Механизм возникновения постэлектротонической деполяризации изолированного нерва

Евстигнеев, Дмитрий Александрович

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Механизм возникновения постэлектротонической деполяризации изолированного нерва
ВАК РФ 03.00.13, Физиология

Автореферат диссертации по теме "Механизм возникновения постэлектротонической деполяризации изолированного нерва"

На правах рукописи

ЕВСТИГНЕЕВ ДМИТРИЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ

МЕХАНИЗМ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ПОСТЭЛЕКТРОТОНИЧЕСКОЙ ДЕПОЛЯРИЗАЦИИ ИЗОЛИРОВАННОГО НЕРВА

03. 00. 13 - Физиология

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата биологических наук

Ульяновск 2003

Работа выполнена в лаборатории нейрофизиологии кафедры анатомии и физиологии человека и животных Ульяновского государственного педагогического университета им. И.Н. Ульянова.

Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор,

заслуженный деятель науки РФ, Л.Л. Каталымов

Официальные оппоненты: доктор медицинских наук,

профессор, заслуженный деятель науки Республики Татарстан Зефиров А.Л. (г. Казань)

доктор биологических наук, профессор Ситдиков Ф.Г. (г. Казань)

Ведущая организация: Российский кардиологический научно-

производственный комплекс, Институт экспериментальной кардиологии (г. Москва) Защита диссертации состоится 21 октября 2003 г. в 14 часов 30 минут на заседании Диссертационного совета ДМ 212.276.01 Ульяновского государственного педагогического университета им. И.Н. Ульянова по адресу: 432980, г. Ульяновск, пл. 100 - летая В.И. Ленина, д. 4.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ульяновского государственного педагогического университета им. И.Н. Ульянова по адресу: 432980, г. Ульяновск, пл. 100 - летая В.И. Ленина, д. 4.

Автореферат разослан 20 сентября 2003 г.

Учёный секретарь диссертационного совета, кандидат биологических наук, доцент

О.Н. Валкина

2оо?-Д

у 1 Актуальность темы исследования. Физический электротон описан впервые в 1849 году Дюбуа Реймоном (Du Bois-Reymond Е., 1849), который обнаружил, что при пропускании через нерв постоянного тока в области приложения катода развивается катэлектротонический, а в области анода - анэлектрото-нический потенциалы. Спустя 10 лет Е. Пфлюгером установлено (Pfliiger Е., 1859), что под катодом возбудимость нерва повышается, а под анодом, наоборот, понижается. После выключения поляризующего тока возбудимость под полюсами постоянного тока меняет свой знак на противоположный (извращается): понижается под катодом и повышается под анодом. Б.Ф. Вериго (1883, 1888) установлено, что при сильной и продолжительной поляризации повышенная возбудимость под катодом переходит в противоположное состояние - понижение возбудимости, названное им католической депрессией, которая может быть рассмотрена как одно из возможных объяснений понижения возбудимости после катэлектротона. В опытах на одиночных миелинизированных нервных волокнах показано (Ходоров Б.И., 1962, 1975; Bergman С., 1969), что повышение возбудимости в области катэлектротона вызвано деполяризацией мембраны и уменьшением порогового потенциала, а последующее понижение возбудимости при длительной католической поляризации определяется увеличением критического уровня деполяризации. Это состояние пониженной возбудимости, исходя из концепции Б.Ф. Вериго, сохраняется и после выключения поляризующего тока. Как видно, все исследователи констатируют снижение возбудимости под катодом после выключения поляризующего тока. Однако, причина постэлектро-тонических изменений возбудимости остаётся не выясненной.

В нашей лаборатории в опы гах на одиночных перехватах Ранвье изолированных нервных волокон (Каталымов JI.JL, 1976, 1995 а, б) после прекращения электротонического стимула длительностью 1 мс обнаружен продолжительный след деполяризации, названный в последующем нами (Каталымов Л.Л., Евст иг-неев Д.А., 2002) постэлектротонической деполяризацией (ПЭД), представляющей собой медленное возвращение поляризации к исходному уровню. Эти результаты оказались неожиданными, поскольку на фоне ПЭД следует ожидать не снижения, а повышения возбудимости, что находится в явном противоречии с

классическими представлениями о постэлектротонических изменениях возбудимости. В связи с этим нами исследована природа ПЭД и сопровождающие её функциональные изменения нерва.

Цель исследования. Изучить феноменологию постэлектротонической деполяризации изолированного нерва и механизм её возникновения.

Задачи исследования:

1. Определить амплитудно-временные характеристики постэлектротонической деполяризации изолированного нерва в зависимости от силы и продолжительности поляризации.

2. Исследовать характер возбудимости нерва во время постэлектротонической деполяризации.

3. Исследовать вклад Na+- и К+- переносящих систем в генерацию постэлектротонической деполяризации нерва.

4. На математической модели нервного импульса Б. Франкенхёйзера, А. Хаксли (Frankenhaeuser В., Huxley A.F., 1964) и её модификации для ин-тактных нервных волокон (Каталымов JI.JI., Глухова Н.В., 2002, 2003) исследовать условия, которые могут обусловить возникновение постэлектротонической деполяризации.

Научная новизна. 1. Впервые после завершения катэлектротона (область исчезающего катэлектротона) обнаружена и исследована постэлектротониче-ская деполяризация (ПЭД), представляющая собой медленное восстановление поляризации нерва к исходному уровню. 2. Установлено, что амплитудно-временные характеристики ПЭД не изменяются при блокировании натриевых каналов и замене наружных ионов натрия на непроникающие ионы холина. 3. При воздействии на (^-переносящую систему ПЭД претерпевает значительные изменения: ПЭД в гиперкалиевом растворе устраняется, а при блокировании калиевых каналов увеличивается. 4. Высказано предположение, что возникновение ПЭД связано с аккумуляцией ионов калия, выходящих из нервных волокон

во время деполяризации, в примембранном пространстве миелинизированных нервных волокон.

Положения, выносимые на защиту:

1. После приложения к нерву деполяризующего тока длительностью 1 -50 мс развивается постэлектротоническая деполяризация (ПЭД), представляющая собой медленное восстановление поляризации к исходному уровню.

2. Во время ПЭД возбудимость нерва повышена. Фаза повышенной возбудимости по своей продолжительности совпадает с длительностью ПЭД.

3. Причиной возникновения ПЭД является аккумуляция ионов калия в примембранном пространстве перехватов Ранвье.

Научно-практическая значимость. Полученные нами данные о повышении возбудимости нерва после завершения катэлектротона длительностью от 1 до 50 мс коренным образом изменяют представления о изменениях возбудимое ги нерва после приложения к нему католических сгамулов постоянного тока. Получение такого рода данных показывает, что изменения ионных прони-цаемостей мембраны не ограничиваются временем действия постоянного тока, а имеют место и после окончания катэлектротона, что особенно важно, так как поляризация нервной ткани постоянным током широко используется как в физиологической практике для определения потенциал-зависимости открывания и закрывания ионных каналов, так и медицинской практике для электрофореза лекарственных средств и изменения тонуса мускулатуры.

Апробация работы. Основные результаты доложены на ежегодных внут-ривузовских конференциях Ульяновского государственного педагогического университета им. И.Н. Ульянова (2000-2003 г.г.), а также на 1В съезде физиологического общества имени И.П. Павлова в г. Казани (25 - 28 сентября 2001 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 работ.

Структура и объём диссертации. Диссертация изложена на 100 границах машинописного текста, включает 18 рисунков. Состоит из введения, обзора лшературы, результатов исследования и их обсуждения, заключения, выводов и списка литературы, включающего 155 источников, из которых 117 иностранных авторов.

ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Поскольку классические исследования физического и физиологического электротона проведены на нервных стволах (Du Bois-Reymond Е, 1849; Pfliiger Е., 1859; Werigo В., 1883, 1901; Вериго Б.Ф., 1883, 1888; Медвенский В.М., 1940; Scoglund C.R., 1945; Lorente de No R., 1947; Lundberg A., 1951; Ходоров Б.И., 1950 a, 6; Schoepfle G.M., Grant J.M., 1954; Чаговец В.Ю., 1957; Воронцов Д.С., 1962; Воронцов Д.С., Шуба М.Ф., 1966), для получения сопоставимых данных эксперименты выполнены на изолированных седалищных нервах, выделенных из организма озёрной лягушки (Rana ridibunda Pall.).

Выделенный нерв помещали на 40 - 60 минут в раствор Рингера. Затем нерв укладывали в плексигласовую камеру (рис. 1) с последовательно расположенными неполяризующимися каломельными электродами: проксимальный и средний электроды использовали для нанесения толчков постоянного тока, средний и дистальный - для регистрации электротонических потенциалов. Отводимые электротонические потенциалы подавали на усилитель постоянного тока УУ-2М, затем на осциллограф физиологической установки ЭПМ НИИЭМ АМН СССР и на аналого-цифровой преобразователь компьютера.

Часть исследований выполнена на математической модели Б. Франкен-хёйзера, А. Хаксли (Frankenhaeuser В., Huxley A.F., 1964) и математической модели, описывающей примембранное пространство перехвата Ранвье (Каталымов Л.Л., Глухова Н.В., 2002,2003).

I н-

/Я'

Рис. 1. Схема экспериментальной установки для отведения электротонических потенциалов нерва: 1 - нервный ствол, 2 - раздражающая цепь, 3 - регистрирующая цепь, 4 - кюветки с раствором Рингера.

Раздражение нерва производили одиночными (длительностью 1,5,10 и 50 мс), парными и ритмическими (10, 50, 100 и 300 имп/с) прямоугольными стимулами от двухканального электронного стимулятора ЭСТ-10 с радиочастотным выходом. Регистрируемые электротонические потенциалы нерва через катодный повторитель подавали на вход усилителя постоянного гока УУ-2М, затем на аналого-цифровой преобразователь персонального компьютера. Обработку осциллограмм осуществляли при помощи программы Mathcad (Кудрявцев Е.М., 2000). Статистическая обработка экспериментальных данных проводилась с использованием t-критерия Стьюдента (Лакин Г.Ф., 1980: Кремер Н.М., 2001; Бородин А.Н., 2002).

Для выдерживания изолированных нервов использовали раствор Ринг ера следующего состава (в ммоль/л): NaCI - 111; КС! - 2.5; СаС12 - 1.95; NaHCOj -1.2; буфер HEPES "Sigma", США - 10 ммоль/л. Все эксперименты проводились при температуре 19 - 22° С, рН раствора поддерживали на уровне 7.2 - 7.4.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ И МОДЕЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОСТЭЛЕКТРОТОНИЧЕСКИХ ИЗМЕНЕНИЙ ПОЛЯРИЗАЦИИ И

ВОЗБУДИМОСТИ НЕРВНЫХ ВОЛОКОН Отправным моментом исследования постэлектротонических потенциалов стало обнаружение продолжительного следа деполяризации после нанесения к

инташному нервному волокну католического стимула надпороговой интенсивности при заблокированных натриевых каналах новокаином и тетродотоксином (Каталымов Л.Л., 1976). Автором обнаружено, что после приложения к изолированному нервному волокну деполяризующего электротонического стимула примерно такой же амплитуды и длительности, как и потенциал действия (ПД), возникает продолжительный след деполяризации. В процессе ритмической стимуляции нервного волокна данный след суммируется с образованием деполяри-зационного плато.

