СТРОЕНИЕ И ФУНКЦИИ СИНАПСОВ

В синапсах различают две контактирующие мембраны:

· передающая пресинаптическая мембрана аксона;

· воспринимающая постсинаптическая мембрана нервной клетки (тело, дендрит, аксон) или клетки исполнительного органа.

Между пресинаптической и постсинаптической мембранами находится синоптическая щель шириной 20 — 40 нм. Она заполнена полисахаридным гелем, имеет каналы для диффузии медиатора. Синапс ограничен соединительнотканными филаментами, препятствующими выходу медиатора в кровь.

Низкомолекулярные медиаторы синтезируются в окончаниях аксона и депонируются в связи с белком в синоптических пузырьках (везикулы). Медиаторы-пептиды образуются в теле нейрона и в составе синаптических пузырьков транспортируются быстрым аксоплазматическим током в пресинаптическую зону. Синаптические пузырьки формируются из мембраны эндоплазматического ретикулума.

Во время потенциала покоя через пресинаптическую мембрану выделяются единичные кванты медиатора. Они вызывают миниатюрные потенциалы действия (0,1 — 3 мв) на постсинаптической мембране, необходимые для поддержания физиологической реактивности органов и тонуса скелетных мышц.

Работа синапса начинается с потенциала действия пресинаптической мембраны. Положительный заряд на внутренней поверхности пресинаптической мембраны вызывает слипание с ней отрицательно заряженных синаптических пузырьков. Входящие в аксоплазму ионы кальция катализируют взаимодействие белков пресинаптической мембраны

(нейрексин, синтаксин, SNAP-25[3]) с белками синаптических пузырьков (синаптостигмин, синаптобревин[4]). В пресинаптической мембране открывается канал (синаптопор) для экзоцитоза (выброса) квантов медиатора в синаптическую щель (опустошается 300 — 2000 синаптических пузырьков).

Освобождение ацетилхолина тормозит самый сильный яд микробного происхождения — ботулинический токсин, продуцируемый анаэробной бактерией Clostridium botulinum. Он ингибирует синтаксин, SNAP-25 и синаптобревин (подробнее см. в лекции 18).Токсин паука «черная вдова», связываясь с нейрексином на пресинаптической мембране, вызывает массивный выброс ацетилхолина.

Циторецепторы медиаторов прямо регулируют проницаемость ионных каналов или посредством G-белков открывают ионные каналы, изменяют активность мембраносвязанных ферментов — аденилатциклазы и фосфолипаз. Ферменты катализируют синтез вторичных мессенджеров — цАМФ, инозитолтрифосфата и диацилглицерола.

Пресинаптические циторецепторы путем активации или блокады кальциевых каналов влияют на выделение медиаторов.

После взаимодействия с рецепторами медиаторы исчезают из синаптической щели в результате различных процессов. Основное значение имеют:

· нейрональный захват — активный транспорт через пресинаптическую мембрану в синаптические пузырьки для участия в повторной передаче импульсов (норадреналин, дофамин, серотонин, ГАМК, глицин, глутаминовая кислота);

· экстранейрональный захват — депонирование в исполнительных органах;

· ферментативное расщепление (ацетилхолин, медиаторы-пептиды).

В последние годы появились новые данные о функциях медиаторов. Они могут освобождаться из нейроглии и действовать на циторецепторы нейроглии. В нервно-мышечных синапсах ацетилхолин выделяется не только из окончаний двигательных нервов, но и из шванновских клеток. Циторецепторы к медиатору могут располагаться на клетках-мишенях, значительно удаленных от места выброса, при этом передача сигнала становится медленной и диффузной. Не получает подтверждения принцип Г. Дейла «один нейрон — один медиатор». Выделение большинства классических медиаторов сопровождается одновременным выбросом нейропептидов. В синапсах спинного мозга нейроны выделяют 2 тормозящих медиатора — ГАМК и глицин. В головном мозге нейроны могут освобождать тормозящий и возбуждающий медиаторы — ГАМК и АТФ.