Высвобождение нейротрансмиттера в синапсе. Эффекты нейротрансмиттеров
Высвобождение нейротрансмиттера и ответ на него зависят от состояния мембраны и потенциалов действия. В состоянии покоя мембранный потенциал клетки отрицателен вследствие различного распределения ионов и их проходимости через мембрану клетки. Распределение ионов регулируется мембранными насосами и ионными каналами, расположенными в мембране клетки. Основные ионы — Na+, K+, Са2+ и Cl.
Потенциал действия генерируется быстрым увеличением проходимости для Na+ из-за открытия Nа+-каналов. Завершающаяся быстрая деполяризация, вызванная потенциалом действия, в свою очередь открывает Са2+-каналы (N-тип). Во время потенциала действия Са2+-входит в клетку и инициирует высвобождение медиатора. Потенциал действия в нейронах сменяется периодом гиперполяризации, когда нейрон более отрицательно заряжен, чем в покое. Это предотвращает дальнейшие потенциалы действия и регулирует возбудимость нервной клетки.
Потенциал действия реализуется нейротрансмиттерами. Нейротрансмиттеры (медиаторы) — это молекулы, синтезируемые в нервной клетке и реализующие потенциал действия. Известны рецепторы для 300 эндогенных молекул, которые действуют в нервной системе. Роль некоторых из них как медиаторов полностью не установлена (например, эндогенных молекул, действующих в ЦНС).
Многие лекарственные средства влияют на нервную систему, изменяя чувствительность рецепторов к медиаторам.
Рецепторы расположены в синапсе пред- и постсинаптически. Многие пресинаптические рецепторы ингибируют высвобождение соответствующего медиатора, но эффект активизации пресинаптического рецептора может зависеть от:
• числа активированных рецепторов;
• сродства рецептора к медиатору;
• степени, в которой рецептор изменяет высвобождение медиатора.
Два основных типа рецепторов:
• рецепторы, расположенные непосредственно на ионных каналах, такие как ацетилхолиновые, никотиновые, 5-НТ3-рецепторы (Na+- и К+-каналы), ГАМК-рецепторы (С1~-каналы) и глутаматные рецепторы (М-метил-О-аспартатные), которые являются катионными каналами;
• G-белок-связанные рецепторы, эффекты которых могут проявляться через систему вторичных мессенджеров (например, увеличением или уменьшением концентрации цАМФ). Для некоторых G-белок-связанных рецепторов активация G-белка непосредственно влияет на ионный канал без вовлечения вторичного мессенджера. Другие вторичные мессенджеры, включая Са2+, метаболизируют мембранный компонент инозитолтрифосфат.
Некоторые нейротрансмиттеры ингибируют потенциал действия путем гиперполяризации нейрона. Классический пример гиперполяризующего медиатора — гамма-аминомасляная кислота, которая открывает Сl-каналы в клеточной мембране. Эти Сl-каналы — пример лиганд-зависимых ионных каналов (ионные каналы, кинетика которых изменяется в ответ на определенный химический стимул). Другой общий тип ионного канала — потенциал-зависимый ионный канал (например, Na+- и Са2+-каналы, вовлеченные в генерацию потенциала действия).
Нейромодуляторы — это молекулы, которые изменяют ответ нейрона на медиатор, а нейрогормоны — это вещества, которые попадают в кровь и влияют на нейроны (например, кортизол и трийод-тиронин).