动物及人体生理学3

第四章 突触传递和突触活动的调节,突触 (Synapse),概念: 一个神经元与另一个神经元或其他细胞相 接触的部位。 是信息传递和整合的关键部位,Chemical synapses, as seen with the electron microscope,第一节 神经肌肉接头,神经-肌肉接头的结构及传递特征神经-肌肉信号传递的过程和机理影响神经-肌肉接头传递的因素,一、神经-肌肉接头的结构 structure in neuromuscular junction,运动单位(motor unit),运动终板 (motor end-plate) 突触前膜 突触囊泡(Ach)，活动带 突触间隙 突触后膜 终板膜 受体, 乙酰胆碱酯酶(AchE),单向传递突触延搁 (synaptic delay)高敏感性保持一对一关系,神经-肌肉传递的特征,（一）神经肌肉信号传递的过程和机理 电-化学-电信号转换,二、神经肌肉接头的信号传递,运动神经纤维末梢释放乙酰胆碱(Ach) 电-化学转换,胆碱能神经元在轴浆内合成ACh，贮存在末梢的囊泡内。安静状态时，少量囊泡随机地释放，作用于突触后膜，在终板膜产生微终板电位。当神经冲动传至末梢时，末梢去极化，末梢的膜的Ca2+ 通道开放，Ca2+ 内流，囊泡中的ACh大量释放。,终板电位微终板电位肌膜 AP,终板电位、肌膜AP的产生 化学-电信号转换,1. 终板电位,在运动终板区记录到肌肉AP之前的一个分级的局部负电变化，称为终板电位(endplate potential，EPP)。（终板区以外没有此电位）,分级性（非“全或无”）,终板电位的产生,Ach与终板膜N- AchR结合导致终板电位产生Ach起作用后失活,2、微终板电位 (miniature endplate potential，MEPP),在终板区记录到的自发的持续20ms的0.5mV的去极化，终板区2 mm以外记录不到。MEPP由ACh漏出引起。,3、肌膜动作电位,终板电位超过阈电位引发肌膜AP。,过程,冲动到达运动神经末梢，末梢去极化 Ca2+通道开放，Ca2+内流 Ach释放突触传递 形成R-Ach复合体（后膜） 后膜离子通道被激活，产生终板电位 肌膜动作电位 肌肉收缩,ACh的失活,影响神经肌肉接头传递的因素,影响ACh的释放：细胞外液中Ca2+、Mg2+浓度与ACh争夺受体：箭毒类药物（筒箭毒和三碘季铵酚）抑制ACh失活： 对胆碱脂酶有抑制作用的物质，如新斯 的明、毒扁豆碱 （依色林）、有机磷 农药（如敌百虫、乐果、敌敌畏等）。,（二）神经肌肉信号传递的阻断,（三）量子式释放 (quantum release),据推算，一次AP的到达，能使大约200300个囊泡释放出近107个 ACh分子（一个囊泡约含2000至10000个ACh 分子）。一定范围内，ACh的释放量随着Ca2+ 的浓度的提高而增加。Ca2+ 决定囊泡释放的数量Ca2+ 在兴奋-分泌耦联过程中起了关键的作用。,第二节 神经元突触,The parts of a chemical synapse,一、电突触 -缝隙连接 (gap junction),2-3nm间隙 连接部位膜不增厚，无突触 小泡 膜阻抗较低，易发生电紧 张性扩散 双向性，无前、后膜功能 差异 速度快，几乎无潜伏期 与脑区同步性放电有关,(一) 化学突触的结构及信号传递,突触前膜：突触小体；囊泡栏栅 囊泡 突触间隙：酶 突触后膜：受体 突触后致密带,二、化学突触 (chemical synapse),化学突触传递的过程,神经冲动传导至末梢突触前膜去极化Ca2+ 通道开放Ca2+内流突触囊泡与前膜融合 化学递质释放递质与突触后膜受体结合突 触后膜离子通道通透性改变突触后神经元膜 电位改变（突触后电位，EPSP或IPSP ）Ca2+：一方面是降低轴浆的粘度，有利于突触小泡的运输；另一方面是消除突触前膜内的负电荷，便于小泡和突触前膜接触融合而破裂。