ถุงไซแนปส์
ในเซลล์ประสาทถุงไซแนปส์ ( หรือถุงบรรจุสารสื่อประสาท ) จะเก็บสารสื่อประสาท ต่างๆ ไว้ ซึ่งจะถูกปล่อยออกมาที่ไซแนปส์การปล่อยสารสื่อประสาทจะถูกควบคุมโดยช่องแคลเซียมที่ขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้า ถุงไซแนปส์มีความสำคัญต่อการส่งผ่านกระแสประสาทระหว่างเซลล์ประสาท และเซลล์ จะสร้างถุงไซแนปส์ขึ้นใหม่อย่างต่อเนื่อง บริเวณในแอกซอนที่เก็บกลุ่มของถุงไซแนปส์เรียก ว่า ปลายแอกซอนหรือ "ปุ่มปลายแอกซอน" สามารถปล่อยถุงไซแนปส์ได้มากถึง 130 ถุงต่อปุ่มปลายแอกซอนในช่วงเวลาสิบนาทีของการกระตุ้นที่ความถี่ 0.2 เฮิรตซ์[ 1 ]ในคอร์เทกซ์การมองเห็นของสมองมนุษย์ ถุงไซแนปส์มีเส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ย 39.5 นาโนเมตร (nm) โดยมีค่าเบี่ยงเบนมาตรฐาน 5.1 นาโนเมตร[ 2 ]
โครงสร้าง
ถุงไซแนปส์ค่อนข้างเรียบง่ายเนื่องจากมีโปรตีนเพียงจำนวนจำกัดเท่านั้นที่สามารถบรรจุลงในทรงกลมที่มี เส้นผ่านศูนย์กลาง 40 นาโนเมตร ถุงที่บริสุทธิ์จะมี อัตราส่วน โปรตีนต่อฟอสโฟลิปิดเท่ากับ 1:3 โดยมีองค์ประกอบของลิปิดเป็นฟอสฟาติดิลโคลีน 40% ฟอสฟาติดิลเอทานอลา มีน 32% ฟอสฟาติดิลเซอรีน 12% ฟอสฟาติดิล อิโนซิทอ ล 5% และคอเลสเตอรอล 10% [ 4 ]
ถุงเก็บสารสื่อประสาทประกอบด้วยส่วนประกอบที่จำเป็นสองประเภท ได้แก่โปรตีนขนส่งที่เกี่ยวข้องกับการดูดซึมสารสื่อประสาท และโปรตีนลำเลียงที่เข้าร่วมในกระบวนการปล่อย สารสื่อประสาทออกจากถุง (exocytosis) การดูดซึมสารสื่อประสาทเข้าสู่ถุง ( endocytosis)และการรีไซเคิลถุง เก็บสารสื่อประสาท
- โปรตีนขนส่งประกอบด้วยปั๊มโปรตอนที่สร้างความแตกต่างของศักย์ไฟฟ้าซึ่งช่วยให้เซลล์ดูดซึมสารสื่อประสาทได้ และตัวขนส่งสารสื่อประสาทที่ควบคุมการดูดซึมสารสื่อประสาทจริง ๆ ความแตกต่างของศักย์ไฟฟ้าที่จำเป็นนั้นสร้างขึ้นโดยV-ATPaseซึ่งสลายATPเพื่อให้ได้พลังงานตัวขนส่งแบบเวสิเคิลจะเคลื่อนย้ายสารสื่อประสาทจากไซโตพลาสซึมของเซลล์ไปยังเวสิเคิลไซแนปส์ ตัวอย่างเช่น ตัวขนส่งกลูตาเมต แบบเวสิเคิล จะกักเก็บกลูตาเมตไว้ในเวสิเคิลโดยกระบวนการนี้
- โปรตีนที่เกี่ยวข้องกับการขนส่งมีความซับซ้อนมากขึ้น ซึ่งรวมถึงโปรตีนเยื่อหุ้มเซลล์ โปรตีนที่ยึดเกาะบริเวณรอบนอก และโปรตีนเช่นSNAREโปรตีนเหล่านี้ไม่มีลักษณะร่วมกันที่ทำให้สามารถระบุได้ว่าเป็นโปรตีนของถุงเก็บสารสื่อประสาท และยังไม่เป็นที่ทราบแน่ชัดว่าโปรตีนเหล่านี้ถูกนำไปสะสมในถุงเก็บสารสื่อประสาทอย่างไร โปรตีนของถุงเก็บสารสื่อประสาทที่รู้จักหลายชนิด แต่ไม่ใช่ทั้งหมด มีปฏิสัมพันธ์กับโปรตีนที่ไม่ใช่ของถุงเก็บสารสื่อประสาทและเชื่อมโยงกับหน้าที่เฉพาะ[ 4 ]
