突触传递

第四章 突触传递和突触活动的调节,第一节 神经肌肉接头,本节知识点,1.神经肌肉接头的结构特点2.乙酰胆碱受体 3.神经肌肉接头信号传递的基本过程 4.胆碱酯酶的生理作用和意义5.Ach量子和量子释放 6.EPP（end plate potential,终板电位）7.EPP AP 的过程,一、神经肌肉接头的结构,1.神经-肌肉接头（neuromuscular junction）由运动神经末梢和与它接触的骨骼肌细胞膜形成的突触。2.神经-肌肉接头结构：由接头前膜、接头后膜（postjunctional membrane）和它们之间的接头间隙（junctional cleft）三部分组成。,神经肌肉接头模式图,神经肌肉接头的结构特点,1.接头前膜的轴突末梢内有许多直径40nm的突触囊泡，内含乙酰胆碱（Ach）；2.运动神经末梢内具有胆碱乙酰基移位酶，可催化乙酰辅酶A和胆碱缩合形成Ach；3.接头间隙富含无定形物质，一般为粘多糖；4.接头后膜褶皱的突起部集中存在着乙酰胆碱受体（AchR）；,知识扩展,AchR由5个围绕中心通道的亚单位组成，共4种不同的多肽链（、；其中2个为 ），每个上有Ach结合位点。每个运动终板有107-108个 AchR。,二、神经-肌接头的信号传递,（一）神经骨骼肌接头处的信号传递过程,神经末梢AP,轴突末梢膜上电压门控Ca2+通道开放,Ca2+内流,接头前膜呈量子式释放ACh,ACh经间隙扩散,ACh与终板膜上ACh受体结合,终板膜上化学门控通道开放，对Na+ 、K+ （尤其是Na+ ）的通透性增加,Na+ 内流（主）、K+外流,终板膜去极化，终板电位,总和,邻近肌细胞膜去极化达阈电位,肌细胞产生AP,（二）涉及到的几个重要概念,1、运动终板：2、终板膜：3、终板电位： （EPP）4、量子释放：,神经肌肉接头的别称；,突触后膜或神经肌肉接头后膜；,终板膜产生的瞬时去极化电位，（钠离子内流引发）；,每一个乙酰胆碱囊泡中的乙酰胆碱分子数约为500010000个。这种以囊泡为单位的“倾囊”释放被称为量子释放。,EPP 蛙缝匠肌中的终板电位,*大小与Ach释放量有关，没有“全或无” 现象，故属于局部电位。 *电紧张性扩布 *总和 *没有不应期,（三）终板电位（EPP）特点：,MEPP,在蛙伸趾长肌一根神经纤维N-M接头记录到的自发终板电位 -生理学原理P36,MEPP（mininature end plate potential）微终板电位，随机发生，运动神经元未受到刺激，接头后膜自发发生的小的去极化，一般0.4mV,（四）神经-肌肉接头化学传递的特征：,*:传递 足量释放，及时清除（胆碱脂酶）,*单向性传递,*突触延搁,*高敏感性：易受药物和其他环境因素的影响,（五）影响神经-肌接头化学传递的因素 神经肌肉传递信号的阻断,肉毒杆菌毒素: 可抑制Ach的释放。 有机磷农药: 可抑制胆碱酯酶,Ach积聚,出现肌细胞挛缩等中毒症状。 美洲箭毒：可以同Ach竞争结合位点, 肌松剂。 Ach受体功能异常: 重症肌肉无力。,知识扩展与探究,眼镜蛇毒（毒素）：毒素+Ach受体蛋白的亚单位结合位点，阻止Ach的作用；琥珀酰胆碱：肌肉松弛剂；胆碱酯酶抑制剂：可对抗重症肌无力；阿尔茨海默病与长效胆碱酯酶对抗剂；密胆碱：阻断质膜的胆碱转运系统和抑制胆碱摄取的药物；,推荐阅读,1、周旋,杨朝阳,李晓光.神经肌肉接头的研究进展,中国康复理论与实践.2006,12(3):235-2362、Morini G,Comini M,Rivara M . Synthesis and structure-activity relationships for biphenyl H3 receptor antagonists with moderate anti-cholinesterase activity . Bioorganic and Medicinal Chemistry Letters,2008,16(23)3、方立,陈瑶.抗阿尔茨海默病的胆碱酯酶抑制剂研究进展,药学进展. 2009,74、1936年的诺贝尔生理学或医学奖,由亨利戴尔(Henry Dale)爵士和奥托洛伊(Otto Loewi)分享,以表彰他们在神经冲动的化学传递方面的研究发现。