Информация за потенциалозависимите калиевите канали и hemozavisimyh на - фармакологична регулиране на психични процеси

ПРЕГЛЕД структура и функциониране на волтаж-зависимите калиеви канали и HEMOZAVISIMYH
Информация на калиевите канали са получени чрез използването на техника за напрежение скоба на мембрана и метод пластир гигантска сепия и aksoksa възел на Ranvier жаба миелинирани нервни влакна.
Първите изследвания, проведени на Ходжкин, Хъксли [1952] Показано е, че по време на деполяризация се появява сравнително бързо, краткосрочно увеличение натриев проводимост и мембрана бавно постоянно нарастване калиев проводимост. Натриевите и калиевите канали в мембраната се разделят и със специални блокери могат да потиснат изолирани като натрий (тетра-dotoksinom, сакситоксин) и калий (tetraetilammoniem, 4-аминопиридин) проводимост. Специална роля в изследването на свойствата на калиев канал играе изследвания, използващи специфичен блокер tetraetilammopiya (TEA). Анализ на ефекта на TEA на калиев канал, Armstrong [1974] развива идеята на калиевите канали като порите. Активиране "портите" на калиеви канали са най-вътрешната им край. Освен това, тази вътрешна устата на канала се разширява, и тя включва TEA йон или хидратирана йон е К +, размерите на които са сходни. Калиев канал обикновено е пропусклива само за катиони четири - К +, Hb +, Ti +, NH4 +. Ако вземем пропускливост K + 1, тогава за останалите катиони са изчислени след характеристиките на пропускливост на мембрана възел на Ranvier: P1t: рН: PRD: Rmn4 = 2.3: 1.0: 0.92: 0.13 [Hille, 1973] , Ion TEA не може да влезе в тясната част на канала и калиев йон преминава само след загуби хидратация черупки. Ако молекула TEA една етилова група е заместен с хидрофобна група - S9P19, ние получаваме съединение (nopiltrietilammony), който съдържа група (S2N0z-S9N19 и предизвиква инактивиране на калиев проводимост Тази група се свързва с хидрофобна група на мембраната на входа накапва анализира ефекта на TEA и .. nopiltrietilammoniya, Armstrong разработена следната схема на калиев канал. при активиране почивка "врата" калиев канал са затворени и в канала не йони, деполяризация активиране "порти" са отворени и канала преминава йони ка Лия до йон [(02N5) Z] М-C9Hi9] + няма да влезе в разширената част на канала, а не да го "инактивиране". В следващите промени реполяризация канал от състояние "inaktivatsionnogo" причини за отваряне на връзка с изхода на йон [(С2Н5) в C9Hie] +, и след това на затворен (фиг. 14).
Въз основа на тези изследвания върху кинетиката на калиев йонен канал блокиращи Армстронг изчислява проводимост на единична калиев канал, който възлиза на 2-3 pikosimensa (10-12 ома-1).
TEA допълнение към калиеви канали блокада аминопиридини с използване на 4-аминопиридин, 2-аминопиридин, 3-аминопиридин, 3,4-диаминопиридин [Yeh и др, 1976]. В същото време той разкрива някои важни характеристики на тяхното действие върху калиев пропускливостта на мембраната, които отличават този блокер от TEA.
