Які іонні механізми походження пд?

1.У мембранах нервових і м’язових волокон знаходяться Na⁺ i K⁺ канали, кожен канал пропускає тільки відповідні іони.

2.Канали мають потенціалозалежні ворота, які відчиняються чи зачиняються залежно від зміни мембранного потенціалу.

3.Регуляція стану воріт Na^{+ -} каналів:

а) Na^{+ -} канали мають

- активаційні ворота - m, розташовані на зовнішній поверхні мембрани;

- інактиваційні ворота - h, розташовані на внутрішній поверхні мембрани.

б) Щоб Na⁺ зміг пройти через канал за градієнтом концентрації, потрібно відчинення m i h воріт каналу:

- коли ворота "m" відчинені, канал називається активованим;

- коли ворота "h" зачинені, канал називається інактивованим.

У стані спокою ворота " m" зачинені, а ворота " h" відчинені.

4.Регуляція стану воріт К⁺ каналів:

а) К⁺- канали мають тільки одні ворота - n (активаційні), розташовані на поверхні мембрани; інактиваційні ворота відсутні .

б)Коли ворота "n" відчинені - канал активований, через нього може проходити К⁺ за градієнтом концентрації.

в) МПС підтримує " m" і "n" ворота відповідних іонних каналів зачиненими, " h" ворота - відчиненими.

К⁺- каналів при МПС від -70мВ до -90 мВ відчинено в 10 разів більше, ніж Na⁺- каналів, що свідчить про наближення МПС до Е_К⁺- калієвого рівноважного потенціалу.

5.Механізми розвитку ПД:

а) Фаза деполяризації обумовлена відчиненням активаційних воріт всіх Na⁺ - каналів мембрани при зменшенні мембранного потенціалу до порогової величини (рівня критичної деполяризації - Е_к) під впливом стимулу електричного струму і входженням іонів Na⁺ у клітину за градієнтом концентрації. Провідність мембрани для іонів Na⁺ перевищує провідність для іонів К⁺.

б) Реверсія потенціалу є часткою фази деполяризації ПД, коли мембранний потенціал стає позитивним, але він не досягає Na⁺рівноважного потенціалу.

Тетродотоксин блокує потенціалозалежні активаційні ворота (m) Na⁺ - каналів і ПД не виникає.

в) Фаза реполяризації обумовлена:

- інактивацією Na⁺- каналів - зачиненням h-воріт при виникненні деполяризації;

- активацією К⁺- каналів при виникненні деполяризації і виходом іонів К⁺ з клітини більше, ніж у стані спокою.

- Комбінований ефект інактивації Na⁺- каналів і активації більшої кількості К⁺ -каналів призводить до збільшення провідності мембрани до К⁺ і реполяризації мембрани.

г) ПД підпорядковується закону "все або нічого" - його параметри залежать від властивостей мембрани.

Тема 2. Проведення збудження нервовими і м’язовими волокнами та нервово-м’язова передача

Які механізми проведення збудження нервовими волокнами?

ПД, який генерується в певній ділянці нервового волокна, діє як стимул на сусідню ділянку мембрани нервового волокна завдяки місцевим кільцевим електричним струмам,що виникають між цими ділянками мембрани нервового волокна.

У мієлінових нервових волокнах ПД виникає лише у перехватах Ранв’є - ділянках мембрани нервового волокна, де відсутня мієлінова оболонка, яка виконує роль ізолятора для місцевих електричних струмів. Таким вид проведення збудження має назву сальтаторного або стрибкоподібного.

У немієлінових нервових волокнах ПД виникає по всій мембрані. Такий вид проведення збудження називають неперервним.

На схемі стрілочками показано виникнення місцевих кільцевих електричних струмів між збудженими і не збудженими ділянками мембрани:

Швидкість проведення збудження нервовими волокнами залежить від виду нервово волокна (мієлінове чи не мієлінове) і діаметру нервових волокон. Найбільшу швидкість мають соматичні нерви – до 120 м/с (діаметр до 29 мікрометрів, мієлінові); найменша швидкість у волокнах автономної нервової системи:0,5-2,0 м/с (малого діаметру немієлінові).