,德国科学家奥托洛伊（Otto Loewi）拍摄于1935年的工作照，图片出处：http:/www.aeiou.at,英国科学家亨利哈利特戴尔（Henry Hallett Dale）,第二节 神经元突触,本节知识点,1、突触定义和类型2、 Ca2+在突触传递中的作用3、EPSP和IPSP形成机制4、突触前抑制和突触后抑制形成机制和生理特点,一、突触,神经元与神经元或效应器间接触并传递信息的部位；N-N；N-M；N-G,返回,电镜下的突触模式,AP抵达轴突末梢,突触前膜去极化,电压门控性 Ca2+通道开放,Ca2+内流入 突触前膜,突触小泡前移 与前膜融合、破裂,递质释放入间隙,弥散与突触后 膜特异性受体结合,化学门控性 通道开放,突触后膜对某些 离子通透性增加,突触后膜电位变化 （突触后电位） （去极化或超极化）,总和效应,突触后神经元 兴奋或抑制,递质失活 机制,化学突触的传递过程,神经递质通过胞吐释放,二、 Ca2+在突触传递中的作用 A、降低轴浆的粘度，有利于突触小泡的位移（降低囊泡上结合蛋白与肌动蛋白的结合）； B、消除突触前膜内侧的负电位，促进突触小泡和前膜接触、融合和胞裂，促进神经递质的释放；,EPSP的产生,三、突触后电位,兴奋性突触后电位EPSP和抑制性突触后电位IPSP,EPSP的定义及产生机制,兴奋性递质引起突触后膜去极化，下一级神经元容易发生兴奋（AP）,兴奋性递质 突触后膜 钠（钙）通道开放 内向离子流 后膜局部去极化,机制：,递质门控离子通道的侧视图,a. b.,通道孔道形成的俯视图,抑制性递质引起突触后膜超极化，下一级神经元难以发生兴奋（AP）,抑制性递质 突触后膜氯和/或钾通道开放 外向离子流 后膜局部超极化,NEXT,IPSP的定义及产生机制,IPSP产生过程,IPSP记录过程,中枢神经系统突触膜分化两种类型a.Gray I型，不对称，通常为兴奋性的b.Gray II型，对称，通常为抑制性的,神经元信息传递过程中，通过兴奋一个抑制性中间神经元释放抑制性递质，而引起它的下一级神经元突触后膜产生IPSP致使其活动发生的抑制。,中枢抑制突触后抑制,兴 奋 冲 动 传 入,侧支兴奋 抑制性中间N元,抑制性中间N元释放抑制性递质,抑制另一N元,突触后膜产生IPSP,传入侧支性抑制:,意义:调控其它N元，以便 活动协调同步。,兴奋一N元,突触后膜产生,EPSP,回返性抑制:,意义：使发出兴奋的神经元的活动及时终止；使同一中枢内许多神经元之间的活动步调一致。,N元兴奋冲动沿轴突传出,侧支兴奋 抑制性中间N元,抑制性中间N元 释放抑制性递质,原兴奋的N元抑制,突触后膜产生IPSP,兴奋效应细胞,突触后膜产生,EPSP,两种突触后抑制,e.g.伸肌肌梭的传入冲动进入脊髓，转而抑制曲肌的a运动神经元，导致伸肌收缩而曲肌伸张。,传入冲动-中枢（脊髓）-某一中枢 +,抑制性中间神经元,+,另一中枢产生IPSP,回返性抑制,传入冲动-中枢（脊髓）-某一中枢 +,抑制性中间神经元,+,-,两类突触后抑制的比较,NEXT,抑制发生在突触前部位，不改变突触后膜兴奋性而使EPSP受到抑制的方式。由于它的发生大多与轴突前末梢的持续去极化发生有关，故又称去极化抑制。,中枢抑制突触前抑制,(3)机制：,先刺激轴2,轴2兴奋释放递质(GABA),轴1部分去极化(Cl-电导),在此基础上再刺激轴1,轴1产生AP幅度,轴1 Ca2+内流量,轴1释放递质量,胞3EPSP幅度,胞3不易达到阈电位而抑制,特征：是去极化抑制。,A B C三个神经元间的联系，C运动神经元A-C 轴-胞体B-A 轴-轴，B与C无直接构成突触联系。,末梢B先兴奋，间隔一定时间，A兴奋，结果C产生的EPSP明显减小。主要原因，进入末梢A的钙离子数量减少，导致运动神经元的EPSP减小。,B,A,C,知识补充：钙离子数量减少的原因1.末梢B兴奋时，释放递质 r-氨基丁酸（GABA） ,激活末梢A上的GABA受体，引起末梢A的氯离子电导增加，Ca进入减少。2.脊髓的初级神经元和交感神经末梢存在GABA受体，GABA与之结合，通过G蛋白介导，末梢A膜上的K通道开放，引起K外流，减少Ca离子进入.3.