Моделирование транссинаптической передачи сигналов в химических синапсах

• Автор: Матухно, Алексей Евгеньевич
• Шифр специальности: 03.00.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Ростов-на-Дону
• Количество страниц: 169 с. : ил.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Структура медиаторных синапсов

1.2. Основные функциональные характеристики медиаторных

синапсов

1.3. Модели синаптических структур

2. ИСХОДНЫЕ ПРЕДПОСЫЛКИ И ОБЩАЯ БЛОКСХЕМА МОДЕЛИ.

2.1. Структурнофункциональные характеристики синаптического бутона и пресинаптической мембраны, используемые в компьютерной модели

2.2. Структурнофункциональные характеристики, принятые за основу

для построения компьютерной модели синаптической щели.

2.3. Свойства иостсинаптической мембраны как морфо

фуикциональной единицы синапса, взятые за основу в компьютерной

модели постсинаптической мембраны
3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
3.1. Влияние структурнофункциональных параметров синаптического бутона на харакгеристики молекулярного потока медиатора.
3.1.1. Влияние параметров отдельных нервных импульсов и характеристик всего входящего потока импульсов в целом
3.1.2. Роль характеристик запаса медиатора в синаптическом
бутоне
3.1.3. Влияние Са в формировании выходного молекулярного потока из синаптического бутона.
3.1.4. Роль структуры сети синаптопор.
3.1.5. Поляризация пресинаптической мембраны и спонтанный выброс медиатора
3.1.6. Заключение.
3.2. Структурнофункциональные параметры синаптической щели и диффузия медиатора к постсинаптической мембране
3.2.1. Влияние синаптических нитей на диффузию медиатора
3.2.2. Влияние электрокинстических явлений на диффузионные процессы в синаптической щели.
3.2.3. Заключение.
3.3. Зависимость параметров местных постсинаптических потенциалов от пространственного распределения и состояния хеморсцсптивных центров на постсинаптической мембране
3.3.1. Зависимость амплитуды местных постсинаптических потенциалов от параметров входного потока молекул медиатора
3.3.2. Структура сети хеморецептивных центров и ее влияние на формирование местных постсинаптических потенциалов
3.3.3. Зависимость параметров местных постсинаптических потенциалов от функциональных характеристик
постсинаптической мембраны
3.3.4. Заключение.
3.4. Связь характеристик местных постсинаптических потенциалов с параметрами потока импульсов, приходящих к синаптическому бутону.
3.4.1. Регулярный поток нервных импульсов.
3.4.2. Стохастическая стимуляция прссинаптического волокна
3.4.3. Заключение.
4. ОБСУЖДЕНИЕ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ.
Выводы.
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


Входящий Са2 ток обусловлен открыванием Саканалов. Развивающийся Саток вместе с Ыатоком обеспечивает деполяризацию мембран. Ионселективные потенциалзависимые каналы возбудимых мембран. Согласно мембранной теории возбуждения, в мембранах существуют ионселективные потенциалзависимые ионные каналы, через которые по электрохимическому градиенту диффундируют ионы Ыа, К, Са2 и СГ. Следует отметить, что обнаружено большое разнообразие ионных каналов, отличающихся соотношением открытия канала и потенциалом мембраны, характеристиками активации и инактивации, селективностью для различных ионов, а так же зависимостью от внутриклеточной концентрации Са2г. Армсгронг, Хилле, , v, , Кагава, i, Шмидт, Теве, . Квантовая теория секреции медиаторов. Согласно квантовой гипотезе секреции медиаторов синаптические пузырьки принимают важное участие в механизме экзоцитоза. Подтверждающие факты, полученные при комбинации различных электронномикроскоиических техник, подробно описаны i, x , Ленков , Харченко и др. Потенциал действия на пресинаптической мембране приводит к почти синхронному с небольшой задержкой 0 мке высвобождению квантов медиатора, которое обусловливает возникновение постсинаптического потенциала ПСП. Важно отметить, что чем больше вызванная деполяризация пресинаптичсского окончания, тем больше реакция постсинаптической мембраны , . При деполяризации терминали количество освобождаемых квантов медиатора резко возрастает, что вызывает скачкообразное изменение ПСП. Установлено, что величина квантов остается относительно постоянной, а при стимуляции пресинаптической мембраны увеличивается число секретируемых квантов Экклс, , . Повышение вероятности освобождения квантов при деполяризации ПреСМ связано с открыванием потенциалзав исимых Саканалов и входом Са2 в СБ. Этот входящий Са2ток играет ключевую роль в квантовом высвобождении. Этот эффект пропорционален четвертой степени внеклеточной концентрации 2, i, . Предполагается, что для высвобождения одного кванта медиатора требуются четыре иона Са2. Однако даже при высокой внутриклеточной концентрации Са2 процесс секреции медиатора требует деполяризации мембраны , , , . Глебов, Крыжановский, , . Способность комплекса актомиозина к расслаблению и сокращению, регулируемая ионами Са2, определяет секрецию медиаторов при смене состояний покоя и возбуждения. В самом деле, биохимические исследования выявили в нервных окончаниях практически полную систему сократительных белков . Глебов, Крыжановский, Николлс и др. Итак, в состоянии покоя сократительная система белков находится в состоянии расслабления. При деполяризации ПреСМ синаптические пузырьки, за счет скольжения вдоль тубулярных или филаментозных нитей, диффундируют к специфическим комплементарным участкам ПреСМ между плотными выростами обращенными внутрь цитоплазмы синаптопорам, где они контактируют с мембраной. При контакте миозинподобный белок синаптических пузырьков связывается с акгинподобным белком пресинаптической мембраны. В результате сокращения такого актомиозинового комплекса, инициирующегося ионами Са2 накопившихся при деполяризации, медиаторы высвобождаются в участках контакта в СЩ. Причем, предполагается вариант поверхностного натяжения ПреСМ в зоне контакта, приводящею к образованию открытых пор. В описываемой теории секреции медиаторов учитывается тот факт, что выделение медиаторов может происходить различными синаптическими пузырьками параллельно. В этом случае количество секретируемых квантов зависит от концентрации Са в СБ и числа синаптических пузырьков готовых к секреции и количества свободных синаптопор. Дальнейшие развивающиеся события снижение концентрации Са2 в СБ, локальное увеличение АТФ, приводят к диссоциации нейростенина и вместе с этим расслаблению сократительной системы. В этих условиях синаптические пузырьки пополняют запасы медиатора, за счет их синтеза, обратного захвата из С1Ц. В поддержку такой гипотезы i, приводят данные, свидетельствующие о сближении изолированных синаптических пузырьков с ПреСМ, а также увеличение активности АТФазы при участии ионов Са.