса представлены на рис. 1. Вещество – предшественник процессов освобождения не только медиаторов нервной системы, но медиатора – попадает в нейрон или его окончание из крови или и гормонов, пептидов и самых разнообразных других биологически спинномозговой жидкости, подвергается биохимическому активных веществ лежат одинаковые молекулярные механизмы превращению в медиатор под действием специализированного экзоцитоза. Экзоцитоз – универсальное свойство всех живых клеток фермента, транспортируется в синаптические везикулы при помощи выделять свое содержимое в окружающую среду. В то же время систем активного транспорта. Везикулы проходят ряд стадий перед специфика действия медиаторов связана с особенностями финальной стадией секреции. Пусковым механизмом освобождения постсинаптических рецепторов. В связи с этим мы разделили нашу порций (квантов) медиатора является потенциал действия на работу на две части. В первой части, называемой «пресинаптические пресинаптическом нервном окончании. Он приводит к входу ионов этапы синаптической передачи», описаны общие физиологические, кальция в цитоплазму, которые связываются с белками экзоцитоза и биохимические механизмы и молекулярная организация «машины» инициируют слияние везикулярной и пресинаптической мембран. экзоцитоза. Вторая часть, которую мы назвали «постсинаптические При экзоцитозе содержимое везикул попадает в синаптическую этапы синаптической передачи», посвящена закономерностям щель, диффундирует через нее и взаимодействует с рецепторами на взаимодействия основных медиаторов с постсинаптическими постсинаптической мембране, образуя комплекс медиатор-рецептор. рецепторами, системам вторичных посредников, описанию Для большинства медиаторов существуют различные подвиды конкретных видов синапсов в нервной системе и особенностям их рецепторов, отличающиеся по ряду свойств. По строению и работы.

принципу действия рецепторы делятся на два типа: 1) ионотропные, когда рецептор связан с ионным каналом, а ионный канал и место 5 предшественник Пре-М Пре-М I М синтез заполнение везикул a подготовка к экзоцитозу Б A б КЛЕТКА экзоцитоз НЕЙРОГЛИИ II П диффузия Рис. 2. Принципиальное строение и работа синапса с химическим типом передачи информации.

1. Вещество-предшественник медиатора (Пре-М) попадает в активация рецепторов нейрон или его окончание (I) из внеклеточной среды и подвергается биохимическому превращению в медиатор (М) под действием специализированного фермента. 2. Медиатор транспортируется из цитоплазмы в синаптические везикулы при помощи систем активного транспорта. 3. Подготовка везикул к экзоцитозу и экзоцитоз. 4. Диффузия медиатора через синаптическую щель и взаимодействие со ионотропный метаботропный специализированными рецепторами на постсинаптической мембране (II).

Экзоцитоз медиатора может сопровождаться выделением ко-медиатора рецептор рецептор (указан стрелкой рядом с везикулой). Взаимодействие с ионотропным (А) и метаботропным (Б) рецепторами приводит к образованию комплекса медиатор-рецептор. Результатом этого является изменение проницаемости постсинаптической мембраны для ионов и возникновение локальной де- или гиперполяризации непосредственно (А) или через Рис 1. Основные процессы в химическом синапсе. Синтез системы внутриклеточных посредников (П). Другим результатом этого медиатора из предшественника, заполнение им синаптических взаимодействия является изменение метаболических процессов. 5.

Взаимодействие медиатора с рецептором на пресинаптической мембране везикул, подготовка к секреции и экзоцитоз везикул, диффузия (обратная связь). 6. Медиатор разрушается специализированным медиатора, активация основных типов рецепторов.

ферментом в синаптической щели и/или захватывается путем активного транспорта а) в пресинаптические окончания нейрона или б) в клетке нейроглии.

7 Часть I. Пресинаптические этапы синаптической Мелкие синаптические везикулы неоднородны в передачи функциональном отношении и формируют два основных пула – небольшой пул, немедленно готовый к экзоцитозу (пул 1), и 1. Где содержится медиатор Что такое синаптические большой пул (пул 2), везикулы которого не участвуют в секреции, везикулы, какие они бывают и как образуются но могут транспортироваться в пул 1; что регулируется внутриклеточной концентрацией ионов кальция. С физиологической Любой медиатор в пресинаптических нервных окончаниях точки зрения, пул 1 представляет собой запас доступного медиатора, содержится в везикулах, которые являются не просто пузырьками с который может освободиться в течение короткого промежутка медиатором, а комплексными гетерогенными внутриклеточными времени, а пул 2 – мобилизационный запас, который с определенной структурами и образуют несколько популяций с различными скоростью может пополнять запас доступного медиатора.

