37.2. Тетродотоксин и сакситоксин блокируют натриевые каналы в мембранах аксонов нервных клеток

Тетродотоксин - сильнодействующий яд рыбы иглобрюха - блокирует проведение нервных импульсов вдоль аксона и в возбудимых мембранах нервных волокон, что вызывает паралич дыхания. Летальная доза для мыши составляет около 0,01 мкг. В связи

Таблица 37.1. (см. скан) Относительная проницаемость натриевого и калиевого каналов в мембранах аксонов

Рис. 37.4. Блокаторы -канала.

с высокой специфичностью действия тетродотоксин с успехом используется при экспериментальных исследованиях.

Иглобрюх, считающийся в Японии деликатесом.

Оночень прочно связывается с Na+-каналом и блокирует поток ионов натрия, не влияя при этом на К+-канал. Таким же действием обладает и сакситоксин, вырабатываемый одним из морских динофлагеллят. Моллюски, питающиеся динофлагеллятами, в особенности съедобные двустворчатые моллюски и мидии, тоже становятся ядовитыми. Так, одна мелкая мидия может содержать сакситоксин в дозе, достаточной чтобы убить 50 человек! Общая структурная особенность тетродотоксина и сакситоксина - наличие гуанидиновой группы (рис. 37.4). Эта положительно заряженная группа токсина взаимодействует с отрицательно заряженным карбоксилат-ионом в устье канала на внеклеточной стороне мембраны. В сущности, эти токсины являются конкурентными ингибиторами Na+.

Тетродотоксин и сакситоксины в силу своей специфичности и высокого сродства к -каналу оказались ценнейшими средствами анализа. Так, измерением связывания меченого тетродотоксина с высокой удельной радиоактивностью определяли плотность -каналов в различных возбудимых мембранах. Немиелинизированные нервные волокна, которые лишены изоляционного слоя миелина, обычно характеризуются низкой плотностью Na+-каналов - порядка 20 на В мембранах таких аксонов -каналы отделены друг от друга расстоянием 2000 А. Что касается миелинизированных нервных волокон, то в специфических участках, называемых перехватами Ранвье, плотность Na+-каналов, напротив, достигает очень высоких значений - порядка 10 на Перехваты Ранвье, расположенные на аксоне с интервалом это единственные участки, в которых мембрана аксона миелинизированного нерва соприкасается с внеклеточной жидкостью. Участки мембраны между перехватами Ранвье содержат очень мало каналов и не участвуют в проведении. Потенциал действия перескакивает от перехвата к перехвату, вследствие чего импульс проводится быстрее и эффективнее, чем в немие-линизированном волокне. Наличие каналов на в перехвате Ранвье означает, что значительная часть поверхности мембраны в этой области занята -каналами.

Специфичность связывания тетродотоксина с -каналами была использована также при их выделении и очистке. Для этого интегральные мембранные белки возбудимых мембран солюбилизировали с помощью детергента, после чего разделяли на ионообмсннике. Связывание тетродотоксина с солюбилизированным -каналом позволило количественно определять канал в процессе очистки. Выделенный таким путем -канал оказался белком массой состоящим из субъединиц различных типов. Сложность устройства

Рис. 37.5. Электронная микрофотография миелинизированного аксона из спинного мозга. Миелиновая оболочка аксона («обертка», образованная многочисленными слоями мембран) выполняет роль изолятора. Скорость проведения в миелинизированных нервах намного выше, чем в лишенных миелиновой оболочки нервах того же диаметра. (Печатается с любезного разрешения д-ра Cedric Raine.)

№+-канала частично обусловлена, видимо, тем, что он является не только высокоизбирательной порой в мембране, но и содержит структуру, воспринимающую напряжение (сенсор напряжения). Заряженные группы этой структуры реагируют на изменение мембранного потенциала во время потенциала действия и передают информацию на ту часть канала, которая составляет пору в мембране. Действительно, до начала потока натрия через мембрану выявляется поток через канал (так называемый воротный ток), обусловленный движением заряженных групп в белке.