Hämmande postsynaptisk potential
En hämmande postsynaptisk potential är en typ av postsynaptisk potential som gör att aktiviteten hos en postsynaptisk neuron minskar, vilket gör en aktionspotential mindre sannolikt att inträffa [1] .
Motsatsen till en hämmande postsynaptisk potential är en excitatorisk postsynaptisk potential , som gör att aktiviteten hos den postsynaptiska neuronen ökar och en aktionspotential blir mer sannolikt att uppstå .
Uppkomsten av olika typer av postsynaptiska potentialer är möjlig i olika typer av kemiska synapser , som använder utsöndringen av vissa neurotransmittorer för att säkerställa neurotransmission (intercellulär signalöverföring).
Hämmande (hämmande) presynaptiska neuroner frisätter hämmande neurotransmittorer i synapsen (till exempel, såsom GABA , glycin , serotonin , beroende på typen av neuron). Dessa hämmande neurotransmittorer binder sedan till sina respektive specifika "hämmande" postsynaptiska receptorer. Som ett resultat av aktiveringen av dessa hämmande receptorer uppstår förändringar i aktiviteten hos den postsynaptiska neuronen, i synnerhet öppnar eller stänger jonkanaler (till exempel kloridjonkanaler i fallet med GABA-A-receptorn eller kaliumjonkanaler i fallet med 5-HTiA- receptorn ) . Detta leder till en förändring i den elektriska ledningsförmågan hos membranet i den postsynaptiska neuronen. En elektrisk ström genereras som ändrar den postsynaptiska potentialen - det postsynaptiska membranet blir mer elektronegativt (mer negativt laddat). Om den initiala membranpotentialen ligger mellan vilotröskeln och tröskeln för uppkomsten av en aktionspotential, kan depolarisering av cellen inträffa som ett resultat av exponering för denna hämmande potential. Hämmande postsynaptiska potentialer leder också till en förändring av membranets permeabilitet för kloridjoner, eftersom som ett resultat av en förändring av membranpotentialen förändras den elektrostatiska kraften som verkar på kloridkanalerna [2] . Mikroelektroder kan användas för att mäta postsynaptiska potentialer vid excitatoriska och hämmande synapser.
I allmänhet beror den resulterande postsynaptiska potentialen hos cellen på en kombination av faktorer: typerna och kombinationerna av receptorer och jonkanaler i cellen som exponeras samtidigt, effekternas natur ( agonistiska eller antagonistiska ), cellens initiala postsynaptiska potential , den omvända potentialen, tröskeln för uppkomsten av en aktionspotential, permeabiliteten av cellens jonkanaler för vissa joner, såväl som koncentrationsgradienten för joner inuti och utanför cellen. All denna kombination av faktorer avgör i slutändan om cellen kommer att vara i ett tillstånd av excitation eller i ett tillstånd av vila eller till och med förtryck. Inhiberande postsynaptiska potentialer syftar alltid till att sänka (göra mer elektronegativ) cellens membranpotential och hålla den under tröskeln för uppkomsten av en aktionspotential. Således kan den hämmande postsynaptiska potentialen betraktas som ett slags "tillfällig hyperpolarisering" av cellen. [3] Hämmande och excitatoriska postsynaptiska potentialer konkurrerar med varandra på flera synaptiska terminaler av en neuron. Deras summering avgör om den aktionspotential som genereras av den presynaptiska cellen i en viss synaps kommer att upprepas (regenereras) av en liknande aktionspotential på det postsynaptiska membranet. Samma summering av alla tillgängliga potentialer förutbestämmer också den postsynaptiska cellens reaktion på nästa, "annan", hämmande eller excitatoriska signal som inte når värdet av aktionspotentialen av sig själv. Några typiska neurotransmittorer involverade i genereringen av hämmande postsynaptiska potentialer är GABA och glycin, och i många men inte alla fall (beroende på typen av receptor) serotonin.
Komponenter
Typer
Detta system fungerar på ett sådant sätt att [1] hämmande postsynaptiska potentialer läggs till i tid till subtröskel- eller supratröskelexcitatoriska potentialer, vilket resulterar i en minskning av den resulterande postsynaptiska potentialen. Excitatoriska (positiva) och hämmande (negativa) postsynaptiska potentialer ekvivalenta i modul ger totalt ett neutralt tillstånd, vilket ömsesidigt upphäver varandras effekt på cellen. Balansen mellan excitatoriska och hämmande postsynaptiska potentialer är mycket viktig för cellintegrering av all elektrisk och kemisk information som kommer från olika excitatoriska och hämmande synapser.
Ytterligare faktorer
Storleken på en neuron kan också påverka effekten som hämmande postsynaptisk potential har på cellen. En enkel och omedelbar tidsmässig summering av postsynaptiska potentialer sker i neuroner av relativt liten storlek, medan i stora neuroner ett större antal synapser, metabotropa och jonotropa receptorer, samt närvaron av långa axoner och ett större avstånd från synapser till kroppen av en neuron, tillåter neuroner att fortsätta elektrisk aktivitet under en tid och kemisk kommunikation med andra neuroner (det vill säga att vara i ett tillstånd av excitation), trots närvaron av hämmande potentialer vid synapser på avstånd från kroppen, medan den hämmande signalen "reser" till cellkroppen.