В сома неврони мекотели намерени различни видове калиеви канали, които се различават по техните свойства: напрежение зависимост от активиране и инактивиране кинетика, фармакологични характеристики. Канали предоставят на забавеното калий сегашното ниво равновесно състояние оставяйки ток. В точка близо до максималната излизане ток мембрана проводимост е 10-5 ома-`, и когато достигне стационарна ниво - 0.3-10 ~ 5 ома-1. Намаляването на ток се освобождава чрез намаляване на проводимостта на мембраната поради процеса на дезактивация. Инактивиране на калиев проводимост е от значение за разбиране на механизмите на ритмичното активност.
Забавянето на изходния ток в неврони черупковите животни, разделено на напрежение-зависимите калциеви и компоненти [Мийч, Standen, 1975]. Инактивиран само калиев напрежение ток компонент.
Инжектиране на калциеви йони в сомата на неврони на мембраната предизвиква резистентност височина капка и калиев пропускливост. Активирането на калиев ток, неговата конкретен компонент се дължи на калциевия инфлукс в клетката. Този компонент К + ток се инхибира чрез блокиране на калциевите канали на кобалтови йони (10 тМ), лантан (1 тМ), верапамил и D-600 [Мийч, Standen, 1975]. Авторите смятат, че мембранната деполяризация води до активиране на двата вида на калиеви канали, напрежение затворен, някои от тях, докато последният се активират от калциевия инфлукс в клетката. В "изригване" на кардиостимулатори неврони са били в състояние да се идентифицират, че изходния ток в рамките на 75-115 MB има отрицателен наклон. Неговата обясни, че по време на сближаване на потенциала на калциев равновесие потенциал калциев ток се намалява, което намалява калций-зависим калиев ток компонент (фиг. 15).
Това може да бъде от значение за индуциране на факела активност в даден неврон, като го измества в волт-амперна характеристика на неврони, маркирани чрез действието на конвулсивни средства [Johnston, Ayala, 1975- Мийч, Standen, 1975- Heyer, Lux, 1976].
Фиг. 14. Действието на съединение в присъствието на калиев канал nopiltrietilammoniya (St)
А - четири хипотетичен състояние в присъствие на калиев канал noniltrietilammoniya в axoplasm.
Б - диаграма обяснява бързо освобождаване на канала от noniltrietilammoniya при висока концентрация на калий в средата при хиперполяризация скорост membrany- освобождаване е директно пропорционална на концентрацията на К + на X- точка се увеличава с увеличаване на концентрацията на външните калиеви йони и хиперполяризация на мембраната в случая (Armstrong, 1974]
Фиг. 15. Зависимостта на амплитудата на ток изходящи "флаш" мида градински охлюв неврон мембранен потенциал от
Амплитуда произведени след 100 мсек от началото на правоъгълна потенциал пристрастия в нормален разтвор (I) и в разтвора с кобалтови йони (2) - вместо 10 тМ Са и Mg. Поддържани потенциал -50 мВ [Heyer, Lux, 19,761