,按接触部位分：轴-树突触、轴-体突触、轴-轴突触 按结合形式分：包围式(pericorpuscular)、 依傍式(paradendritic) 按功能：兴奋性、抑制性突触 按传递信息方式：化学突触、电突触,(二) 突触的连接形式,局部神经元回路中的其他突触形式,局部神经元回路 (localneuronal circuit) 局部回路神经元 (localcircuit neuron) 突触联系： 轴突-胞体、轴突-树突、轴突-轴突 胞体-胞体、胞体-树突、胞体-轴突 树突-树突、树突-胞体、树突-轴突,突触组合形式,串联性 (aN元 bN元 cN元) 交互性 (树突 树突) 混合性 (同时包括化学 性、 电传递性),三、突触的活动,Excitatory postsynaptic potential, EPSP Inhibitory postsynaptic potential, IPSP,（一）突触后电位,1.兴奋性突触后电位 (EPSP),神经冲动突触小体突触前膜去极化Ca2+通道开放Ca2+内流突触小泡与前膜融合释放兴奋性神经递质递质与突触后膜受体结合突触后膜对Na+，K+离子（主要是Na+ ）通透性升高突触后产生EPSP 突触后神经元轴突始段爆发动作电位神经元兴奋,2.抑制性突触后电位 (IPSP),神经冲动突触小体突触前膜去极化Ca2+通道开放Ca2+内流突触小泡与前膜融合释放抑制性神经递质递质与突触后膜受体结合突触后膜对Cl-通透性升高突触后产生IPSP 突触后神经元不易爆发动作电位神经元抑制,神经元突触传递过程与神经-肌肉接头传递过程相似，但也有不同：1）神经元突触有兴奋性突触和抑制性突触之分，递质对突 触后膜的作用及其机制也不同。2）神经肌肉接头的兴奋传递是1对1的。 兴奋性突触其突触前神经末稍的单个神经冲动，只能引 起一个兴奋性突触后电位，不能完成传递。3）神经肌接头的递质只是乙酰胆碱一种递质，而神经元突 触的递质既有兴奋性的也有抑制性的，而且每一类还 有多种。,突触整合(Synaptic Integration),神经元间信息传递的基础 基本方式-总和 空间总和 (spatial summation) 时间总和 (temporal summation),（二）突触输入的总和,Postsynaptic potentials,四、突触活动的调节,（一）突触前活动的调节,1. 突触前抑制(pre-synaptic inhibition),轴-轴突触 机制 因去极化而冲动减弱，递质释放量减少，不易甚至不能引起突触后N元兴奋。 去极化抑制 作用,2. 突触前易化(pre-synaptic facilitation),突触易化 (synaptic facilitation),长时程强化 (longterm potentiation, LTP) 长时程压抑 (longterm depression, LTD),突触强化(synaptic potentiation) 或强直后强化(posttetanic potentiation),（二）突触后抑制(post-synaptic inhibition),中枢抑制性中间神经元释放抑制性递质，使突触后 膜产生IPSP，突触后神经元因超极化，兴奋性降低 所致的抑制过程。 传入侧支性抑制 (afferent collateral inhibition) 返回性抑制 (recurrent inhibition) 超极化抑制,传入侧支性抑制,交互抑制 (reciprocal inhibition),返回性抑制 闰绍细胞(Renshaw cell),突触后受体 突触前受体 自身受体 (autoreceptor),（三）突触传递的特征,1. 单向传递(unidirectional transmission)2. 突触延搁 中枢延搁 (central delay) 单突触 0.5-0.9 ms 多突触 10-20 ms 通过大脑皮层中枢 500 ms 反射中枢兴奋，中枢延搁延长。 反射时(reflex time)3. 突触活动的可塑性4. 对内环境变化的敏感性,第三节 神经递质和神经调质,神经递质(neurotransmitter) 神经系统中参与突触传递的化学物质神经调质(neuromodulator) 神经元产生的另一类化学物质，它的功能是调 节信息传递的效率，影响神经递质的效应。 