ตารางต่อไปนี้แสดงอัตราส่วนทางเคมีสำหรับการเคลื่อนที่ของสารสื่อประสาทชนิดต่างๆ เข้าสู่ถุงบรรจุสารสื่อประสาท
| ประเภทของสารสื่อประสาท | การเคลื่อนไหวเข้าด้านใน | การเคลื่อนที่ออกไปด้านนอก |
|---|---|---|
| นอร์เอพิเนฟริน โดปามีน ฮิสตามีนเซโรโทนินและอะเซทิลโคลีน | สารสื่อประสาท+ | 2 H + |
| GABAและไกลซีน | สารสื่อประสาท | 1 H + |
| กลูตาเมต | สารสื่อประสาท− + Cl − | 1 H + |
เมื่อไม่นานมานี้ มีการค้นพบว่าถุงไซแนปส์ยังประกอบด้วยโมเลกุล RNA ขนาดเล็ก รวมถึงชิ้นส่วนRNA ถ่ายโอน ชิ้นส่วน RNA YและmirRNA [ 5 ]เชื่อกันว่าการค้นพบนี้จะมีผลกระทบอย่างกว้างขวางต่อการศึกษาไซแนปส์ทางเคมี
ผลกระทบของสารพิษต่อระบบประสาท
สาร พิษ บาดทะยักทำลายโปรตีนเยื่อหุ้มเซลล์ที่เกี่ยวข้องกับเวสิเคิล (VAMP) ซึ่งเป็น v-SNAREชนิดหนึ่งในขณะที่สารพิษโบทูลินัมทำลายt-SNARE S และ v-SNARE จึงยับยั้งการส่งสัญญาณประสาท[ 6 ]สารพิษจากแมงมุมที่เรียกว่าอัลฟา-ลาโทรทอกซินจะจับกับนิวเร็กซินทำลายเวสิเคิลและทำให้มีการปล่อยสารสื่อประสาทจำนวนมาก[ 7 ]
กลุ่มเวสิเคิล
ถุงเวสิเคิลในปลายประสาทถูกจัดกลุ่มเป็น 3 กลุ่ม ได้แก่กลุ่มที่พร้อมปล่อยออกมากลุ่มรีไซเคิล และกลุ่มสำรอง[ 8 ]กลุ่มเหล่านี้แตกต่างกันตามหน้าที่และตำแหน่งในปลายประสาท กลุ่มที่พร้อมปล่อยออกมาจะยึดติดกับเยื่อหุ้มเซลล์ทำให้เป็นกลุ่มเวสิเคิลกลุ่มแรกที่จะถูกปล่อยออกมาเมื่อได้รับการกระตุ้น กลุ่มที่พร้อมปล่อยออกมามีขนาดเล็กและหมดไปอย่างรวดเร็ว กลุ่มรีไซเคิลอยู่ใกล้กับเยื่อหุ้มเซลล์ และมีแนวโน้มที่จะหมุนเวียนเมื่อได้รับการกระตุ้นในระดับปานกลาง ดังนั้นอัตราการปล่อยเวสิเคิลจึงเท่ากับหรือต่ำกว่าอัตราการสร้างเวสิเคิล กลุ่มนี้มีขนาดใหญ่กว่ากลุ่มที่พร้อมปล่อยออกมา แต่ใช้เวลานานกว่าในการเคลื่อนย้าย กลุ่มสำรองประกอบด้วยเวสิเคิลที่ไม่ถูกปล่อยออกมาภายใต้สภาวะปกติ กลุ่มสำรองนี้อาจมีขนาดค่อนข้างใหญ่ (~50%) ในเซลล์ประสาทที่ปลูกบนพื้นผิวแก้ว แต่มีขนาดเล็กมากหรือไม่มีเลยในไซแนปส์ที่เจริญเต็มที่ในเนื้อเยื่อสมองที่สมบูรณ์[ 9 ] [ 10 ]
สรีรวิทยา
วงจรเวสิเคิลประสาท
