Нейрохимия синаптических мембран в процессе образования энграмм

В одной из своих последних работ Системный анализ интегративной деятельности нейрона П. А. Анохин (1974) подчеркивал, что всякая модель нейрона должна преследовать цель: восполнить недостающее звено в цепи процессов, протекающих в субсинаптической мембране и аксонном холмике, и включить в оценку все, что накоплено нейроном в процессе его эволюции. Интерес к роли синапсов в механизмах долговременной памяти обусловлен главным образом тем, что в ее основе лежит структурное взаимодействие специфического ансамбля нейронов, в котором происходит синаптическая трансформация импульсных потоков.

Причем, как упоминалось нами выше, многочисленные эксперименты свидетельствуют о том, что функционирование синапсов с химической передачей нервного импульса связано с их поразительной способностью как к кратковременным, так и долговременным пластическим модификациям (посттетаническая потенциация, гомо и гетеросинаптическое усиление возбуждающих и тормозных постсинаптических потенциалов, изменение способности постсинаптической мембраны к генерации импульсов, изменения количества и сродства постсинаптических рецепторов и ионофоров к соответствующим нейромедиаторам или ионам).

При этом основное внимание исследователей занимает проблема реализации синаптического возбуждения в результате прихода к нейрону нервного импульса, в последующих внутринейрональных изменениях биосинтеза нейромедиаторов, нуклеиновых кислот и белков, а также изучение функциональной роли синтезирующихся при этом макромолекул нейропептидов в длительном облегчении синаптической передачи, которое является необходимым условием организации специфического нейронного ансамбля.

Организация каждого отдельного синапса, как и нейрона в целом, характеризуется чрезвычайным гетерохимизмом. Несмотря на это, в любом синапсе можно выделить характерные специализированные структуры, например расширения гладкого эндоплазматического ретикулума, микротрубочки, нейро и микрофиламенты, синаптические везикулы, плотный цитоплазматический материал и дендритные шипики.

Схема ультраструктурного строения коркового нейрона
по данным электронной микроскопии [Манина А. А., 1972]

Схема ультраструктурного строения коркового нейрона по данным электронной микроскопии [Манина А. А., 1972]

Я — ядро;
Яд — ядрышко;
ЯМ — ядерная мембрана;
РНП — рибонуклеопротеиновые гранулы;
М — митохондрии;
ММ — мембраны митохондрий;
Н — тельца Ниссля;
Г — аппарат Гольджи;
ЦЭ — цистерны эндоплазматической сети;
П — полисомы;
ГГ — гранулы гликогена;
Нф — нейропротофибриллы;
Л — лизосомы;
С — синапс;
СП — синаптические пузырьки;
Мт — микротрубочки;
ВЯ — впячивания ядерной оболочки.

«Нейрохимические и функциональные основы долговременной памяти»,
Ю.С. Бродкин, Ю.В. Зайцев

Субсинаптические расширения эндоплазматической сети обычно располагаются у синаптического соединения, образуемого эфферентными нервами в большинстве случаев так, что проекции синаптических расширений и терминали почти полностью совпадают [Pappas G. D., Purpura D. P., 1972]. Характерно, что эти расширения никогда не выявлялись в электротонических синапсах, что само по себе может рассматриваться как косвенное доказательство участия этих образований в…

Как известно, различают антеро и ретроградный транспорт различных белков и ферментов с двумя основными скоростями: быстрой (400 мм в день) и медленной (1—20 мм в день). Последняя характерна лишь для антероградного транспорта. Тубулин, в частности, транспортируется медленно в противоположность везикулам и связанным с эндоплазматической сетью мембранным комплексам, которые доставляются значительно быстрее. По данным Е. Griffin…

Показано, что количество тубулина и актина (основного белка аксоплазмы микрофиламентов) в цитоплазме нейронов стабилизируется у крыс уже в раннем постнатальном периоде (к 10—15-му дню), когда уровень остальных белков продолжает увеличиваться [Schmitt H. et al, 1977]. Известно, что тубулин является основным компонентом вещества, непосредственно связанного с постсинаптической мембраной [Feit H. et al., 1977]. Здесь он представлен…

Химическая идентификация некоторых рецепторных участков, в частности тех, в состав которых входят гликопротеины с детерминантной углеводной группой, основана на использовании антисывороток, которые позволяют выявить антигенные свойства молекулярных комплексов, выделенных из клеточной поверхности (например, из фракции синаптических мембран). Таким путем была выделена целая группа антигенов с белковой структурой, получивших название D1—D2—D3 и синаптина [Jacque С. М….

Нейромедиаторы или гормоны активируют или тормозят чувствительную к нему аденилатциклазу, регуляторная субъединпца которой располагается на постсинаптической мембране нейрона, что приводит к изменению уровня циклических мононуклеотидов. Вновь синтезированный мононуклеотид активирует зависимые от цАМФ или ГМФ протеинкиназы, которые присутствуют также в постсинаптической мембране. Данные ферменты катализируют фосфорилирование субстратного белка, в частности регуляторных белков адренергических и холинергических рецепторов,…

Значительная роль отводится АМФ и процессам фосфорилирования в возникновении таких феноменов, как гетеросинаптическое облегчение и транссинаптическая индукция синтеза ферментов, участвующих в синтезе белков и обмене медиаторов в нейронах [Perumal A. S. et al., 1975]. Причем процессы фосфорилирования мембранных и рецепторных белков опосредованы активацией системы накопления внутриклеточного АМФ и сопровождаются облегчением синаптической передачи [Aleman V. et…

Частный случай стимулирующего влияния серотонина и норадреналина на активацию аденилатциклазы в ЦНС и ее связь с функциями синапса подробно рассмотрен в исследованиях J. Prince с соавт. (1973) и R. Rodnight (1975). В целом, возможные варианты активации аденилатциклазы представлены на рисунке. Рис. 8. Возможные пути активации аденилатциклазы и влияние цАМФ на регуляцию метаболических процессов в нейроне….

Первоначально сложилось представление, что изменения синтеза циклических нуклеотидов (или других вторичных посредников, в частности таких, как простагландины) в нейронах лежат в основе кратковременных пластических изменений их функций. В пользу этого свидетельствовали факты, говорящие о том, что ингибиторы синтеза белка не влияли на спонтанную или вызванную активность идентифицированных нейронов апплизии, их поеттетаническое облегчение и синаптическую эффективность…

Известно, что все процессы ферментативного катализа в любой клетке находятся под постоянным контролем электростатического потенциала, генерируемого клеточной системой. Следовательно, его изменения, например, под влиянием синаптических воздействий будут изменять обмен веществ в клетке, влияя на внешние факторы (ионная сила, рН среды, температура), либо внутренние компоненты (специфические ферменты, мембранные белки) клеточной системы. Частный случай представляет рассмотрение водорастворимого…

Чрезвычайный интерес представляют эксперименты D. Kobiler et al. (1976) с однократным введением крысам гетероиммунных антител к белкам синаптических мембран. В этих условиях, независимо от характера задачи (условное избегание электроболевого раздражения при попытке попить, пассивное избегание сходного раздражителя в камере Скиннера с платформой, обучение зрительным дифференцировкам), нарушалось лишь хранение навыков без изменения способности животных к их…