Внутриклеточный транспорт- белковые дороги жизни - ВОЗБУДИМОСТЬ: ТО, ЧТО ДЕЛАЕТ НАС ЖИВЫМИ

Еще в те далекие времена, когда строение нейрона только начали описывать, были сделаны инстинктивные предположения о том, что по длинному отростку нейрона - аксону могут транспортироваться какие-то вещества. Но затем ученые увлеклись исследованием механизма проведения нервного импульса по аксону и забыли о его возможной транспортной функции. Только в 1950-е гг. Пауль Вейсс установил, что внутри каждого аксона существует сложная система транспорта молекул и частиц различного размера. И это в отростках клеток, имеющих диаметр всего несколько миллионных долей метра! Оказалось, что вдоль всего аксона протянуты тончайшие микротрубочки, построенные из молекул белка тубулина. Эти микротрубочки выполняют роль рельсов, по которым, как по железнодорожным путям, двигаются особые “вагоны” - белки-переносчики. Причем существуют три определенные скорости движения этих “перевозчиков”: самая большая скорость - 300 мм в сутки, а самая маленькая - 3 мм в сутки. Поразительно, но транспортируемые вещества и частицы как бы знают, в какой вагон им надо садиться: аминокислоты (из которых строятся белки) самые быстрые путешественницы, митохондрии (вырабатывающие и запасающие энергию для клетки) передвигаются со средней скоростью (около 30 мм/сут), а некоторые молекулы ферментов — совсем медленно. Все эти вещества двигаются по аксонам от тела нейрона к нервным окончаниям - синапсам. Но, кроме того, существует и обратный транспорт - от синапса к телу нейрона. Этот транспорт имеет одну скорость - около 200 мм в сутки.

После многолетних исследований было выявлено, что белком-переносчиком веществ от тела клетки к синаптическому окончанию является кинезин. Этот белок, соединившись со своей “ношей”, затрачивает определенное количество энергии клетки и делает “шаг” по микротрубочке. И так много раз, пока не доберется до конца аксона, где и оставит свой “груз”. А вот в обратном направлении, т. е. от окончания к телу нейрона “перевозчиком” работает другой белок - динеин. Интересно, что принципы его работы такие же, как и у кинезина (рис. 2.14).

Рис. 2.14. Перенос веществ внутри аксона: 1 - пузырек (везикула) с веществом; 2 - белок-переносчик; 3 - тубулин

Ученые установили, что яд колхицин, выделяемый из растения безвременник осенний, способен разрушать тубулиновые микротрубочки, служащие “рельсами” и, таким образом, блокировать аксональный транспорт. Аксональный транспорт прекращается также и при нехватке в пище витамина В₁. При этом развивается полиневрит - болезнь, характеризующаяся постепенным разрушением аксонов.

Нормальная работа аксонального транспорта необходима для существования нервных клеток и тех органов нашего тела, которые управляются этими клетками. Однако даже при нормальной работе аксональный транспорт может создать нам целый ряд проблем. Дело в том, что от нервных окончаний к телам нейронов, расположенных в центральной нервной системе, с помощью данного транспорта переносится столбнячный токсин и вирусы, возбуждающие такие опасные заболевания, как полиомиелит и герпес. Конечно, виноват не “перевозчик”. Необходимо препятствовать попаданию токсина и вирусов в ранки или на поверхность слизистых оболочек тела, и тогда все будет в порядке.

Для лечения онкологических заболеваний используют вещества, выделяемые из растения барвинок: винбластин и винкристин. Эти вещества прекращают деление раковых клеток, однако в то же время они разрушают тубулиновые “рельсы” для аксонального транспорта. При этом возникают ощущения слабости, покалывания в руках и ногах, а если неразумно увеличить дозу лекарства, то аксоны будут разрушены.

Итак, теперь мы имеем представление о том, как нейрон возбуждается, как проводит нервный импульс и передает сигнал на мышцу. Что же происходит дальше? Как мышца сокращается и к чему это приводит?