Накопление рецепторов к ацетилхолину
Исследования Фишбаха, Кохена, Шанге, Салпетера, Штайнбаха, Пу, Кидокоро и других показали, что на ранних периодах развития рецепторы ацетилхолина (AChRs) распределены диффузно вдоль поверхности неиннервированных мышечных волокон с плотностью порядка нескольких сотен рецепторов на квадратный миллиметр. По мере того как конус роста мотонейрона приближается к мышечному волокну , в клетке-мишени возникают деполяризующие потенциалы в ответ на выделение АХ из конуса роста ( рис. 23.28 ). После контакта частота спонтанного выделения квантов АХ быстро возрастает, как и величина синаптического потенциала , возникающего в ответ на стимуляцию аксона. Таким образом, в течение минут формируется функциональная синаптическая связь.
На первом этапе синаптической специализации происходит накопление рецепторов АХ непосредственно под терминалью аксона. Этот процесс начинается через несколько часов после первоначального контакта. Через день-два плотность рецепторов под терминалью составляет несколько тысяч на квадратный миллиметр. Примерно в то же самое время в областях синапсов начинает накапливаться ацетилхолинэстераза и становятся заметны пучки матрикса пластинки в области синаптической щели . Дальнейшая дифференцировка нервно-мышечного соединения происходит постепенно, в течение нескольких последующих недель развития. У многих видов гамма-субъединица рецептора АХ заменяется эпсилон-субъединицей, что приводит к формированию из эмбрионального рецептора рецептора взрослого типа ( глава 3 ). Распределение рецепторов также меняется: концентрация под терминалью аксона постепенно увеличивается, достигая у взрослых уровня примерно 10000 рецепторов на 1 кв.мкм, а плотность рецепторов вне синаптической зоны мышечных волокон уменьшается до уровня меньше чем 10 рецепторов на 1 кв.мкм. Метаболическая стабильность рецепторов АХ также меняется. До иннервации период полужизни рецепторов мембраны составляет около 1 дня, рецепторы АХ в иннервированных волокнах удивительно стойкие, их период полужизни порядка 10 дней. Изменения происходят также в терминали аксона, приводя в течение нескольких недель к образованию активных зон.
Эти и многие другие исследования показывают, что образование синапса не является простым событием по принципу "все или ничего". Хотя функциональная синаптическая передача может устанавливаться довольно быстро, дифферениировка пре- и постсинаптических характерных свойств более долгий гроцесс, идущий на протяжении нескольких недель развития, и он основан на обмене разнообразными молекулярными сигналами между нервной терминалью и мышечным волокном.
Детальные морфологические и физиологические эксперименты показывают, что конусы роста соприкасаются с поверхностью мышечной клетки в произвольном месте, игнорируя существующие кластеры рецепторов АХ, и быстро приводят к формированию новых агрегатов рецепторов ( рис. 23.29 ).
Таким образом, терминали аксона должны высвобождать некий сигнал, который индуцирует накопление рецепторов АХ на мышечной клетке. Этот сигнал является специфическим для холинергических нейронов , при прорастании нехолинергических нейронов в мышечные клетки они не вызывают изменений в распределении рецепторов АХ. Однако сигналом к этому не является сам АХ, накопление рецепторов АХ под терминалями аксона происходит в культуpax клеток в присутствии кураре и альфа-бунгаротоксина , которые блокируют взаимодействие АХ с его рецепторами. В экспериментах, изначально предназначенных для идентификации сигналов, контролирующих регенерацию нервно-мышечного соединения ( глава 24 ), был идентифицирован белок, названный агрином , который высвобождается терминалями двигательного нерва и приводит к накоплению рецепторов АХ, холинэстеразы и других компонентов постсинаптического аппарата в синаптических областях.
