Написал заметочки «Чем жива мышца?» и «Чем жив нейрон?», теперь, подражая выдающемуся нейрофизиологу Бернарду Кацу, написавшему отличную книгу «Нерв, мышца и синапс», я тоже соорудил третью заметку о синапсе.
Пояснение неспециалистам: Синапс – это контакт между двумя нервными клетками или отростком нервной клетки и мышцей или железой или чувствительным органом. Есть два типа синапсов: электрические и химические. Я буду говорить только о химических.
Итак, около тела нейрона, нервной клетки, располагается отросток другой клетки. Окончание или длинного отростка, аксона, или короткого и сильно ветвящегося, дендрита. Но «концевые» части их имеют некое уширение и расположены они не смыкаясь физически с другой клеткой, а на некотором микроскопическом расстоянии от неё. Получается переход, состоящий из уширенного конца аксона, узенькой полоски межклеточного пространства, разделяющей мембраны двух клеток и собственно тела (сомы) другой клетки или её отростка. Мембрана отростка, посылающего импульс, называется «пресинаптической», далее «синаптическая щель» и «постсинаптическая» мембрана.
Как передаётся импульс?
В уширении отростка «передатчика» находится множество микропузырьков (размерами в нанометры, то есть милдлиардные доли метра), называемых «везикулами».
В них вырабатывается и хранится вещество, именуемое нейромедиатором, то есть нечто, вроде посредника, ацетилхолин или адреналин. Когда от клетки передатчика в уширение приходит нервный импульс, пузырьки открываются и выливают нейромедиатор в синаптическую щель. Вещество это, попав на чувствительные элементы второй, постсинаптической мембраны, вызывают её открытие для ионов натрия, калия, хлора, кальция и магния. То есть мембрана, которая до этого момента была наглухо закрыта для этих ионов (закрыты были её ионные каналы), под действием ацетилхолина открывает эти каналы и ионы устремляются через мембрану – одни внутрь, другие наружу. Происходит возбуждение второй нервной клетки и импульс дальше идёт к собственно телу клетки. Так передаются нервные импульсы.
Но, синапс не должен оставаться открытым постоянно, а наоборот. быстро закрыться для следующего импульса.
Как это происходит?
В синаптической щели присутствует другое «интересное» вещество – «холинэстераза», это энзим, биокатализатор, вызывающий быстрый распад ацетихолина (вещества -- нейромедиатора) и синапс снова готов к действию.
До сих пор я излагал общепринятые в нейрофизиологии взгляды и теории.
Но вот тут у меня возник вопрос:
Откуда в этой микрощели шириной в несколько сотен ангстрем (несколько десятков нанометров), откуда там появляется эта самая холинэстераза?
В официальной теории нейропередачи через синапс всегда фигурирует такая фраза:
«Ацетилхолин, выброшенный в синаптическую щель, быстро разрушается НАХОДЯШЕЙСЯ ТАМ холинэстеразой».
У меня при этой фразе началось «царапание» в мозгу.
В организме обычно ничего не делается зря, «на всякий случай». Чего ради производить энзим который постоянно будет находиться в щели между мембранами? Не рационально и излишняя трата синтезированного вещества. В организме триллионы триллионов синапсов, так что, где-то и чем-то в организме щедрой рукой производится масса холинэстеразы, которая кровью разносится по всем синапсам?
Не верю!
Более того, есть немало синапсов, которые работают не с ацетилхолином, а с адреналином, и для него требуется другой разрушающий энзим (даже два!). Есть и специальные нейроблокирующие синапсы, в них работают другие нейромедиаторы (гамма-аминомасляная кислота, например).
Поэтому трудно поверить, что где-то в организме находится некая пожарная команда желёз вырабатывающих энзимы разрушители и разливающие их «на всякий пожарный» по всему телу.
Поэтому я предположил, что в этих самых ПРЕСИНАПТИЧЕСКИХ пузырьках, везикулах, содержатся оба вещества: ацетилхолин в одних и холинэстераза в других. И механизм таков. Когда к пузырьками приходит сигнал, нервный импульс на их открытие, от него сразу срабатывают только пузырьки с ацетилхолином и лишь через коротенький промежуток времени, (меньше миллисекунды, возможно), открываются и пузырьки с холинэстеразой. Ацетилхолин, выброшенный раньше, своё дело сделал, открыл для ионов постсинаптическую мембрану, а уж затем его устраняет холинэстераза. То есть оба вещества антагониста вырабатываются в одной клетке и накапливаются в пресинаптических пузырьках. Но одно – в одной группе пузырьков, открывающихся первыми, а другое в других – срабатывающих с замедлением. Вроде некой «Линии задержки».
Искал в литературе подтверждение или опровержение этой своей очередной фантастической идеи, но, увы, не нашёл. Ощущение у меня, однако, что мой подход более реалистичен и более физиологичен, чем просто общепринятая декларация: «В межсинаптической щели присутствует фермент холинэстераза».
Если я ошибаюсь, путь меня поправят старшие (в нейрофизиологии) товарищи.
4 XII 2019
P.S. Ещё одним возможным вариантом ответа на вопрос, откуда берётся фермент, антидот ацетилхолина или адреналина, является предположение, что из клетки-приёмника, через постсинаптическую мембрану, вместе с ионами, в синаптическую щель и выбрасывается холинэстераза. Гуморальный ответ реципиента: «Спасибо за сигнал, он принят и вот подтверждение!» То есть антидот нейромедиатора выбрасывается из мембраны получателя и тем восстанавливает прежнюю готовность синапса к новому срабатыванию.
Эта гипотеза, мне кажется, даже логичней и «сильней», чем предыдущая.