11. Биохимия холинергического синапса. Биосинтез, депонирование и выброс ацетилхолина, регуляторы этих процессов.

Характеристика холинэргического синапса:

• По способу передачи возбуждения – химический синапс;

• Медиатор синаптической передачи: моноамин – ацетилхолин.

Особенности ультраструктуры синапса:

1. Широкая синаптическая щель;

2. Наличие в синаптической бляшке синаптических пузырьков (везикул), заполненных химическим веществом, при помощи которого передается возбуждение;

3. В постсинаптической мембране имеются многочисленные хемочувствительные каналы (в возбуждающем синапсе-для Na+, в тормозном – для Cl-, K+);

4. Структурные элементы:

• Пресинаптическое окончание – синаптическая бляшка, в везикулах которой содержится ацетилхолин;

• Синаптическая щель, которая содержит фермент – ацетилхолинэстеразу;

• Постсинаптическая мембрана, на которой расположены м- или н- холинорецепторы.

Биосинтез АХ

1.Ацетилхолин синтезируется в цитоплазме окончаний холинергических нейронов из холина (синтезируется в печени) и ацетилкоэнзима А (митохондриального происхождения) при участии цитоплазматического фермента холинацетилазы (холин-ацетилтрансферазы -присутствует в теле нейрона, а именно в цитозоле, прикреплен к внутриклеточным мембранам).

2.Холин, ацетилкоэнзима А и фермент холин-ацетилтрансфераза поступают в нервное окончание путем аксонального транспорта, микротрубочки проходят по длине аксона, служат основными «дорожками» цитоскелета для транспортировки. Кинезин и динеин - моторные белки, которые перемещают грузы в антероградном (от тела нейрона к кончику аксона) и ретроградном (назад к телу нейрона) направлениях соответственно.

3.Избыток ацетилхолина расщепляется ацетилхолин-эстеразой.

4.Продукты гидролиза, холин и уксусная кислота, активно захватываются пресинаптической частью синапса и используются для повторного синтеза ацетилхолина.

Депонирование

В синаптических везикулах, которые фиксируются посредством протеина синапсина, локализованного на цитоплазматической поверхности каждой везикулы, к протеину спектрину, расположенному на волокнах F-актина цитоскелета.

Меньшая часть везикул связана специфическими протеинами с внутренней стороной пресинаптической мембраны посредством белка мембраны везикулы синаптобревина и белка пресинаптической мембраны синтаксина.

Выброс

Если потенциал действия достиг пресинаптической области и в пресинаптическом окончании концентрация Са2+ поднялась до необходимого уровня, то происходят следующие процессы:

1. Са+2 связывается с протеином, входящим в состав мембран везикул – синаптотагмином. Это приводит к тому, что мембрана везикулы раскрывается. Одновременно комплекс полипептида синаптофизина сливается с неиндефицированными протеинами пресинаптической мембраны. При этом возникает пора, через которую осуществляется регулируемый экзоцитоз, т.е. выход трансмиттера в синаптическую щель.

2. Повышенный уровень ионов Ca2+ в пресинаптическом окончании активирует Са2+-кальмодулинзависимую протеинкиназу. В пресинаптическом окончании этот фермент фосфорилирует синапсин. После этого нагруженные трансмиттером везикулы освобождаются от цитоскелета и перемещаются на пресинаптическую мембрану.

После прекращения пресинаптического потенциала действия ионы Са2+ удаляются из пресинаптической области посредством активного ионного транспорта с участием Са2+-АТФазы и 3Na+/Ca2+-обменника.

После выброса медиатора в синаптическую щель, он диффундирует к постсинаптическим рецепторам. При взаимодействии рецептора и медиатора будет формироваться ответ. Далее будет происходить инактивация медиатора в синаптической щели, обратный захват медиатора или продуктов его деградации пресинаптическим окончанием.