Медицинская биохимия (10 семестр)

Предполагаемые пресинаптические везикулы содержат приблизительно 3000-5000 передающих молекул; внутренний объем везикул таков, что его внутренняя концентрация передатчика может составлять ≈0,5 моль / л; содержимое везикул может быть высвобождено менее чем за 1 мс, и это происходит в пределах <0,02 мкм постсинаптических рецепторов. Пространство внутри синаптической щели ≈1μm2 будет в 1000 раз больше объема пузырька, так что мгновенная концентрация составляет более 1 ммоль / л. Поскольку только 3-4 свободных молекул в объеме такой расщелины эффективно ≈1 мкмоль / л, быстрая инактивация постсинаптического рецептора требует удаления практически всего передатчика. Транспортеры глутамата имеют константы сродства более 10 мкмоль / л, а циклы реакции транспорта медленны относительно скоростей импульсов. Эта проблема, по-видимому, решается за счет наличия чрезвычайно высокой плотности транспортеров в астроглиальных процессах, непосредственно примыкающих к синапсам глутаматерапии ЦНС. По оценкам, плотность астроглиальных транспортеров в процессах около глутаматергических синапсов составляет 5000-10 000 / мкм2 [45]; связывание глутамата с транспортерами является важным фактором быстрого удаления (глушения) глутамата и, следовательно, распределение транспортеров может регулировать доступность глутамата к экстрасинаптическим рецепторам [53]. Цитоплазматический хлорид должен транспортироваться наружу, чтобы генерировать градиент, который позволяет GABA- или глицинегатированным каналам гиперполяризовать нейроны. Этот перенос в зрелых нейронах опосредуется K +, Cl-symporter, KCC2. Однако незрелые нейроны накапливают хлорид через Na +, Cl-symporter, NKCC1, и, таким образом, активация каналов GABAA деполяризуется [54]. Отношение экспрессии KCC2 / NKCC1 возрастает созреванием в большинстве нейронов. Однако это соотношение можно регулировать в зрелых нейронах: например, в супрахиазматических нейронах это соотношение контролируется часовыми генами и другими нейронами эндокринными циклами. В «нормальном» состоянии зрелых нейронов диффузионный потенциал K + похож на потенциал покоя мембраны и, следовательно, обладает небольшой способностью активировать KCC2. Однако K +, высвобождаемый при деполяризации мембраны, может временно активировать симптом KCC2, более низкий цитоплазматический [Cl-] и увеличивать тормозящий постсинаптический ток через каналы GABAA. Однако возбуждение также повышает цитоплазматический [Ca2 +]; эта высота, по-видимому, регулирует KCC2 и является основой ингибирующего «обнаружения совпадений», который был продемонстрирован в нейронах гиппокампа: это совпадение связано с возбуждающими импульсами, которые «одновременно» с активацией канала GABAA в ингибирующих синапсах [55]. Анионные антипортеры, содержащие семейство генов SLC8, все переносят бикарбонат [56]. Производство энергии CNS происходит почти полностью из аэробного гликолиза, что приводит к тому, что скорость метаболического производства CO2 почти равна скорости потребления кислорода. Во взрослом человеческом мозге это составляет около 1,5 ммоль / л в минуту (Ch.31). Поскольку большинство нейронов выражают только низкие концентрации карбоангидразы, СО2 диффундирует из нейронов, в основном негидратированных, но превращается в HCO-3, прежде чем попадает в кровь. Антипортер Cl- / HCO-3, AE1 / (SLC4A1), также известный как белок полосы 3, является основным белком эритроцитов, где он опосредует быстрое поглощение HCO-3 в обмен на Cl- и функционирует в обратном направлении в легкие для обмена HCO-3. Изоформа этого антипортера (AE3) экспрессируется в нейронах, что указывает на то, что значительный обмен анионом происходит через нейронные и / или глиальные мембраны. Поскольку некоторые нейроны выражают значительные концентрации цитоплазматической карбоангидразы, обмен Cl- / HCO-3 может иметь непризнанные функции: его действие в нейронах может влиять как на Cl-потенциалы, так и на цитоплазматический рН.