Синаптическая пластичность
С ионами кальция связана также другая основная функция NMDA-рецепторов — синаптическая пластичность. Термин "синаптическая пластичность" используется для описания механизмов памяти и обучения не только в традиционном понимании, но и для обсуждения основ различных форм привыкания, центральной сенситизации при хронической боли (явление "wind-up"), толерантности, лекарственной зависимости и др.
В основе этой функции лежат два уже описанных ранее свойства NMDA-рецепторов — потенциалзависимость и "use-dependency". При потенциале покоя, а также при гиперполяризации мембраны ионы Mg2+, будучи связанными с внутриканальным участком, не дают Са2+ проникнуть внутрь клетки. Деполяризация мембраны (от -50 до -30 мВ) снимает "магниевый блок" и таким образом открывает канал. Следует также заметить, что для деполяризации мембраны не требуется участия дополнительных нейромедиаторных систем, так как результат достигается при активации глутаматом ионотропных рецепторов He-NMDA-подтипов.
Благодаря описанным свойствам NMDA-рецепторы идеально подходят для анализа механизмов синаптической пластичности (Seeburg et al, 1995) на основе принципа, сформулированного в конце 1940-х гг. Конорским (Konorski, 1948) и Хэббом (Hebb, 1949). Согласно принципу обнаружения пространственно-временного совпадения стимулов (coincidence-detection rule), синаптическая связь между двумя нейронами укрепляется, если активность этих нейронов совпадает во времени. Впервые это было обнаружено в гиппокампе для возбуждающих (глутаматергических) проекций волокон перфорантного пути на гранулярные клетки. Короткие серии высокочастотной электрической стимуляции перфорантного пути приводили к долговременному повышению эффективности синаптической проводимости. Этот эффект был впервые детально описан в 1973 г. и получил название "долговременной потенциа- ции" - ДП (Bliss, Collingridge, 1993).
Явление ДП было обнаружено во многих других структурах мозга (см. гл. 6.3), а варьирование параметров стимуляции и регистрации позволило выделить целый ряд аналогичных явлений, каждое из которых вносит свой вклад в формирование памятных следов (Bliss, Collingridge, 1993).
Одной из характерных особенностей ДП является Оперативность, которая предполагает наличие пороговой интенсивности стимула, индуцирующего ДП; "слабые" стимулы, возбуждающие незначительное количество волокон, не запускают ДП. Очевидно, что потенциалзависимость канала, ассоциированного с NMDA- рецепторным комплексом, является мембранным механизмом, участвующим в реализации принципа "кооперативности".
Еще в первых работах по физиологии ДП было выявлено, что индукция ДП блокируется хелаторами Са2+. В последующих экспериментах исследователи подтвердили ключевую роль Са2"1 -зависимых внутриклеточных процессов в синаптической пластичности. Так как NMDA-рецепторы проницаемы для Са2+, считают, что повышение внутриклеточной концентрации этих ионов во время индукции ДП опосредовано NMD А-рецепторами. Эта гипотеза получила весьма солидное экспериментальное подтверждение. Во-первых, антагонисты NMDA-рецепторов блокируют индукцию ДП (Bliss, Collingridge, 1993). Во-вторых, NMDA-рецепторы во многих структурах (например в гиппокампе, полосатом теле) расположены на шипиках ден- дритов нейронов, что позволяет ограничивать в пространстве повышение внутриклеточной концентрации Са2+ (Bliss, Collingridge, 1993).
Говоря о ключевой роли NMDA-рецепторов в регуляции синаптической пластичности, не следует забывать, что процессы синаптической пластичности представляют собой своего рода "диалог" между пост- и пресинаптическими механизмами и не-NMD А подтипы глутаматных рецепторов (как ионотропные, так и метаботрои- пые) также вносят свой вклад в изменение эффективности синаптической передачи (Bliss, Collingridge, 1993; Colley, Routtenberg, 1993).
Источник: Беспалов А. Ю., Звартау Э. Э., «Нейропсихофармакология антагонистов NMDA-рецепторов» 2000
А так же в разделе «Синаптическая пластичность »
- Классификация глутаматных рецепторов
- Строение NMDA-рецепторного комплекса
- Основные связывающие (распознающие) участки NMDA-рецепторного комплекса
- Трансмембранный ионный канал, ассоциированный с NMDA-рецепторным комплексом
- Основные физиологические функции NMDA-рецепторного комплекса
- Распределение NMDA-рецепторов в ЦНС