Для того, чтобы избежать последствий слишком сильных раздражений и побочных фармакологических эффектов, сзязанных с необходимостью блокирования ионных каналов, а также для получения возможности сопоставления наших результатов с данными основоположников учения о электротоне, постэ-лектротонические изменения поляризации и возбудимости изучали при подпо-роговых силах раздражения на целом нерве.

В ответ на приложение к нерву одиночных подпороговых деполяризующих стимулов возникает катэлектротонический потенциал (рис. 2) амплитудой 2-3 мВ. Амплитуда ответа на подпороговый католический стимул составляет 1/10 от амплитуды ПД (20 - 25 мВ) целого нерва. После выключения поляризующего стимула происходит постепенное восстановление мембранного потенциала (МП) к исходному уровню - развивается постэлектротоническая деполяризация (ПЭД). Амплитудно-временные характеристики ПЭД изменяются в зависимости от продолжительности католической поляризации. После приложения катода продолжительностью 1 мс максимальная амплитуда ПЭД сразу после окончания поляризации составила 0.093±0.004 мВ. Снижение ПЭД происходило по экспоненте в течение 7.123±0.576 мс. После поляризации нерва катодным током длительностью 5 мс амплитуда и продолжительность ПЭД увеличились и составили 0.189±0.005 мВ и 23.212±1.186 мс, а после катэлектротона длительностью 10 мс - 0.220±0.11 мВ и 68.721±3.389 мс соответственно.

Аналогичным образом изменяются амплитуда и длительность ПЭД в зависимости от интенсивности поляризации. Увеличение интенсивности катоди

Рис. 2. Постэлекгротоническая деполяризации (ПЭД) и её суммация при различной длительности катэлектротонического потенциала. А - катэлектротониче-ский потенциал длительностью 1 мс (а), наблюдаемая после его завершения ПЭД (б) и суммация ПЭД в процессе ршмической сгимуляции нерва частотой 10, 50, 100 и 300 имп/с (в). Б - то же при длительности каталектротона 10 мс.

ческой поляризации в 2 раза вызвало 1.3-кратное увеличение амплитуды и 1.4-кратное увеличение длительности ПЭД.

Для определения изменений возбудимости во время ПЭД использовали методику нанесения парных стимулов: первого - поляризующего и второго -тестирующего, интервал между которыми произвольно изменяли от 1 до 200 мс. Во время постэлектротонической деполяризации возбудимость повышена - потенциал действия в ответ на субмаксимальный тестирующий стимул возрастает по своей амплитуде. Фаза повышенной возбудимости по продолжительности соответствует длительности постэлектротонической деполяризации.

Если на нерв нанести не один, а серию католических стимулов происходит суммация ПЭД с образованием небольшого деполяризационного плато (рис. 2). Величина и характер суммации ПЭД в процессе ритмической стимуляции зависят от её величины после каждого одиночного стимула. Суммация ПЭД в

наших экспериментах в процессе нанесения серии католических толчков длительностью 10 мс была более выражена, чем при толчках длительностью 1 мс.

Таким образом, полученные экспериментальные данные свидетельствуют о том, что выраженность постэлектротонических изменений поляризации и возбудимости зависит от длительности деполяризации мембраны приложением католического стимула. ПЭД суммируется при ритмическом приложении католических толчков, причём, чем длительнее прикладываемые к нерву католические толчки, тем выраженнее ПЭД.

Для того, чтобы выяснить сущность событий, происходящих в нервных волокнах при пропускании через них постоянного тока, далее мы обратились к ионной теории возбуждения (Hodgkin A.L., Huxley A.F., 1952 а - d) и созданной на её основе математической модели нервного импульса для миелинизирован-ных нервных волокон амфибий (Frankenhaeuser В., Huxley A.F., 1964).

Математическая модель нервного импульса миелинизированных нервных волокон амфибий (Frankenhaeuser В., Huxley A.F., 1964), созданная на основе экспериментов с фиксацией потенциала, описывает возбуждение в терминах изменений ионных проницаемостей мембраны и адекватно воспроизводит большинство параметров ПД одиночных перехватов Ранвье изолированных нервных волокон. Для того, чтобы использовать математическую модель Б. Франкенхёйзера, А. Хаксли (Frankenhaeuser В., Huxley A.F., 1964) для получения электротонических ответов, изменяли в ней амплитуду (в пределах допоро-говых величин) и длительность (от 1 до 50 мс) раздражающего тока.

Подпороговые деполяризующие стимулы силой менее 0.5 порога вызывают возникновение только выходящего калиевого тока, а при силах тока, превышающих 0.5 реобазы, возникают локальные токи, состоящие из натриевого и калиевого компонентов. При увеличении интенсивности поляризующего тока калиевый ток значительно возрастает, а также появляется натриевый ток, резко ослабевающий к концу первой миллисекунды. После завершения электротонического потенциала не наблюдается никакого следа деполяризации, аналогичного зарегистрированной нами ПЭД.

Анализ полученных данных позволяет сделать следующие предположения:

1. Исходя из того, что натриевый ток резко ослабевает к концу 1 мс, а ПЭД регистрируется и при длительностях раздражения 5, 10 и 50 мс, реальный вклад ионов натрия в генерацию ПЭД мало вероятен;

2. Наиболее вероятным фактором, обусловливающим генерацию ПЭД, является калиевый ток. Правда, калиевый ток хотя и нарастает по мере увеличения деполяризации, он быстро (уже к 5 мс) заканчивается после выключения поляризации. Поэтому он не может быть причиной возникновения ПЭД, длящейся в течение 30-100 мс.

Итак, математическая модель Франкенхёйзера, А. Хаксли не воспроизводит ПЭД и является непонятным, какая же из основных ион-транспортных систем (натриевая или калиевая) является определяющей в создании продолжительного следа деполяризации после завершения катэлектротона. Для того, чтобы решить вопрос о роли Na+- и К+-переносящих систем в генерации ПЭД, нами проведена экспериментальная проверка.

ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОГО УЧАСТИЯ ^-ПЕРЕНОСЯЩЕЙ СИСТЕМЫ В ОБРАЗОВАНИИ ПОСТЭЛЕКТРОТОНИЧЕСКОЙ ДЕПОЛЯРИЗАЦИИ НЕРВНЫХ ВОЛОКОН Первая серия опытов была направлена на изучение влияния уменьшения натриевого тока путём замены ионов Na+ на непроникающие ионы холина (Hodgkin A.L., Huxley A.F., 1952 а).

Приложение к нерву катодического стимула длительностью 10 мс вызвало возникновение КЭТ, после завершения которого наблюдалась ПЭД амплитудой 0.032 мВ и длительностью 67.245 мс. '

Замена ионов натрия ионами холина не привела к изменениям КЭТ и ПЭД. Характер суммации ПЭД в процессе ритмической стимуляции также не изменился. Данный результат подтверждает точку зрения, что ПЭД не может быть объяснена за счёт натриевого тока.

В следующей серии опытов производили увеличение натриевого тока путём повышения концентрации ионов натрия в наружном растворе в 2 раза. В данной серии опытов амплитуда ПЭД, получаемой после КЭТ длительностью

10 мс, составила в среднем 0.201±0.015 мВ; её продолжительность оказалась равной 163.24Ш.893 мс.

Смена обычного раствора Рингера на гипернатриевый привела к незначительному росту ПЭД. Амплитуда ПЭД возросла с 0.201+0.015 до 0.223±0.021 мВ, а её длительность с 163.241±7.893 до 179.745±9.013 мс. Куда большие изменения произошли с суммарной ПЭД. Величина деполяризационного плато, полученного при раздражении нерва частотой 50 имп/с, увеличилась в среднем в 1.41 раза. Деполяризационное плато, зарегистрированное при частоте раздражения нерва 100 и 300 имп/с, увеличилось по своей амплитуде в 1.53 и 1.65 раза соответственно.

Каким же образом можно объяснить происходящие изменения ПЭД при воздействии на нерв гипернатриевого раствора. Как известно (Huxley A.F., Stampfli R., 1951; Flick H., 1965), увеличение концентрации натрия в наружном растворе Рингера приводит к деполяризации мембраны. В нашем случае, дополнительная деполяризация мембраны, вызванная избытком ионов Na+ в наружном растворе, вызовет возрастание натриевого и калиевого токов, аналогично тому, как это происходит при увеличении силы или длительности деполяризующего стимула. Натриевый ток во время КЭТ, хотя и будет по своей максимальной величине больше, чем в нормальных условиях, но ослабевать он будет, опять же, в пределах 1 - 2 мс со времени приложения деполяризации.

Итак, уменьшение натриевого тока не вызывает изменений в ПЭД и подтверждает идею о том, что натриевый ток не может участвовать в генерации ПЭД. Увеличение натриевого тока, напротив, увеличивает ПЭД вследствие вызванной гипернатриевым раствором деполяризации мембраны.

В последующем изучали ПЭД в условиях уменьшения величины натриевого тока (I^a), а именно при полном подавлении INa блокаторами натриевых каналов. В качестве блокатора натриевых каналов использовали новокаин. Способность новокаина подавлять натриевый ток показана для нервных (Shanes А. et al., 1959; Беляев В.И., 1963, 1964) и мышечных (Ходоров Б.И., Ворновицкий Е.Г., 1967) волокон. Подробные исследования механизма действия новокаина на натриевые каналы (Ходоров Б.И., Ворновицкий Е.Г., 1967) позволили выяснить,

что новокаин, в отличие от тетродотоксина (ТДТ), подавляет натриевый ток не путём блокирования канала, а посредством инактивации механизма, обеспечивающего его открывание при деполяризации.

Идея проведения экспериментов с блокированием натриевых каналов возникла после данных, полученных на изолированных нервных волокнах (Ка-талымов Л.Л., 1976, 1995 а, б). Автором при полностью заблокированных натриевых каналах зарегистрирован продолжительный след деполяризации после надпорогового электротонического стимула. Это позволило нам предположить, что натриевый ток не может быть определяющим фактором генерации постэ-лектротонических потенциалов. Чтобы выяснить, связана ли генерация ПЭД, зарегистрированной при подпороговой стимуляции, с активностью натриевых каналов, нами и было предпринято исследование ПЭД в условиях отсутствия натриевого тока.