Яку будову має нервово-м’язовий синапс?

Нервово-м’язовий синапс– це місце контакту аксона нервового закінчення аксона рухового нерва і м’язового волокна, через який передається інформація від аксону до м’язового волокна.

Нервове закінчення рухового нерва має потовщення синаптичну бляшку (1), що містить пухирці з медіатором ацетилхоліном (2). Ділянка мембрани, що утворює контакт з мембраною м’язового волокна, має назву пресинаптичної мембрани (3). Ділянка мембрани м’язового волокна у місці контакту з пресинаптичною мембраною має назву постсинаптичною мембрани або кінцевої пластинки (4). Між двома мембранами розташована синаптична щілина (6).

Які механізми нервово-м’язової передачі збудження?

Проведення збудження через нервово-м’язовий синапс має такі кроки:

· Деполяризація пресинаптичної мембрани виникає завдяки ПД, який поширюється по мембрані аксона до нервового закінчення. Деполяризація призводить до відчинення воріт Са²⁺- каналів у пресинаптичній мембрані, через які проходять іони кальцію в нервове закінчення шляхом дифузії.

· Підвищення концентрації Са²⁺ _{в нервовому закінченні призводить до виходу медіатора в синаптичну щілину шляхом екзоцитозу.}

· Ацетилхолін шляхом дифузії доходить до КП, де взаємодіє з Нікотиновими холінорецепторами (Н-холінорецептори), які розташовані в КП, внаслідок чого відчиняються хемозалежні ворота натрієвих і калієвих каналів КП, що призводить до деполяризації кінцевої пластинки, бо іонів натрію через іоні канали входить в клітину більше, ніж виходить з клітини іонів калію завдяки більшому електрохімічному градієнту для іонів натрію.

· Деполяризація кінцевої пластинки має назву “потенціал кінцевої пластинки” (ПКП), його величина сягає близько 50 мВ. Це місцевий потенціал, який викликає місцеві електричні струми між КП і мембраною м’язового волокна поруч з синапсом. Завдяки місцевим електричним струмам на мембрані м’язового волокна генерується ПД, поширення якого викликає функцію м’язового волокна - його скорочення. Величина ПКП в 3 рази більша, ніж порогів потенціал мембрани м’язового волокна.

· Вміст ацетилхоліну в одній везикулі (один квант) достатній, щоб викликати мініатюрні потенціали КП (МПКП), але їх величина допорогова і вони не можуть викликати генерацію ПД у м’язовому волокні. МПКП виникають спонтанно і можливо мають трофічний вплив на м’язове волокно.

Деградація ацетилхоліну.

· Медіатор ацетилхолін розпадається на КП до ацетилкоензіму А і холіну під впливом ферменту ацетилхолінестерази (АХЕ). Половина холіну, що утворився, повертається через пресинаптичну мембрану в нервове закінчення аксона вторинним активним транспортом, поєднаним з транспортом іонів натрію.

Інгібітори АХЕ(неостігмін, пірідостігмін, амбеноній) блокують деградацію ацетилхоліну, подовжуючи тривалість його дії і збільшуючи величину ПКП.

Геміхолін блокує транспорт холіну через пресинаптичну мембрану, зменшуючи його запаси в нервовому закінченні.

Фізіологічні механізми міастенії гравіс (myastenia gravis).

Це захворювання характеризується слабкістю м’язів і є наслідком зменшення кількості Н-холінорецепторів у КП, що викликано впливом циркулюючих антитіл до цих рецепторів.

Застосування інгібіторів АХЕподовжує дію ацетилхоліну на КП і частково компенсує зменшення кількості рецепторів.

Блокада нервово-м’язової передачі

У клінічній практиці застосовуються препарати, що блокують нервово-м’язову передачу - міорелаксанти. Так d-тубокурарин є конкурентом ацетилхоліну за Н-холінорецептори КП, ось чому ацетилхолін не може викликати в кінцевій пластинці ПКП.