第2章 神经元和突触.ppt

神经药理学细胞基础神经元和突触,神经元与神经胶质细胞的功能,神经元的结构与功能神经胶质细胞的结构与功能,神经细胞：能感受刺激传导冲动，整合信息（神经元）,神经胶质细胞：保护支持、分隔、营养神经元,胞体：大小脑皮质，神经核团、灰质,中枢神经系统,突起：神经通路，神经网络,周围神经系统,胞体：神经节,突起,躯体神经：体表、骨骼肌,内脏神经：内脏，心血管，腺体,神经组织,神经系统,.神经元neuron,神经元是神经系统的基本结构和功能单位,形态多样，均有胞体和突起构成。胞体大小不等，约5100m。突起的形态、数量、长短不同，分为轴突和树突。,1、基本结构,胞体：分布于大、小脑皮质，脑干，脊髓灰质，神经节突起：树突dendnite轴突axon构成神经网络、神经纤维,1.1细胞膜,细胞膜：,可兴奋性膜，能感受刺激（胞体膜，树突膜），传导冲动（轴突膜），处理信息。,膜蛋白,离子通道,受体,电位门控通道：存在于轴突,化学门控通道：位于树突膜和胞体,与递质结合，引起化学门控通道开放,嗜染质（Nisslbodies）LM：嗜碱性的块状、颗粒状EM：RER，游离核糖体功能：合成蛋白质,1.2胞体,神经元的营养中心,1.2.1细胞核：,大而圆，异染色质少，浅染，核仁明显。,1.2.2核周质：,神经原纤维neurofibril包括神经丝(10nm)和微管(25nm)，银染的标本中，呈棕黑色细丝，构成细胞骨架，参与物质运输。,1.3突起neurite,树突dendrite轴突axon数量一个或多个一个形状树枝状的分支分支少，细长条索状结构同核周质无尼氏体树突棘轴丘、轴膜、轴质功能接受刺激传向胞体传导冲动,2、轴突运输,顺向运输,胞体,终末,快速顺向运输:,蛋白质、突触小泡、神经递质，100400mm/d,慢速顺向运输：,微丝、神经丝，微管向轴突终末的移动，0.10.4mm/d,逆向运输,终末,胞体,代谢产物或摄取的物质（蛋白质，NTF、小分子物质）,3、神经元的功能分段,神经元的基本功能1.感受体内外各种刺激而引起兴奋/抑制2.对不同来源的兴奋/抑制进行分析综合3.神经内分泌功能,神经元通常有四个重要的功能部位,神经末梢,受体部位,传导冲动的部位轴突,动作电位发生部位轴丘,胞体或树突膜,4、神经元的分类,2.按突起分类多极神经元双极神经元假单极神经元,2.按功能分类感觉神经元运动神经元中间神经元,2.按神经递质分类,胆碱能神经元胺能神经元肽能神经元氨基酸能神经元,5、神经纤维,定义：轴突和长树突（统称轴索）外包以神经胶质细胞形成的结构。分类有髓神经纤维myelinatednervefiber无髓神经纤维unmyelinatednervefiber,结构myelinatedn.f中枢：少突胶质细胞轴索周围：施旺细胞轴索unmyelinatedn.f：中枢：裸露的轴突周围：施旺细胞轴突神经纤维兴奋传导与神经纤维类型神经纤维的主要功能是传导兴奋神经冲动（nerveinpulse）,即沿神经纤维传导的动作电位。,施万细胞形成髓鞘,周围有髓神经纤维,少突胶质细胞形成髓鞘,中枢有髓神经纤维,二.神经胶质细胞neuroglia,1、神经胶质细胞的分类中枢神经胶质细胞周围神经胶质细胞,1.1中枢神经胶质细胞,星形胶质细胞astrocytea.纤维性星形胶质细胞fibrousastrocyte分布:CNS白质形态：星形，突起细长，多支少。胞质中含大量胶质丝（由胶原纤维质酸性pr构成，GFAP）b.原浆性星形胶质细胞protoplasmicastrocyte分布：CNS灰质形态：突起粗短，分支多，绒球状，胶质丝较少功能：1.维持神经元活动的内环境；2.摄取神经递质，调节神经元活动；3.N.S发育阶段，诱导神经元迁徙到特定区域；4.N.S损伤时，增生形成胶质斑痕，充填缺损；5.合成分泌NTFs(如NGF,CNTF,GDNF)等，以维持神经存活和促进神经突起生长。,少突胶质细胞oligodendrocy分布：神经元胞体附近，神经纤维周围形态：突起较少，呈串珠状功能：1.形成有髓神经纤维的髓脊；2.分泌神经生长抑制因子（NI-35,NI-250）;抑制再生神经元突起生长。,小胶质细胞microglia形态：体积小，胞体细长，突起细长有分支，表面有棘状突起功能：CNS巨噬细胞，吞噬细胞碎片及退变髓鞘。室管膜细胞ependymalcell分布：脑室，脊髓中央管形态：立方/柱状，游离面有微绒毛和纤毛功能：1.参与脑脊液代谢2.可能有神经干细胞神经元和神经胶质,Schwanncell：1.