В ответ на приложение подпороговых католических стимулов длительностью 10 мс возникал КЭТ амплитудой 1.3 мВ. После выключения поляризующего стимула наблюдается ПЭД. Её амплитуда составила 0.050 мВ, а длительность 130.769 мс. При ригмической стимуляции ПЭД суммировалась при всех используемых частотах раздражения, образуя при частоте 50, 100 и 300 имп/с небольшое по амплитуде деполяризационное плато.

Добавление к нормальному раствору Рингера 0.2 % новокаина не вызвало изменений в КЭТ и ПЭД. То, что даже при полном подавлении натриевого тока ПЭД не изменяет своего течения и продолжает суммироваться при ритмической стимуляции нерва, вполне определённо свидетельствует о неучастии натриевого тока в создании ПЭД.

В следующей серии опытов мы наблюдали за ходом ПЭД в растворе Рингера, содержащем 0.2 % новокаина, при увеличении интенсивности католической поляризации. После подавления натриевого тока новокаином и увеличении интенсивности поляризации в 3.5 раза происходит увеличение ПЭД после каждого КЭТ и её суммации при ритмической стимуляции. Амплитуда ПЭД увеличилась с 0.045 до 0.091 мВ, а её длительность с 64.285 до 278.571 мс. Рост ПЭД и её суммация при ритмической стимуляции при заблокированных натриевых

каналах является серьёзным аргументом в пользу того, что другой, отличный от активации натриевого тока, механизм лежит в основе ПЭД.

Итак, отсутствие изменений ПЭД при блокировании натриевого тока новокаином и её последующий рост при увеличении интенсивности католической поляризации, не даёт оснований считать, что INa вносит вклад в генерацию ПЭД. Далее нами рассматривается роль калиевого тока в создании ПЭД.

ИЗУЧЕНИЕ ВОЗМОЖНОГО ВКЛАДА К+-ПЕРЕНОСЯЩЕЙ СИСТЕМЫ В ГЕНЕРАЦИЮ ПОСТЭЛЕКТРОТОНИЧЕСКОЙ ДЕПОЛЯРИЗАЦИИ НЕРВНЫХ ВОЛОКОН

Изменение величины натриевого тока не сказывается на амплитудно-временных характеристиках ПЭД, доказывая тем самым неучастие ионов натрия в создании ПЭД. В связи с этим нами поставлена задача изучить роль выходящего калиевого тока, возникающего во время деполяризующего стимула, в создании ПЭД. Для этого ПЭД изучали в условиях увеличения и подавления калиевого тока. Увеличение калиевого тока производили путём увеличения концентрационного градиента для ионов К+, а уменьшение тока создавалось с помощью снижения концентрационного градиента для К+, а также блокирования калиевого тока блокаторами калиевых каналов.

Вначале изучали влияние увеличения калиевого тока (1к). Увеличение 1к производили путём удаления ионов калия из наружного раствора Рингера.

Смена нормального раствора Рингера на бескалиевый не привела к каким-либо изменениям КЭТ и ПЭД. Отсутствие влияния бескалиевого раствора на ПЭД расценивается нами как то, что ионы калия, находящиеся в интерстици-альной жидкости нерва, чрезвычайно трудно отмыть, на что указывают многочисленные исследования (Feng Т.Р., Gerard R.W., 1930; Feng Т.Р., Liu Y.M., 1949 а) о роли соединительнотканных оболочек нерва в диффузии веществ в нерве.

Ослабление калиевого тока производили с помощью увеличения концентрации калия в наружном растворе. Смена нормального раствора Рингера на гиперкалиевый (30 ммоль) вызвала резкое уменьшение величины КЭТ и полное устранение ПЭД. Данное действие гиперкалиевого раствора согласуется с более

ранними работами (Воронцов Д.С., Шуба М.Ф., 1966), в которых обнаружено, что избыток ионов калия в наружном растворе приводит к угнетению КЭТ из-за происходящей деполяризации мембраны.

Вполне определённо, что избыток ионов калия в наружном растворе приводит к деполяризации мембраны и уменьшению калиевого тока, но связать устранение ПЭД только лишь с уменьшением 1к не представляется возможным, так как полученные ранее данные на математической модели явно демонстрируют, что увеличение или уменьшение калиевого тока не приводит к появлению ПЭД после катэлектротонического потенциала.

Далее нами проверено то, каким образом влияет на ПЭД подавление калиевого тока блокаторами калиевых каналов. В качестве блокаторов калиевых каналов избрали ионы тетраэтиламмония и бария.

Тетраэтиламмоний (ТЭА) относится к группе четвертичных аммониевых соединений. Он является блокатором калиевых каналов нервных (Tasaki I., На-giwara S., 1957; Armstrong С., Binstock L., 1965; Hille В., 1967; Mozhayeva G.N., Naumov A.P., 1972; Poulter M.O., Padjen A.L., 1995) и мышечных (Stanfield P.R., 1970) волокон, нейронов (Гелетюк В.И., Казаченко В.Н., 1987; Spigelman I., Puil E., 1989) и рецепторов (Katsuki Y. et al., 1966).

Способность ионов бария блокировать выходящий калиевый ток показана для мышечных волокон амфибий (Sperelakis et al., 1967) и ракообразных (Wer-man R., Grundfest H., 1961), гигантских аксонов кальмара (Armstrong C.M., Taylor S.R., 1980), а также миелинизированных нервных волокон (Arhem Р., 1980; Woll К.Н., 1982). Барий подавляет калиевый ток и при наружном, и при внутреннем применении иона (Eaton D.C., Brodwick M.S., 1975; Armstrong C.M., Taylor S.R., 1980).

Вначале изучалось влияние на амплитудно-временные характеристики ПЭД тетраэтиламмония. Амплитуда ПЭД в этой серии экспериментов составила в среднем 0.182±0.06 мВ, а её длительность 81+2.67 мс. При нанесении ритмических стимулов ПЭД суммировалась, образуя небольшое по амплитуде депо-ляризационное плато при частотах раздражения 50, 100 и 300 имп/с.

Добавление к нормальному раствору Рингера 5 ммоль ТЭА вызвало достоверное увеличение амплитуды (с 0.161 до 0.248 мВ) и длительности (с 94 до 156 мс) ПЭД (р<0.05). Под действием ТЭА происходит также увеличение суммарной ПЭД. При частотах раздражения 50, 100 и 300 имгх/с наблюдалось двукратное увеличение суммарной ПЭД.

Действие на ПЭД другого блокатора калиевых каналов - ионов бария, оказалось аналогичным таковому тетраэтиламмония. В ответ на приложение под-пороговых католических стимулов длительностью 50 мс возникал катэлектро-тонический потенциал (КЭТ). После выключения поляризующего стимула возникала ПЭД. Амплитуда ПЭД после КЭТ длительностью 50 мс составила в среднем 0.127±0.027 мВ, а её длительность 159.558±9.948 мс. При ритмической стимуляции ПЭД суммировалась при всех используемых частотах раздражения, переходя при частотах 50,100 и 300 имп/с в небольшое по амплитуде деполяри-зационное плато.

Добавление к нормальному раствору Рингера 30 ммоль Ва2+ вызвало увеличение амплитуды КЭТ, что, очевидно, отражает повышение сопротивления мембраны, так как сдвиг мембранного потенциала, вызываемый постоянным током, прямо пропорционален сопротивлению мембраны (Schoepfle G.M., Grant J.M., 1954). ПЭД под влиянием ионов Ва2+ увеличилась по амплитуде в среднем с 0.127+0.027 до 0.224±0.058 мВ, а по длительности в среднем с 159.558±9.948 до 212.184±11.834 мс. Увеличение амплитуды и длительности ПЭД было достоверным (р<0.05). Деполяризационное плато, возникающее в процессе ритмической стимуляции нерва, под влиянием ионов бария также увеличилось.

Увеличение ПЭД под влиянием подавления калиевого тока тетраэтилам-монием и барием является мало понятным, так как в предыдущей серии экспериментов уменьшение калиевого тока избытком ионов калия вызвало устранение ПЭД.

Для того, чтобы прояснить данную ситуацию, мы обратились к гипотезе об аккумуляции ионов калия в примембранном пространстве перехвата Ранвье миелинизированных нервных волокон (Каталымов Л.Л., 1974) и модифицированной на её основе математической модели (Каталымов Л.Л., Глухова Н.В.,

2002, 2003). Введение параметров примембранного пространства (Каталымов Л.Л., Глухова Н.В., 2002, 2003) в математическую модель Б. Франкенхёйзера, А. Хаксли (Frankenhaeuser В., Huxley A.F., 1964) привело к следующим результатам. Как и в случае использования математической модели Б. Франкенхёйзера, А. Хаксли (Frankenhaeuser В., Huxley A.F., 1964), при нанесении подпороговых деполяризующих стимулов силой более 0.5 порога, возникали локальные токи, состоящие из натриевого и калиевого компонентов.

Ионные токи, полученные на модифицированной математической модели (Каталымов Л.Л., Глухова Н.В., 2002,2003) в целом сходны с аналогичными токами, полученными на модели Б. Франкенхёйзера, А. Хаксли, но вместе с тем имеются очевидные отличия. Калиевый ток постепенно уменьшается в течение поляризации и к концу её на 20 % меньше, чем аналогичный ток, полученный на модели Б. Франкенхёйзера, А. Хаксли; после прекращения КЭТ наблюдается след деполяризации, подобный ПЭД. Аналогичное уменьшение калиевого тока при сильной деполяризации наблюдается в экспериментах с фиксацией потенциала (Hodgkin A.L., Huxley A.F., 1952 b; Frankenhaeuser В., Hodgkin A.L., 1956) и связывается с аккумуляцией ионов калия, происходящей в периаксо-нальном пространстве гигантского аксона кальмара.

Данный вывод вполне приложим и к миелинизированным нервным волокнам. Вполне естественно, что уменьшение калиевого тока во время деполяризации миелинизированных нервных волокон можно объяснить тем, что ионы калия, выходящие во время деполяризации, скапливаются в примембранном пространстве перехвата Ранвье и вызывают уменьшение концентрационного градиента для 1к, что закономерно приводит к замедлению выхода ионов калия из нервного волокна и созданию продолжительного следа деполяризации, который адекватно и воспроизводится модифицированной математической моделью, учитывающей аккумуляцию ионов калия в примембранном пространстве (Каталымов Л.Л., Глухова Н.В., 2002, 2003). Получение такого рода данных приводит нас к убеждению, что не собственно калиевый ток, а аккумуляция ионов К1 в примембранном пространстве перехвата Ранвье миелинизированных нервных волокон может быть причиной возникновение ПЭД.

