Estävä postsynaptinen potentiaali

Inhiboiva postsynaptinen potentiaali  on eräänlainen postsynaptinen potentiaali , joka vähentää postsynaptisen hermosolun aktiivisuutta , mikä vähentää toimintapotentiaalin esiintymistä [1] .

Inhiboivan postsynaptisen potentiaalin vastakohta on kiihottava postsynaptinen potentiaali , joka saa postsynaptisen hermosolun aktiivisuuden lisääntymään ja toimintapotentiaalin esiintyminen todennäköisemmin kasvaa .

Erityyppisten postsynaptisten potentiaalien ilmaantuminen on mahdollista erityyppisissä kemiallisissa synapseissa , jotka käyttävät tiettyjen välittäjäaineiden eritystä hermovälityksen (solujen välisen signaalin) varmistamiseksi .

Estävät (estävät) presynaptiset neuronit vapauttavat inhiboivia välittäjäaineita synapsiin (esimerkiksi GABA :ta , glysiiniä , serotoniinia hermosolujen tyypistä riippuen). Nämä inhiboivat välittäjäaineet sitoutuvat sitten vastaaviin spesifisiin "inhiboiviin" postsynaptisiin reseptoreihinsa. Näiden estoreseptorien aktivoitumisen seurauksena postsynaptisen hermosolun aktiivisuudessa tapahtuu muutoksia, erityisesti ionikanavat avautuvat tai sulkeutuvat (esimerkiksi GABA-A-reseptorin tapauksessa kloridi - ionikanavat tai kaliumionikanavat 5-HT1A- reseptorin tapauksessa ) . Tämä johtaa muutokseen postsynaptisen hermosolun kalvon sähkönjohtavuudessa. Syntyy sähkövirtaa, joka muuttaa postsynaptista potentiaalia  - postsynaptisesta kalvosta tulee elektronegatiivisempi (negatiivisemmin varautunut). Jos alkuperäinen kalvopotentiaali on lepokynnyksen ja toimintapotentiaalin esiintymiskynnyksen välissä, niin tälle estopotentiaalille altistumisen seurauksena voi tapahtua solun depolarisaatiota . Estävät postsynaptiset potentiaalit johtavat myös kalvon kloridi-ionien läpäisevyyden muutokseen, koska kalvopotentiaalin muutoksen seurauksena kloridikanaviin vaikuttava sähköstaattinen voima muuttuu [2] . Mikroelektrodeja voidaan käyttää postsynaptisten potentiaalien mittaamiseen eksitatorisissa ja estävissä synapseissa.

Yleensä tuloksena oleva solun postsynaptinen potentiaali riippuu useiden tekijöiden yhdistelmästä: samanaikaisesti altistuneiden solun reseptorien ja ionikanavien tyypeistä ja yhdistelmistä, vaikutusten luonteesta ( agonistinen tai antagonistinen ), solun alkuperäisestä postsynaptisesta potentiaalista. , käänteispotentiaali, toimintapotentiaalin esiintymisen kynnys, solun ionikanavien läpäisevyys tietyille ioneille sekä ionien pitoisuusgradientti solun sisällä ja ulkopuolella. Kaikki tämä tekijöiden yhdistelmä ratkaisee viime kädessä, onko solu kiihtyneessä vai lepotilassa tai jopa sorron tilassa. Estävät postsynaptiset potentiaalit pyrkivät aina alentamaan (tekemään elektronegatiivisemmaksi) solun kalvopotentiaalia ja pitämään sen toimintapotentiaalin esiintymiskynnyksen alapuolella. Siten inhiboivaa postsynaptista potentiaalia voidaan pitää eräänlaisena solun "tilapäisenä hyperpolarisoitumisena". [3] Esto- ja eksitatoriset postsynaptiset potentiaalit kilpailevat keskenään hermosolun useissa synaptisissa päätteissä. Niiden summaus määrittää, toistuuko (regeneroituu) tietyssä synapsissa presynaptisen solun synnyttämä toimintapotentiaali samankaltaisella toimintapotentiaalilla postsynaptisella kalvolla. Kaikkien käytettävissä olevien potentiaalien sama summaus määrää myös postsynaptisen solun reaktion seuraavaan, "toiseen", estävään tai kiihottavaan signaaliin, joka ei saavuta toimintapotentiaalin arvoa itsestään. Eräitä tyypillisiä välittäjäaineita, jotka osallistuvat inhiboivien postsynaptisten potentiaalien muodostumiseen, ovat GABA ja glysiini, ja monissa, mutta ei kaikissa tapauksissa (riippuen reseptorin tyypistä) serotoniini.

