Синаптическая передача и функция нейромедиаторов
Синаптическая передача — это процесс, посредством которого один нейрон взаимодействует с другим нейроном или эффекторной клеткой через синапс. В доминирующем химическом синапсе приходящий потенциал действия вызывает кальций-зависимое высвобождение нейромедиатора, который диффундирует через синаптическую щель и связывается с постсинаптическими рецепторами, изменяя мембранный потенциал целевой клетки. Эта область охватывает клеточный и молекулярный аппарат этой сигнальной цепи и нейромедиаторные системы, которые ее осуществляют.
Definition
Синаптическая передача — это проведение сигнала от пресинаптического нейрона к постсинаптической клетке, осуществляемое в химических синапсах посредством регулируемого, кальций-зависимого высвобождения нейромедиатора, который связывается с рецепторами на целевой клетке и изменяет ее возбудимость.
Scope
Эта область знакомит читателя с химической синаптической передачей сигналов в нервной системе: как синтезируется и упаковывается медиатор, как его высвобождение связано с поступлением кальция, как постсинаптические рецепторы преобразуют химический сигнал, как интегрируются возбуждающие и тормозящие входы и как синаптическая сила изменяется в зависимости от использования. Она организована как справочник по физиологии и не содержит рекомендаций по клиническому ведению.
Sub-topics
Core questions
- Как пресинаптическая деполяризация преобразуется в высвобождение нейромедиатора?
- Как постсинаптические рецепторы преобразуют связывание медиатора в электрические или биохимические изменения?
- Как множество сходящихся возбуждающих и тормозящих входов интегрируются одним нейроном?
- Как изменяется синаптическая сила в коротких и длительных временных масштабах?
Key concepts
- Химический синапс и синаптическая щель
- Пресинаптическое окончание и активная зона
- Кальций-зависимый экзоцитоз везикул
- Рецепторы нейромедиаторов (ионотропные и метаботропные)
- Возбуждающие и тормозящие постсинаптические потенциалы
- Синаптическая интеграция
- Синаптическая пластичность
Key theories
- Квантовая гипотеза высвобождения медиатора
- Нейромедиатор высвобождается дискретными, примерно однородными порциями (квантами), соответствующими содержимому отдельных синаптических везикул, так что постсинаптический ответ формируется из целочисленных кратных единичного миниатюрного ответа.
- Химическая теория синаптической передачи
- Большинство центральных и периферических синапсов передают сигнал путем высвобождения диффундирующего химического посредника, а не путем прямой электрической непрерывности, при этом высвобождение тесно связано с пресинаптическим притоком кальция.
Mechanisms
Потенциал действия, вторгающийся в пресинаптическое окончание, открывает потенциал-зависимые кальциевые каналы; возникающий приток кальция запускает слияние везикул, заполненных нейромедиатором, с плазматической мембраной в активной зоне, высвобождая медиатор в щель. Медиатор связывается с постсинаптическими рецепторами, которые либо непосредственно открывают ионные каналы (ионотропные), либо действуют через вторичные мессенджеры (метаботропные), вызывая деполяризующие (возбуждающие) или гиперполяризующие (тормозящие) потенциалы. Постсинаптический нейрон суммирует эти входы в пространстве и времени, а повторяющаяся активность может усиливать или ослаблять связь, что является основой синаптической пластичности.
Clinical relevance
Синаптическая передача — это уровень, на котором многие неврологические и психические расстройства, а также лекарства, используемые для их лечения, оказывают свое действие, поскольку синтез медиатора, его высвобождение, связывание с рецепторами и обратный захват являются общими фармакологическими мишенями. Эта область описывает нормальную физиологию, на которую воздействуют такие вмешательства, и предназначена для общего понимания, а не в качестве руководства по диагностике или лечению.
History
Химическая природа синаптической передачи была установлена в начале двадцатого века и уточнена Бернардом Кацем и его коллегами, чьи работы на нервно-мышечном соединении в 1950-х годах показали, что медиатор высвобождается квантами. Последующие молекулярные исследования, отмеченные Нобелевскими премиями Кацу, а затем Зюдхофу и другим, идентифицировали аппарат слияния везикул и кальциевый сенсор, которые связывают электрическую активность с высвобождением.
Key figures
- Bernard Katz
- Thomas Südhof
- Eric Kandel
Related topics
Seminal works
- fatt-katz-1952
- sudhof-2013
- kandel-2001
Frequently asked questions
- В чем разница между химическим и электрическим синапсом?
- Химический синапс передает сигнал путем высвобождения нейромедиатора, который пересекает щель и связывается с рецепторами на целевой клетке, тогда как электрический синапс передает ток непосредственно через каналы щелевых контактов; эта область касается химической передачи, преобладающего режима в нервной системе млекопитающих.
- Почему кальций играет центральную роль в синаптической передаче?
- Кальций, поступающий в пресинаптическое окончание через потенциал-зависимые каналы, является триггером, который связывает электрическую активность со слиянием везикул, так что высвобождение медиатора сильно зависит от кальциевого сигнала.