Насамперед, які ж хімічні агенти модулюють звільнення медіатора? Найбільший інтерес для нас представляло пресинаптическое дію самих медіаторів. Біологічний зміст використання одних медіаторів для регуляції звільнення інших очевидний. Такий механізм забезпечує втручання третього нейрона в “розмову” перших двох: виділюваний їм медіатор діє на нервове закінчення керуючого нейрона й регулює звільнення медіатора, призначеного для передачі сигналу керованому нейрону. Тут, як правило, використовуються медіатори різної хімічної природи: один для передачі по основному шляху, а іншої - для її модуляції. Але медіатор може й сам керувати своїм звільненням. Якщо з нервового закінчення звільняється надлишкова кількість медіатора, це зрештою приводить до нераціональних енергетичних витрат на синтез необхідних речовин і на відновлення режиму готовності до нового робочого акту. Нарешті, перепорушення може стати згубним для керованої клітки. Виходить, необхідна саморегулююча система, заснована на принципі негативного зворотного зв’язка. Дійсно, медіатор у нервово-м’язових синапсах, ацетилхолін, будучи викинутий у синаптическую щілина, не тільки виконує свій прямий обов’язок - передати інформацію (наприклад, руховий наказ м’язовому волокну, діючи на його постсинаптические рецептори), але й здатний регулювати власне звільнення, діючи через пресинаптические рецептори нервових закінчень

Принципова схема регуляції повинна виглядати в такий спосіб: медіатор діє на пресинаптический рецептор, зміни стану рецептора передаються через якісь проміжні стадії на системи, здатні впливати на викид медіатора, - і в результаті знижується ймовірність цієї події.

Наступна проблема: де розташована клітинна система, здатна безпосередньо модулювати звільнення медіатора, у пресинаптической мембрані або усередині нервового закінчення? Пресинаптическая мембрана, дійсно, містить елементи, від діяльності яких залежить реалізація сигналу. Це шляхи, використовувані іонами калію й кальцію для проходження через клітинну мембрану, - відповідно калієві й кальцієві іонні канали. Може бути, активація пресинаптических рецепторів змінює потоки цих іонів і тим самим модулює звільнення медіатора?

Проведені нами експерименти відкинули це припущення. Виявилося, що активація пресинаптических рецепторів рівною мірою придушує звільнення медіатора, як викликане роздратуванням рухового нерва (воно, дійсно, залежить від стану кальцієвих і калієвих каналів), так і спонтанне звільнення, на яке ці фактори істотно не впливають. Якщо в експерименті кальцієві й калієві канали заблоковані, то регулююча дія медіатора зберігається. Більше того, можливість регулювання не залежить від концентрації кальцію усередині нервового закінчення.

Ці результати привели нас до важливого висновку: кінцеву мішень регулювання треба шукати усередині нервового закінчення, у структурах, безпосередньо відповідальних за звільнення медіатора. Але колись необхідно зрозуміти: як активований пресинаптический рецептор передає естафету далі, усередину клітки, який механізм посилення цього сигналу? Типовий для більшості живих кліток спосіб рішення подібного завдання складається в сполученні рецептора, розташованого на поверхні мембрани клітки, з універсальним передатним пристроєм, внутрішньоклітинним спеціалізованим білком, що назвали Г-Білком. Цей білок складений, як правило, з декількох субъединиц, що утворять єдиний комплекс. Активація рецептора приводить до його оборотного поділу, і одна зі складових частин знаходить відносну волю пересування. Це дозволяє їй взаємодіяти із цілим рядом клітинних пристроїв: активувати або придушувати роботу транспортних систем клітки, регулювати діяльність внутрішньоклітинних ферментів і т.п. Таким чином, що регулює сигнал у результаті багаторазового посилення зрештою змінює певну клітинну функцію.

