Хранение медиаторов в синаптических пузырьках
Низкомолекулярные медиаторы, такие как ацетилхолин (АХ) и норадреналин (НА) синтезируются и упаковываются в пузырьки в аксонной терминали . На электронных микрофотографиях такие синаптические пузырьки выглядят мелкими (50 нм в диаметре) и могут быть прозрачными (т.е. АХ, аминокислотные медиаторы ) или иметь электронноплотную сердцевину (т.е. биогенные амины ). Концентрация низкомолекулярных медиаторов в пузырьках составляет 0,5 М, что значительно выше, чем в окружающей цитоплазме.
Накопление медиаторов в синаптических пузырьках осуществляется специфическими транспортными белками ( рис. 13.12 ; глава 4 ). Было установлено четыре везикулярных транспортера медиаторов :
- везикулярный транспортер всех биогенных моноаминов (VMVT) ,
- везикулярный транспортер ГАМК и глицина ,
- везикулярный транспортер ацетилхолина (VAChT) и
- везикулярный транспортер глутамата .
Каждый из транспортеров является интегральным мембранным белком, имеющим 12 трансмембранных доменов. Мембраны синаптических везикул содержат также независимую АТФазу , которая перекачивает протоны внутрь пузырьков, создавая там положительный заряд и более кислую среду по сравнению с цитоплазмой. Для того, чтобы перемещать молекулы медиатора внутрь пузырьков против градиента концентрации, везикулярные транспортеры медиаторов используют энергию электрохимического и рН градиентов. Из-за малого размера синаптические пузырьки, вероятно, содержат только одну копию протонной помпы , которая представляет собой большой комплекс, состоящий, по крайней мере из 12 субъединиц.
Везикулярные транспортеры медиаторов не обладают такой же специфичностью как постсинаптические рецепторы . Вследствие этого молекулы, которые не способны активировать постсинаптические рецепторы, иногда накапливаются в синаптических пузырьках и выбрасываются из аксонных терминалей в качестве псевдомедиаторов .
Первыми были выделены и биохимически проанализированы пузырьки из надпочечника (хромаффинные гранулы) , поскольку они окрашиваются солями хрома. Это крупные пузырьки по 209-400 нм в диаметре. Хромаффинные гранулы помимо катехоламинов содержат высокие концентрации АТФ , дофамин-бета-гидроксилазы и хромогранинов . Образование мультимолекулярных комплексов между положительно заряженными катехоламинами, отрицательно заряженным АТФ и хромогранинами, по-видимому, способствует упаковке и хранению катехоламинов в таких концентрациях, которые в иных условиях могли бы быть гиперосмотическими. Кроме того, высвобождение катехоламинов сопровождается выбросом АТФ, который оказывает свои собственные эффекты, и таким образом действует как котрансмиттер. Было показано также, что один из белков - хромогранин A , служит предшественником ряда пептидов, модулирующих секрецию.
Были выделены также синаптические пузырьки из периферических холинергических терминалей и норадренергических терминалей и из центральной нервной системы. В норадренергических нервных окончаниях имеются крупные плотные пузырьки (70-200 нм в диаметре), которые похожи на хромаффинные гранулы. Эти пузырьки содержат хромогранины, растворимую форму дофамин-бета-гидроксилазы и пептидные нейромедиаторы .
В катехоламин-содержащих нервных терминалях , так же как и в холинергических нервных окончаниях, находится большое число мелких синаптических пузырьков, в которых содержится незначительное количество растворимого белка.
Синаптические пузырьки, содержащие ацетилхолин и большинство биогенных аминов , содержат также высокие концентррции АТФ. В везикулах, содержащих серотонин , мало АТФ, но большое количество белка, связывающего 5-НТ с высокой аффинностью . Несмотря на то, что захват АТФ в катехоламин-содержащие пузырьки и АХ-содержащие пузырьки был охарактеризован, транспортер АТФ еше не идентифицирован. Некоторые нейроны спинного мозга высвобождают и ГАМК , и глицин . Тот факт, что эти два медиатора имеют один и тот же везикулярный транспортер , дают основание полагать, что ГАМК и глицин упаковываются вместе в одни и те же пузырьки.
