Нервно-мышечная передача

Место, где мотонейрон вступает в контакт с мы­шечной клеткой, называется нервно-мышечным синапсом(рис. 9-1). Клеточные мембраны мото­нейрона и мышечной клетки разделены узким про­межутком (20 нм) — синаптической щелью.Когда потенциал действия деполяризует терминаль мотонейрона, ионы кальция поступают извне в цитоплазму нерва, что вызывает слияние синап-тических пузырьков с пресинаптической терми­нальной мембранойи высвобождение содержаще­гося в них ацетилхолина в синаптическую щель.

Рис. 9-1.Нервно-мышечный синапс

Молекулы ацетилхолина диффундируют через синаптическую щель и взаимодействуют с никоти-ночувствительными холинорецепторами(н-холи-норецепторами) специализированной части мемб­раны мышечной клетки — концевой пластинкой скелетной мышцы.

Каждый холинорецептор состоит из пяти бел­ковых субъединиц, две из которых (α-субъедини-цы) одинаковы и способны связывать молекулы ацетилхолина (одна α-субъединица — одно место связывания). Если оба места связывания заняты двумя молекулами ацетилхолина, то конформация субъединиц изменяется, что приводит к кратко­временному (на 1 мс) открыванию ионного канала, проходящего через толщу рецептора (рис. 9-2).

Через открытый канал начинают поступать ка­тионы (натрий и кальций — извне внутрь клетки, калий — из клетки наружу), что вызывает появле­ние потенциала концевой пластинки. Содержи­мое одного синаптического пузырька — квант ацетилхолина — вызывает миниатюрный потен­циал концевой пластинки(1 квант — 10 000 моле­кул ацетилхолина). Если ацетилхолином занято достаточное количество рецепторов, то суммар­ный потенциал концевой пластинки становится достаточно мощным для того, чтобы деполяризо­вать постсинаптическую мембрану вокруг синап­са. Натриевые каналы в этой части мембраны мы­шечной клетки открываются под воздействием разности потенциалов (в отличие от каналов в ре­цепторах концевой пластинки, которые открываются при взаимодействии с ацетилхолином). Воз­никающий потенциал действияраспространяется вдоль мембраны мышечной клетки и системы Т-трубочек, что вызывает открывание натриевых каналов и выброс ионов кальция из цистерн саркоплазматической сети. Высвобожденный кальций опосредует взаимодействие сократитель­ных белков актина и миозина, что приводит к со­кращению мышечного волокна. Количество выс­вобожденного ацетилхолина обычно значительно превосходит минимум, необходимый для разви­тия потенциала действия. Некоторые заболевания нарушают процесс нервно-мышечной передачи: при миастеническом синдроме Итона-Ламберта высвобождается недостаточное количество аце­тилхолина, при миастении (myasthenia gravis) снижено число холинорецепторов.

Субстратспецифический фермент ацетилхо-линэстераза быстро гидролизует ацетилхолин на уксусную кислоту и холин. Молекулы этого фер­мента (называемого также специфической,или истинной, холинэстеразой)фиксированы в кон­цевой пластинке в непосредственной близости от холинорецепторов. В конечном счете ионные ка­налы закрываются, что приводит к реполяриза-ции концевой пластинки. Когда распространение потенциала действия прекращается, ионные каналы в мембране мышечного волокна тоже за­крываются. Кальций поступает обратно в сарко-плазматическую сеть, и мышечное волокно рас­слабляется.

Рис.9-2. Связывание ацетилхолина с рецептором концевой пластинки скелетной мышцы приводит к открыванию канала и вызывает ионный ток