Чи використовується цей типовий механізм у досліджуваному нами випадку? Відомо, що Г-Білки описаного вище типу чутливі до деяких токсинів, продуцируемим мікробами, наприклад коклюшною паличкою або холерним вібріоном. Наші експерименти дали негативна відповідь: ні коклюшний, ні холерний токсини не впливали на регуляцію звільнення медіатора. У той же час пресинаптическое дія медіатора сильно залежало від температури: при зниженні температури розчину на 10 градусів воно зникало, хоча сам медіатор вивільнявся. Це означає, що в процес передачі регулюючого сигналу залучені реакції, що вимагають надходження енергії ззовні, наприклад ферментативні. Був отриманий також ряд непрямих свідчень на користь того, що природа знайшла тут не зовсім звичайний спосіб регуляції. Зокрема, можна припускати, що білки, подібні Г-Білкам, розташовуються безпосередньо на поверхні мембрани синаптических пухирців.

Подальше з’ясування конкретного об’єкта регулювання передбачає аналіз можливої участі білкових компонентів, з яких зібрана молекулярна машина звільнення медіатора. І отут ми підходимо до проблемі найбільш важкої як для дослідження, так і для несуперечливого викладу. Справа в тому, що існування такої машини і її многокомпонентность очевидні. І хоча це завдання намагаються вирішити представники самих різних напрямків сучасної нейробиологии, поки видні як тільки контури загальної схеми. Основи підходу запропонували нейрохимики. Вони детально досліджували білки, які можна виявити тільки в нервових закінченнях, справедливо думаючи, що молекулярна машина звільнення медіаторів побудована з них. Таких білків набралося більше десятка. Потім до справи підключилися иммунохимики. Уводячи виділені індивідуальні білки в кров тварин (кроликів, мишей), викликали вироблення в них захисних антитіл, здатних вибірково взаємодіяти з певним білком або тільки з його ділянкою. Такі антитіла можуть служити точним і високочутливим інструментом дослідження.

Фахівці з електронної мікроскопії використовували антитіла для картирования пресинаптических білків, тобто виявлення їхнього розташування в нервовому закінченні в різних стадіях функціонування. Зараз більші надії покладають на мистецтво генетиків. Виявивши ділянки генома, відповідальні за відтворення того або іншого білка, можна вивести лінію мишей-мутантів, позбавлених цього білка. А далі справа фізіологів визначити, у чому й наскільки змінилася робота молекулярної машини, яку роль грала в ній вилучена деталь. Це довга й кропітка робота, що дає часом самі несподівані результати. Нобелівський лауреат, біохімік А. Сент-Дьерди колись порівнював дослідника з дитиною, що прагне розібрати подаровану іграшку на складові частини, щоб зрозуміти, як вона влаштована, хоча краще б навчитися неї збирати. Мабуть, сьогодні дослідники механізмів звільнення тільки приступають до цього етапу пізнання. Отримані нами дані про те, що вплив пресинаптических рецепторів може бути адресоване безпосередньо внутрішньоклітинним компонентам, відкривають нову перспективу у вивченні механізмів як звільнення медіатора, так і регулювання функціональних зв’язків між нейронами. Дійсно, якщо, позбавивши тварина певного пресинаптического білка, удасться усунути регулювання, то буде знайдена шукана кінцева мішень. У нас уже нагромадилися побічні докази, що дозволяють підозрювати один з таких білків. Перевірка цієї гіпотези - предмет наших майбутніх досліджень.

• Іонні канали - шляхи проходження іонів через мембрану клітки. Зміна їхнього стану ( відкрите-закрито) використовується для регулювання роботи нейронів
• Медіатор - низькомолекулярна речовина, що звільняється пресинаптическим нервовим закінченням і обеспечивающее перенос сигналу всинапсе.
• Постсинаптическая мембрана - ділянка мембрани керованої клітки, що входить до складу синапса.
• Пресинаптическая мембрана - ділянка мембрани нервового закінчення, що входить до складу синапса.
• Рецептори - білкові молекули, що втримуються в пост- і пресинаптических мембранах і сприймаючі хімічні сигнали медіаторів
• Синапс - структура, що забезпечує функціональний контакт між нейронами, а також між нейронами й керованими клітками
• Синаптическая щілина - простір поділяюче пре- і постсинаптическую мембрани
• Синаптические пухирці - структурні утворення, що накопичують і зберігають медіатор аж до моменту його звільнення в синаптическую щілина. Мембрана синаптических пухирців містить різноманітні білки, що приблизно беруть участь у звільненні медіатора

Pages: 1 2