Посттетаническая (долгосрочная) потенциация

Предполагают, что в приобретении и хранении новой информации участвует посттетаническая потенциация - длительное облегчение синаптической проводимости, обусловленное повторной стимуляцией возбуждающих синапсов. Посттетаническая потенциация особенно важна в нейронах гиппокампа . Большую роль в ней играют глутаматные NMDA-рецепторы . Системы вторых посредников, участвующие в посттетанической потенциации, изучаются на мышах с искусственной инактивацией отдельных генов. Например, инактивация гена Са2+-кальмодулинзависимой протеинкиназы или гена цитоплазматической тирозинкиназы Fyn угнетает посттетаническую потенциацию в гиппокампе и нарушает выработку рефлексов пространственной ориентировки. С другой стороны, у мышей с инактивацией гена нейронального гликопротеида ( гена THY1 ) хотя и посттетаническая потенциация в области проекции энторинальной коры в зубчатой извилине ( рис. 26.1 ) подавлена, но выработка рефлексов пространственной ориентировки тем не менее сохранна. По-видимому, посттетаническая потенциация в этой области для формирования некоторых рефлексов пространственной ориентировки не обязательна.

Посттетаническая потенциация (ПТП) подобна фасилитации и усилению в том, что она отражает увеличение выброса из пресинаптической терминали, вызванное предшествующей стимуляцией. Различие состоит в том, что ПТП начинается существенно позже, достигает максимума через несколько секунд после конца стимуляции и длится десятки минут. На рис. 12.3 показан пример эксперимента на клетке цилиарного ганглия цыпленка , обработанной кураре для уменьшения амплитуды ВПСП . Кроме того, для предотвращения запуска потенциала действия (ПД) клетка была гиперполяризована (длинные отклонения вниз на рис. 12.З А) перед стимуляцией пресинаптического нейрона. Первое отклонение вверх на каждой записи представляет собой потенциал электрической связи между стимулируемой и регистрируемой клеткой, более медленная деполяризация представляет собой ВПСП , вызванный выбросом ацетилхолина (АХ) из пресинаптической терминали ( глава 9 ). В данном случае анализу подвергается ВПСП. Изначально амплитуда ВПСП была только около 4 мВ (из-за приеутствия кураре). Затем пресинаптический нерв раздражался с частотой 100 имлульсов в секунду в течение 15 с, что вызвало кратковременное уменьшение ВПСП (не показано). Через 15 секунд одиночный стимул вызвал ВПСП амплитудой более 20 мВ, который превысил порог и вызвал ПД ( рис. 12.З В). Ответы на последующие стимулы постепенно уменьшались ( рис. 12.3 C-F), но даже через 10 минут после конца тетанической стимуляции ответ был вдвое больше начального.

Как и фасилитация, ПТП имеет пресинаптическое происхождение. Это означает, что ПТП вызвана увеличенным выбросом медиатора из пресинаптической терминали, скорее всего, из-за увеличения концентрации внутриклеточного кальция. Точный механизм этого явления неясен, но эксперименты на нервно-мышечном соединении лягушки показали, что ПТП зависит от входа кальция в терминаль во время залпа стимулов. Например, если убрать кальций из омывающего раствора во время стимуляции, то потенциация не будет наблюдаться. В отличие от кальция , вход натрия не является необходимым, так как ПТП может быть вызвана аппликацией деполяризационных импульсов на терминаль в присутствии тетродотоксина . В этих условиях величина потенциации увеличивается с увеличением концентрации экстраклеточного кальция. При очень высоких концентрациях кальция (83 ммоль) потенциация после 500 стимулов длится более двух часов.

Несмотря на то, что натрий не нужен для потенциации, его вход влияет на длительность ПТП. Потенциация нервно-мышечного соединения крысы удлиняется воздействиями, которые блокируют выведение натрия Na-K-АТФазой , например, добавлением уабаина или удалением калия из омывающего раствора. Увеличение длительности ПТП может происходить из-за того, что увеличенная концентрация внутриклеточного натрия уменьшает скорость выведения накопленного кальция Na-Ca обменом. ПТП в нервно-мышечном соединении рака также уменьшается по величине и длительности при воздействиях, которые влияют на обмен кальция между цитоплазмой и внутриклеточными хранилищами, например, митохондриями . Эти эксперименты позволяют предположить, что вход кальция во время тетануса приводит к быстрому наполнению внутриклеточных хранилищ кальция. Накопленный кальций после тетануса медленно высвобождается в цитоплазму, поддерживая повышенную концентрацию свободного кальция в цитоплазме.

Ссылки: