Высвобождение медиатора из нервного окончания: общие сведения
Стимулом для высвобождения медиатора из терминали является деполяризация нервного окончания. Высвобождение происходит в результате входа ионов кальция в нервное окончание через потенциал-зависимые кальциевые каналы , медиатор высвобождается примерно через 0,5 мс после пресинаптической деполяризации. Эта эадержка обусловлена временем, необходимым для открывания кальциевых каналов и кальций-зависимого высвобождения медиатора .
Медиатор высвобождается мультимолекулярными пакетами (квантами) , каждый из которых содержит несколько тысяч молекул медиатора. От 1 до 300 квантов (в зависимости от типа синапса ) выделяется из нервного окончания практически одновременно в ответ на потенциал действия . В состоянии покоя нервные окончания также высвобождают кванты спонтанно, хотя и с низкой частотой, вызывая в постсинаптической клетке миниатюрные синаптические потенциалы . Помимо этого, в состоянии покоя небольшое количество медиатора высвобождается из нервного окончания неквантовым образом в виде постоянной утечки.
Один квант нейромедиатора соответствует содержимому одной синаптической везикулы - нескольким тысячам молекул медиатора с низким молекулярным весом. Высвобождение осуществляется путем экзоцитоза , в результате которого происходит слияние мембраны синаптической везикулы с пресинаптической мембраной и содержимое везикулы высвобождается в синаптическую щель . Компоненты везикулярной мембраны впоследствии эндоцитируются , сортируются в эндосомах и используются для образования новых синаптических везикул.
При рассмотрении процесса высвобождения медиатора пресинаптическими нейронами возникает большое количество вопросов, и для ответов на них необходимо определить количество высвобождаемого медиатора с временным разрешением в миллисекундном диапазоне. Для этого во многих экспериментах, представленных в этой главе, измерялся мембранный потенциал постсинаптической клетки . Удобным препаратом для исследования процесса высвобождения медиатора является нервно-мышечное соединение позвоночных , в котором медиатором является ацетилхолин (АХ). Однако для получения более полной информации о процессе высвобождения необходима также регистрирация непосредственно пресинаптических окончаний; это необходимо, например, для того, чтобы определить, каким образом кальций и мембранный потенциал влияют на процесс высвобождения. Пресинаптические окончания в нервно-мышечном соединении позвоночных слишком малы для электрофизиологической регистрации. Однако эта регистрация может быть осуществлена в других синапсах, например, гигантском синапсе звездчатого ганглия кальмара , гигантских окончаниях биполярных клеток сетчатки золотой рыбки , а также в калициформных синапсах цилиарного ганглия птиц и синапсах в стволе мозга грызунов . Более того, некоторые новые методики позволяют исследовать высвобождение медиатора без регистрации от постсинаптической клетки.
В этой главе будут рассмотрены электрофизиологические и морфологические эксперименты, характеризующие процесс высвобождения. Белки, которые участвуют в высвобождении медиатора, будут описаны в главе 13 .