В допълнение, неврони разкрити и бърз калиев канал критично ниво на потенциала на мембрана в които има бърз калиев ток, е по-отрицателен от потенциалното ниво, необходимо за появата на задържан калиев ток. Мембранна хиперполяризация елиминира инактивиране бърз калиев канал ток. Охлаждане (10 °) значително инхибира бързо К + ток.
Също намерено бавно калиеви канали в мембраната на невроните соматични. След продължително невронална деполяризация изходящ ток възниква хиперполяризация. Това зависи от външни концентрации калиеви, но не и от концентрацията на натриеви и хлорни йони. Това позволи да приемем, че хиперполяризация резултатите от бавен растеж на пропускливостта на мембраната на калиеви йони. С бавно активиране канал ток външен поколение бавни колебания свързани мембранен потенциал в "пристъп" неврони, което е важно за разбирането на развитието на епилепсия активност [Brodwick, Junge, 1972- Gols, 1976].
През 1977 г., Thompson, като се използва фармакологичен анализ идентифицирани три вида калиеви канали в нервните клетки на мекотели, които са добре разделени чрез използването на техника за напрежение скоба на мембрана.
Кратко, бързо изходен ток К + ток се нарича бързо компонент А. Това излизане калиев ток е описано от други автори [Connor, Stevens, 1971 Neher, 1971]. Той заключва външната апликация 4-аминопиридин и малко чувствителни към TEA, двувалентен йони Со2 + и Mn2 +. Един йон от 4-АР се свързва към мембранен рецептор с константа на дисоциация на 1,5 • 10-3M. А сегашната бързо се издига на връх и след това пада експоненциално по време на деполяризация. амплитуда достига максималната си стойност при задържащ потенциал мембрана - 90 мВ. Той пада до 0 при смяна на потенциала мембрана до -40 мВ. А ток може да се изучава в изолация при преминаване от хиперполяризация на мембраната на фиксиран потенциал под 20 тУ.
4-АР намалява скоростта на активиране и дезактивиране, максимално проводимост бързо калиевите канали при външно приложение.
задържан изходен ток не се блокира 4-аминопиридин в концентрациите, които инхибират бързо периодично калиев ток. Тя може да бъде разделена на две части PAS чувствителност към двувалентни йони и TEA Со2 + и Mn2 +.
А напрежение ток забавено компонент нарича K-шок, TEA блокиран. Всеки рецептор свързва К ток йон TEA един с константа на дисоциация от 8 • 10-3M. Mn2 + и Co2 + имат малко влияние върху активната съставка излизане K + ток.
Вторият забавено изходящ ток компонент наречен Р-ток зависи от входа на Са2 +, който активира този вид течност канал. Мийч, Standen [1975] е първият, който описва тази
Са2 + -зависими калиев ток в нервните клетки на мекотелото. С външната ток е блокиран с помощта на СО2 + йон или Mn2 + в концентрация от 30 тМ. Това не е много чувствителен към TEA, които висока концентрация (100 тМ) той намалява само с 20%.
Тези фармакологични изследвания са позволили да се говори за наличие в мембраната на неврон три различни популации на калиеви канали чувствителни на 4-АР (А) на TEA (К), Са2 + -зависими и чувствителни към Mn2 + и Со2 + (С). Въпреки това, в последващото разпределени два вида калиеви канали - M и S [Brown, Adams, 1980- Klein, Kandel, 1980- Kandel, Schwartz, 1982].
Четвъртият вид на калиев канал (М) е открит в изследване на ефектите на ацетилхолин на мускаринов (atropin- чувствителен) рецептори жаба симпатикови нерви [Brown, Odams, 1980].
