Нервно-мышечная передача

В естественных условиях (в нашем организме) возбуждение мышечного волокна (или нескольких мышечных волокон, составляющих мышцу) возникает в результате передачи возбуждения с нервного волокна на мембрану мышечного в местах контакта нерва и мышцы: нервно-мышечных синапсах. Синапсы представляют собой коммуникационные структуры, которые формируются окончанием нервного волокна и прилегающей к нему мембраной мышечного волокна (рис.8).

Рис.8. Мионевральный синапс

На каждом мышечном волокне формируется только один синапс (за исключением примерно 2 % мышечных волокон). Как и любой синапс, нервно-мышечное соединение состоит из трех частей: пресинаптической области, постсинаптической области и синаптической щели. Постсинаптическую область синапса называют двигательной концевой пластинкой.

В пресинаптической области в большом количестве присутствуют синаптические пузырьки, заполненные ацетилхолином (5–15 тыс. молекул в одном пузырьке) и имеющие диаметр порядка 50 нм. На постсинаптической мембране — специализированной части плазмолеммы мышечного волокна — имеются многочисленные инвагинации, от которых на глубину 0,5–1,0 мкм отходят постсинаптические складки, чем существенно увеличивается площадь мембраны. В постсинаптическую мембрану встроены Н‑холинорецепторы, их концентрация достигает 20–30 тысяч на 1 мкм². Через синаптическую щель проходит синаптическая базальная мембрана. Она удерживает в области синапса терминаль аксона, контролирует расположение холинорецепторов в виде скоплений в постсинаптической мембране. В синаптической щели также находится фермент ацетилхолинэстераза, расщепляющий ацетилхолин на холин и уксусную кислоту.

Нервно-мышечная передача возбуждения состоит из нескольких этапов:

1) потенциал действия (ПД) по аксону достигает области двигательного нервного окончания

2) деполяризация мембраны нервного окончания приводит к открытию потенциалозависимых Са²⁺‑каналов и входу Са²⁺ в двигательное нервное окончание

3) вход Са²⁺ через пресинаптическую мембрану способствует высвобождению химических нейромедиаторов, находящихся в виде везикул (пузырьков) из окончания аксона

4) медиатор ацетилхолин (АХ) диффундирует через синаптическую щель и связывается со специфическими рецепторами на постсинаптической мембране

5)активация Н‑холинорецепторов постсинаптической мембраны, при открытии каналов Н‑холинорецепторов возникает входящий Na–ток, что приводит к деполяризации постсинаптической мембраны. Появляется потенциал концевой пластинки (ПКП), который при достижении критического уровня деполяризации вызывает ПД в мышечном волокне.

6) ацетилхолинэстераза (АХЭ) расщепляет ацетилхолин на составные компоненты (ацетил и холин) и действие выделившийся порции нейромедиатора на постсинаптическую мембрану прекращается. Короткий период времени, в течение которого ацетилхолин остается в синаптическом пространстве (обычно несколько миллисекунд) в норме достаточен для возбуждения мышечного волокна. Быстрое удаление ацетилхолина предупреждает непрерывное повторное возбуждение мышечного волокна после того, как оно восстановилось после первичного ПД. Без удаления медиатора на постсинаптической мембране развивается длительная деполяризация, которая ведет к нарушению проведения возбуждения в синапсе – синаптической депрессии.

В нервно-мышечном синапсе выделяется значительно большее количество ацетилхолина, чем требуется для запуска потенциала действия на постсинаптической мембране. Тем самым гарантируется, что каждый потенциал действия мотонейрона вызовет реакцию в иннервируемом им мышечном волокне. В нервно-мышечном синапсе при спонтанном выходе отдельных квантов нейромедиатора ацетилхолина возникают миниатюрные потенциалы концевой пластинки (МПКП).

Таким образом, нервно-мышечный синапс является «выгодным» местом, куда можно воздействовать фармакологическими препаратами, изменяя чувствительность рецептора, активность фермента. Эти явления будут часто встречаться в практике врача: например, при отравлении токсином ботулизма – блокируется высвобождение медиатора ацетилхолина (разглаживание морщин в косметической медицине), блокада холиноререпторов (курареподобными препаратами, бунгаротоксином) нарушает открытие Nа+ каналов на постсинаптической мембране. Фосфоорганические соединения (множество инсектицидов) нарушают эффективность АХЭ и вызывают длительную деполяризацию постсинаптической мембраны. В клинике используют специфические блокаторы нервно-мышечного проведения: блокада холинорецепторов курареподобными препаратами, сукцинилхолином и другими конкурентными ингибиторами, вытесняющими АХ с холинорецептора.

Миастения (myasthenia gravis) встречается примерно у 1 из 20000 людей. При этом заболевании из-за неспособности нервно-мышечных соединений передавать достаточное количество сигналов с нервных волокон на мышечные возникает мышечный паралич. Это связано с дефицитом холинорецепторов на постсинаптической мембране (из-за их аутолитического разрушения) и поэтому возникает прогрессирующая мышечная слабость, вплоть до полной остановки мышечных сокращений (остановка дыхания). В этом случае используют блокаторы АХЭ (неостигмин, физостигмин), что приводит к увеличению длительности связывания медиатора с меньшим количеством холинорецепторов и несколько увеличивает амплитуду деполяризации постсинаптической мембраны.

Многие химические соединения (метахолин, никотин, карбахол) оказывают такое же влияние на мышечное волокно, как и ацетилхолин. Различие между действием этих веществ и ацетилхолином заключается в том, что эти вещества не расщепляются ацетилхолинэстеразой или разрушаются так медленно, что их действие часто продолжается от нескольких минут до нескольких часов. Это может приводить к длительной деполяризации, вызывая состояние мышечного спазма.

Контрольные вопросы

1. Из каких частей состоит нервно-мышечный синапс?

2. Какой медиатор используется для передачи ПД в мионевральном синапсе?

3. Какие рецепторы находятся на постсинаптической мембране нервно-мышечного синапса?

4. Какую функцию выполняет фермент ацетилхолинэстераза в синапсе?

5. Из каких этапов состоит нервно-мышечная передача возбуждения?

6. Каким образом можно воздействовать на синапс фармакологическими препаратами?

Поиск по сайту: