Токи одиночных каналов нХР постсинаптической мембраны

удалось зарегистрировать с помощью метода локальной фиксации потенциала —.

пэтч-кламп (см. дополнение 2.3). Использование этого метода позволяет регистрировать ток, текущий через мембрану только под кончиком микропипетки, например ток через одиночный ионный канал (см. рис. 2.30). С помощью пэтч-клампа удалось зарегистрировать ток одиночного ионного канала нХР (рис. 3.24, а).

Рис. 3.24. Регистрация тока через одиночный канал нХР (я), ток через одиночный канал нХР (б), зависимость вероятности открывания канала нХР от внеклеточной концентрации АХ (в)

При действии медиатора открытие канала происходит практически мгновенно, и так же мгновенно происходит его закрытие. Среднее время нахождения канала в открытом состоянии составляет 1 мс, после чего следует его закрытие. Канал закрывается независимо от того, остаются ли молекулы АХ связанными с нХР. Ввиду мгновенного открытия и закрытия канала ток через одиночный канал имеет прямоугольную форму (рис. 3.24, б). При длительном присутствии медиатора вблизи нХР возможно несколько актов взаимодействия АХ с нХР. При этом возникают серии открытий-закрытий с большими паузами между такими сериями.

Наблюдаемый ответ отражает разные этапы взаимодействия АХ с нХР. Кратковременные индивидуальные открытия соответствуют уравнению R + 2АХ <�г+ RAX₂, а серии — уравнению R + 2АХ (RA₂)", где R — рецептор. При связывании молекул АХ с нХР повторные взаимодействия, как правило, исключены, так как после отсоединения от нХР АХ тут же разрушается ацетилхолинэстеразой или диффундирует от ХР. В глутаматергических и ГАМКергических синапсах соответствующий медиатор быстро закачивается с помощью транспортеров в клетки нейроглии. Амплитуда тока через открытый одиночный канал нХР составляет 2—4 пА, а проводимость канала — 30—40 пС при потенциале покоя -80 мВ. Аналогичные характеристики установлены и для открытого одиночного глутаматного рецептора (амплитуда тока — 8 пА, проводимость канала — 50 пС).

В присутствии АХ переход молекулы нХР в открытое состояние является процессом вероятностным и зависит от концентрации медиатора (рис. 3.24, в). Максимальная вероятность открытия канала (Р) составляет 0,8—1 и наблюдается при концентрации АХ 0,5—1 мМ. Именно такая концентрация создается вблизи постсинаптической мембраны при диффузии медиатора и достижении одним квантом АХ постсинаптической мембраны.

Таким образом, миниатюрный постсинаптический ток создается почти одновременным высоковероятным переходом в открытое состояние большого числа каналов нХР, связавших АХ (рис. 3.25). Время нарастания тока — время мгновенных, но не строго синхронных открываний каналов (и прохождения токов через открытые каналы). Более медленный, экспоненциальный спад минВПСТ отражает время перехода открывшихся каналов в закрытое состояние.

Рис. '3.25. Быстрое (около 0,6 мс) нарастание концентрации АХ (максимум до 1—2 мМ) вблизи нХР во время действия одного кванта АХ (а); открытие и закрытие отдельных (четырех) каналов нХР в ответ на действие АХ (оба процесса — вероятностные) (б); интегральный ток (ВПСТ) как алгебраическая сумма работы этих каналов (в).