เหตุการณ์ของวงจรถุงไซแนปส์สามารถแบ่งออกเป็นขั้นตอนสำคัญไม่กี่ขั้นตอน: [ 11 ]
- 1. การลำเลียงสารสื่อประสาทไปยังไซแนปส์
ส่วนประกอบของถุงบรรจุสารสื่อประสาทในเซลล์ประสาทก่อนซินแนปส์จะถูกลำเลียงไปยังซินแนปส์โดยใช้สมาชิกใน กลุ่มมอเตอร์ ไคเนซินในC. elegansมอเตอร์หลักสำหรับถุงบรรจุสารสื่อประสาทคือ UNC-104 [ 12 ]นอกจากนี้ยังมีหลักฐานว่าโปรตีนอื่นๆ เช่น UNC-16/Sunday Driver ควบคุมการใช้มอเตอร์สำหรับการขนส่งถุงบรรจุสารสื่อประสาท[ 13 ]
- 2. การโหลดตัวส่งสัญญาณ
เมื่ออยู่ที่ไซแนปส์ ถุงไซแนปส์จะถูกบรรจุด้วยสารสื่อประสาท การบรรจุสารสื่อประสาทเป็นกระบวนการที่ต้องอาศัยตัวขนส่งสารสื่อประสาทและโปรตอนปั๊ม ATPase ที่สร้างความแตกต่างทางไฟฟ้าเคมี ตัวขนส่งเหล่านี้มีความเลือกเฉพาะสำหรับสารสื่อประสาทประเภทต่างๆ การระบุลักษณะของ unc-17 และ unc-47 ซึ่งเข้ารหัส ตัวขนส่ง อะเซทิลโคลีน ในถุง และตัวขนส่ง GABA ในถุงได้รับการอธิบายไว้จนถึงปัจจุบัน[ 14 ]
- 3. การเชื่อมต่อ
ถุงบรรจุสารสื่อประสาทจะต้องเข้าเทียบท่าใกล้กับบริเวณปล่อยสารสื่อประสาท อย่างไรก็ตาม การเข้าเทียบท่าเป็นขั้นตอนหนึ่งของวัฏจักรที่เรายังรู้น้อยมาก โปรตีนหลายชนิดบนถุงบรรจุสารสื่อประสาทและที่บริเวณปล่อยสารสื่อประสาทได้รับการระบุแล้ว แต่ปฏิสัมพันธ์ของโปรตีนที่ระบุระหว่างโปรตีนในถุงบรรจุสารสื่อประสาทและโปรตีนที่บริเวณปล่อยสารสื่อประสาทนั้นไม่สามารถอธิบายขั้นตอนการเข้าเทียบท่าของวัฏจักรได้ การกลายพันธุ์ใน rab-3 และ munc-18 เปลี่ยนแปลงการเข้าเทียบท่าของถุงบรรจุสารสื่อประสาทหรือการจัดระเบียบของถุงบรรจุสารสื่อประสาทที่บริเวณปล่อยสารสื่อประสาท แต่ไม่ได้ทำให้การเข้าเทียบท่าหยุดชะงักโดยสิ้นเชิง[ 15 ]ขณะนี้โปรตีน SNARE ดูเหมือนจะมีส่วนเกี่ยวข้องในขั้นตอนการเข้าเทียบท่าของวัฏจักรด้วย[ 16 ]
- 4. การเตรียมไพรเมอร์
หลังจากที่เวสิเคิลประสาทเชื่อมต่อกันในขั้นต้นแล้ว เวสิเคิลเหล่านั้นจะต้องได้รับการเตรียมพร้อมก่อนที่จะเริ่มการหลอมรวม การเตรียมพร้อมจะเตรียมเวสิเคิลประสาทเพื่อให้สามารถหลอมรวมได้อย่างรวดเร็วเพื่อตอบสนองต่อการไหลเข้าของแคลเซียม ขั้นตอนการเตรียมพร้อมนี้เชื่อว่าเกี่ยวข้องกับการก่อตัวของคอมเพล็กซ์ SNARE ที่ประกอบขึ้นบางส่วน โปรตีนMunc13 , RIMและ RIM-BP มีส่วนร่วมในเหตุการณ์นี้[ 17 ]เชื่อกันว่า Munc13 กระตุ้นการเปลี่ยนแปลงของซินแท็กซิน t-SNARE จากโครงสร้างแบบปิดไปเป็นโครงสร้างแบบเปิด ซึ่งกระตุ้นการประกอบคอมเพล็กซ์ v-SNARE/t-SNARE [ 18 ] RIM ดูเหมือนจะควบคุมการเตรียมพร้อมเช่นกัน แต่ไม่จำเป็นสำหรับขั้นตอนนี้
