Определение участков мышечного волокна, чувствительных к ацетилхолину
Особые свойства скелетного мышечного волокна в участке его иннервации были известны с начала двадцатого века. Так, Лэнгли предположил наличие "рецептивной субстанции" около двигательных нервных окончаний, основываясь на том, что этот участок мышечного волокна обладает повышенной чувствительностью к различным химическим веществам, например, к никотину . Вскоре после введения в обиход стеклянных микроэлектродов для внутриклеточной регистрации, микроэлектроды стали использоваться также лля локальной аппликации АХ (а впоследствии и других веществ) на концевую пластинку мышечного волокна . Этот методический прием проиллюстрирован на рис. З А.
Микроэлектрод вводится в концевую пластинку мышечного волокна для регистрации мембранного потенциала , и в то же время к мышечному волокну подводится микропипетка, заполненная АХ. Аппликация АХ из пипетки производится коротким положительным толчком потенциала, что вызывает выход из пипетки положительно заряженных ионов АХ. Метод подачи заряженных молекул из пипетки называется ионофорезом . Используя этот метод аппликации, Кастильо и Катц показали, что АХ деполяризует мышечное волокно только в области концевой пластинки и только при нанесении его снаружи мышечного волокна. Когда пипетка, заполненая АХ, прилегает вплотную к концевой пластинке, ионофоретическая аппликация вызывает быстрые ответы ( рис. З В). Удаление пипетки всего на несколько микрометров вызывает уменьшение амплитуды и замедление ответов.
Теперь известно, что названной Лэнгли рецептивной субстанцией является никотиновый ацетилхолиновый рецептор .
Техника ионофореза позволила с высокой точностью определить распределение постсинаптических рецепторов АХ на мышечных волокнах и нервных клетках. Этот метод оказался особенно полезен в таких препаратах, в которых пре- и постсинаптические структуры можно различить с помощью интерференционного контраста , и положение ионофоретической пипетки по отношению к синапсу может быгь определено с высокой точностью.
Одним из таких препаратов лвляется нервно-мышечное соединение змеи , показанное на рис. 9.8 . Концевые пластинки в мышцах змеи имеют около 50 мкм в диаметре, напоминая по своей компактности концевые пластинки у млекопитающих. Каждое окончание аксона содержит 50-70 утолщений, аналогичных синаптическим бутонам , из которых выделяется медиатор . Электронная микрофотография такого синапса показана на рис. 9.8 B, а на рис. 9.8 С приведена электронная микрофотография типичной микропипетки для ионофореза. Размер отверстия в кончике составляет примерно 50 нм, что сравнимо с размером синаптической везикулы .
Особенно удачным препаратом для исследования чувствительности разных участков мышечного волокна к АХ является препарат, в котором двигательное нервное окончание удалено после обработки мышцы ферментом коллагеназой . Процесс удаления окончаний показан на рис. 9.9 А. На месте каждого из бутонов остается круглый кратер, дном которого является постсинаптическая мембрана. На рис 9.9 В показана пипетка, заполненная АХ и нацеленная на один из таких кратеров. Если пипетка находится непосредственно над постсинаптической мембраной, то электрический заряд в 1 пК (пикокулон) вызывает освобождение АХ, приводящее к деполяризации мышечного волокна на 5 мВ. Чувствительность мембраны в таком случае составит 5000 мВ/пК ( рис. 9.9 С). Удаление пипетки всего на 2 микрона от границы кратера вызывает ответ в 50-100 раз слабее. На границах между кратерами чувствительность значительно варьирует.
