Молекулярная биология клетки - Албертс Б.
ISBN 5-03-001985-5
Скачать (прямая ссылка):
Эти факторы регулируют ветвление аксона и передвижение конусов роста
вблизи ткани-мишени и, кроме того, контролируют выживание нейронов,
которым принадлежат конусы роста. С помощью этих двух эффектов
нейротропные факторы, такие как фактор роста нервов (ФРН), регулируют
плотность иннервации тканей-мишеней. На третьем этапе развития нервной
системы, который будет рассмотрен в следующем разделе, образуются
синапсы, а затем схема связей уточняется с помощью механизмов, зависящих
от электрической активности.
19.8. Образование и уничтожение синапсов [61]
Встреча конуса роста с клеткой-мишенью - один из ключевых моментов в
развитии нейронов: и конус роста, и клетка-мишень подвергаются
трансформации, в результате которой устанавливается синаптическая связь.
Но на этом процесс развития не заканчивается - многие из синапсов,
образовавшихся вначале, позднее уничтожаются, а где-то на этой же клетке-
мишени образуются новые. Такие локальные изменения схемы синаптических
связей дают возможность исправлять ошибки в образовании связей и
осуществлять "тонкую настройку": первоначальная схема связей и
осуществлять "тонкую настройку": первоначальная схема связей
приблизительно намечается с помощью факторов, направляющих миграцию
конусов роста по специфическим путям к клеткам-мишеням; затем образуются
предварительные синаптические соединения, позволяющие пре- и
постсинаптическим клеткам взаимодейство-
363
вать, и наконец, первоначальные соединения пересматриваются и уточняются
с помощью механизмов, использующих как нейротропные факторы, так и
электрические сигналы в виде потенциалов действия и синаптических
потенциалов. Поэтому внешние стимулы, способные возбуждать электрическую
активность в нервной системе, могут влиять на развитие схемы нервных
связей.
В этом разделе мы рассмотрим образование синапсов на молекулярном уровне,
а также правила, определяющие, будет ли синапс образован или уничтожен, и
роль электрической активности в регуляции этих процессов. Мы начнем с
синапсов между мотонейронами и клетками скелетной мышцы, поскольку они
.гучше изучены.
19.8.1. Синаптический контакт приводит к специализации данных участков
растущего аксона и клетки-мишени для функции передачи сигналов [62]
Ранние этапы образования нервно-мышечного синапса проще всего наблюдать в
культуре Здесь можно видеть, что значительная часть молекулярного
механизма синаптической передачи существует еще до того, как конус роста
достигнет мышечной клетки. По мере того как конус роста продвигается
вперед, он при электрическом возбуждении тела нейрона выделяет небольшие
количества ацетилхолина (рис. 19-75). Мембрана конуса роста уже содержит
потенциал-зависимые кальциевые каналы для сопряжения электрического
возбуждения с секрецией; эти каналы служат также для распространения
нервных импульсов по эмбриональному нейриту (в котором поначалу нет
натриевых каналов). Еще до того, как мышечная клетка иннервируется, она
уже имеет ацетилхолиновые рецепторы (эмбрионального типа) и может
реагировать на ацетилхолин деполяризацией и сокращением.
Относительно мало эффективную синаптическую передачу можно наблюдать уже
через несколько минут после первого контакта конуса роста с мышечной
клеткой. Однако для образования зрелого синапса и у конуса роста, и у
клетки-мишени должна развиться структурная и биохимическая специализация
- процесс, который обычно продолжается несколько дней. Конус роста
прекращает движение, в нем накапливаются синаптические пузырьки, а в
определенном участке образуются "активные зоны" для быстрого и
узколокального высвобождения анетилхолина (разд. 19.3.3). Ацетилхолиновые
рецепторы на поверхности мышечной клетки концентрируются на синаптическом
участке, а в других областях плазматической мембраны их становится мало.
Как достигается такое перераспределение рецепторов для нейромедиатора?
Этот
\
СТИМУЛЯЦИИ
НЕЙРОНА
Регистраций токе через кусочр* мембран*." в условиях фи ксации напряжение
III Hill '1
Г*
¦¦Г
Пипетка С кусочком мембраны
Нейрон Конус роста Кусочек мембраны
мышрчщin клетки, сидержашии ацетил
ХОЛИИгщь* рвцнПТСфЫ
Рис. 19-75. Схема эксперимента, показывающего, что из конуса роста
мотонейрона в ответ настимуляцию тела клетки высвобождаются порции
ацетилхолина Ничтожные количества выделяемого медиатора обнаруживают,
измеряя его влияние на силу тока, протекающего через кусочек мембраны
мышечного волокна, которая закрывает отверстие микропипетки и содержит
множество рецепторов ацетилхолина Из конуса роста ацетилхолин выделяется
в гораздо меньших количествах и с меньшей регулярностью, чем из зрелого
синаптического окончания
364
вопрос касается не только мышечных клеток, но и нейронов: для успешной
передачи сигналов и обработки информации нейроны тоже должны
концентрировать определенные виды рецепторов и ионных каналов в
определенных областях плазматической мембраны.
19.8.2. Рецепторы ацетилхолина диффундируют в мембране мышечной клетки и
