Ультраструктура нервного окончания
В результате морфологических исследований были получены доказательства в пользу везикулярной гипотезы высвобождения . Первые исследования такого рода были проведены на нервно-мышечном соединении. Последующие эксперименты показали, что основные морфологические свойства химических синапсов подобны во всей нервной системе: в химических синапсах высвобождение осуществляется вследствие экзоцитоза везикул, содержащих медиатор. Небольшой участок нервно-мышечного соединения лягушки схематически изображен на рис. 11.14 , как если бы пре- и постсинаптическая мембраны были разделены с помощью методики замораживания-скалывания на цитоплазматическую и внешнюю части.
Верхняя часть рис. 11.14 изображает пресинаптическую мембрану с везикулами, которые выстраиваются с цитоплазматической стороны. Некоторые из везикул находятся в процессе экзоцитоза. Наружная поверхность цитоплазматической половины пресинаптической мембраны содержит внутримембранные частицы, выступающие с поверхности скола. Соответствующие им углубления можно увидеть на сколе внешней части пресинаптической мембраны. Подобные частицы и углубления находятся также на сколах постсинаптической мембраны. В дополнении к этому на пресинаптической мембране видны экзоцитирующие везикулы в виде углублений на внешней стороне цитоплазматической части мембраны и как сколотые наросты на внутренней стороне внешней ее части.
Электронная микрофотография горизонтального среза активной зоны показана на рис. 11.5 А, вид со стороны цитоплазмы нервного окончания. Упорядоченный ряд синаптичееких везикул выстроен с двух сторон полосы электронно-плотного материала. На рис. 11.5 В показано, как выглядит соответствующий скол цитоплазмагической части пресинаптической мембраны, что равносильно рассморению этого же участка со стороны синаптической щели. Ряды частиц, имеющих диаметр около 10 нм, примыкают к активной зоне с обеих сторон. Латеральнее находятся углубления, которые соответствуют местам открывания везикул в состоянии экзоцитоза. Описанные ранее электрофизиологические эксперименты, в которых буферы ионов кальция инъецировались в пресинапгические окончания, указывают на близкую связь между кальциевыми каналами и местами высвобождения. Поэтому по крайней мере некоторые из мелких частиц, располагающихся непосредственно вдоль полос ( рис. 11.15 В), могут соответствовать потенциал-активируемым кальциевым каналам , запускающим экзоцитоз.
Результаты исследований, полученные на нервно-мышечном соединении лягушки и нервно-мышечном соединении мыши с использованием различных токсинов, подтверждают эту гипотезу. Альфа-конотоксин , который необратимо блокирует нервно-мышечную передачу, связываясь с пресинаптическими кальциевыми каналами, был помечен флуоресцентной молекулой. При микроскопическом исследовании обнаружены узкие пучки флюоресценции, разделенные интервалами около 1 мкм, что соответствует расстояниям между активными зонами ( рис. 11.16 ). Одновременная окраска постсинаптических АХ-рецепторов флуоресцентным альфа-бунгаротоксином выявила соответствие в пространственном расположении пресинаптлческих кальциевых каналов и постсинаптических складок , имеющих наибольшую плотность АХ-рецепторов.
На рис. 11.15 С изображен участок нервно-мышечного соединения лягушки, полученный с использованием техники замораживания-скалывания. На верхней левой его части скалывание обнажило наружную часть пресинаптической мембраны. Затем скол проходит через синаптическую щель и обнажает цитоплазматическую часть постсинаптической мембраны. Вдоль обеих сторон постсинаптических складок располагаются кластеры частиц, которые, по всей видимости, являются АХ-рецепторами , сконцентрированными в этой области концевой пластинки ( глава 9 ).
