Удаление ацетилхолина (АХ) ацетилхолинэстеразой
Как описано в главе 9 , действие АХ прекращается ацетилхолинэстеразой (АХЭ) , которая гидролизует АХ до холина и ацетата . Большая часть холина транспортируется обратно в нервное окончание и вновь используется для синтеза АХ. В нервно-мышечных синаптических контактах скелетных мышц позвоночных апетилхолинэстераза связана с синаптическим базальным слоем , то есть с той частью материала внеклеточного матрикса оболочки мышечного волокна , которая занимает синаптическую щель и складки контакта ( рис. 13.22 ). В синаптическом базальном слое расположено 2600 каталитических субъединиц АХЭ на квадратный микрометр (для сравнения в постсинаптической мембране находится 10000 АХР на квадратный микрометр).
Такое расположение АХЭ между аксонным окончанием и постсинаптической мембраной , заставляющее молекулы АХ пересекать минное поле из расщепляющих ферментов до того, как они смогут вступить во взаимодействие с постсинаптческими рецепторами , может показаться неэффективным. Однако, если принять во внимание размеры синаптической щели и скорость диффузии, связывания и гидролиза АХ, то возникает простая схема, получившая название насыщенного диска (saturated disk). После высвобождения одного кванта АХ его концентрация возрастает практически мгновенно (в течение микросекунд) во всем объеме синаптической щели до уровня достаточно высокого (0,5 ммоль), чтобы насытить и рецепторы АХ, и АХЭ в пределах диска диаметром примерно 0,5 мкм, центром которого является место высвобождения медиатора. Связывание АХ с рецепторами и ацетилхолинэстеразой происходит быстро, сравнимо по скорости с процессом расщепления АХ ацетилхолинэстеразой (АХЭ осуществляет ферментативный гидролиз одной молекулы АХ за 0,1 мс). Поэтому доля выброшенных из нервного окончания молекул АХ, которые взаимодействуют, прежде всего с постсинаптическими рецепторами, определяется отношением числа рецепторов к числу молекул АХЭ. Это означает, что приблизительно 20% молекул АХ связываются с АХЭ и 80% - с ацетилхолиновыми рецепторами.
Связывание АХ с рецепторами вызывает резкое падение концентрации этого медиатора. Концентрация АХ остается низкой из-за того, что АХЭ может расщеплять АХ значительно быстрее (10 молекул/мс), чем они высвобождаются рецептором вследствие закрытия ионных каналов ( тау =1 мс; глава 9 ). Таким образом, приблизительно через 0,1 мс после поступления АХ в синаптическую щель его концентрация в щели падает до такого уоовня, что вероятность того, что найдутся хотя бы две молекулы АХ, способные связаться и открыть другой рецептор, становится минимальной.
Такой анализ позволяет высказать предположение, что ингибирование ацетилхолинэстеразы должно оказывать более выраженное влияние на длительность синаптического потенциала , чем на его амплитуду. Этот эффект наблюдается на самом деле: амплитуда повышается в 1,5-2 раза, а длительность - в 3-5 раз. Следовательно, устройство нервно-мышечного контакта, плотность и кинетические свойства рецепторов АХ и АХЭ, взятые вместе, создают такой синапс, который очень быстро реагирует на стимул и эффективно использует АХ.