На математической модели, модифицированной с учётом аккумуляции ионов калия в примембранном пространстве, мы, так же как и в эксперименте, получили увеличение ПЭД при подавлении калиевого тока, а также уменьшение ПЭД при увеличении наружной концентрации ионов калия. Причина увеличения ПЭД при блокировании 1к, как оказалось, состоит в том, что ослабление калиевого тока на математической модели приводит к увеличению тока утечки, в результате чего из мембраны выходит то же количество ионов калия, что и в нормальных (без блокирования 1к) условиях. В связи с этим эксперименты с блокированием калиевых каналов также укладываются в общую картину аккумуляции ионов калия в примембранном пространстве миелинизированных нервных волокон. Устранение ПЭД в гиперкалиевом растворе объясняется ослаблением калиевого тока и уменьшением вследствие этого выхода ионов калия, в результате чего прирост концентрации калия в примембранном пространстве незначителен и не может вызвать ПЭД.

Таким образом, экспериментальные и модельные эксперименты этого блока исследования могут быть адекватно объяснены аккумуляцией ионов калия в примембранном прпостранстве миелинизированных нервных волокон.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В экспериментах с подпороговой поляризацией нерва католическим током длительностью 1 - 50 мс обнаружена постэлектротоническая деполяризация (ПЭД), представляющая собой медленное восстановление мембранного потенциала к исходному уровню. Амплитуда и длительность ПЭД изменяются в зависимости от силы и продолжительности католической поляризации: чем интенсивнее и продолжительнее деполяризация, тем больше амплитуда и длительность ПЭД. Нанесение на нерв серии католических толчков приводит к сумма-ции ПЭД. Деполяризующие стимулы, наносимые частотой 10 имп/с, приводят к незначительному росту ПЭД - наблюдается её суммация. Деполяризующие стимулы, наносимые частотой 100 и 300 имп/с, приводят к суммации ПЭД с образованием деполяризационного плато.

Во время ПЭД возбудимость нерва повышена. Это явно не согласуется с данными о понижении возбудимости после КЭТ (Pflüger Е., 1859; Вериго Б.Ф., 1883, 1888; Erlanger J., Blair E.H., 1931). Получение столь противоположных данных возможно связано с тем, что после физического электротона у этих авторов не наблюдается следа деполяризации, аналогичного обнаруженной нами ПЭД. Отсутствие следа деполяризации и сопровождающего её повышения возбудимости нерва у этих авторов, вероятно, связано с тем, что опыты проводились ими на свежевыделенных нервах, у которых, как известно (Lorente de No R., 1947), обнаруживается только быстрый электротон, в точности повторяющий форму прямоугольного импульса.

Экспериментальная проверка возможного участия натриевого тока в генерации ПЭД выявила, что замена наружных ионов натрия на непроникающие ионы холина и блокирование натриевых каналов новокаином не изменяют амплитудно-временные характеристики ПЭД. Это, видимо, говорит о том, что натриевый ток не может быть причиной возникновения ПЭД. Проверка возможного участия К+-переносящей системы в создании ПЭД выявила, что увеличение наружной концентрации ионов калия приводит к устранению ПЭД, а блокирование калиевых каналов тетраэтиламмонием и барием, напротив, приводит к росту ПЭД. Для объяснения изменений, происходящих с ПЭД в гиперкалиевом растворе и при блокировании калиевых каналов, обратились к гипотезе об аккумуляции ионов калия в примембранном пространстве перехватов Ранвье (Ка-талымов JI.J1., 1974). Введение параметров примембранного пространства (Ка-талымов Л.Л., Глухова Н.В., 2002, 2003) в математическую модель Б. Франкен-хёйзера, А.Хаксли позволило воспроизвести ПЭД.

На основе гипотезы об аккумуляции ионов калия и расчётов на математической модели устранение ПЭД под влиянием деполяризации мембраны в гиперкалиевом растворе находит разумное объяснение: ослабление калиевого тока при деполяризации мембраны приводит к уменьшению выхода ионов калия из нервных волокон и, следовательно, к незначительному приросту концентрации калия (ДК) в примембранном пространстве перехватов Ранвье и незначительной ПЭД. Увеличение ПЭД под влиянием подавления 1к также может быть объ-

яснено на основе гипотезы об аккумуляции ионов калия. На математической модели получено, что уменьшение 1к вызывает увеличение тока утечки, в результате чего количество ионов калия, выходящих из нервного волокна и скапливающихся в примембранном пространстве перехвата Ранвье, будет таким же, как и в обычных условиях, когда калиевые каналы не заблокированы.

Таким образом, экспериментальные и модельные исследования показывают, что обнаруженная ПЭД может получит удовлетворительное объяснение лишь исходя из предположения об аккумуляции выходящих во время деполяризации ионов калия в примембранном пространстве миелинизированных нервных волокон.

ВЫВОДЫ

1. После подпороговой деполяризации ьерва постоянным током длительностью 1,5, 10 и 50 мс развивается постэлектротоническая деполяризация (ПЭД) - медленное возвращение поляризации к исходному уровню. Амплитуда и длительность ПЭД пропорциональны продолжительности приложенной деполяризации. В процессе ритмической стимуляции нерва ПЭД суммируется.

2. Во время ПЭД возбудимость нерва повышена. Фаза повышенной возбудимости по своей продолжительности соответствует длительности 11ЭД.

3. Уменьшение натриевого тока при замене наружных ионов натрия на непроникающие ионы холина и блокировании натриевых каналов новокаином не вызывает изменений ПЭД. ПЭД оказалась чувствительной к воздействиям на К+-переносящую систему: увеличение концентрации калия в наружном растворе приводит к устранению ПЭД, а блокирование калиевых каналов тетраэтиламмонием и барием увеличивает ПЭД.

4. Математическая модель Б. Франкенхёйзера, А. Хаксли (Frankenhaeuser В., Huxley A.F., 1964) не воспроизводит ПЭД. Введение в неё возможной аккумуляции выходящих во время деполяризации ионов калия в примембранном пространстве перехвата Ранвье, отделённом от интерстициаль-ной жидкости диффузионным барьером, позволило в модельных экспериментах воспроизвести ПЭД.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Чехалин И.В., Евстигнеев Д.А. К вопросу о следовом электротоне изолированного нерва // Актуальные проблемы физиологии человека и животных. - Ульяновск: УлГПУ, - 2000. - С. 36 - 37.

2. Чехалин И.В., Евстигнеев Д.А. Влияние тетраэтиламмония на постэлек-тротоническую деполяризацию изолированного нерва // Ионно-мембранные механизмы генерации следовых потенциалов в миелинизи-рованных нервных волокон. - Ульяновск: УлГПУ, - 2000. - С. 37 - 40.

3. Каталымов Л.Л., Евстигнеев Д.А., Чехалин И.В. Постэлекгротонические потенциалы и следовые изменения возбудимости нервных волокон // Тезисы докладов XVIII съезда физиологического общества имени И.П. Павлова. - Казань; М.: ГЭОТАР-МЕД, 2001. - С. 112.

4. Каталымов Л.Л., Евстигнеев Д.А. Постэлектротонические изменения возбудимости нервных волокон // Успехи современного естествознания. -2002. - №5. - С. 45 - 46.

5. Евстигнеев Д.А. Влияние блокирования калиевого тока ионами бария на посгэлектротоническую деполяризацию изолированного нерва // Актуальные проблемы физиологии человека и животных. - Ульяновск: УлГПУ, - 2002. - С. 30 - 37.

6. Каталымов Л.Л., Евстигнеев Д.А., Кузнецова И.В. Калиевые каналы мие-линизированных нервных волокон и их блокаторы. - Ульяновск: УлГПУ, 2002. - 48 С.

7. Евстигнеев Д.А. Посткатэлектротонические потенциалы и сопровождающие их изменения возбудимости нервных волокон // Успехи современного естествознания. - 2003. - № 6. - С. 13-17.

8. Каталымов Л.Л., Евстигнеев Д.А., Столетова Г.В. Влияние новокаина на постэлектротоническую деполяризацию изолированного нерва // Успехи современного естествознания. - 2003. - № 11. (в печати).

9. Каталымов Л.Л., Евстигнеев Д.А. Посткатэлектротонические потенциалы и следовые изменения возбудимости нервных волокон // Физиологический журнал им. И.М. Сеченова. - 2003. (в печати).

\ (

Подписано к печати 11.09.2003 г. Бумага офсетная Усл. л. 1,5_

1/16 Формат бумаги 60x84 Тираж 100 экз. Заказ №39?»

Ротапринт Ульяновского государственного педагогического университета имени И.Н. Ульянова

432980, Ульяновск, пл. 100-летия В.И. Ленина, 4_

TЩГ

да 14 6 5 1

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Евстигнеев, Дмитрий Александрович

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. Обзор литературы.

1.1. Электротонические потенциалы и становление учения о физическом электротоне.

1.1.1. Исторический очерк развития представлений о физическом электротоне

1.1.2. Физический электротон и его компоненты.

1.1.3. Роль оболочек нерва в создании физического электротона.

1.1.4. Действие одно- и двухвалентных ионов и фармакологических веществ на физический электротон.

1.2. Физиологический электротон и его соотношение с физическим электротоном

1.3. Изменения ионных проницаемостей нервного волокна при пропускании через него постоянного тока.

Глава 2. Объект и методы исследования.

2.1. Морфология седалищного нерва и составляющих его волокон.

2.2. Методика отведения электротонических потенциалов целого нерва

2.3. Используемые аппаратура и растворы.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Глава 3. Экспериментальные и модельные исследования постэлектротониче-ских изменений поляризации и возбудимости нервных волокон.

3.1. Постэлектротонические изменения поляризации и возбудимости изолированного нерва при подпороговой поляризации различной силы и длительности

3.2. Описание изменений ионных проницаемостей во время электротонических и постэлектротонических потенциалов на математической модели нервного импульса.

Глава 4. Исследование возможного участия Ыа+-переносящей системы в образовании постэлектротонической деполяризации нервных волокон.

4.1. Влияние уменьшения и увеличения натриевого тока на постэлектротони-ческую деполяризацию изолированного нерва.

4.2. Влияние блокирования натриевых каналов на постэлектротоническую деполяризацию изолированного нерва.

Глава 5. Изучение возможного вклада К+-переносящей системы в генерацию постэлектротонической деполяризации нервных волокон.

5.1. Влияние уменьшения и увеличения калиевого тока на постэлектротоническую деполяризацию изолированного нерва.