形成有髓神经纤维的髓鞘；2.分泌神经生长因子等，促进受损神经的再生。卫星细胞statellitecell分布于神经节细胞胞体周围，起支持，营养作用。,1.2周围神经胶质细胞,2、神经胶质细胞的功能,1.支持：CNS内，突起交织成网，构成支架2.修复和再生：a.当CNS受损伤，胶质c会大量增生b.当PNS受损后，轴突可沿施万细胞形成的索道生长3.物质代谢和营养作用:a.物质交换(构成血脑屏障）b.产生NTF，维持神经元的生长发育及生存,4.绝缘和屏障a.施万细胞、少突胶质细胞构成的髓鞘，起绝缘作用b.血脑屏障是限制某些物质的通道5.维持恰当的离子浓度:可摄取细胞外液中的钾离子，维持神经元的正常电活动。6.摄取神经递质：摄取rGABA等。,神经元之间的功能联系,一、突触的概念,突触（synapse）：是由sherrington首先提出的，经典的神经元学说认为神经元是单向传递的功能极性单位；树突、胞体是感受性的，轴突是将神经元的信息传给别的神经元或效应器。突触是实现这种神经元之间或神经元与效应器（肌细胞,腺细胞）间信息传递的机械性接触部位。,经典的突触结构化学性突触,轴体突触轴树突触轴轴突触,依靠神经递质，主要见于哺乳类。,二、突触的结构,LM：,银染标本显示为突触扣结。,EM：,突触前成分,突触间隙,突触后成分,1、突触前成分,轴突终末,突触前膜,突触小泡,含神经递质或调质的膜被小泡，由胞体合成，运输至突触处。,轴突终末的细胞膜,小而清凉透明小泡，含乙酰胆碱，甘AA，rGABA，谷AA小而致密小泡，含儿茶酚胺类大而致密小泡，含神经肽类,细胞体或树突膜,胞体或树突膜增厚，含化学门控通道及受体，可与递质结合。,突触后膜,前后膜间的间隙，约2030nm宽。,3、突触间隙,2、突触后成分,三、兴奋在突触处的传导,电化学电传递过程,兴奋,突触处,突触前膜去极化,电位门控通道开放,钙离子进入突触前膜,小泡与前膜融合,递质释放到突触间隙,化学门控通道开放,与后膜受体结合,突触后膜去极化,兴奋传导,产生突触后电位,突触传递的结果,兴奋性突触,抑制性突触,突触小泡呈圆球形,突触小泡呈扁平形,释放兴奋性递质,兴奋性突触后电位,释放抑制性递质,抑制性突触后电位,四、突触后神经元的电活动,兴奋性突触后电位,1、突触后电位,递质作用于突触后膜的受体或化学门控通道，引起后膜对某些离子通透性改变，导致某些带电离子进入后膜，从而引起后膜的膜电位发生一定程度的去极化或超极化，该突触后膜的电位变化称为突触后电位。,2、类型,抑制性突触后电位,2.1兴奋性突触后电位（excitatorypostsynapticpotential，EPSP）,2.1.1定义：突触后膜的膜电位在递质作用下，发生去极化改变，使突触后神经元对其它刺激的兴奋上升，该电位改变称为兴奋性突触后电位。（可产生动作电位）,2.1.2机制,某些兴奋性神经递质作用于后膜的受体，使后膜Na+、k+通透性增强，尤其是Na+，导致局部去极化,产生EPSP。,2.2.1定义突触后膜的膜电位在神经递质作用下，产生超极化改变，使突触后神经元对其它刺激的兴奋性下降，该电位变化称为IPSP（增加极化程度，不产生动作电位）。2.2.2机制抑制性神经递质作用于突触后膜，使后膜上Cl-通道开放，致Cl-内流，膜电位发生超极化；IPSP产生与k+通透性增加和k+外流增强，Na+，Ca2+通道关闭有关。,2.2抑制性突触后电位（inhibitorypostsynapticpotential，IPSP）,2.3突触后神经元的动作电位,取决于IPSP，EPSP的代数和当IPSPEPSP时，产生IPSP；当IPSPEPSP时，产生EPSP动作电位产生部位：轴突始段（轴丘）,动作电位（轴突始段）,末梢,胞体,五、突触的抑制和易化,1.1产生的原因中间神经元释放抑制性神经递质,使突触后神经元产生IPSP，从而发生抑制。1.2类型根据抑制性中间神经元的功能和联系方式，分为:,1、突触后抑制(postsynapticinhibition),传入侧枝性抑制,回返性抑制,抑制,兴奋,突触后抑制,突触前抑制,1.2.1传入侧支性抑制,一个传入纤维进入中枢后，一方面直接兴奋某一中枢的神经元，另一方面发侧支兴奋另一抑制性中间神经元；然后通过抑制性神经元释放抑制性神经递质，转而抑制另一中枢的神经元，产生IPSP。,常见部位：脊髓，脑,意义：协调不同中枢之间的活动。,1.2.2回返性抑制recurrentinhibition,常见部位：脊髓，海马，丘脑,某一中枢神经元兴奋时，其传出冲动沿轴突外传，同时又经轴突侧支去兴奋另一抑制性中间神经元；该抑制性神经元兴奋后，轴突末梢释放抑制性递质，反过来作用于同一中枢的神经元，抑制原先发动兴奋的神经元及其它神经元。