Възбуждане, който възниква тук е различен от активността на наддаване на неврон индуцирана чрез стимулиране на никотиновите рецептори. Основната разлика се дължи на факта, че стимулирането на мускариновите рецептори не се придружава с увеличаване на пропускливостта на мембраната, и намаляването му чрез блокиране на калиев ток. Този ефект агонисти т-холинергични рецептори включително мускаринов се открива в различни обекти при изучаването симпатикови, кортикални и хипокампални неврони.
Проучване блокиране действие на мускаринови калиеви потоци от техниката на фиксация на напрежението на мембрана, кафяви и Adams намерено специално чувствителните на напрежение калиев ток като основна мишена за действието на мускарин (1М). Тя се различава от другите компоненти на забавения токоизправители. М-канали potentsialozavisimy- те са затворени, когато потенциала на мембраната е по-малко от - 60 тУ. Когато потенциал над - настъпва 60 тУ, сигмоидна увеличи проводимостта на М-канала. Мускарин концентрация от 10 тМ милионметра потиска забавено без да се засяга излизане ректификация ток. TEA няма ефект върху М-калиев ток и усилва мускарин ефект (Фиг. 16). М-ток не се променя под влияние на 4-АР, както и йони Ni2 +, който блокира входа на Са2 + в неврона. текущата роля е неясно. Повторни шипове, които се случват в нервните клетки под влиянието на мускарин, могат да зависят от процеса на намаляване на скоростта деполяризация на мембраната.
пета тип калиеви канали (S), наблюдавани в изследването на действието на серотонина на мекотели неврони [Klein, Kandel, 1980- Kandel, Schwartz, 1982]. При използване на метода за мембрана скоба за напрежение, е показано, че серотонин и увеличение на сАМР калциев ток в телата на сензорни неврони мекотело. Това увеличение на калциев ток може да зависи от пряк ефект върху Са2 + канал или ефекта на К + канали. Специални проучвания показват, че прилагането на серотонин предвижда намаляване на изходящ ток. Освен серотонин не действа на всяка от четирите калиеви потоци, описани по-горе. Серотонин взаимодейства с друг вид на калиев канал. За разлика от предишния четири канала ток през този канал се активира на нивото на потенциала за почивка, а не веднага инактивиран, то не зависи от Са2 + влизане и не е блокиран от Ba2 + йони. По аналогия с М-канала, описан Brown, Adams, авторите наричат ​​S-канал.
Фиг. 16. Сравнение на ефектите на тетраетиламониев (TEA) (10 ммола) и muskarin- (10 цМ) върху потенциали на действие на неврони мекотело (А), време на фазата на реполяризация (В) и характеристиките на ток напрежение на постоянен ток (IN) съгласно скоба за напрежение през мембраната
A - представлявано от записване на потенциалите на действие, предизвикани от ляризиращ стимулация чрез единен микроелектрода. TEA простира repolyarizatsionnuyu faz5 PD без промяна potentsiala- мускарин мембрана деполяризира мембраната.
Б - Регистрация на "опашка" нововъзникващите течения при запазване на потенциала при -50 мВ след ляризиращ stimulov- последният е открила два текущата компонент - бърза и бавна ток на инцидента, което зависи от отговорността на затваряне на задържане К + канали и M-kanalov- TEA инхибира забавени tok- мускарин намалява амплитудата на М-тока бавно.
В - текущата напрежение характеристики на постоянен ток, като се поддържа потенциал от -50 мВ TEA дълбоко потиска настоящите когато мембраната потенциални стойности по-позитивни от -30 мВ мускарин селективно блокиране ток под -20 мВ [Brown, Adams, 1980]