Komponentit

Tyypit

Tämä järjestelmä toimii siten, että [1] estävät postsynaptiset potentiaalit lisätään ajoissa ali- tai ylikynnysten herättäviin potentiaaliin, mikä johtaa tuloksena olevan postsynaptisen potentiaalin vähenemiseen. Eksitatoriset (positiiviset) ja estävät (negatiiviset) postsynaptiset potentiaalit, jotka vastaavat moduulia, antavat yhteensä neutraalin tilan, kumoavat toistensa vaikutuksen soluun. Tasapaino eksitatoristen ja inhiboivien postsynaptisten potentiaalien välillä on erittäin tärkeä kaiken sähköisen ja kemiallisen informaation integroimiseksi soluihin, jotka tulevat erilaisista eksitatorisista ja inhiboivista synapseista.

Muut tekijät

Neuronin koko voi myös vaikuttaa vaikutukseen, jolla inhiboiva postsynaptinen potentiaali on soluun. Suhteellisen pienikokoisissa neuroneissa tapahtuu yksinkertainen ja välitön ajallinen postsynaptisten potentiaalien summaus, kun taas suurissa neuroneissa on enemmän synapseja, metabotrooppisia ja ionotrooppisia reseptoreita sekä pitkien aksonien läsnäolo ja suurempi etäisyys synapseista hermosolun kehossa, sallii neuronien jatkaa sähköistä toimintaa jonkin aikaa. ja kemiallinen kommunikaatio muiden hermosolujen kanssa (eli viritystilassa) huolimatta siitä, että kehosta kaukana olevissa synapseissa on estopotentiaalia, kun taas estävä signaali "matkustaa" solurunkoon.

Estävät molekyylit

GABA on hyvin yleinen estävä välittäjäaine (välittäjäaine, jonka toiminta johtaa estävän postsynaptisen potentiaalin muodostumiseen) nisäkkään hermostossa ja verkkokalvossa. [1] [4] GABA-reseptorit ovat pentameerejä, jotka koostuvat useimmiten kolmesta eri alayksiköstä (α, β, γ), vaikka GABA-reseptorilla on useita muita alayksiköitä (δ, ε, θ, π, ρ) ja mahdollisia konfiguraatioita. . Avoimet kanavat ovat selektiivisesti läpäiseviä kloridi- tai kalium-ioneille (riippuen reseptorin tyypistä) ja päästävät nämä ionit kulkemaan kalvon läpi. Jos syntyvän ionivirran sähkökemiallinen potentiaali on negatiivisempi kuin toimintapotentiaalin esiintymisen kynnys, niin tämän ionivirran seurauksena (joka on itsessään on seurausta GABA-reseptorin aktivoitumisesta) ja sen johtavuus johtaa siihen, että tuloksena oleva postsynaptinen potentiaali tulee alhaisemmaksi (elektronegatiivisemmaksi) kuin toimintapotentiaalin kynnys, mikä vähentää todennäköisyyttä, että postsynaptinen neuroni synnyttää toiminnan potentiaalia. Glysiinimolekyylit ja reseptorit toimivat pitkälti samalla tavalla sekä hermostossa että verkkokalvossa.

Estävät reseptorit

Inhiboivia reseptoreita on kahdenlaisia:

Ionotrooppiset reseptorit

Ionotrooppisilla reseptoreilla (tunnetaan myös nimellä ligandin avoimia ionikanavia) on tärkeä rooli inhiboivien postsynaptisten potentiaalien nopeassa muodostumisessa. [1] Välittäjäaine sitoutuu tiettyyn reseptoridomeeniin, niin kutsuttuun ligandia sitovaan kohtaan tai reseptorin domeeniin, joka sijaitsee solun pintakalvon ulkosivulla (synaptista rakoa päin). Tämä johtaa reseptorin avaruudellisen konfiguraation muutokseen ja siinä olevan ionikanavan avautumiseen, joka muodostuu reseptorin endomembraanin (kalvon läpi kulkevan) domeenin sisään. Seurauksena on nopea saapuva tai lähtevä ionien virta - soluun tai ulos. Ionotrooppiset reseptorit pystyvät tuottamaan erittäin nopeita muutoksia postsynaptisessa potentiaalissa - millisekunnissa sen jälkeen, kun presynaptinen solu on luonut potentiaalin. Ionikanavat pystyvät vaikuttamaan koko solun toimintapotentiaalin amplitudiin ja ajallisiin ominaisuuksiin. Ionotrooppiset GABA-reseptorit, jotka on kytketty kloridi-ionikanaviin, ovat monien lääkkeiden kohteena, erityisesti barbituraatit, bentsodiatsepiinit, GABA-analogit ja -agonistit, GABA-antagonistit, kuten pikrotoksiini. Alkoholi myös moduloi ionotrooppisia GABA-reseptoreita.