- 5. ฟิวชั่น
ถุงเวสิเคิลที่เตรียมพร้อมจะหลอมรวมกับเยื่อหุ้มเซลล์อย่างรวดเร็วเพื่อตอบสนองต่อการเพิ่มขึ้นของแคลเซียมในไซโตพลาสซึม ซึ่งจะปล่อยสารสื่อประสาทที่เก็บไว้เข้าสู่ช่องว่างไซแนปส์เชื่อกันว่าการหลอมรวมนี้เกิดขึ้นโดยตรงผ่าน SNARE และขับเคลื่อนด้วยพลังงานที่ได้จากการประกอบ SNARE ตัวกระตุ้นการรับรู้แคลเซียมสำหรับเหตุการณ์นี้คือโปรตีนซินาปโทแท็กมินซึ่งเป็นโปรตีนของถุงเวสิเคิลไซแนปส์ที่จับกับแคลเซียม ความสามารถของ SNARE ในการเป็นตัวกลางในการหลอมรวมในลักษณะที่ขึ้นอยู่กับแคลเซียมได้รับการสร้างขึ้นใหม่ในหลอดทดลองเมื่อเร็ว ๆ นี้ สอดคล้องกับความจำเป็นของ SNARE สำหรับกระบวนการหลอมรวม การกลายพันธุ์ v-SNARE และ t-SNARE ของC. elegansทำให้ถึงแก่ความตาย ในทำนองเดียวกัน การกลายพันธุ์ในDrosophilaและการกำจัดยีนในหนูแสดงให้เห็นว่า SNARE เหล่านี้มีบทบาทสำคัญในการปล่อยสารสื่อประสาทออกนอกเซลล์[ 11 ]
- 6. เอนโดไซโทซิส
นี่คือเหตุผลที่ทำให้เกิดการดูดซับถุงบรรจุสารสื่อประสาทกลับเข้าไปในแบบจำลองการหลอมรวมแบบสัมผัสเต็มรูปแบบ อย่างไรก็ตาม การศึกษาอื่นๆ ได้รวบรวมหลักฐานที่บ่งชี้ว่าการหลอมรวมและการดูดซึมเข้าสู่เซลล์ในลักษณะนี้ไม่ได้เกิดขึ้นเสมอไป
การรีไซเคิลเวสิเคิล
เชื่อกันว่ากลไกการทำงานหลักสองอย่างที่รับผิดชอบต่อการรีไซเคิลถุงไซแนปส์ ได้แก่ การหลอมรวมแบบยุบตัวอย่างสมบูรณ์ และวิธีการ "จูบแล้วหนี" กลไกทั้งสองเริ่มต้นด้วยการก่อตัวของรูไซแนปส์ที่ปล่อยสารสื่อประสาทไปยังพื้นที่นอกเซลล์ หลังจากปล่อยสารสื่อประสาทแล้ว รูนั้นอาจขยายตัวเต็มที่เพื่อให้ถุงไซแนปส์ยุบตัวเข้าไปในเยื่อหุ้มไซแนปส์อย่างสมบูรณ์ หรืออาจปิดตัวลงอย่างรวดเร็วและบีบเยื่อหุ้มเซลล์เพื่อสร้างการหลอมรวมแบบจูบแล้วหนี[ 19 ]
การหลอมรวมแบบยุบตัวสมบูรณ์
มีการแสดงให้เห็นว่าช่วงเวลาของการกระตุ้นอย่างรุนแรงที่ไซแนปส์ประสาททำให้จำนวนเวสิเคิลลดลง รวมถึงเพิ่มความจุของเซลล์และพื้นที่ผิว[ 20 ]ซึ่งบ่งชี้ว่าหลังจากที่เวสิเคิลไซแนปส์ปล่อยสารสื่อประสาทออกมาแล้ว พวกมันจะรวมเข้ากับและกลายเป็นส่วนหนึ่งของเยื่อหุ้มเซลล์ หลังจากติดแท็กเวสิเคิลไซแนปส์ด้วย HRP ( horseradish peroxidase ) แล้ว Heuser และ Reese พบว่าส่วนต่างๆ ของเยื่อหุ้มเซลล์ที่จุดเชื่อมต่อประสาทกล้ามเนื้อ ของกบ ถูกดูดซึมเข้าไปในเซลล์และเปลี่ยนกลับเป็นเวสิเคิลไซแนปส์[ 21 ]การศึกษาชี้ให้เห็นว่าวงจรทั้งหมดของการปล่อยออกนอกเซลล์ การดึงกลับ และการสร้างใหม่ของเวสิเคิลไซแนปส์ใช้เวลาน้อยกว่า 1 นาที[ 22 ]
ในการหลอมรวมแบบยุบตัวอย่างสมบูรณ์ ถุงไซแนปส์จะรวมตัวและรวมเข้ากับเยื่อหุ้มเซลล์ การสร้างเยื่อหุ้มเซลล์ใหม่เป็นกระบวนการที่อาศัยโปรตีนเป็นตัวกลาง และจะเกิดขึ้นได้ภายใต้เงื่อนไขบางประการเท่านั้น หลังจากเกิดศักย์ไฟฟ้าแอคชั่น Ca 2+จะไหลเข้าสู่เยื่อหุ้มเซลล์ก่อนไซแนปส์ Ca 2+จะจับกับโปรตีนเฉพาะในไซโตพลาสซึม ซึ่งหนึ่งในนั้นคือซินาปโทแท็กมินซึ่งจะกระตุ้นให้ถุงไซแนปส์หลอมรวมกับเยื่อหุ้มเซลล์อย่างสมบูรณ์ การหลอมรวมของรูพรุนอย่างสมบูรณ์นี้ได้รับการช่วยเหลือจาก โปรตีน SNAREโปรตีนตระกูลใหญ่กลุ่มนี้ทำหน้าที่เป็นตัวกลางในการเชื่อมต่อถุงไซแนปส์ในลักษณะที่ขึ้นอยู่กับ ATP ด้วยความช่วยเหลือของซินาปโทเบรวินบนถุงไซแนปส์ คอมเพล็กซ์ t-SNARE บนเยื่อหุ้มเซลล์ ซึ่งประกอบด้วยซินแท็กซินและSNAP-25สามารถเชื่อมต่อ เตรียมพร้อม และหลอมรวมถุงไซแนปส์เข้ากับเยื่อหุ้มเซลล์ได้[ 23 ]
กลไกเบื้องหลังการหลอมรวมแบบยุบตัวอย่างสมบูรณ์ได้รับการแสดงให้เห็นว่าเป็นเป้าหมายของสารพิษโบทูลินัมและ บาดทะยัก สารพิษโบทูลิ นัมมี ฤทธิ์ ของโปรตีเอสซึ่งย่อยสลายโปรตีนSNAP-25 โปรตีน SNAP-25จำเป็นสำหรับการหลอมรวมของถุงที่ปล่อยสารสื่อประสาท โดยเฉพาะอย่างยิ่งอะเซทิลโคลีน[ 24 ]สารพิษโบทูลินัมจะตัดโปรตีน SNARE เหล่านี้ และในการทำเช่นนั้น จะป้องกันไม่ให้ถุงไซแนปส์หลอมรวมกับเยื่อหุ้มไซแนปส์ของเซลล์และปล่อยสารสื่อประสาท สารพิษบาดทะยักมีกลไกที่คล้ายกัน แต่จะโจมตีโปรตีนซินาปโทเบรวินบนถุงไซแนปส์แทน ในทางกลับ กัน สารพิษต่อ ระบบประสาทเหล่านี้ จะป้องกันไม่ให้ถุงไซแนปส์หลอมรวมแบบยุบตัวอย่างสมบูรณ์ หากไม่มีกลไกนี้ อาจเกิดอาการกล้ามเนื้อกระตุก อัมพาต และเสียชีวิตได้
"จูบแล้วหนี"
กลไกที่สองที่ถุงบรรจุสารสื่อประสาทถูกนำกลับมาใช้ใหม่เรียกว่าการหลอมรวมแบบจูบแล้วหนี (kiss-and-run fusion ) ในกรณีนี้ ถุงบรรจุสารสื่อประสาทจะ "จูบ" เยื่อหุ้มเซลล์ เปิดรูเล็กๆ เพื่อให้สารสื่อประสาทถูกปล่อยออกมา จากนั้นปิดรูและถูกนำกลับเข้าไปในเซลล์[ 19 ]กลไกแบบจูบแล้วหนีเป็นหัวข้อที่มีการถกเถียงกันอย่างมาก ผลกระทบของมันได้รับการสังเกตและบันทึกไว้แล้ว อย่างไรก็ตาม