Действие нейротрансмиттеров: общие сведения
В постсинаптическую мембрану встроены протеины, которые образуют ионные каналы. В нормальном состоянии эти каналы открываются крайне редко, но если молекулы трансмиттера связывают протеины, то их конформация изменяется и ионные каналы открываются много чаще. Тогда определенные ионы могут дополнительно проходить через мембрану клетки.
В постсинаптической мембране выделяют так называемую субсинаптическую зону (зону непосредственного контакта пресинаптической мембраны с мембраной постсинаптической клетки), которая иначе называется активной зоной синапсов, где находятся протеины, связывающиеся с молекулами трансмиттера (рецепторы). Обратите внимание, что существует два понятия, заложенных в термин "рецептор". В одном случае рецептором называются нервные окончания чувствительного нейрона или специализированные нервные клетки. В другом - это белковые структуры, встроенные в мембрану, которые имеют места связи для сигнальных молекул, например, гормоны, трансмиттеры и т. д.
У холинергических синапсов есть два типа рецепторов - чувствительные к никотину ( никотиновый ACh-рецептор ) и к мускарину ( мускариновый ACh-рецептор ).
На примере никотинового синапса рассмотрим ацетилхолиновую передачу с участием nACh-рецептора, который находится, например, в мионевральном синапсе . Рецепторный протеин для ACh состоит из пяти субъединиц, которые вместе образуют канал, пронизывающий клеточную мембрану ( рис. 21.4 ). Каждый из таких каналов может находиться в двух состояниях - открытом или закрытом. В открытом состоянии каналы проницаемы для строго определенных ионов. Большую часть времени этот канал закрыт. Но если две молекулы ACh связываются с белком канала, то заряд внутри макромолекулы сдвигается и, как следствие, происходит аллостерическое изменение его формы. Центральный канал расширяется, его внутренний диаметр становится приблизительно равным 0,65 нм. Благодаря этому он становитея проходимым для катионов Na+ и К+ ( рис. 21.5 ). Однако для анионов канал непроходим из-за имеющихся на внутренних стенках зарядов.
Мы рассматриваем ионный канал, который при действии лиганда, т.е. благодаря связыванию с молекулой трансмиттера, открывается (каналы, управляемые лигандами). Подобные рецепторы называют также ионотропными . Рецепторы, в которых открытие ионного канала связано с подключением других химических процессов, называют метаботропными .
В нормальном состоянии рецепторы для трансмиттеров находятся только в области субсинаптической мембраны. Это относится также и к нервно-мышечному синапсу . Однако крайне небольшое количество ACh- рецепторов встречается и на поверхности мышечной клетки. Но если двигательный нерв, например, из-за ранения, разорван или сильно поврежден, то ACh-рецепторы образуются на всей поверхности мышечной клетки; мышца становится гиперчувствительна для ACh.
При возникновении потенциала действия на пресинаптическое окончание нервно-мышечного синапса попадает около 100 везикул, и после их опорожнения синаптическая щель заполняется значительным количеством молекул ACh. Потом большее количество ACh занимает место на рецепторах постсинаптической мембраны.
Однако во многих синапсах рецепторы для трансмиттера находятся не только в постсинаптической, но и в пресинаптической мембранах. Это так называемые ауторецепторы ( рис. 21.5 ). При взаимодействии с ними трансмиттера его освобождение либо усиливается, либо прекращается в зависимости от типа синапса (положительная или отрицательная обратная связь). На ауторецепторы может оказывать влияние также входящий ток Са2+ в пресинаптическом окончании.
