Механизм действия медиаторов

В постсинаптическую мембрану встроены протеины, которые образуют каналы для ионов (рис. 1.7).

Рис. 1.7. Трехмерная модель никотиновых ацетилхолиновых рецепторов, плавающих
в двойном липидном слое мембраны клетки. Протеин состоит из пяти субъединиц, из
которых две идентичные имеют участки связывания с ацетилхолином. Если эти места заняты, открывается воронкообразный ионный канал (рисунок взят из книги: Фундаментальная и клиническая физиология / под ред. А. Камкина и А. Каменского. М., 2004)

Открытие каналов определяется конформационными изменениями этих протеинов. Конформация протеинов зависит от связывания протеинов с молекулами трансмиттера.

В постсинаптической мембране выделяют субсинаптическую зону, которая иначе называется активной зоной синапса, где находятся протеины, связывающиеся с медиатором. Их называют рецепторами. У холинергических синапсов есть два типа рецепторов – чувствительные к никотину (никотиновый Ach-рецептор) и к мускарину (мускариновый Ach-рецептор). На примере холинергического синапса с участием nACh-рецептора рассмотрим ацетилхолиновую передачу, например, в мионевральном синапсе. Рецепторный протеин для Ach состоит из пяти субъединиц, которые вместе образуют канал, пронизывающий клеточную мембрану. 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 становится проходимым для катионов Na⁺ и K⁺. Для анионов канал остается непроходимым из-за имеющихся на внутренней стенке зарядов. Рассмотренный тип рецептора называют ионотропным. Канал, который открывается при связывании трансмиттера-лиганда, – это канал, управляемый лигандами. На постсинаптической мембране есть и другой тип рецепторов. Это рецепторы, в которых открытие ионного канала связано с подключением других химических процессов. Такие рецепторы называются метаботропными. Примером может служить холинергический синапс мускаринового типа (рис. 1.8).

В нормальном состоянии рецепторы для медиаторов находятся только в области субсинаптической мембраны. Это относится также и к нервно-мышечному синапсу. Однако крайне небольшое количество Ach-ре-
цепторов встречается и на поверхности мышечного волокна. Но при повреждении двигательного нерва Ach-рецепторы образуются на всей поверхности мышечного волокна; мышца становится гиперчувствительной к ацетилхолину.

Во многих синапсах рецепторы для медиатора находятся не только в постсинаптической, но и в пресинаптической мембране. Это так называемые ауторецепторы, например α₂- и β₂-рецепторы. При взаимодействии с ними медиатора его освобождение либо усиливается, либо прекращается в зависимости от типа синапса. На ауторецепторы может оказывать влияние также входящий ток Са⁺² в пресинаптическом окончании.

Рис. 1.8. Поздние процессы на синапсах.

Вторичные мессенджеры открывают ионные каналы в cинапсах, рецептор которых сам собой не представляет ионный канал. В данном случае мускаринового синапса это субъединица G-белка, связанная с ГТФ (рисунок взят из книги: Фундаментальная и клиническая физиология / под ред. А. Камкина и А. Каменского. М., 2004)