Денервация и регенерация синаптических связей
Информация - Медицина, физкультура, здравоохранение
Другие материалы по предмету Медицина, физкультура, здравоохранение
В°ются ретракции, а оставшиеся освобождают меньше трансмиттера. (С) Если постганглионарный аксон регенерирует и реиннервирует свою периферическую мишень, свойства клетки и синаптических входов восстанавливаются.
Эффекты денервации на постсинаптические клетки
Нервно-мышечный синапс является удобной моделью для изучения механизмов синаптической передачи, которые приложимы не только к периферическим, но и к центральным синапсам. Сходным образом процессы, происходящие в денервированных мышцах, могут быть хорошим аналогом того, к чему приводит устранение синаптических входов в нейронах ЦНС.
Денервированная мышечная мембрана
В конце девятнадцатого столетия в денервированной скелетной мышце был обнаружен феномен спонтанных асинхронных сокращений, названных фибрилляциями. Фибрилляции инициировались самой мышечной мембраной, а не АХ, хотя большинство спонтанных потенциалов действия, вызывающих фибрилляцию, исходило из участка бывшей концевой пластинки. Начало фибрилляций у крыс, морских свинок или кроликов наблюдалось через 2-5 дней после денервации, тогда как у обезьян и человека этот латентный период занимал более недели.
К моменту начала фибрилляций волокна мышц млекопитающих становятся гиперчувствительными к различным химическим агентам. Это значит, что концентрация веществ, требуемых для возбуждения мышцы, снижается в сотни или тысячи раз. Например, денервированная скелетная мышца млекопитающего примерно в 1000 раз более чувствительна к АХ, добавленному непосредственно в омывающий раствор или инъецированному в артерию, снабжающую мышцу, чем нормально иннервированная мышца17). Потенциал действия в денервированных мышцах также меняется, становясь более устойчивым к тетродотоксину, яду рыбы футу, который блокирует натриевые каналы . Это изменение обусловлено повторным появлением тетродотоксин-резистентных натриевых каналов, которые являются превалирующей формой каналов в незрелой мышце. В денервированной мышце происходят и другие изменения, такие как постепенная атрофия или опустошение мышечных волокон19
Рис. 3. После денервации в мышце кошки появляются новые АХ рецепторы. (А) Порции АХ наносятся из пипетки, заполненной АХ, на разные участки поверхности мышечного волокна, изменения мембранного потенциала при зтом регистрируются внутриклеточным микроэлектродом. (В) В мышечном волокне с интактной иннервацией АХ вызывает ответ только вблизи концевой пластинки. (С) После 14 дней денервации мышечное волокно отвечает на АХ по всей своей длине.
Появление новых АХ рецепторов после денервации или длительной инактивации мышцы
Гиперчувствительность к ацетилхолину объясняется повышением числа и изменением распределения АХ рецепторов в денервированной мышце. Этот факт был установлен в результате экспериментов, в которых записывали изменения мембранного потенциала мышечного волокна во время ионофоретической аппликации АХ из микропипетки на небольшие участки мышечной мембраны. В нормально иннервированной мышце лягушки, змеи или млекопитающего чувствительным к АХ был только участок концевой пластинки там, где нервное волокно образует синапс. Остальная мышечная мембрана имела очень низкую чувствительность к медиатору. После денервации область, реагирующая на АХ, значительно увеличивалась, достигая практически равномерной чувствительности поверхности мышцы к АХ (рис. 3). У млекопитающих это занимало около недели; в мышце лягушки изменения были выражены меньше и развивались заметно дольше.
Рецепторы АХ, появляющиеся во внесинаптических областях, не просто диффундируют от области исходной концевой пластинки. Этот факт впервые был установлен в экспериментах Катца и Миледи, в которых мышца лягушки была разрезана на две части. Содержащие ядра фрагменты мышцы, физически отделенные от исходной концевой пластинки, не только выживали, но и развивали повышенную чувствительность к АХ. Главный вывод, который следует из этих экспериментов, заключается в том, что новые АХ рецепторы способны синтезироваться в экстрасинаптических участках денервированных мышц.
Синтез и деградация рецепторов в денервированной мышце
Ценным методом для изучения распределения и реорганизации АХ рецепторов является их мечение радиоактивным бунгаротоксином, который прочно и с высокой специфичностью связывается с АХ рецепторами. Мечение нормальной и денервированной мыши бунгаротоксином подтвердило, что число и распределение центров связывания токсина изменяется после денервации. В постсинаптической мембране нормальной мышцы определяется около 104 сайтов связывания токсина на мкм2, в сравнении с менее чем 10/мкм2 во внесинаптической области. После денервации число АХ рецепторов во внесинаптических участках возрастает до 103/мкм2, тогда как в синаптической зоне плотность центров связывания бунгаротоксина меняется незначительно.
Рост числа АХ рецепторов в денервированной мышце может быть обусловлен их усиленным синтезом. Действительно, скорость появления новых рецепторов заметно повышается после денервации, и вещества, блокирующие синтез белка (такие как актиномицин или пуромииин), предупреждают этот эффект. Нозерн блоттинг и гибридизация in situ показывают, что в нормальной мышце мРНК для субъединиц АХ рецептора синтезируют только несколько ядер, локализующихся в непосредственной близи от концевой пластинки. В противоположность этому, при денервации гены АХ рецептор