Metabotrooppiset reseptorit

Metabotrooppiset reseptorit, joista suurin osa kuuluu G-proteiiniin kytkettyjen reseptorien perheeseen, eivät sisällä rakenteeseensa sisäänrakennettuja ionikanavia. Sen sijaan ne sisältävät ekstrasellulaarisen ligandia sitovan domeenin ja solunsisäisen sitoutumisdomeenin ensisijaiseen efektoriproteiiniin, yleisimmin G-proteiiniin . [1] Agonistin sitoutuminen metabotrooppiseen reseptoriin johtaa muutokseen reseptorin konfiguraatiossa, joka aktivoi ensisijaisen efektoriproteiinin. Esimerkiksi G-proteiinin tapauksessa siihen liittyvän reseptorin aktivoituminen johtaa G-proteiinin β- ja y-alayksiköiden dissosioitumiseen βγ-dimeerin muodossa ja niiden aktivoitumiseen. "lisämääräisistä" solunsisäisistä signalointireiteistä (erityisesti en:GIRK ), kun taas G-proteiinin aktivoitu α-alayksikkö muuttaa klassisen adenylaattisyklaasireitin aktiivisuutta (lisää stimuloivan Gs-proteiinin tapauksessa ja estää inhiboivan G i :n tapauksessa ). Tämä puolestaan ​​johtaa muutokseen toisen lähettiaineen  - syklisen AMP :n - solunsisäisessä konsentraatiossa  - nousuun, jos adenylaattisyklaasin aktiivisuus lisääntyy, tai laskuun, jos se vähenee. Ja muutos syklisen AMP:n pitoisuudessa vaikuttaa cAMP-riippuvaisen proteiinikinaasi A  :n, sekundaarisen efektorin, aktiivisuuteen. Proteiinikinaasi A:n aktiivisuuden lisääntyminen tai lasku laukaisee laskevan efektorikaskadin N:nnen kertaluvun efektoreihin asti. Erityisesti ionikanavat avautuvat tai sulkeutuvat.

Inhiboivat metabotrooppiset reseptorit liittyvät aina G-proteiinin estävään alatyyppiin eli G i :hen . Siten ne estävät adenylaattisyklaasin toimintaa ja vähentävät syklisen AMP:n pitoisuutta, mikä estää tehokkaasti proteiinikinaasi A:n aktiivisuutta. Lisäksi ne aktivoivat kalium-ionien sisäänvirtauksen G-proteiinin βγ-dimeerin aktivoiman GIRK:n kautta ja estävät kalsiumkanavien aktiivisuus, mikä aiheuttaa hyperpolarisaatiota. Näin on järjestetty metabotrooppiset GABA-reseptorit (R1- ja R2-alayksiköiden heterodimeerit). 5-HT1A-reseptori on rakenteeltaan samanlainen .

Metabotrooppiset estävät reseptorit synnyttävät hitaita estäviä postsynaptisia potentiaalia (kesto millisekunneista minuutteihin). Ne voidaan aktivoida samanaikaisesti ionotrooppisten kanssa (joidenkin tyyppisten ionotrooppisten reseptorien kanssa ne voivat muodostaa "reseptoridubletin" - heterodimeerin) samassa synapsissa, mikä sallii saman synapsin tuottaa sekä nopeita että hitaita estopotentiaalia.

Merkitys

Tutkimus

Katso myös

Muistiinpanot

  1. ↑ 1 2 3 4 5 Purves et al. neurotiede. 4. painos Sunderland (MA): Sinauer Associates, Incorporated; 2008.
  2. ↑ Thompson SM, Gahwiler BH. TOIMINNASSA RIIPPUVÄINEN ESITTÄMINEN .1. TOISTUVA STIMULAATIO VÄHENTÄÄ IPSP:N KÄYTTÖVOIMAA JA JOHTOPUOTOA HIPPOCAMPUKSEN INVITROSSA  //  Journal of Neurophysiology : päiväkirja. - 1989. - Voi. 61 . - s. 501-511 .
  3. ↑ Levy et ai. Fysiologian periaatteet. 4. painos (PA): Elsevier; 2005.
  4. ↑ Chavas J., Marty A. Kiihottavien ja inhiboivien GABA-synapsien rinnakkaiselo pikkuaivojen interneuroniverkostossa  //  Journal of Neuroscience : päiväkirja. - 2003. - Voi. 23 . - s. 2019-2031 .
  Siirry Wikidata-kohteeseen  Sanakirjat ja tietosanakirjat