其他递质也有此作用,兴奋传递的其他方式,电突触 (electrical synaptic trasmission) 非突触性的化学传递 (non-synaptic chemical transmission) 局部神经元回路 (Local neuronal circuit),电突触X线衍射示意图,结构特点：间隔23nm 膜不增厚，无突触小泡 存在沟通胞浆水相通道 无前后膜之分,生理特点： 双向传导； 传导速度快，几乎无潜伏期。,电突触的结构和生理特点,知识点1.神经递质和神经调质2.受体3.Ach受体种类和特征4.肾上腺素受体种类和特征5.阿托品为什么可作为机磷农药中毒的解药？,一、神经递质神经递质（neurotransmitter）是指由突触前神经元合成并在末梢处释放，经突触间隙扩散，特异性地作用于突触后神经元或效应器细胞上的受体，使信息从突触前传递到突触后的一些化学物质。神经递质可根据其存在部位不同分为外周神经递质和中枢神经递质。,（一）神经元信息传递物质,1、神经递质,符合条件： 突触前神经元中合成，有合成递质的 前体 和酶系统。 递质存在于突触小泡内，受到适宜刺激时， 能从突触前神经元释放出来。 与突触后膜上的受体结合并产生一定的生理 效应。 存在有使其失活的机制。 有特异的受体激动剂和拮抗剂。,神经递质系统的组成,神经递质系统的组成,突触前轴突末梢,神经递质合成酶,突触囊泡转运体重摄取转运体降解酶递质门控离子通道G蛋白藕联受体G蛋白G蛋白门控离子通道第二信使级联链,3.神经递质和调质的比较,参考教材P55 表4-1 经典神经递质和神经调质比较,4、递质和调质的分类,按分泌部位,按化学性质,中枢神经递质 外周神经递质,胆碱类 胺类 氨基酸类 肽类 嘌呤类 脂类、气体类等,5、神经递质的主要类别胆碱类: ACh 胺类: Dopamine (DA), Noradrenaline(NA，NE), Adrenaline(Adr,E), 5-HT, histamine (HA) 氨基酸类: 兴奋性：glutamate acid(Glu), aspartic acid (Asp) 抑制性：glycine (Gly), aminobutyric (GABA) 肽类: VP, OXT, 阿片肽，脑肠肽，AngII 等 嘌呤类: 腺苷，ATP 气体: NO，CO 脂类: 花生四烯酸及其衍生物,二、受体 Receptor,1、概念：,细胞膜或细胞内能与某些化学物质（递质、调质、激素等）特异性结合并诱发生物效应的特殊生物分子（蛋白质）。,拮抗剂 （antagonist）,激动剂 （agonist）,配基（体）,配基（ligand）：能与受体结合的化学物质,（内、外源性）,2、受体特性： 特异性： 饱和性： 可逆结合性； 活性可变化性： 上调：反应性（致敏现象）或受体数目； 下调：反应性（脱敏现象）或数目。,外周胆碱能纤维,自主神经节前纤维 大多数副交感神经节后纤维 少数交感神经节后纤维 （汗腺和骨骼肌舒血管）运动神经纤维,中枢胆碱能系统神经,脊髓前角运动神经元 丘脑后腹侧特异感觉投射纤维 脑干网状结构上行激动系统 尾核、壳核、苍白球 边缘系统（梨状区、杏仁核、海马）,胆碱能受体,毒蕈碱受体 muscarinic receptor （M-ACh受体）（M1M5),心脏抑制 平滑肌收缩 消化腺分泌 汗腺分泌 骨骼肌血管舒张 脑神经元,烟碱受体 nicotinic receptor （N-ACh受体）,神经型烟碱受体（N1）,肌肉型烟碱受体（N2）,激动剂,拮抗剂,烟碱,毒蕈碱,简毒,阿托品,乙酰胆碱的循环周期,烟碱型胆碱受体的亚基排列,N-Ach-R 结构示意图,M-Ach-R 亚型及作用机制,M型和N型乙酰胆碱受体的区别,毒蕈碱型受体（M受体），产生副交感神经兴奋效应：心脏活动抑制，支气管胃肠平滑肌和膀胱逼尿肌收缩，消化腺分泌增加，瞳孔缩小等。阿托品为毒蕈碱受体阻断剂。 烟碱型受体（N受体），N1位于神经节突触后膜，可引起自主神经节的节后神经元兴奋，N2受体位于骨骼肌终板膜，可引起运动终板电位，导致骨骼肌兴奋。,强化知识点,阿托品可能引起（ ）A 心肌收缩减弱B 静息下心率加快C 唾液腺过度分泌D 小肠蠕动亢进,B,知识扩展 阿托品是什么？,阿托品是从颠茄和其他茄科植物提取出的一种有毒的白色结晶状生物碱