,意义：使神经元的活动及时终止，保持神经元活动的协调。,2、突触前抑制（presynapticinhibition）,通过改变突触前膜的活动而实现抑制。,2.1结构,轴轴突触,突触前抑制,运动N元,B,A,A与运动神经元构成轴体突触;B与A构成轴轴突触;当A末梢兴奋时，可引起运动神经元出现EPSP；仅有B兴奋冲动传入时，该神经元无反应;先使B兴奋，再使A兴奋，则A兴奋所引起的EPSP明显减小，说明B的活动能抑制A的兴奋作用。,2.2机制,B纤维兴奋抵达末梢，并释放抑制性递质，作用于A末梢，细胞膜产生超极化，动作电位变小；A纤维动作电位变小，释放的递质减少，运动神经元的兴奋性突触后电位减小；B纤维的抑制是通过使A纤维释放的兴奋性递质减少而实现的。,意义：冲动进入中枢后，沿特定途径上传，并抑制邻近神经元的传入活动。,3、突触前易化（presynapticfacilitation),3.2机制:当兴奋B时，末梢B释放5HT，引起末梢A的cAMP，k通道关闭，延缓动作电位（A）的复极化过程，进入A的Ca2,释放递质，引起运动神经元的EPSP。,使某些生理过程变的容易。,3.1结构：轴轴突触,突触前易化,运动N元,B,A,六、突触传递的特征,传统观点认为，只在突触前膜处有神经递质释放，因而兴奋不能逆向传递；新观点认为：突触后神经元（靶c）可释放一些物质（如NO、多肽等），逆向传递到突触前末梢，改变突触前神经元的递质释放过程，从信息沟通角度来讲，是双向的。2、突触延搁当兴奋通过突触时，由于存在递质释放、扩散及发挥作用等过程，故需要时间较长（约0.30.5ms）。,1、单向传布：,3、总和（空间性总和时间性总和）,突触后神经元兴奋节律与突触前神经元传入冲动频率及本身功能状态有关；CNS内，一个神经元可接受多条途径的信息，经整合后再发出传出信息；同一条途径的信息，可经过多个中间神经元的接替，经各种因素总和后发出传出冲动。,突触传递时，突触后神经元兴奋需要多个EPSP总和，才能使膜电位的变化达到阈电位水平，爆发动作电位。,4、兴奋节律的改变,5、对体内环境变化敏感和易疲劳,缺氧、二氧化碳、麻醉剂、药物可影响突触部位的传递能力；突触传递易发生疲劳，可能与神经递质耗竭有关。,七、突触传递的可塑性（plasticity）,指突触传递易受环境因素的影响，尤其是传递能力可受已进行的传递活动的影响，功能可发生较长时程的增强或减弱。对学习、记忆功能有重要意义。,2、类型,1、定义,强直性增强,长时程增强与长时程抑制,敏感化,习惯化,2.1强直后增强posttetanicpotentiation（突触强化）,当突触前末梢接受连续强直刺激后，突触后电位可延续数秒甚至更长（60s），此期间内来自突触前末梢的刺激可引起较大的突触后反应。机制:强直刺激使Ca2+在突触前神经元内积累，使其末梢持续释放神经递质，导致突触后电位升高。,2.2习惯化habituation,当一种温和刺激反复出现，突触对刺激的反应减弱/消失。机制:由于突触前末梢Ca2+通道失活,引起细胞内Ca2+下降，神经递质释放减少。通常为短时程。,2.3敏感化sensitization（突触易化）,当一种刺激反复出现，突触刺激反应增强，传递性能增强，引起的递质释放，但此效应消失较快。机制：a.腺苷酸环化酶激活，cAMP，引起递质释放；b.Ca2+内流未恢复到静息状态时再次受到刺激，使胞内Ca2+基数，递质释放。,2.4长时程增强(longtermpotentiation，LTP)长时程抑制(longtermdepression，LTD,LTP存在于海马等与学习记忆有关的脑区。被认为是由于突触前神经元受到短时间内快速重复刺激后，突触后神经元产生一种快速形成的突触后电位持续性增强，可达数天，可能与突触后神经元内Ca2上升有关。被认为是学习，记忆的神经基础。LTD与LTP相反，存在于海马，小脑等脑区。,八、兴奋传递的其它方式,1、神经肌接头（运动终板）,特点,无不应期；不表现为“全或无”；可发生总和。,2、非突触性化学传递（神经激素通讯）,单胺类神经元轴突末梢的分支上，形成串珠样膨大，称为曲张体（varicosity），含突触小泡，可释放神经递质，但不与效应器细胞（如平滑肌，心肌、中枢神经元）形成突触连接，而是通过递质扩散，与效应细胞上的受体结合，发挥作用。,特点,不存在突触前膜与后膜的特化结构；无在一对一支配关系，一个曲