Механизмы индукции долговременной потенциации (ДВП)
Полной картины происходящих во время индукции ДПВ явлений пока еще нет. Однако все исследователи согласны с тем, что увеличение концентрации кальция в постсинаптической клетке является важным фактором. В пирамидных клетках поля CA1 гиппокампа индукция происходит с участием кальция, входящего через глутаматные NMDA-рецепторы ( глава 3 ). NMDA-рецепторы образуют каналы для катионов с необычной характеристикой - эти каналы заблокированы при нормальном потенциале покоя клетки . Канал блокирован ионами магния из экстраклеточного раствора, которые освобождают канал только при деполяризации участка мембраны с этими глутаматными рецепторами. Большая часть глутамат-чувствительных клеток экспреесирует NMDA-рецепторы и не-NMDA (АМРА)-рецепторы в постсинаптической мембране, которые активируются при выделении глутамата из пресинаптических терминалей.
NMDA-рецепторы обладают относительно высокой кальциевой проводимостью , однако вход кальция зависит от величины деполяризации , которая должна быть достаточна для снятия магниевого блока в каналах. Именно этим можно объяснить то, что в эксперименте по активации ассоциативной ДВП стимуляция только одного (слабого) входа II не вызывала достаточной cинаптической деполяризации для снятия магниевого блока и входа кальция. Однако, когда эта стимуляция сопровождалась деполяризацией, вызванной активацией входа I, NMDA-рецепторы оказались разблокированы, что привело к входу кальция и ДВП. Участие NMDA-рецепторов подтверждено экспериментами, в которых антагонисты NMDA блокируют индукцию ДВП, но не мешают ДВП при применении после индукции.
Идея о том, что ДВП индуцируетя увеличением концентрации кальция в постсинаптической мембране, поддержана двумя типами доказательств.
Во-первых, экспериментально показано увеличение концентрации внутриклеточного кальция во время стимуляции, при этом блокада увеличения градиента этого катиона внутриклеточно введенными буферами устраняет ДВП.
Во-вторых, увеличение концентрации кальция в постсинаптической клетке благодаря извлечению его из других внутриклеточных источников приводит к длительному увеличению амплитуды ВПСП . Таким образом, источник кальция не является существенным, поэтому в некоторых синапсах ДВП индуцируется входом кальция через потенциал-зависимые кальциевые каналы , тогда как в других - высвобождением кальция из внутриклеточных депо.
Увеличенная концентрация внутриклеточного кальция может активировать целый ряд внутриклеточных биохимических путей. Наиболее важны для индукции ДВП активация кальций/кальмодулин-зависимой киназы II (CaMKII) и активация цАМФзависимой протеинкиназы . CaMKII обнаружена в больших количествах в постсинаптических уплотнениях шипиков дендритов , и внутриклеточная инъекция блокаторов CaMKII блокирует индукцию ДВП. Кроме того, индукция ДВП нарушена у мышей с генетическими нарушениями синтеза одной из субъединиц CaMKII . Блокада цАМФ-зависимой протеинкиназы также существенно уменьшает ДВП.