Hämmande molekyler
GABA är en mycket vanlig hämmande neurotransmittor (en neurotransmittor vars verkan leder till generering av en hämmande postsynaptisk potential) i däggdjursnervsystemet och näthinnan. [1] [4] GABA-receptorer är pentamerer, oftast bestående av tre olika subenheter (α, β, γ), även om det finns flera andra subenheter (δ, ε, θ, π, ρ) och möjliga konfigurationer av GABA-receptorn . Öppna kanaler är selektivt permeabla för klorid- eller kaliumjoner (beroende på typen av receptor) och låter dessa joner passera genom membranet. Om den elektrokemiska potentialen för den resulterande jonströmmen är mer negativ än tröskeln för uppkomsten av en aktionspotential, då förändringen i membranets elektriska laddning (potential) och dess ledningsförmåga som uppstår som ett resultat av denna jonström (som i sig är en konsekvens av aktiveringen av GABA-receptorn) och dess konduktivitet leder till att den resulterande postsynaptiska potentialen blir lägre (mer elektronegativ) än aktionspotentialtröskeln, och detta minskar sannolikheten för att den postsynaptiska neuronen genererar en verkan potential. Glycinmolekyler och receptorer verkar på ungefär samma sätt i både nervsystemet och näthinnan.
Hämmande receptorer
Det finns två typer av hämmande receptorer:
Jonotropa receptorer
Jonotropa receptorer (även kända som ligandöppnade jonkanaler) spelar en viktig roll i den snabba genereringen av hämmande postsynaptiska potentialer. [1] Signalsubstansen binder till en specifik receptordomän, det så kallade ligandbindningsstället eller domänen av receptorn, som ligger på utsidan av cellens ytmembran (vänd mot synapspalten). Detta leder till en förändring i receptorns rumsliga konfiguration och till öppningen av en jonkanal i den, som bildas inuti endomembranet (passerar genom membranet) i receptorns domän. Som ett resultat blir det en snabb inkommande eller utgående ström av joner - in i eller ut ur cellen. Jonotropa receptorer kan producera mycket snabba förändringar i den postsynaptiska potentialen - inom millisekunder efter att potentialen genereras av den presynaptiska cellen. Jonkanaler kan påverka amplituden och tidsegenskaperna för aktionspotentialen för cellen som helhet. Jonotropa GABA-receptorer kopplade till kloridjonkanaler är målet för många läkemedel, i synnerhet barbiturater, bensodiazepiner, GABA-analoger och -agonister, GABA-antagonister såsom pikrotoxin. Alkohol modulerar också jonotropa GABA-receptorer.
Metabotropa receptorer
Metabotropa receptorer, av vilka de flesta tillhör familjen av G-proteinkopplade receptorer, innehåller inte jonkanaler inbyggda i sin struktur. Istället innehåller de en extracellulär ligandbindande domän och en intracellulär bindande domän till ett primärt effektorprotein, oftast G-proteinet . [1] Bindning av en agonist till en metabotropisk receptor resulterar i en förändring i konfigurationen av receptorn som aktiverar det primära effektorproteinet. Till exempel, i fallet med ett G-protein, leder aktivering av receptorn associerad med det till dissociering av β- och γ-subenheterna av G-proteinet i form av en βγ-dimer och deras aktivering av ett antal av "ytterligare" intracellulära signalvägar (särskilt en:GIRK ), medan den aktiverade α-subenheten av G-proteinet ändrar aktiviteten hos den klassiska adenylatcyklasvägen (ökar i fallet med ett stimulerande G s -protein och hämmar i fallet med en hämmande Gi ) . Detta leder i sin tur till en förändring i den intracellulära koncentrationen av den andra budbäraren - cyklisk AMP - en ökning, i fallet med en ökning av aktiviteten av adenylatcyklas, eller en minskning, i fallet med en minskning. Och en förändring i koncentrationen av cykliskt AMP påverkar aktiviteten av cAMP-beroende proteinkinas A , en sekundär effektor. En ökning eller minskning av aktiviteten hos proteinkinas A utlöser en fallande effektorkaskad upp till effektorer av N:te ordningen. I synnerhet öppnar eller stänger jonkanaler.
Hämmande metabotropa receptorer är alltid associerade med den hämmande subtypen av G-proteinet, dvs med Gi . Således hämmar de aktiviteten av adenylatcyklas och minskar koncentrationen av cykliskt AMP, och hämmar därigenom effektivt aktiviteten av proteinkinas A. Dessutom aktiverar de inflödet av kaliumjoner genom GIRK aktiverat av G-protein βγ-dimer och hämmar aktiviteten av kalciumkanaler, vilket orsakar hyperpolarisering.celler. Det är så metabotropa GABA-receptorer (heterodimerer av R1- och R2-subenheter) är ordnade. 5-HT1A-receptorn är strukturerad på liknande sätt .
Metabotropa hämmande receptorer genererar långsamma hämmande postsynaptiska potentialer (varar från millisekunder till minuter). De kan aktiveras samtidigt med jonotropa (med vissa typer av jonotropa receptorer kan de bilda en "receptordubblett" - en heterodimer) i samma synaps, vilket gör att samma synaps kan generera både snabba och långsamma hämmande potentialer.
Betydelse
Forskning
Se även
Anteckningar
- ↑ 1 2 3 4 5 Purves et al. neurovetenskap. 4:e uppl. Sunderland (MA): Sinauer Associates, Incorporated; 2008.
- ↑ Thompson SM, Gahwiler BH. AKTIVITETSBEROENDE AVHÄMMNING .1. REPETIVEN STIMULERING MINSKAR IPSP-DRIVKRAFT OCH KONDUKTANS I HIPPOCAMPUS INVITRO // Journal of Neurophysiology : journal. - 1989. - Vol. 61 . - s. 501-511 .
- ↑ Levy et al. Fysiologins principer. 4:e uppl. (PA): Elsevier; 2005.
- ↑ Chavas J., Marty A. Samexistens av excitatoriska och hämmande GABA-synapser i cerebellära interneuronnätverket // Journal of Neuroscience : journal. - 2003. - Vol. 23 . - P. 2019-2031 .
 Ordböcker och uppslagsverk |
|---|