Механизм закачки медиатора в клетку
Медиаторы могут также закачиваться из внеклеточного пространства внутрь нейронов или глиальных клеток ( глава 8 и глава 13 ). В целом этот процecc выполняет две задачи:
- 1) устранение медиатора из внеклеточного пространства, окружающее синапс , с целью прекращения его действия на постсинаптическую клетку, и
- 2) закачку медиатора обратно в пресинаптическое окончание для повторного использования в синаптической передаче.
Все подобные механизмы используют электрохимический градиент натрия для перемещения медиатора в цитоплазму.
На рис. 4.7 показаны два основных типа систем закачки медиатора.
Механизмы первого типа сопряжены с перемещением ионов натрия внутрь и ионов калия наружу клетки. Такие системы используются для закачки нейтральных и кислых аминокислот , таких как глутамат . Перемещение одной молекулы глутамата внутрь клетки сопряжено с перемещением двух или трех ионов натрия внутрь и одного иона калия наружу. Кроме того, происходит перемещение либо протона внутрь, либо гидроксильной группы наружу, что приводит к окислению внутриклеточной среды.
Механизмы второго типа используют вход натрия для введения в клетку молекул медиатора и ионов хлора. Эти системы обеспечивают транспорт ГАМК , норэпинефрина , дофамина , глицина и серотонина в клетку. За один цикл в клетку входит один или два иона натрия, одна молекула медиатора и один ион хлора .
Интересным свойством таких механизмов закачки медиаторов в клетку является отсутствие электрической нейтральности. Следовательно, вариации мембранного потенциала, даже в физиологическом диапазоне, могут вызвать реверсию направления работы этих систем. Действительно, в клетках клетчатки сома был показан обратный транспорт ГАМК наружу. Таким образом, транспортные системы могут осуществлять не только закачку медиатора, но и его высвобождение. Реверсия механизма закачки медиатора может также иметь вредные последствия. Так, в результате травмы головного мозга или инсульта может произойти выброс глутамата из деполяризованных глиальных клеток , приводящий к накоплению токсичных концентраций этого медиатора во внеклеточной среде и дальнейшему повреждению соседних клеток.
Круговорот еще одного медиатора, ацетилхолина (ACh, АХ) , происходит по несколько иной схеме. ACh синтезируется из холина и ацетил-кофермента A ( глава 13 ). После высвобождения ACh в синаптическую щель его действие на постсинаптическую клетку ограничивается особым ферментом - ацетатхолинэстеразой ( глава 9 ), - который гидролизует ACh на ацетат и холин . Приблизительно половина молекул холина закачивается в нервное окончание с помощью высокоаффинного ( Кm =2 мкмоль) механизма и используется для синтеза ACh. Подобно механизму закачки моноаминов , механизму закачки ГАМК и механизму закачки глицина , этот механизм также зависит от внеклеточного натрия и хлора.