中枢递质 （中枢神经递质） 外周递质 （外周神经递质） 乙酰胆碱 (Ach) 去甲肾上腺素 (NE) 嘌呤类或肽类,确定神经递质的基本条件,该物质在某一区域有一定数量的存在 突触前N元具有合成该物质的前体和酶系统，能合成该物质 突触前N元有能贮存该物质的囊泡，防止该物质被破坏 神经冲动到达时，该物质可释放到突触间隙 递质作用于突触后膜特殊受体产生突触后电位 存在该递质的失活酶或其他失活方式 药理学验证 拟似剂或阻断剂能拟似或拮抗其作用,一、神经递质和神经调质的一般性质,经典神经递质,胆碱类：Ach 单胺类：DA、NE、E、5-HT 氨基酸类：Glu、Gly、GABA、Asp,神经系统存在的参与神经信息传递，具有生物活性的肽类 物质，由240个氨基酸组成，分子量在5005000之间。,神经调质 神经肽(neuropeptide),作用,氨基酸为典型递质 Ach、单胺类，既为递质，又为调质 modulator（本身 不触发效应细胞功能，而调制、改变其基础活动水平） Ach、单胺、氨基酸类，小分子，快作用递质 神经肽分子较大，作用慢而持久，范围较广，一般发 挥调质作用，慢作用递质,经典神经递质和神经调质的比较：,递质的共存与共释,戴尔原则(Dales principle) 一个神经元中只存在一种递质，其全部神经末梢均释放同一种递质。,二、神经活动肽,脑-肠肽：CCK-8、VIP、NPY、 SP等 阿片肽(endogenous opioid peptides)： -内啡肽(-endorphin)、脑啡肽(enkephalin) 、 强啡肽 (dynorphin)等 其他：血管紧张素 、加压素(vasopressin, VP)、 催产素(oxytocin, OT)等,三、神经递质及其受体,激动剂(agonist) 拮抗剂(antagonist) 配体 (ligand) 受体 (receptor),（一）受体的一般特性,特性 具有内源性配体(如神经递质、激素)， 或外源性配体(如药物、毒素) 特异性或专一性 (specificity) 饱和性 (saturability) 可逆性(reversibility) 种类 递质(配体)门控离子通道受体 促离子型受体 (ionotropic receptor ) G蛋白偶联受体 促代谢型受体 (metabotropic receptor),（二）主要神经递质及其受体的功能,1. 乙酰胆碱 (acetyleholine, Ach),胆碱 + 乙酰辅酶A 乙酰胆碱 + 辅酶A,胆碱乙酰化酶,Ach的合成,中枢通路包括： 脑和脊髓运动N元 特异性感觉传入的第二、第三级神经元由丘脑 向皮层投射的纤维 脑干网状结构上行激动系统 隔区-海马-边缘叶胆碱能通路（记忆、情绪） 纹状体，尤以尾核为丰富,胆碱能受体 (cholinergic receptor),(1) 毒蕈碱受体(muscarinic recepter)：M1-5，G蛋白偶联， M样作用； 分布： 副交感节后纤维所支配的效应器细胞 交感节后胆碱能纤维所支配的汗腺、骨骼肌血管。 Antagonist：阿托品(atropine)(2) 烟碱样受体nicotinic recepter：N1-2，离子通道偶联， N样作用； 分布： 植物性神经节突触后膜N1受体；六烃季胺阻断 骨骼肌终板膜N2受体；十烃季胺阻断 筒箭毒阻断N1、 N2受体,2. 儿茶酚胺类,去甲肾上腺素、肾上腺素、多巴胺,多巴胺(dopamine, DA) 黑质-纹体通路：躯体运动、行为觉醒 结节-漏斗部通路：弓状核正中隆起，调节内分泌 中脑-边缘通路：中脑脚间核周围 隔、伏核等，情绪 中脑-皮层通路：中脑额叶内侧皮层、前扣带皮层等， 精神活动 去甲肾上腺素 (norepinephine) 胞体主要集中在延髓与脑桥(包括蓝斑)中脑、间脑、边缘前脑、 小脑、大脑。 下行脊髓 肾上腺素 (epinephrine) 胞体主要在延髓，上行部分与NE相混脑干、 间脑、边缘 前脑， 下行脊髓中间外侧,肾上腺素能受体(adrenergic receptor),分布：交感节后纤维所支配的器官(汗腺及骨骼肌血管除外)细胞膜。受体 平滑肌效应主要表现兴奋反应；酚妥拉明(phentolamine)阻断 哌唑嗪(prazosin) 、酚苄明(phenoxyberzamine)阻断1， 育亨宾(yohimbine)、rauwolscine、tolazoline阻断2（突触前受体） 可乐定(clonidine)激动2 （治疗高血压）受体 心得安(普洛萘尔)propranolol、心得平oxoprenolol阻断（治疗心绞痛） 1受体：主要分布于心脏，兴奋(心缩加强加快). 阿提洛尔 aten