เหตุผลเบื้องหลังการใช้งานเมื่อเทียบกับการหลอมรวมแบบยุบตัวอย่างสมบูรณ์ยังคงอยู่ระหว่างการสำรวจ มีการคาดการณ์ว่าการจูบแล้วหนีมักถูกนำมาใช้เพื่ออนุรักษ์ทรัพยากรถุงบรรจุสารสื่อประสาทที่หายาก รวมถึงถูกนำมาใช้เพื่อตอบสนองต่ออินพุตความถี่สูง[ 25 ]การทดลองแสดงให้เห็นว่าเหตุการณ์แบบจูบแล้วหนีเกิดขึ้นจริง โดยKatzและ del Castillo เป็นผู้สังเกตเป็นครั้งแรก ต่อมาพบว่ากลไกแบบจูบแล้วหนีแตกต่างจากการหลอมรวมแบบยุบตัวอย่างสมบูรณ์ตรงที่ความจุ ของเซลล์ ไม่เพิ่มขึ้นในเหตุการณ์แบบจูบแล้วหนี[ 25 ]สิ่งนี้เสริมแนวคิดของรูปแบบจูบแล้วหนี โดยถุงไซแนปส์จะปล่อยสารที่บรรจุไว้แล้วแยกออกจากเยื่อหุ้มเซลล์
การปรับสัญญาณ
ดังนั้น เซลล์จึงดูเหมือนจะมีกลไกอย่างน้อยสองอย่างสำหรับการรีไซเคิลเยื่อหุ้มเซลล์ ภายใต้เงื่อนไขบางอย่าง เซลล์สามารถเปลี่ยนจากกลไกหนึ่งไปอีกกลไกหนึ่งได้ การหลอมรวมแบบช้าๆ ทั่วไปที่ทำให้เยื่อหุ้มเซลล์ยุบตัวลงอย่างสมบูรณ์จะเป็นกลไกหลักในเยื่อหุ้มเซลล์ประสาทเมื่อระดับ Ca 2+ต่ำ และกลไกแบบรวดเร็วที่เรียกว่า "จูบแล้วหนี" จะถูกนำมาใช้เมื่อระดับ Ca 2+สูง
Ales และคณะแสดงให้เห็นว่าความเข้มข้นของไอออนแคลเซียมภายนอกเซลล์ที่เพิ่มขึ้นจะเปลี่ยนโหมดการรีไซเคิลและการปล่อยเวสิเคิลไซแนปส์ที่ต้องการไปเป็นกลไก kiss-and-run ในลักษณะที่ขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของแคลเซียม มีการเสนอว่าในระหว่างการหลั่งสารสื่อประสาทที่ไซแนปส์ โหมดของเอ็กโซไซโทซิสจะถูกปรับเปลี่ยนโดยแคลเซียมเพื่อให้ได้สภาวะที่เหมาะสมที่สุดสำหรับเอ็กโซไซโทซิสและเอนโดไซโทซิสที่เชื่อมโยงกันตามกิจกรรมของไซแนปส์[ 26 ]
หลักฐานเชิงทดลองชี้ให้เห็นว่า kiss-and-run เป็นรูปแบบหลักของการปล่อยสารสื่อประสาทที่จุดเริ่มต้นของชุดกระตุ้น ในบริบทนี้ kiss-and-run สะท้อนถึงความน่าจะเป็นในการปล่อยเวสิเคิลที่สูง อุบัติการณ์ของ kiss-and-run ยังเพิ่มขึ้นจากการยิงและการกระตุ้นเซลล์ประสาทอย่างรวดเร็ว ซึ่งบ่งชี้ว่าจลนศาสตร์ของการปล่อยสารสื่อประสาทประเภทนี้เร็วกว่ารูปแบบอื่นของการปล่อยเวสิเคิล[ 27 ]
ประวัติศาสตร์
