WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 8 |

А. Мелкие синаптические везикулы образуются в теле нервной клетки (1) и транспортируются в нервное окончание (2), где заполняются медиатором (3) и передвигаются к пресинаптической мембране (4). Освобождение медиатора в синаптическую щель осуществляется посредством двух механизмов – экзоцитоза с полным или неполным слиянием (5). При первом механизме экзоцитоза после освобождения медиатора из мембраны везикулы посредством эндоцитоза образуются покрытые везикулы (6), которые через стадию эндосом пополняют запас везикул в нервном окончании (7). При втором – везикулы после повторного заполнения Рис. 4. Ультраструктура активной зоны двигательного медиатором сразу могут участвовать в секреции медиатора (8).

нервного окончания лягушки (электронномикроскопический метод Заполнение крупных везикул пептидами происходит в теле нервной замораживание-скалывание).

клетки (9), их экзоцитоз происходит медленно, в других участках пресинаптической мембраны, эндоцитоз отсутствует.

На цитоплазматическом листке пресинаптической мембраны видны плотные полоски, идущие поперек нервного окончания, Однако при физиологических уровнях секреции мембрана около которых в два ряда располагаются синаптические везикулы.

синаптической везикулы не сливается с мембраной нервного Рядом в мембране находятся крупные частицы (кальциевые каналы).

окончания, а быстро реинтернализируется в том же месте. Оба этих В области активной зоны наблюдаются углубления, отражающие варианта эндоцитоза и рециклизации синаптических везикул в процесс экзоцитоза везикул. Активные зоны располагаются на нервном окончании сосуществуют одновременно. Предполагается, расстоянии 1-2 мкм друг от друга.

11 Активная зона имеет длину 1-3 мкм, ширину 0,1 мкм и 1. Транспорт (мобилизация) везикулы из пула 2 в пул 1 за счет состоит (рис. 4) из пресинаптической плотной полоски, около элементов цитоскелета и специфических белков.

которой рядами расположены кальциевые каналы и синаптические 2. Стыковка (докирование) везикулы с местом освобождения везикулы. Цитоскелетом активной зоны является сеть актиновых в активной зоне.

филаментов и микротрубочек. Везикулы связываются с элементами 3. Подготовка (прайминг) везикулы к экзоцитозу, которая цитоскелета и между собой фосфопротеином синапсином 1. заключается в комплексной трансформации белкового комплекса Элементы цитоскелета удерживают синаптические везикулы в экзоцитоза. Везикула уже готова к выбросу своего содержимого и резервном пуле и ограничивают их избыточную мобилизацию, ожидает лишь входа ионов кальция. На этой стадии синаптические регулируют процессы освобождения, обеспечивают характерную везикулы должны быть предохранены от немедленного слияния и, в пространственную организацию активных зон и рециркулирование тоже время, быстро ответить на вход ионов кальция.

мембраны синаптической везикулы после экзоцитоза. Количество 4. Экзоцитоз – слияние мембраны везикулы с плазматической активных зон в нервно-мышечном синапсе достигает 500, а в мембраной. Для осуществления этого процесса необходимо синапсах мозга обычно равно 1-5. открытие потенциалзависимых Са-каналов и увеличение концентрации ионов кальция в области везикулы.

5. Как работает активная зона 5. Рециклизация везикулы посредством эндоцитоза с последующим заполнением медиатором и включением ее в пулы В настоящее время считают, что в активной зоне или 2.

осуществляются 5 основных процессов с участием синаптической везикулы (рис. 5А). 6. Что такое секретосома Что входит в белковый комплекс экзоцитоза А Под секретосомой – главным элементом системы секреции медиатора – подразумевают синаптическую везикулу, Сa докированную в области активной зоны, Са-канал (каналы) и белки, 3 4 ответственные за экзо- и эндоцитоз (рис. 5Б). Везикулы в секретосомах представляют пул 1, количество секретосом в отдельной активной зоне определяется размерами активной зоны и активная равно нескольким десяткам, каждая секретосома может участвовать зона в вызванном и спонтанном освобождении и с физиологических Б позиций представляет собой точку освобождения кванта медиатора.

Основные белки, ответственные за экзо- и эндоцитоз, практически одинаковы во всех организмах.

кальциевый Ниже мы приводим краткую характеристику основных микродомен белковый комплекс белковых молекул (рис. 6), большинство из которых обнаружены в кальциевый нервных и секреторных клетках – производных нервной системы.

канал Важность знания этих белков и их роли в процессах экзоцитоза Рис. 5. Работа активной зоны. Секретосома.

подтверждает тот факт, что эти белки являются мишенями для А. Основные процессы происходящие в области активной действия таких веществ, как ботулиновый и столбнячный токсины.

зоны: мобилизация(1), докирование(2), прайминг(З), экзоцитоз(4), Поэтому как понимание клинической картины отравления этими и эндоцитоз(5).

некоторыми другими токсинами, так и тактика лечения будет Б. Схематическое изображение секретосомы, которая состоит зависеть от понимания практическими врачами механизма действия из докированной синаптической везикулы, белкового комплекса этих токсинов.

экзоцитоза и кальциевого канала. Экзоцитоз наблюдается в области 1. Синаптотагмин – (65 кД), тетрамер, ассоциированный с повышенной концентрации ионов Са (кальциевый микродомен), везикулой протеин. Синаптотагмин – главный кандидат на роль Саформируемой при открытии Са канала.

сенсора.

13 2. Синаптобревин – (18 кД), ассоциированный с везикулой протеин. v-SNARE + t-SNARE 3. Синапсин I – (86 кД) участвует в процессах мобилизации докирование везикулы везикул, связывает элементы цитоскелета и везикулы.

4. Синтаксин – (35 кД), находится в пресинаптической v-SNARE + t-SNARE + SNАР мембране, ассоциирован с Са-каналом, способен связываться с синаптотагмином.

v-SNARE + t-SNARE + SNАР + NSF 5. RаbЗА – (20-25 кД), играет роль в механизме, который ограничивает освобождение медиатора из активной зоны одним прайминг везикулы квантом.

6. NSF – N-этил-малеимид чувствительный фактор – SNАRE ГИПОТЕЗА цитозольный протеин, состоит из 4 субъединиц (76 кД), обладает АТФ-азной активностью и обеспечивает энергией различные А внутриклеточные процессы, во время которых происходит слияние v-SNАRE мембрана мембран и процессы экзо- и эндоцитоза.

синаптической 7. SNАР – растворимый NSF-связывающий протеин, везикулы участвует в синаптической передаче после докирования везикулы.

8. SNАР-25 – синаптосомассоциированный протеин, расположен на пресинаптической мембране, вместе с SNАP NSF синаптобревином и синтаксином I формирует комплекс, пресинаптическая мембрана необходимый для экзоцитоза.

7. Как функционирует белковый аппарат, ответственный t-SNАRE за экзоцитоз Что такое SNARE-гипотеза Б Так как ключевые белковые молекулы экзоцитоза идентичны у всех биологических объектов, то для объяснения процессов синаптотагмин синаптобревин экзоцитоза была предложена SNARE-гипотеза об универсальной «единице докирования и слияния». Кратко суть этой гипотезы заключается в том, что в экзоцитозе принимают участие следующие rab3a основные белковые элементы: v-SNARE – везикулярный SNАР кальциевый рецептор, t-SNARE – мембранный рецептор для SNАР, является канал мишенью для v-SNARE, цитозольный протеин NSF и SNАР – белокадаптор к NSF (рис. 6А). Докирование везикулы осуществляется благодаря комплементарности v-SNARE и t-SNARE, которые 2+ Ca взаимодействуют друг с другом по принципу «антиген-антитело».

синтаксин SNAP-После контакта они становятся рецепторами для SNАР, который в свою очередь присоединяет NSF.

Рис. 6. SNARE-гипотеза, основные белки экзоцитоза. А- SNARE-комплекс и Са-канал являются «осью», на которую принципиальная схема, Б- белки экзоцитоза «нанизываются» другие молекулы, участвующие в экзоцитозе.

Гидролиз АТФ NSF приводит к пространственной реорганизации 8. Какова роль Са-каналов в экзоцитозе SNARE-комплекса, что переводит синаптическую везикулу в состояние прайминга. Вход кальция дестабилизирует SNAREВ настоящее время обнаружено 6 типов потенциалзависимых комплекс везикулы и приводит к экзоцитозу. Все вышесказанное Са-каналов, отличающихся по молекулярной структуре, свойствам, обобщено в следующей схеме:

фармакологической чувствительности и локализации. Нейрональные 15 кальциевые каналы являются гетерометрическими протеинами и Часть II. Постсинаптические этапы синаптической состоят из трех основных субъединиц. Функция Са-каналов в передачи процессе экзоцитоза не ограничивается проведением ионов кальция.

Связь Са-канала с синтаксином и SNАР-25 обеспечивает 1. Какие вещества называются медиаторами докирование синаптической везикулы в активной зоне и предотвращает процессы случайного зкзоцитоза докированных Говоря об общем числе известных медиаторов, называют от везикул. Са-канал и секреторный аппарат работают как единый десятка до сотни химических веществ. Для того, чтобы назвать комплекс, и это функциональное взаимодействие определяет вещество медиатором, используют следующие критерии.

свойства и самого канала. В ответ на деполяризацию нервного 1. Вещество выделяется из клетки при ее активации.

окончания происходит открытие потенциалозависимых Са-каналов, 2. В клетке присутствуют ферменты для синтеза данного ионы кальция входят в терминаль, взаимодействуют с белками, вещества.

инициируют экзоцитоз и освобождение медиатора. Для 3. В соседних клетках выявляются белки-рецепторы, осуществления экзоцитоза необходимо создание высокой активируемые данным медиатором.

концентрации ионов кальция у везикулы в очень короткий 4. Фармакологический (экзогенный) аналог имитирует промежуток времени. Короткоживущее «облако» ионов кальция действие медиатора.

около внутреннего устья канала в цитоплазме с концентрацией Иногда медиаторы объединяют с модуляторами, то есть более 100 мкмоль/л получило название Са-микродомена (см. веществами которые, прямо не участвуя в процессе передачи рис.5Б). Везикулы могут подвергаться экзоцитозу только в том сигнала от нейрона к нейрону, могут, однако, этот процесс случае, если их Са-сенсоры находятся внутри микродомена, что существенно усиливать или ослаблять.

достигается за счет связи Са-каналов с докированными В таблице 1 мы приводим перечень тех веществ, для которых синаптическими везикулами. Вход ионов кальция через большое их медиаторная роль установлена достаточно точно. Рядом указаны количество близко расположенных каналов образует область локализация и функция медиаторов, а также патологические повышенной концентрации ионов кальция в определенном участке состояния, сопровождающие нарушение их обмена. Одним из нервного окончания и формирует кальциевый макродомен. Са- важных открытий в нейробиологии в последние годы явилось макродомен может включать и несколько соседних, близко обнаружение широкого распространения нейроактивных пептидов в расположенных активных зон. В поддержании внутриклеточной ЦНС. Также как и нейротрансмиттеры, пептиды идентифицируются концентрации ионов кальция принимают участие различные как нейроактивные вещества в соответствии с определенными буферные системы, которые действуют очень эффективно и критериями. Поэтому отдельно в таблице 2 описаны оставляют только 0,1-2% вошедшего кальция свободным, а также физиологически активные соединения пептидной природы, функция митохондрии, эндоплазматический ретикулум, везикулы и др. Эти которых в ЦНС достаточно детально изучена.

структуры способны не только быстро утилизировать кальций, но и некоторое время поддерживать его высокую локальную 2. Как активируются постсинаптические рецепторы внутриклеточную концентрацию за счет освобождения в цитоплазму. Поэтому Са-макродомен существует большее время, Взаимодействие любого медиатора с рецептором протекает в чем длится входящий кальциевый ток, и обеспечивает более несколько стадий и приводит к активации рецептора. Суть высокий уровень освобождения медиатора в этом месте, что имеет активации рецепторов может быть представлена на следующей значение в механизмах кратковременной памяти. кинетической схеме. Следует отметить, что для активации большинства рецепторов необходимо более одной молекулы агониста (медиатора). Например, для ацетилхолинового рецептора необходимо две молекулы медиатора ацетилхолина, что хорошо согласуется с наличием двух симметричных агонист-связывающих -субъединиц в составе пентамера:

А+Р АР + А А2Р А2Р*, 17 где А – агонист (например, ацетилхолин), Р – рецептор в Аминокислоты покоящемся состоянии, АР – связавший одну молекулу агониста, Глю- Кора мозга, базальные Основной Эпилепсия, А2Р – рецептор, связавший две молекулы медиатора, но пока с тамат ганглии, мозжечок, возбуждающий моторные закрытым состоянием канала, А2Р* – рецептор с открытым таламус, гипоталамус, медиатор ЦНС, нарушения, (проводящим ионным каналом).

ствол мозга, спинной обеспечивает нарушения Таблица 1. Медиаторы в центральной и периферической нервной мозг, сетчатка двигательные и памяти, системе сенсорные дегенеративМеди Локализация Функция Патология, функции ные атор связанная с нарушения обменом Гли- Спинной мозг, сетчатка Торможение Судорожный медиатора цин синдром Амины ГАМ Кора мозга, мозжечок, Торможение Хорея, Аце- Нервно-мышечные Моторные Миастения, К ствол мозга, спинной судорожный тил- синапсы, ганглии функции, старческая мозг (совместно с синдром, холи вегетативной нервной ноцицептивная деменция, глицином), сетчатка депрессии н системы, система, вегетативные Пурины надпочечники, кора обучение, нарушения АТФ Уздечка головного Ноцицептивная Нарушение мозга, сетчатка память мозга, спинной мозг, система, болевой Дофа Гипоталамус и средний Контроль Болезнь афферентные нейроны, контроль чувствительмин мозг. Проекция в двигательных Паркинсона, симпатические внутренних ности, базальные ганглии, функций, шизофрения нейроны органов сосудистые лимбическую систему, эмоции расстройства кору мозга.

Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 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.