Пул функциями. Все нервные окончания имеют два основных типа содержит около 10-50 везикул и при его истощении пополняется в секреторных везикул. Мелкие синаптические везикулы имеют течение 5-12 с. Вероятность освобождения кванта из пула диаметр около 50 нм, однородны по размерам и содержат пропорциональна количеству везикул в пуле. Размер пула является классические медиаторы. Крупные электронноплотные везикулы постоянной величиной и определяет эффективность работы синапса.

имеют диаметр около 100 нм, неоднородны по размерам и содержат пептиды. 2. Каковы пути освобождения медиатора из везикул Нейропептиды обладают некоторыми свойствами «классических» нейромедиаторов. Они также модулируют Есть два принципиальных механизма освобождения параметры синаптической передачи и принимают участие в медиатора и всего содержимого везикулы в синаптическую щель.

регуляции процессов формирования нервных контактов. Первый механизм представляет собой классический экзоцитоз Синаптические везикулы образуются в теле нервной клетки из с полным слиянием и сопровождается встраиванием мембраны эндоплазматического ретикулума и цистерн аппарата Гольджи, а синаптической везикулы в пресинаптическую. В этом случае все затем транспортируются по аксону в нервные окончания (рис.3). содержимое везикулы оказывается в синаптической щели (медиатор, Высокая концентрация медиатора в мелких синаптических АТФ, ионы, ассоциированные белки и ферменты и др.). Второй везикулах – около 100 ммоль/л – достигается наличием в мембране механизм – экзоцитоз без полного слияния, с частичным везикулы активных транспортных систем. Электрохимический освобождением (kiss and run). Он характеризуется формированием градиент, формируемый протонным насосом, обеспечивает временной поры (канала) в пресинаптической мембране, активный транспорт медиатора из цитоплазмы, где он сообщающей полость везикулы с синаптической щелью. В этом синтезируется, в везикулу. Наряду с медиатором в везикулах случае через нее по градиенту концентрации медиатор будет находятся АТФ, ионы, ферменты и другие вещества. диффундировать в синаптическую щель только тогда, пока пора Заполнение крупных, электронноплотных везикул белковыми будет находиться в открытом состоянии, а везикула при каждом компонентами начинается уже в процессе образования везикул из контакте с пресинаптической мембраной теряет только часть своего эндоплазматического ретикулума в теле нейрона. Синтез содержимого и может многократно участвовать в экзоцитозе. Пора нейропептидов происходит подобно синтезу пептидных гормонов. обладает селективностью, и другие ингредиенты интравезикулярной Первоначально крупные аминокислотные последовательности среды при этом виде экзоцитоза в синаптическую щель не образуются на рибосомах и помещаются в эндоплазматический выделяются.

ретикулум. В цистернах аппарата Гольджи начинается протеолитический процесс разделения крупных полипептидов на 3. Что происходит с везикулами после экзоцитоза фрагменты с образованием активных пептидов, которые включаются в отпочковывающиеся везикулы. Разные пептидные фрагменты После того, как везикула избавляется от своего содержимого, могут оказаться в различных везикулах, которые транспортируются ее мембрана полностью сливается с мембраной нервного окончания, в нервные окончания нейрона. В нейроне классические медиаторы и а затем вновь реинтернализируется через стадию «покрытых» нейропептиды синтезируются и упаковываются в везикулы везикул вне места освобождения.

параллельно, и, следовательно, из его нервных окончаний освобождаются несколько различных медиаторов.

9 что популяция синаптических везикул, немедленно готовых к эндоплазматический ретикулум освобождению, быстро восстанавливающаяся в результате рециклизации по первому пути, отвечает за передачу возбуждения в синапсе при редкой активности, а вторая – при массивном освобождении.

4. Как пространственно организована секреция медиатора тело нервной в синапсе Что такое активная зона клетки синаптические везикулы Процессы экзоцитоза в центральных и нервно-мышечных синапсах пространственно обособлены и осуществляются в 1 специализированных пресинаптических структурах – активных зонах, где соединены воедино вокруг так называемых «плотных тел» 2 Са-каналы, синаптические везикулы, специализированные белки эндосома экзоцитоза и элементы цитоскелета. Принципиальная организация активных зон в различных синапсах одинакова.

нервное окончание Рис 3. Современный статус везикулярной гипотезы.

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 8 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.