5.2. Влияние блокирования калиевых каналов ионами тетраэтиламмония и бария на постэлектротоническую деполяризацию изолированного нерва

5.3. Использование математической модели, описывающей примембранное пространство перехвата Ранвье, для воссоздания постэлектротонической деполяризации

Введение Диссертация по биологии, на тему "Механизм возникновения постэлектротонической деполяризации изолированного нерва"

Актуальность темы исследования. Физический электротон описан впервые в 1849 году Дюбуа Реймоном (Du Bois-Reymond Е., 1849), который обнаружил, что при пропускании через нерв постоянного тока в области приложения катода развивается катэлектротонический, а в области анода - ан-электротонический потенциалы. Спустя 10 лет Е. Пфлюгером установлено (Pfliiger Е., 1859), что под катодом возбудимость нерва повышается, а под анодом, наоборот, понижается. После выключения поляризующего тока возбудимость под полюсами постоянного тока меняет свой знак на противоположный (извращается): понижается под катодом и повышается под анодом. Б.Ф. Вериго (1883, 1888) установлено, что при сильной и продолжительной поляризации повышенная возбудимость под катодом переходит в противоположное состояние - понижение возбудимости, названное им католической депрессией, которая может быть рассмотрена как одно из возможных объяснений понижения возбудимости после катэлектротона. В опытах на одиночных миелинизированных нервных волокнах показано (Ходоров Б.И., 1962, 1975; Bergman С., 1969), что повышение возбудимости в области катэлектротона вызвано деполяризацией мембраны и уменьшением порогового потенциала, а последующее понижение возбудимости при длительной католической поляризации определяется увеличением критического уровня деполяризации. Это состояние пониженной возбудимости, исходя из концепции Б.Ф. Вериго, сохраняется и после выключения поляризующего тока. Как видно, все исследователи констатируют снижение возбудимости под катодом после выключения поляризующего тока. Однако, причина постэлектротонических изменений возбудимости остаётся не выясненной.

В нашей лаборатории в опытах на одиночных перехватах Ранвье изолированных нервных волокон (Каталымов Л.Л., 1976, 1995 а, б) после прекращения электротонического стимула длительностью 1 мс обнаружен продолжительный след деполяризации, названный в последующем нами (Каталымов JT.JI., Евстигнеев Д.А., 2002) постэлектротонической деполяризацией (ПЭД), представляющей собой медленное возвращение поляризации к исходному уровню. Эти результаты оказались неожиданными, поскольку на фоне ПЭД следует ожидать не снижения, а повышения возбудимости, что находится в явном противоречии с классическими представлениями о постэ-лектротонических изменениях возбудимости. В связи с этим нами исследована природа ПЭД и сопровождающие её функциональные изменения нерва.

Задачи исследования:

2. Исследовать характер возбудимости нерва во время постэлектротонической деполяризации.

3. Исследовать вклад Na+- и К+- переносящих систем в генерацию постэлектротонической деполяризации нерва.

4. На математической модели нервного импульса Б. Франкенхёйзера, А. Хаксли (Frankenhaeuser В., Huxley A.F., 1964) и её модификации для интактных нервных волокон (Каталымов Л.Л., Глухова Н.В., 2002, 2003) исследовать условия, которые могут обусловить возникновение постэлектротонической деполяризации.

Научная новизна. 1. Впервые после завершения катэлектротона (область исчезающего катэлектротона) обнаружена и исследована постэлектро-тоническая деполяризация (ПЭД), представляющая собой медленное восстановление поляризации нерва к исходному уровню. 2. Установлено, что амплитудно-временные характеристики ПЭД не изменяются при блокировании натриевых каналов и замене наружных ионов натрия на непроникающие ионы холина. 3. При воздействии на К+-переносящую систему ПЭД претерпевает значительные изменения: ПЭД в гиперкалиевом растворе устраняется, а при блокировании калиевых каналов увеличивается. 4. Высказано предположение, что возникновение ПЭД связано с аккумуляцией ионов калия, выходящих из нервных волокон во время деполяризации, в примембранном пространстве миелинизированных нервных волокон.

Положения, выносимые на защиту:

1. После приложения к нерву деполяризующего тока длительностью 1 - 50 мс развивается постэлектротоническая деполяризация (ПЭД), представляющая собой медленное восстановление поляризации к исходному уровню.

Научно-практическая значимость. Полученные нами данные о повышении возбудимости нерва после завершения катэлектротона длительностью от 1 до 50 мс коренным образом изменяют представления о изменениях возбудимости нерва после приложения к нему католических стимулов постоянного тока. Получение такого рода данных показывает, что изменения ионных проницаемостей мембраны не ограничиваются временем действия постоянного тока, а имеют место и после окончания катэлектротона, что особенно важно, так как поляризация нервной ткани постоянным током широко используется как в физиологической практике для определения потенциал-зависимости открывания и закрывания ионных каналов, так и медицинской практике для электрофореза лекарственных средств и изменения тонуса мускулатуры.

Апробация работы. Основные результаты доложены на ежегодных внутривузовских конференциях Ульяновского государственного педагогического университета им. И.Н. Ульянова (2000-2003 г.г.), а также на 18 съезде физиологического общества имени И.П. Павлова в г. Казани (25 - 28 сентября 2001 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 работ.

Структура и объём диссертации. Диссертация изложена на 100 страницах машинописного текста, включает 18 рисунков. Состоит из введения, обзора литературы, результатов исследования и их обсуждения, заключения, выводов и списка литературы, включающего 155 источников, из которых 117 иностранных авторов.

Заключение Диссертация по теме "Физиология", Евстигнеев, Дмитрий Александрович

ВЫВОДЫ

1. После подпороговой деполяризации нерва постоянным током длительностью 1,5, 10 и 50 мс развивается постэлектротоническая деполяризация (ПЭД) - медленное возвращение поляризации к исходному уровню. Амплитуда и длительность ПЭД пропорциональны продолжительности приложенной деполяризации. В процессе ритмической стимуляции нерва ПЭД суммируется.

2. Во время ПЭД возбудимость нерва повышена. Фаза повышенной возбудимости по своей продолжительности соответствует длительности ПЭД.

4. Математическая модель Б. Франкенхёйзера, А. Хаксли (Frankenhaeuser В., Huxley A.F., 1964) не воспроизводит ПЭД. Введение в неё возможной аккумуляции выходящих во время деполяризации ионов калия в примембранном пространстве перехвата Ранвье, отделённом от интер-стициальной жидкости диффузионным барьером, позволило в модельных экспериментах воспроизвести ПЭД.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В 1976 году Л.Л. Каталымовым после приложения к нервному волокну с полностью заблокированными натриевыми каналами электротонического стимула примерно такой же амплитуды и длительности, как и потенциал действия, обнаружен продолжительный след деполяризации.

Для того, чтобы проверить наличие продолжительного следа деполяризации после электротона в условиях максимально приближенных к естественным, изучение постэлектротонических изменений поляризации и возбудимости проводили при небольших (подпороговых) силах раздражения и без какого-либо подавления ионных каналов.

В ответ на приложение к нерву одиночных подпороговых деполяризующих стимулов возникает катэлектротон амплитудой 2-3 мВ. После выключения поляризующего стимула происходит постепенное восстановление мембранного потенциала к исходному уровню - развивается постэлектрото-ническая деполяризация (ПЭД). Амплитудно-временные характеристики ПЭД изменяются в зависимости от силы и продолжительности поляризующего тока. После приложения катода продолжительностью 1 мс ПЭД составила 0.093±0.004 мВ. Снижение постэлектротонической деполяризации происходило по экспоненте в течение 7.123±0.576 мс. После поляризации нерва катодным током длительностью 5 мс амплитуда и длительность ПЭД увеличились и составили 0.189±0.005 мВ и 23.212±1.186 мс, а после катэлектрото-на длительностью 10 мс - 0.220±0.11 мВ и 68.721±3.389 мс соответственно. Аналогичным образом изменяются амплитуда и длительность ПЭД в зависимости от интенсивности поляризации: увеличение интенсивности католической поляризации в 2 раза вызывает 1.3-кратное увеличение амплитуды и 1.4-кратное увеличение длительности ПЭД.

Нанесение на нерв серии католических толчков приводит к суммации ПЭД. Деполяризующие стимулы, наносимые частотой 10 имп/с, приводят к незначительному росту ПЭД - наблюдается её суммация. Деполяризующие стимулы, наносимые частотой 100 и 300 имп/с, приводят к суммации ПЭД с образованием деполяризационного плато.

Для того, чтобы выяснить, какие изменения возбудимости сопровождают генерацию ПЭД и как они согласуются с классическими исследованиями, использовали методику нанесения парных стимулов: первого - поляризующего и второго - тестирующего, интервал между которыми произвольно изменяли от 1 до 200 мс. Обнаружено, что во время ПЭД возбудимость повышена - потенциал действия в ответ на субмаксимальный тестирующий стимул возрастает по своей амплитуде. Фаза повышенной возбудимости по своей продолжительности соответствует длительности ПЭД.

Это явно не согласуется с данными о понижении возбудимости после КЭТ (Pfluger Е., 1859; Вериго Б.Ф., 1883, 1888; Erlanger J., Blair Е.Н., 1931). Получение столь противоположных данных возможно связано с тем, что после физического электротона у этих авторов не наблюдается следа деполяризации, аналогичного обнаруженной нами ПЭД. Отсутствие следа деполяризации и сопровождающего её повышения возбудимости нерва у этих авторов, вероятно, связано с тем, что опыты проводились ими на свежевыделенных нервах, у которых, как известно (Lorente de No R., 1947), обнаруживается только быстрый электротон, в точности повторяющий форму прямоугольного импульса.

Экспериментальная проверка возможного участия натриевого тока в генерации ПЭД выявила следующее. Уменьшение 1ма путём замены ионов натрия в растворе Рингера на непроникающие ионы холина не привело к изменениям ПЭД. Неизменность амплитудно-временных характеристик ПЭД при замене ионов натрия на холин говорит в пользу того, что генерация ПЭД не зависит от присутствия ионов натрия в наружном растворе. Сходные результаты были получены в экспериментах с подавлением натриевого тока блока-тором натриевых каналов новокаином: ПЭД после одиночного катэлектротона, также как и суммарная ПЭД при ритмической стимуляции нерва не меняют своего течения.

Всё это, видимо, говорит о том, что натриевый ток не может быть причиной возникновения ПЭД.

Проверка возможного участия К+-переносящей системы в создании ПЭД выявила, что увеличение наружной концентрации ионов калия приводит к устранению ПЭД, а блокирование калиевых каналов тетраэтиламмонием и барием, напротив, приводит к росту ПЭД. Для объяснения изменений, происходящих с ПЭД в гиперкалиевом растворе и при блокировании калиевых каналов, обратились к гипотезе об аккумуляции ионов калия в примембранном пространстве перехватов Ранвье (Каталымов JI.JI., 1974 а, б).

