Электрофизиологические исследования

В 1954 г. американскими физиологами Е. Ходжсоном и К. Редером была предложена методика регистрации биоэлектрической активности контактных хеморецепторных сенсилл, используемая и в настоящее время. В опыте тонкая пипетка (диаметром 10—20 мкм) заполнялась раствором электролита и служила активным электродом. Если в ткани тела или головы насекомого ввести другой, индифферентный электрод и привести пипетку в контакт с кончиком волоска, то можно зарегистрировать импульсы, отражающие активность чувствующих клеток сенсиллы. Контактным химическим раздражителем в данном случае будет электролит, заполняющий пипетку. Подобный метод не применим для неэлектролитов. Для раздражения сенсиллы неэлектролитами, растворимыми в воде, например различными сахарами, в качестве растворителя для раздражающего вещества используют либо крайне слабый раствор хлористого натрия, либо раствор электролита, нейтрального для хеморецепторных клеток. Иногда регистрируют потенциалы через отверстие в стенке волоска, из полости сенсиллы, куда микроэлектрод вводят через сочленовную мембрану. Во всех случаях потенциалы чувствующих клеток соседних сенсилл обычно не регистрируются, так как клетки данной сенсиллы отделены базальной мембраной от полости тела и от чувствительных клеток других сенсилл. Импульсы в ответах контактной хеморецепторной сенсиллы можно разделить на несколько типов по величине их амплитуды. Каждая из амплитуд соответствует активности одной из чувствующих клеток.
При раздражении контактных хеморецепторных сенсилл растворами хлористого натрия или других солей в концентрации 0,1—0,5 М регистрируется залп одинаковых по амплитуде (около 1 мВ) и форме импульсов, отражающих активность чувствующей клетки, специфичной к растворам электролитов. Эту клетку обозначают как солевой, или L-рецептор. Другая клетка в сенсилле возбуждается при раздражениях растворами глюкозы, сахарозы
и других углеводов, потребляемых насекомыми в пищу, и называется сахарным, или 5-рецептором. Его импульсы несколько меньше по амплитуде, чем импульсы L-рецептора, когда они регистрируются одновременно. В кончике волоска расположено окончание дендрита третьей клетки, которую часто называют водным, или Y-рецептором. Ее возбуждение происходит при действии на сенсиллу чистой воды.
Результаты последних исследований говорят о том, что солевые рецепторы (L) можно разделить на две группы: анионные (Li) и катионные (L2). Они вызывают реакцию отвергания у мух, неиспытывающих чувства жажды. Когда же мухи находятся долгое время без воды, раздражение катионного рецептора вызывает положительную пищевую реакцию, в то время как раздражение анионного соответствует реакции отвергания.
Если во время регистрации импульсов в ответ на раздражение растворами сахара или соли согнуть волосок при помощи раздражающей пипетки, то можно зарегистрировать импульсы небольшой амплитуды. Они отражают активность тИ-рецептора — механорецепторной клетки, которая присутствует в сенсилле совместно с хемо-рецепторными (Lu L2, S, W) клетками.
Одна из особенностей импульсов, регистрируемых по методике Е. Ходжсона и К. Редера при помощи микропипетки, заключается в их положительной полярности. Причину этого явления объяснили результаты одновременной регистрации биопотенциалов на различных уровнях длинного (100—200 мкм) лабеллярного волоска мухи Phormia regina. Дендритный холмик, где возникает импульс, отстоит достаточно далеко от места регистрации. В момент появления импульса в основании дендрита, где мембрана становится негативной, в кончике волоска возникает положительное отклонение потенциала. Импульс распространяется по двум направлениям: к центральной нервной системе по аксону клетки и к кончику волоска по ее дендриту. Когда импульс достигает верхушки волоска, положительная фаза переходит в отрицательную фазу.
Регистрация активности хеморецепторных клеток во вкусовой папилле у мухи Phormia regina показала несколько иную картину. В то время как импульсы сахарного рецептора имеют положительную полярность, импульсы солевого рецептора, зарегистрированные в тех же условиях, имеют отрицательную полярность. Подобные результаты были получены и в опытах при отведении биопотенциалов от маленьких (30—40 мкм) хеморецепторных волосков на хоботке комара Aedes aegypti, где импульсы L-рецептора характеризуются отрицательным знаком отклонения потенциала, а импульсы 5-рецептора — положительным.
Генераторный потенциал хеморецепторной клетки представляет собой медленное отрицательное колебание с амплитудой в несколько милливольт, быстро возрастающее в момент начала действия раздражителя и поддерживающееся на постоянном уровне в течение всего времени его действия. На фоне генераторного потенциала регистрируются импульсы положительной полярности с частотой, снижающейся по мере действия раздражителя. При раздражении хеморецептора хлористым калием и гуанином генераторный потенциал приобретает обратный знак, рецепторная мембрана гиперполяризуется, и импульсы исчезают. При раздражении сенсиллы смесью веществ, возбуждающей несколько рецепторных клеток, регистрируется суммарный генераторный потенциал.







Материалы

Яндекс.Метрика