ด้วยการถือกำเนิดของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนในช่วงต้นทศวรรษ 1950 พบว่าปลายประสาทมีเวสิเคิลโปร่งแสงอิเล็กตรอนจำนวนมาก[ 28 ] [ 29 ]คำว่าเวสิเคิลไซแนปส์ถูกนำมาใช้ครั้งแรกโดย De Robertis และ Bennett ในปี 1954 [ 30 ] ซึ่งเกิดขึ้นไม่นานหลังจาก ที่พบว่า การปล่อยสารสื่อประสาทที่ จุดเชื่อมต่อประสาทกล้ามเนื้อของกบ ทำให้เกิด ศักยภาพแผ่นปลายขนาดเล็กหลัง ไซแนปส์ ซึ่งเกิดจากการปล่อยสารสื่อประสาท (ควอนตา) เป็นกลุ่มๆ จากปลายประสาทก่อนไซแนปส์[ 31 ] [ 32 ]ดังนั้นจึงเป็นเหตุผลที่จะตั้งสมมติฐานว่าสารสื่อประสาท ( อะเซทิลโคลีน ) บรรจุอยู่ในเวสิเคิลดังกล่าว ซึ่งโดยกลไกการหลั่งจะปล่อยสารภายในเวสิเคิลเข้าไปในช่องว่างไซแนปส์ (สมมติฐานเวสิเคิล) [ 33 ] [ 34 ]
สิ่งที่ขาดหายไปคือการแสดงให้เห็นว่าสารสื่อประสาทอะเซทิลโคลีนนั้นบรรจุอยู่ในถุงไซแนปส์ ประมาณสิบปีต่อมา การประยุกต์ใช้ เทคนิค การแยกส่วนย่อยของเซลล์กับเนื้อเยื่อสมองทำให้สามารถแยกปลายประสาท ( ไซแนปโทโซม ) [ 35 ]และต่อมาสามารถแยกถุงไซแนปส์จากสมองของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมได้ งานวิจัยนี้เกี่ยวข้องกับห้องปฏิบัติการที่แข่งขันกันสองแห่ง ได้แก่ ห้องปฏิบัติการของVictor P. Whittakerที่ Institute of Animal Physiology, Agricultural Research Council, Babraham, Cambridge, สหราชอาณาจักร และห้องปฏิบัติการของEduardo de Robertisที่ Instituto de Anatomía General y Embriología, Facultad de Medicina, Universidad de Buenos Aires, Argentina [ 36 ]งานของ Whittaker ที่แสดงให้เห็นอะเซทิลโคลีนในส่วนของเวสิเคิลจาก สมองของ หนูตะเภาได้รับการตีพิมพ์ครั้งแรกในรูปแบบบทคัดย่อในปี 1960 และในรายละเอียดเพิ่มเติมในปี 1963 และ 1964 [ 37 ] [ 38 ]และบทความของกลุ่ม de Robertis ที่แสดงให้เห็นการเพิ่มขึ้นของอะเซทิลโคลีนที่จับกับส่วนของเวสิเคิลไซแนปส์จากสมองของหนูปรากฏในปี 1963 [ 39 ]ทั้งสองกลุ่มปล่อยเวสิเคิลไซแนปส์จากไซแนปโทโซมที่แยกออกมาโดยการช็อกออสโมติกปริมาณอะเซทิลโคลีนในเวสิเคิลเดิมทีประมาณไว้ที่ 1000–2000 โมเลกุล[ 40 ]งานวิจัยต่อมาได้ระบุตำแหน่งของเวสิเคิลของสารสื่อประสาทอื่นๆ เช่นกรดอะมิโนแคเทโคลามีน เซโรโทนินและATPต่อมา ยังสามารถแยกถุงไซแนปส์ออกจากเนื้อเยื่ออื่นๆ เช่นปมประสาทคอส่วนบน [ 41 ]หรือสมองปลาหมึก[ 42 ] การแยกเศษส่วนที่มีความบริสุทธิ์สูงของถุงไซแนปส์โคลินเนอร์จิกจาก อวัยวะไฟฟ้าของปลากระเบนตอร์ปิโด[ 43 ] [ 44 ]ถือเป็นก้าวสำคัญในการศึกษาชีวเคมีและหน้าที่ของถุงไซแนปส์
ดูเพิ่มเติม
ลิงก์ภายนอก
- ถุงบรรจุสารสื่อประสาท – ฐานข้อมูลที่เน้นเซลล์เป็นศูนย์กลาง