До сега се смята, че механизмът на йонен канал стробиране може да зависи или на мембранния потенциал или чрез химическо активиране, но не и от двете едновременно активиращи фактори. Тази ситуация е потвърдено във всички sluchayah- изключение е химически възбудими стробиране механизъм невромускулните синапси канали, които се отварят в определен зависимост и потенциала на мембраната. Kandel, Schwartz [1982] вярваме, че IKS канали имат механизъм двойно регулиране - те са напрежение затворен, и чувствителни към невротрансмитер. Те се характеризират с две други характеристики: а) те са в синаптичните терминали и са включени в контрола mediatora- на освобождаване б) двойно регулиране на калиевите канали води до синаптичните терминали необичайно пластичност процеса освобождаване на невротрансмитер, който се превръща чувствителни към действието на двете модулатор сигнал - електрическа (мембранния потенциал ) и химически (сАМР).
Специално проучване на тази популация на калиевите канали е показал, че намалява серотонин, възпрепятства отварянето на канала, но не засяга неговата проводимост и селективност. Възпрепятстването на отваряне на калиев канал, серотонин намалява пропускливостта си и по този начин засяга фаза repolyarizatsionnuyu PD на. В резултат на тези действия на серотонина е да се разшири АП от 10-20%. Това води до увеличаване на влизане Са2 + в пресинаптичните влакна и след това до повишаване на освобождаване на невротрансмитери. И много малко разширение на потенциала на действие е доста силен ефект върху стойностите на възбуждащата постсинап потенциал (EPSP). По този начин, в случай на серотонин, и продължителност сАМР PD увеличава пресинаптичен влакна от 3,0 до 3,5 милисекунди, а това от своя страна води до увеличаване на EPSP 4 пъти.
Все още не може да се счита за окончателно да докаже съществуването на такива специализирани калиеви канали. Възможно е, че те са един от вариантите на каналите, описани по-горе. Разнородност на калиеви канали и липсата на ясно разбиране на тяхното делене добре доказана чрез сравняване на калиеви течения в неврони и нервни влакна. По този начин, в немиелинирани влакна и възлите на Ranvier на миелираните нервни влакна описва волтаж-зависимите К + канали. Те посочват, бързите и бавни калиеви потоци през мембраната. Dubois [1981, 1983] счита, че е причина за разделяне на трите вида калиеви канали във възлите на Ranvier. Бавно текущата продължителност на няколко стотин милисекунди не е блокиран от 4-АР в широка гама от концентрации (10-7-10-2 М), докато бърза фаза на тока се потиска 4-AG1 (Kd = 10-5 М). Бързо калиев проводимост е разделена на две части. Един (GK) се активира, когато потенциал мембрана -80-30 СН и X е инактивиран бавно при - 45, Е - 0 тУ втората (GKf2) активира при -40 и 30 тУ. инактивиран с г - 2 (Е -0 MB, t-12 ° С). Капсаицинът е селективен блокер на втория компонент бързо калиев ток във възлите на Ranvier.
От особен интерес са калиев канал вътрешен или анормален, изправяне (активно ще ректификация), намерено в звездата ооцити, скелетни мускулни влакна земноводни, Purkinje влакна бозайник соматични мембранни на неврони и други мекотели. [Mahura, Armstrong 1981-, 1974- Yeh и сътр., 1976]. Те проучен в детайли по метода на двустепенен изместване на потенциала на мембрана и определяне на моментните характеристиките на ток напрежение, метода на пластир, цезиев йони, които блокират тези канали навън. Установено е, че вътрешните канали са регулирани от извънклетъчни съдържание изправяне kaliya- йони се активира по време на почивка потенциал и да се осигури постоянен компонент на високо калиев пропускливост на мембраната. Йонна проводимост на тези канали е функция на електродвижещата сила на К +, отколкото потенциала на мембраната. Този ток е насочено в клетките, блокиран външната използване чай, цезиеви йони блокери са йони Ва2 +, Na +, Rb +, високи нива на 4-АР [Glover, 1982 Latorre, Miller, 1983]. Сега е описано няколко разновидности на калиеви канали на вътрешната поправка.
Трябва да се отбележи, че терминологията по отношение на различните видове калиеви канали все още не е установена okonchatelno- различни термини често определени едни и същи компоненти калий проводимостта. По този начин, за краткосрочни, бързи калиеви потоци на различни обекти, използвани за означението "забавян изправящ ток" и "бързо токове." Има основания да се предположи, че става дума за население от калиеви канали, които работят основно да се ограничи продължителността на действие на потенциала за кратки импулси. В същото време, терминът "забавено" често се използва за характеризиране бавно калиеви потоци. Последното не винаги са разделени от Са2 + зависими течения, които в някои случаи се разглежда като компонент на бавно токове, а в други - като специален тип калиеви потоци. Това положение се обяснява с липсата на знания, липсата на информация за функционалното значение, фармакологично регулирането на различни видове калиеви канали. При тези обстоятелства, че е естествено желанието на изследователите да се систематизират натрупаните факти и за класифициране на канал за калий.
Schwarz, Passow [1983] описват различни видове Са2 + зависими калиеви канали, които се различават от следните характеристики:

1. биологични обекти, в които са намерени;
2. концентрацията на Са2 + йони, необходимо за активиране;
3.  Са2 + антагонисти (верапамил, кобалтови йони, манган, D-600);
4.  блокери на К + канал (натрий, цезий, барий, ТЕЛ хинин.);
5. единичен проводимост канал.

Интересни систематизиране на съществуващите мембранни йонните канали предлагат Latorre и Miller [1983]

1.  Йон-селективни канали - натриеви, малки (мини) калиеви канали - забавен токоизправител и вътрешен поправка, Са2 + -активиран калиев канали на някои обекти, хлоридни канали.

Б. валентността селективни канали - gramitsidinovy, катионни и анионни броя на субектите в неговите канали йонни канали ацетилхолин и глутамат рецептори.

1.  Неселективните канали са редица биологични обекти (хемоцианин, Porin, аламетицин).

Н Big (най-калиеви канали - retikuluma- саркоплазмения Са2 + -активиран калиев канал на някои биологични обекти (хромафинови клетки, неврони жабешки хипофиза на плъх и т.н.) ..

Таблица 37. Характеристики на основните видове калиеви канали

В тази класификация, се обръща внимание на разделението на калиеви канали на голямата (най-висока) и малки (мини). Авторите смятат, че всички калиеви канали, изградени от една триизмерна: те имат разширение ( "уста") в единия или двата края на тунела и селективен филтър. Големи и малки канали се различават па дължина тунел и макси-канален има кратък и широк тунел и мини-канален - дълъг и тесен. В тази връзка, те се характеризират и различен проводимост ionov- първи вход лети с висока скорост и висока К * максимална проводимост, а вторият - ниска проводимост и висока селективност.

Обобщавайки данните от литературата и резултатите от нашите собствени изследвания, ние считаме за целесъобразно да предложи класификация на калиеви канали, която отразява най-твърдо установени факти към днешна дата (раздел. 37). Възможно е по-нататъшен напредък в тази област, ще се направят корекции и да се изясни, допълни съществуващите идеи. В допълнение, няколко важни точки, трябва да се подчертае, по отношение на функциите, в която специална роля принадлежи на калиевите канали.

1. Основната функция на калиевите канали се катализира трансфера на калиеви йони през мембраната, което осигурява във всички живи клетки, наличието на електрически потенциална разлика между вътрешните и външните страни на мембраната. Изпълнението на тази функционална роля се осигурява от висока проводимост и високата селективност на тези канали.
2. Освен тези potentsialoobrazuyuschey ролеви калиеви канали, участващи в деполяризацията на мембраната electroexcitability клетки, ускоряване и реполяризация като връщане към нивото на потенциала на покой. В редки случаи, деполяризация на мембраната може да се получи чрез намаляване калиев пропускливост.
3. Казах се определя, че специално промяна роля калиев пропускливост на мембраната да се осигури много физиологични процеси, по-специално провеждане възбуждане в нервните и мускулните клетки, разработване ритми в невроналната и сърдечни пейсмейкъри, хормон секреция от жлезите клетки и медиатори на нервните окончания, някои видове на приемане (например , леки), процеси с паметта, както и много други, все още не са напълно изяснени.
4. Множеството от канали, които регулират калиев проводимост на мембраната, указващ специален пластичност на функцията на мембраната. Разнообразие на калиевите канали е отразено в различна чувствителност към фармакологични средства, блокери. Това отваря важни перспективи селективни ефекти върху различни компоненти на калиев проводимост и по този начин тези процеси, в които участват.

Въпреки калий блокери на информационен канал в момента все още има недовършена характер, има натрупване на фактически материал, практически важно да се направи оценка на данните и да се определят най-перспективните направления за по-нататъшни изследвания.
Всички известни блокери на калиев канал може да бъде достатъчна степен на условност разделена на селективен и неселективни. Последната група включва йони на алкални метали, по-специално цезиев, чай, алкалоид спартеин. Първата група включва 4-АР и отнасящ в химическата структура и ефекти на съединение фенциклидин на капсаицин, както и блокери на Са2 + зависими калиеви канали - хинин, apamin, фуроземид.

олигомицин, рутений червено, dikarbotsianina производни, вещества, които взаимодействат с калмодулин, и др.
В момента, информация за физиологичните ефекти на инхибиране на калиев проводимост на мембраната са все още фрагментирани. Няма данни за характеристиките на биологичните ефекти на блокер, взаимодействащи с различни видове калиеви канали. За всички тях способността да се забави недиференциран описано repolyarizatsionnuyu фаза TP, удължаване на потенциала на действие за индуциране PD повтаря.
В най-голяма степен изследва физиологични и фармакологични ефекти на 4-аминопиридин и сродни съединения. Нашият опит в разследването на тези групи от съединения, дава основание да ги класифицира като стимуланти на възбуждане на нов тип, отваряйки възможността за специална модулация функциите на нервната, мускулната, някои жлезиста тъкан. Ето защо е препоръчително да се изработи от спецификата на физиологично действие на тези вещества.