Введение параметров примембранного пространства (Каталымов JI.JI., Глухова Н.В., 2002, 2003) в математическую модель Б. Франкенхёйзера, А. Хаксли (Frankenhaeuser В., Huxley A.F., 1964) позволило получить ПЭД после завершения КЭТ. Ионные токи, полученные на модифицированной математической модели отличались от таковых модели Б. Франкенхёйзера, А. Хаксли тем, что калиевый ток постепенно уменьшался в течение поляризующего стимула и к концу стимула составлял 80 % от аналогичного тока, полученного на модели Б. Франкенхёйзера, А. Хаксли. Аналогичное уменьшение калиевого тока при сильной деполяризации наблюдается в экспериментах с фиксацией потенциала (Hodgkin A.L., Huxley A.F., 1952 b; Frankenhaeuser В., Hodgkin A.L., 1956) и связывается с аккумуляцией ионов калия, происходящей в периаксональном пространстве гигантского аксона кальмара. Данный вывод вполне приложим и к миелинизированным нервным волокнам. Вполне естественно, что постепенное уменьшение калиевого тока во время деполяризации миелинизированных нервных волокон можно объяснить тем, что ионы калия, выходящие во время деполяризации, скапливаются в примембранном пространстве перехвата Ранвье и вызывают уменьшение концентрационного градиента для 1к, что закономерно приводит к замедлению выхода ионов калия из нервного волокна и созданию продолжительного следа деполяризации, который адекватно и воспроизводится модифицированной математической моделью, учитывающей аккумуляцию ионов калия в примем-бранном пространстве (Каталымов JI.JI., Глухова Н.В., 2002, 2003).

На математической модели, модифицированной с учётом аккумуляции ионов калия в примембранном пространстве, мы также получили увеличение ПЭД при блокировании калиевого тока по сравнению с тем, что получается в нормальных условиях. Причина увеличения ПЭД при блокировании 1к, как оказалось, состоит в том, что ослабление калиевого тока приводит к увеличению тока утечки, в результате чего из мембраны выходит то же количество ионов калия, что и в нормальных (без блокирования 1к) условиях. Так, если в норме во время электротонического потенциала из нервного волокна согласп л но математической модели выходит 5-10" моль/см калия за счёт специфи

11 2 ческого калиевого тока и 1.01-10" моль/см калия за счёт тока утечки, что в

11 2 сумме составляет 1.06-10" моль/см , то при полном блокировании калиевых каналов выход калия за счет специфического калиевого тока равен нулю, а выход ионов калия за счёт тока утечки оказывается равным 1.061-10"11 моль/см . Таким образом, общий выход ионов калия при блокировании калиевых каналов не уменьшается, следовательно, нельзя ожидать уменьшения ПЭД при блокировании специфического калиевого тока. В связи с этим эксперименты с блокированием калиевых каналов укладываются в общую картину аккумуляции ионов калия в примембранном пространстве миелинизи-рованных нервных волокон.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Евстигнеев, Дмитрий Александрович, Ульяновск

1. Беляев В.И. Изменение электрической активности одиночного перехвата Ранвье изолированного нервного волокна под влиянием новокаина // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. -1963. №8.-С. 24-26.

2. Беляев В.И. Сопоставление изменений электрической активности одиночного перехвата Ранвье при повышении концентрации ионов калия и новокаина // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 1964. - №12. - С. 13 - 17.

3. Боровягин В.Л. Некоторые данные электромикроскопических исследований ультраструктуры периферических нервных волокон лягушки // Цитология. 1960. - № 2. - С. 138 -143.

4. Бородин А.Н. Элементарный курс теории вероятностей и математической статистики. СП.б.: Лань, 2002. - 256 с.

5. Вержбицкий В.М. Численные методы. Математический анализ и обыкновенные дифференциальные уравнения. -М.: Высшая школа, 2001.-382 с.

6. Вериго Б.Ф. К вопросу о действии на нерв электрического тока прерывистого и непрерывного. Дисс. Санкт-Петербург, 1888. 130 с.

7. Вериго Б.Ф. О раздражении нервов (Протокол заседания зоологического отделения 24 апреля 1882 г.) // Труды Санкт-Петербургского общества естествоиспытателей. 1883. - Т. 14. -Вып. 1.-С. 1-3.

8. Волков Ю.Г. Диссертация. Подготовка, защита, оформление: Практическое пособие. М.: Гардарики, 2002. - 160 с.

9. Воронцов Д.С. Общая электрофизиология. М.: Медгиз, 1961. - 488

10. Воронцов Д.С. Роль периневрия в образовании физического электротона // Физиологический журнал СССР им. И.М. Сеченова -1962. Т. 48. - № 5. - С. 510 - 519.

11. Воронцов Д.С., Шуба М.Ф. Физический электротон нервов и мышц. Киев: Наукова Думка, 1966. - 214 с.

12. Гелетюк В.И., Казаченко В.Н. Механизм блокирования К+каналов тетраэтиламмонием // Биофизика. 1987. - Т. 32. - Вып. 5. - С. 859 -873.

13. Герих И.Г. О значении ацетилхолинового обмена для физического и физиологического электротона нервного ствола: Автореф. дис. . канд. биол. наук. Казань, 1970. 22 с.

14. Каталымов JI.JI. Особенности следовой деполяризации нерва и одиночных нервных волокон лягушки // Нейрофизиология. 1974 а. - Т. 6. - № 5. - С. 532 - 542.

15. Каталымов JI.JI. Следовые потенциалы одиночного перехвата Ранвье изолированных нервных волокон лягушки // Физиологический журнал им. И.М. Сеченова. 1974 б. - Т. 60. - № 11. - 1750 - 1755.

16. Каталымов JI.JI. Следовые потенциалы и следовые изменения возбудимости нерва и одиночных нервных волокон: Дисс . док. биол. наук. Ульяновск, 1976. 327 с.

17. Каталымов JI.JI. Влияние изменения наружной концентрации ионов натрия, хлора и калия на следовую деполяризацию одиночного перехвата Ранвье изолированных нервных волокон // Физиологический журнал им. И.М. Сеченова. 1980. - Т. 66. - № 8. - С. 1187 -1192.

18. Каталымов JI.JI. Влияние ингибиторов натриевой проницаемости (новокаина и тетродотоксина) на следовую деполяризацию миелинизированных нервных волокон // Физиологический журнал им. И.М. Сеченова. 1995 а. - Т. 81. - № 9. - С. 127 - 133.

19. Каталымов JI.Л. Ионы натрия не участвуют в генерации следовой деполяризации миелинизированных нервных волокон // Доклады Академии Наук. 1995 б. - Т. 341. - № 6. - С. 839 - 841.

20. Каталымов Л.Л., Глухова Н.В. Следовая деполяризация перехвата Ранвье миелинизированных нервных волокон. 1. Расчет выхода ионов калия // Актуальные проблемы физиологии человека и животных. Ульяновск: УлГПУ, 2002. - С. 30 - 37.

21. Каталымов Л.Л., Глухова Н.В. Некоторые характеристики примем-бранного пространства миелинизированных нервных волокон // Доклады Академии Наук. 2003. - Т. 388. - №3. - С. 420 - 422.

22. Каталымов Л.Л., Евстигнеев Д.А. Постэлектротонические изменения возбудимости нервных волокон // Успехи современного естествознания. 2002. - №5. - С. 45 - 46.

23. Кремер Н.М. Теория вероятностей и математическая статистика. -М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2001. 543 с.

24. Кубасов И.В. Влияние ионов калия на потенциалы действия перехватов Ранвье сенсорных и моторных волокон // Физиологический журнал им. И.М. Сеченова. 1980. - Т. 75. - № 5. - С. 401 - 402.

25. Кудрявцев Е.М. Mathcad 8. М.: ДМК, 2000. - 319 с.

26. Лакин Г.Ф. Биометрия. М.: Высшая школа, 1980. - 292 с.

27. Медвенский В.М. Влияние различных альтераций на адаптацию нерва к постоянному тока секундной длительности // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 1940. - Т. 10. - Вып. 1 -2.-С. 47-49.

28. Робетсон Дж. Ультраструктура возбудимых мембран и гигантский синапс центрального волокна рака // Современные проблемы электробиологии. М.: Мир, - 1964. - 300 с.

29. Трададюк А.А. Изменение проницаемости протоплазматических мембран нерва под воздействием некоторых микроэлементов // Тез.докл. научн. конф. «Микроэлементы в медицине». Иваново-Франковск. - 1965. - С. 141 - 143.

30. Ушаков Б.П., Авербах М.С., Суздальская И.П., Трошина В.П., Черепанова Т.Н. О парабиотической природе физиологического электротона // Физиологический журнал им. И.М. Сеченова. 1953. - Т. 34. -№2. -С. 218-224.

31. Ходоров Б.И. Исследование механизма и природы аккомодации нерва: Автореф. дис. . канд. мед. наук. М, 1950 а. -20 с.

32. Ходоров Б.И. Электротон и аккомодация // Успехи современной биологии. 1950 б. - Т. 29. - Вып. 3. - С. 329 - 359.

33. Ходоров Б.И. О соотношениях между мембранным потенциалом покоя и критическим потенциалом в связи с проблемой возбудимости // Успехи современной биологии. 1962. - Т. 54. - Вып. 3 (6). -С. 333 - 354.

34. Ходоров Б.И. Общая физиология возбудимых мембран. М.: Наука, 1975. - 406 с.

35. Ходоров Б.И., Беляев В.И. Физиологический электротон одиночного перехвата Ранвье в условиях воздействия ионов тетраэтиламмония // Биофизика клетки. 1965. -Т. 1. - С. 159- 174.

36. Ходоров Б.И., Ворновицкий Е.Г. О различиях в механизме угнетающего действия тетродотоксина и новокаина на скелетные мышечные волокна лягушки // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 1967. - № 11. - С. 34 - 37.

37. Чаговец В.Ю. О применении теории диссоциации Аррениуса к электрическим явлениям на живых тканях // Журнал Русск. физ.-хим. об-ва. 1896. - Т. 28. - №7. - С. 657 - 663.

38. Чаговец В.Ю. Избранные труды в одном томе. Киев: Изд-во Академии Наук УССР, 1957. - 514 с.

39. Arhem P. Effects of rubidium, caesium, strontium, barium and lan-thanium on ionic currents in myelinated nerve fibres of Xenopus laevis // Acta Physiologica Scandinavica 1980. - Vol. 108. - P. 7 - 16.

40. Armstrong C.M. Interaction of TEA ion derivates with the potassium channels of giant axons // J. Gen. Physiol. 1971. - Vol. 58. - P. 413 -437.

41. Armstrong C.M., Binstock L. Anomalous rectification in the squid axon injected with TEA // J. Gen. Physiol. 1965. - Vol. 48. - P. 859 - 872.

42. Armstrong C.M., Taylor S.R. Interaction of barium ions with potassium channels of squid giant axons // Biophys. J. 1980. - Vol. 30. - P. 473 -488.

