Дополнение 4.2. Смешанные синапсы

Наряду с наличием чисто электрических или химических связей, в ЦНС млекопитающих и человека обнаружены смешанные синапсы (рис. 4.7). В смешанных синапсах одна и та же нервная терминаль имеет зону, где концентрируются везикулы и происходит секреция медиатора, и в то же время рядом (на расстоянии 10—100 нм) формирует зону щелевого контакта, где встроены коннексоны, — т. е. имеется щелевой электрический контакт. При этом как тормозные, так и возбуждающие синапсы могут образовывать смешанные синапсы. Однако наиболее типичны возбуждающие смешанные синапсы, которые обнаружены в сетчатке, верхних оливах, гиппокампе и неокортексе, где возбуждающим медиатором является глутамат.

Рис. 4.7. Три типа синапсов в ЦНС

В некоторых отделах ЦНС млекопитающих от 30 до 100% возбуждающих глутаматергических синапсов могут быть смешанными. Так, в гиппокампе глутаматергические химические синапсы могут сочетаться с электрическими. Пресинаптический потенциал действия создает ток, который через щелевой контакт деполяризует постсинаптическую мембрану глутаматергического синапса, что облегчает активацию каналов NMDAрецепторов, являющихся одновременно хемои потенциал-зависимыми. В результате постсинаптический потенциал состоит из двух компонентов: первый ВНСП — коротколатентный и возникает за счет срабатывания электрического контакта, а второй, более длиннолатентный ВПСП — за счет срабатывания глутаматергического химического синапса (рис. 4.8).

Рис. 4.8. Двухфазный ВПСП, возникающий в нейроне при работе

смешанного синапса:

(D — компонент от электрического синапса; (c) — компонент от химического глутаматергического синапса Однако на этом взаимодействие электрического и химического контактов не заканчивается. При исследовании работы смешанных синапсов слухового пути в верхней оливе оказалось, что по мере увеличения частоты разрядов, приходящих к синапсам, возрастание амплитуды глутаматергического ВПСП индуцирует увеличение и коротколатентного электрического компонента ответа (см. рис. 4.8). Предполагают, что это происходит с участием примембранпого фермента СаМКП.

Фермент активируется кальцием, входящим по длительно открытым каналам NMDA-рецепторов, и далее воздействует изнутри на кониексоны, фосфорилируя их. Это приводит к увеличению проводимости коннексонов (рис. 4.9). Таким образом, при наличии двоякой электрохимической связи, формируемой либо одной нервной терминалью, либо двумя сближенными нервными терминалями на одной ностсинаптической мембране, можно наблюдать функционально значимые взаимодействия электрического и химического компонентов постсинаптического ответа. Эти взаимодействия могут значительно повышать пластичность синапсов и эффективность передачи.

Рис. 4.9. Схема смешанного синапса:

проводимость щелевых контактов облегчается за счет действия кальцийкальмодулинзависимой киназы II типа (СаМКН), активируемой входом Са²⁺ через КМПЛ-рецепторы в близлежащем химическом синапсе.

Эфаптическая связь. Разновидностью электрических синапсов является эфаптическая электрическая связь, которая образуется за счет влияния внеклеточных токов на соседние клетки (путем пассивного затекания внеклеточных токов в сближенные клетки через их каналы утечки). В связи с высоким сопротивлением мембраны пассивно затекающие эфаптические трансмембранные токи малы, но все же они могут немного изменять величину мембранного потенциала.

Однако в определенных случаях (при повреждении, болезнях) вероятность эфаптической передачи возрастает. Так, при некоторых формах демиелинизирующих полинейропатий нарушается миелиновая оболочка, изолирующая аксон. При этом аксоны, входящие в состав смешанного нерва и лежащие рядом, начинают тесно соприкасаться друг с другом. Возникают патологические зоны (эфапсы), внутри которых становится возможным переход ПД с одного аксона на другой. В результате у человека возможно появление симптоматики, отражающей поступление псевдоинформации в головной мозг. Типичным примером является ощущение боли без раздражения периферических болевых рецепторов (фантомные боли).