43. Arrhenius S.Z. Uber die Dissociation der in Wasser Gelosten Stoffe // Z. Physikal. Chemie. 1887. - Vol. l.-P. 631 -648.

44. Barrett E.F., Morita K., Scappaticci K.A. effects of tetraethylammonium on the depolarizing after-potential and passive properties of lizard myelinated axons // J. Physiol. 1988. - Vol. 402. - P. 65 - 78.

45. Bergman C. Seul d'excitation et regimes d'active du noeud de Ranvier: These doctorate. Paris, 1969. 256 P.

46. Bergman J. Analyse experimentale et interpretation de l'hyperpolarisation post-tetanique du nerf sciatique de grenouille: These doctorate. Paris, 1973. 184 P.

47. Bernstein J. Electrobiologie. Braunschweig: Vieweg, 1912. - 215 p.

48. Biedermann J. Elektrophysiologie. Leipzig: G. Fischer, - 1895. - 206 s.

49. Bishop G. The relation between the treshold of nerve response and polarisation by galvanic current stimuli // Amer. J. Physiol. 1928. - Vol. 84. p. 417-436.

50. Bogue J., Rosenberg H. The rate of development and spread of electro-tonus // J. Physiol. 1934. - Vol. 82. - P. 353 - 368.

51. Brismar Т. Slow mechanism for sodium permeability inactivation in myelinated nerve fiber of Xenopus Laevis // J. Physiol. 1977. - Vol. 270.-P. 283-297.

52. Brismar T. Potential clamp analysis of membrane current in rat myelinated nerve fibres// J. Physiol. 1980. - Vol. 298. - P. 171 - 184.

53. Chen E.J., Fan S.F., Feng T.P. // Chin. J. Physiol. 1952. - Vol. 18. - P. 103 - 112. (цитировано по: Воронцов Д.С., 1962).

54. Chiu S.Y., Ritchie J.M. Evidence for the presence of potassium channels in the internode of frog myelinated nerve fibres // J. Physiol. 1982. -Vol. 322.-P. 485 -501.

55. Chiu S.Y., Ritchie J.M. On the physiological role of internodal potassium channels and the security of conduction in myelinated nerve fibres // Proc. R. Soc. Lond. 1984. - Vol. 220. - P. 415 - 422.

56. Chiu S. Y., Ritchie J. M., Rogart R. B. and Stagg D. A quantitative description of membrane currents in rabbit myelinated nerve // J. Physiol. -1979. Vol. 292. - P. 149 - 166.

57. Chuman M.A., Schauf C.L., Davis F.A., Stefoski D. Selective blockade of components of potassium activation in Myxicola axons // Experientia. 1987.-Vol. 43.-P. 169-171.

58. Clay J.R. Quaternary ammonium ion blockade of IK in nerve axons revisited. Open channel block vs. State independent block // J. Membrane Biol. 1995. - Vol. 147. - P. 23 - 34.

59. Cole K.S. Dynamic electrical characteristics of the squid axon membrane // Arch. Sci. Physiol. 1949. - Vol. 3. - P. 253 - 258.

60. Cole K.S., Curtis H.J. Electric impedance of nerve and muscle // Cold Spring Harbor Symposium Quant. Biol. 1936. - Vol. 4. - P. 73 - 87.

61. Conti F., Hille В., Neumcke В., Nonner W., Stampfli R. Conductance of the sodium channels in myelinated nerve fibres with moderate sodium inactivation // J. Physiol. 1976. - Vol. 262. - P. 729 - 742.

62. Coombs J.S, Curtis D., Eccles J.C. The electrical constants of the motoneuron membrane 11 J. Physiol. 1959. - Vol. 145. - P. 505 - 528.

63. Crecitelli F. Nerve sheath as a barrier to the action of certain substances // Amer. J. Physiol. 1951. - Vol. 166. - P. 229 - 241.

64. Dodge F.A., Frankenhaeuser B. Membrane currents in isolated frog nerve fibre under voltage clamp conditions //J. Physiol. 1958. - Vol. 143. -P. 76 - 90.

65. Dodge F.A., Frankenhaeuser B. Sodium currents in the myelinated nerve fibre of Xenopus laevis investigated with the voltage clamp technique // J. Physiol. 1959. - Vol. 148. - P. 188 - 200.

66. Dubois J.M. Evidence for the existence of three types of potassium channels in the frog Ranvier node membrane // J. Physiol. 1981. - Vol. 318. -P. 297-316.

67. Dubois J.M., Bergman C. Potassium accumulation in the perinodal space of frog myelinated axons // Pflug. Arch. 1975. - Vol. 358. - P. Ill -124.

68. Du Bois Reimond E. Untersuchungen iiber die tierische Elektrizitat. -Berlin: Reiner, 1849. (цитировано по: Воронцов Д.С., Шуба М.Ф., 1966).

69. Eaton D.C., Brodwick M.S. Effect of internal divalent cations on squid axon//Biophys. J. 1975. - Vol. 15.-41 P.

70. Ebbecke J. Zur Lehre vom Electrotonus // Ergebnisse der Physiol. -1933.-Vol. 35.-P. 756-764.

71. Erlanger J., Bishop G., Gasser H. Experimenatl sic. analysis of the simple action potential wave in nerve by the cathode ray oscillograph // Amer. J. Physiol. 1926. - Vol. 78. - P. 537 - 573.

72. Erlanger J., Blair E.H. The irritability changes in nerve in response to subthreshold constant currents, and related phenomena // Amer. J. Physiol. 1931.-Vol. 99.-P. 129- 135.

73. Erlanger J., Gasser H. Elektrical signes of nervous activity, University of Pennsylvania, Press Philadelphia, 1937. 221 p.

74. Fain G.C., Quandt F.N. The effects of tetraethylammonium and cobalt ions on responses to extrinsic current toad rools // J. Physiol. 1980. -Vol. 303.-P. 515 -533.

75. Feng T.P., Gerard R.W. Mechanism of nerve asphyxation: with a note on the nerve sheath as a diffusion barrier // Proc. Soc. Exp. Biol, and Med. -1930. Vol. 27. - P. 1073 - 1080.

76. Feng T.P., Hsu C.H. // Chin. J. Physiol. 1951. - Vol. 18. - P. 71 - 80. (цитировано по: Воронцов Д.С., 1962).

77. Feng T.P., Liu Y.M. The connective tissue sheath of the nerve as effective diffusion barrier // J. Cell, and Сотр. Physiol. 1949 a. - Vol. 34. -P. 1 - 16.

78. Feng T.P., Liu Y.M. The concentration-effect relationship in the depolarization of amphibian nerve by potassium and other agents // J. Cell, and Сотр. Physiol. 1949 b. - Vol. 34. - P. 33 - 41.

79. Flick H. Die Wirkung erhohter Natrium-AuBenkonzentrationen auf das Ruhe- und Aktionspotential markhaltiger Nervenfasern // Pfliigers Ar-chiv. 1965. - Vol. 284. - P. 201 - 212.

80. Frank K., Fuortes M. Unitary activity of spinal interneurones of Cats // J. Physiol. 1956. - Vol. 131. - P. 424 - 435.

81. Frankenhaeuser B. Steady state inactivation of sodium permeability in myelinated nerve fibres of Xenopus laevis // J. Physiol. 1959. - Vol. 148.-P. 671 -676.

82. Frankenhaeuser B. Quantitative description of sodium currents in myelinated nerve fibres of Xenopus laevis // J. Physiol. 1960. - Vol. 151. -P. 491 -501.

83. Frankenhaeuser B. Delayed currents in myelinated nerve fibres of Xenopus laevis investigated with voltage clamp technique // J. Physiol. -1962 a.-Vol. 160.-P. 40-45.

84. Frankenhaeuser В. Instantaneous potassium currents in myelinated nerve fibres of Xenopus laevis // J. Physiol. 1962 b. - Vol. 160. - P. 46 - 53.

85. Frankenhaeuser B. Potassium permeability in myelinated nerve fibres of Xenopus laevis // J. Physiol. 1962 c. - Vol. 160. - P. 54 - 61.

86. Frankenhaeuser B. A quantitative description of potassium currents in myelinated nerve fibres of Xenopus laevis // J. Physiol. 1963. - Vol. 169.-P. 424-430.

87. Frankenhaeuser В., Hodgkin A.L. The after-effects of impulses in the giant nerve fibres of Loligo // J. Physiol. 1956. - Vol. 131. - P. 341 -376.

88. Frankenhaeuser В., Huxley A.F. The action potential in the myelinated nerve fibre of Xenopus laevis as computed on the basis of voltage clamp data // J. Physiol. 1964. - Vol. 171. - P. 302 - 315.

89. Gasser H.S. Discussion in the hypothesis of salutatory conduction by B. Frankenhaeuser // Cold Spring Harbor Symposium Quant. Biol. 1952. -Vol. 17.-P. 32-36.

90. Gasser H.S. Properties of dorsal root unmedullated fibers on the two sides of the ganglion // J. Gen. Physiol. 1955. - Vol. 38. - P. 709 - 728.

91. Goldman D.E. Potential, impedance, and rectification in membranes // J. Gen. Physiol. 1943. - Vol. 27. - P. 37 - 60.

92. Grissmer S. Properties of potassium and sodium channels in frog inter-node // J. Physiol. 1986. - Vol. 381. - P. 119 - 134.

93. Harris R.E., Larsson H.P., Isacoff E.Y. A permanent ion binding site located between two gates of the Shaker K+ channel // Biophys. J. 1998. -Vol. 74.-P. 1808- 1820.

94. Hermann L. Handbuch der Physiologie Allgemeine Nervenphusiologie. -Leipzig: FCW, 1879. 282 s.

95. Hille B. The selective inhibition of delayed potassium currents in nerve by tetraethylammonium ion // J. Gen. Physiol. 1967. - Vol. 50. - P. 1287 - 1302.

96. Hille B. Potassium channels in myelinated nerve: selective permeability to small cations // J. Gen. Physiol. 1973. - Vol. 61. - P. 669 - 686.

97. Hodgkin A.L. The ionic basis of electrical activity in nerve and muscle // Biol. Rev. 1951. - Vol. 26. - P. 339 - 409.

98. Hodgkin A.L., Huxley A.F. Currents carried by sodium and potassium ions through the membrane of the giant axon of Loligo // J. Physiol. -1952 a. Vol. 116. - P. 449 - 472.

99. Hodgkin A.L., Huxley A.F. The components of membrane conductance in the giant axon of Loligo // J. Physiol. 1952 b. - Vol. 116. - P. 473 -496.

100. Hodgkin A.L., Huxley A.F. The dual effect of membrane potential on sodium conductance in the giant axon of Loligo // J. Physiol. 1952 c. -Vol. 116.-P. 497-500.

101. Hodgkin A.L., Huxley A.F. A quantitative description of membrane current and its application to conduction and excitation in nerve // J. Physiol. 1952 d. - Vol. 117. - P. 500 - 544.

102. Hodgkin A.L., Huxley A.F., Katz B. Measurement of current-voltage relations in the membrane of the giant axon of Loligo // J. Physiol. 1952. -Vol. 116.-P. 424-448.

103. Hodgkin A.L., Katz B. The effect of sodium ions on the electrical activity of the giant axon of the squid // J. Physiol. 1949. - Vol. 108. - P. 37 -77.

104. Huxley A.F., Stampfli R. Effect of potassium and sodium on resting and action potentials of single myelinated nerve fibres // J. Physiol. — 1951. — Vol. 112.-P. 496-508.

105. Jiang Y., MacKinnon R. The barium site in a potassium channel by X-Ray crystallography // J. Gen. Physiol. 2000. - Vol. 115. - №3. - P. 269 -272.

106. Katsuki Y., Yanagisawa K., Kanzaki J. Tetraethylammonium and tetro-dotoxin: effects on cochlear potentials// Science. 1966. - Vol. 151. - P. 1544- 1545.

107. Khodakhan K., Melishchuk A., Armstrong C.M. Killing К channels with TEA+ // Proc. Natl. Acad. Sci. 1997. - Vol. 94. - P. 13335 - 13338.

108. Koppenhofer E. TEA-Wirkung auf die Ionenstrome markhaltiger Ner-venfasern Xenopus laevis // Pflugers Archiv. 1966. - Vol. 289. - R. 9.

109. Koppenhofer E. Die Wirkung ven TEA auf die Membranstrome Ranvier-scher Schniirringe von Xenopus laevis // Pflugers Archiv. 1967. - Vol. 293.-P. 34-55.

110. Koppenhofer E., Vogel W. Wirkung von Tetrodotoxin und TEA ander innerseite der Schnurringsmembran ven Xenopus laevis // Pflugers Archiv. 1969. - Vol. 313. - P. 361 - 380.

111. Krnjevic K. The connective tissue of the frog sciatic nerve // Quart. J. exp. Physiol. 1954. - Vol. 39. - P. 55 - 72.

112. Landon D.N., Williams P.L. Ultrastructure of the node of Ranvier // Nature. 1963. - Vol. 199. - P. 575 - 577.

113. Lehmann H.J. // Zs. Zellforsch. 1957. - Vol. 46. - P. 232 - 241. (цитировано по: Воронцов Д.С., Шуба М.Ф., 1966).

114. Lehmann H.J. Die Nervenfasern // Mollendorff-Bargmanns Handbuch der mikroskopischen Anatomie. 1959. - Bd. 4.-515 s.

115. Lorente de No R. A study of nerve physiology // Studies from the Rock-feller institute for medical research. 1947. Vol. 131. - P. 496. - Vol.

116. P. 548. - New York: The Rockefeller Institute for Medical Research.

117. Lorente de No R. // J. Cell. Сотр. Physiol. 1950. - Vol. 35. - P. 195 -211. (цитировано по: Воронцов Д.С., 1962).

118. Lundberg A. Electrotonus in frog spinal roots and sciatic trunk // Acta Physiologica Scandinavica. 1951. - Vol. 23. - P. 234 - 262.

119. Luttgau H.C.R. Das Kalium Transportsystem am Ranvierknoten isolierter markhaltiger Nervenfasern // Pfliigers Archiv. 1960. - Vol. 271. - P. 613-622.

120. Marmont G. Studies on the axon membrane // J. cell. сотр. Physiol. -1949. Vol. 34.-P. 96-114.

121. Matteucci M.C. // Compt. rend. Acad. Sci. 1863. - Vol. 56. - P. 760 -773. (цитировано по: Воронцов Д.С., ШубаМ.Ф., 1966).

122. Mozhayeva G.N., Naumov A.P. Tetraethyammonium ion of potassium conductance of the nodal membrane // Biochim. Biophys. Acta. 1972. -Vol. 290.-P. 248-255.

123. Neumcke В., Schwarz J.R., Stampfli R. A comparision of sodium currents in rat and frog myelinated nerve: normal and modified sodium inac-tivation // J. Physiol. 1987. - Vol. 382. - P. 175 - 191.

124. Niedergerke R. Elektrotonus und akkomodation an der markhaltiger Nervenfaser // Pfliigers Archiv. 1953. - Vol. 258. - P. 108 - 120.

125. Parrack H. Exitability of the excised and circulated frog's sciatic nerve // Amer. J. Physiol. 1940. - Vol. 130. - № 2. - P. 481 - 487.

126. Pfltiger E. Untersuchungen tiber die Physiologie des Electrotonus. Berlin: Hirschwald. - 1859. - 181 s.

127. Poulter M.O., Padjen A.L. Different voltage-dependent potassium conductances regulate action potential repolarization and excitability in frog myelinated axon // Neuroscience. 1995. - Vol. 68. - P. 497 - 504.

128. Rasband M.N., Shrager P. Ion channel sequestration in central nervous system axons // J. Physiol. 2000. - Vol. 525. - №1. - P. 63 - 73.

129. Rasband M.N., Trimmer J.S., Schwarz T.L., Levinson S.R., Ellisman M.N., Schachner M., Shrager P. Potassium channel distribution, clustering, and function in remyelinating rat axons // J. Neuroscience. 1998. -Vol. 18.- №1. - P. 36-47.

130. Robertson J.D. The ultrastructure of nodes of Ranvier in frog nerve fibers //J. Physiol 1957.-Vol. 137.-P. 8- 15.

131. Roper J., Schwarz J.R. Heterogeneous distribution of fast and slow potassium channels in myelinated rat nerve fibres // J. Physiol. 1989. -Vol. 416.-P. 93-110.

132. Schmitz W., Schafer H. Zum Nachweis der Polarisationskapazitat am Nerven // Pfltigers Archiv. 1933 a. - Vol. 232. - P. 20 - 32.

133. Schmitz W., Schafer H. Der Aktionstrom des polarisierten Nerven // Pflugers Archiv. 1933 b. - Vol. 232. - P. 713 - 821.

134. Schoepfle G.M., Grant J.M. Relation between electrotonus potential and membrane resistiveiti in frog nerve // Amer. J. Physiol. 1954. - V. 117.-P. 187- 193.

135. Scoglund C.R. The electrotonic changes of excitability in nerve and their relation to accommodation // Kungl. Suenska Vetenskapsakademiens. -1945.-Vol. 21.-№9.-P. 1-48.

136. Shanes A., Freygang W., Grundfest H., Amantiek E. Anesthetic and calcium action in the voltage clamped squid giant axon // J. Gen. Physiol. -1959. Vol. 42. - № 4. - P. 793 - 800.

137. Shrager P.G., Macey R.I., Strickholm A. Internal perfusion of crayfish giant axon: Action of tannic acid, DDT, and TEA // J. Cell. Physiol. -1969.-Vol. 74.-P. 77-90.

138. Sigworth F.J. The variance of sodium current fluctuations at the node of Ranvier 11 J. Physiol. 1980. - Vol. 307. - P. 97 - 129.

139. Sperelakis N., Schneider M., Harris EJ. Decreased К conductance produced by Ba++ in frog sartorius fibres // J. Gen. Physiol. 1967. - Vol. 50.-P. 1565- 1583.

140. Spigelman I., Puil E. K+-Channel blockade in trigeminal root ganglion neurons: effects on membrane outward currents // J. Neurophysiol. -1989. Vol. 62. - P. 802 - 809.

141. Stampfli R. Die Strom-Spannungs-Charakteristik der erregbaren Mem-bran eines einzelnen Schntirrings und ihre Abhangigkeit von der Ionenkonzentration // Helv. Physiol. Acta. 1958. - Vol. 16. - P. 127 -146.

142. Stampfli R. Electrophysiology and morphology of myelinated nerve fibers. I. Introduction. The Ranvier node, past and future. A personal outlook afterforty years of research // Experientia. 1983. - Vol. 39. - № 9. -P. 931 -935.

143. Stanfield P.R. The effect of tetraethylammonium ion on the delayed currents of frog skeletal muscle // J. Physiol. 1970. - Vol. 209. - P. 209 -229.

144. Tasaki I., Hagiwara S. Demonstration of two stable potential states in the squid giant axon under TEA // J. Gen. Physiol. 1957. - Vol. 40. - P. 859-855.

145. Tasaki I., Mizouguchi M., Tasaki K. Modification of the electric response of a single Ranvier node by narcosis, refractorinese and polarization//J. Neurophysiol. 1948. -Vol. 11. - P. 305 - 317.

146. Toib A., Lyakhov V., Marom S. Interaction between duration of activity and time course of recovery from slow inactivation in mammalian brain Na+ channels // J. Neuroscience. 1998. - Vol. 18. - № 5. - P. 1893 -1903.

147. Ulbricht W., Flacke W. After-potentials and large depolarizations of single nodes of Ranvier treated with veratridine // J. Gen. Physiol. 1965. -Vol. 48.-P. 1035- 1046.

148. Werigo B. Die depressive Kathodenwirkung, ihre Erklarung und Bedeu-tung // Pflugers Archiv. 1901. - Bd. 84. - S. 547 - 618.

149. Werigo B. Die secundaren Erregbarkeitsanderungen an der Cathode eines andauernd polarisirten Froschnerven // Pflugers Archiv. 1883. - Bd. 31. -S. 417-457.

150. Werman R., Grundfest H. Graded and all-or-none electrogenesis in the arthropod muscle. II. The effects of alkali-earth and onium ions on lobster muscle fibers // J. Gen. Physiol. 1961. - Vol. 44. - P. 997 - 1027.

151. Williams P.L., Landon D.N. The energy sowice of the nerve fibre // New scientist. 1964. - Vol. 374. - P. 166 - 169.

152. Woll K.H. The effect of internal barium on the K-current of the node Ranvier // Pflugers Archiv. 1982. - Vol. 393. - P. 318 - 321.

153. Yang В., Samson W.K., Ferguson A.V. Excitatory effects of orexin-A on nucleus tractus solitarius neurons are mediated by phospholipase С and protein kinase С // J. Neurosci. 2003. - Vol. 23. - № 15. - P. 6215 -6222.

154. Выражаю искреннею благодарность своему научному руководителю профессору Каталымову Леониду Лазаревичу за исключительно большую помощь и ценные указания при проведении экспериментов и подготовке диссертационной работы.

Информация о работе

Евстигнеев, Дмитрий Александрович
кандидата биологических наук
Ульяновск, 2003
ВАК 03.00.13

Диссертация

Механизм возникновения постэлектротонической деполяризации изолированного нерва - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы