中国医科大学基础医学生理学课件 第十章 第二节 神经元间的信息传递

1、第二节第二节 神经元间的信息传递神经元间的信息传递 Information transmission from one neuron to next 化学性突触化学性突触 电突触电突触 定向突触 化学性突触 directed synapse 非定向突触 non- directed synapse 一、突触传递一、突触传递 synaptic transmission ( (一一) )经典突触的结构和分类经典突触的结构和分类 Structure ; 囊泡通过出胞作用量子式释放递质囊泡通过出胞作用量子式释放递质 入间隙。入间隙。( (囊泡膜可再循环利用囊泡膜可再循环利用) ) (2) (2)间隙过程

2、：神经递质通过间隙并扩散到后膜间隙过程：神经递质通过间隙并扩散到后膜 。 (3)(3)突触后过程：突触后过程： 神经递质神经递质作用于后膜上特异性受体作用于后膜上特异性受体 或化学门控离子通道或化学门控离子通道后膜对某些离后膜对某些离 子通透性改变子通透性改变带电离子发生跨膜流带电离子发生跨膜流 动动后膜发生去极化或超极化后膜发生去极化或超极化产生产生 突触后电位突触后电位Postsynaptic potential。 总之，在突触传递过程中，突触前末总之，在突触传递过程中，突触前末 梢去极化是诱发递质释放的关键因素梢去极化是诱发递质释放的关键因素( (开开 启电压门控启电压门控CaCa2+

3、2+通道 通道) )；CaCa2+ 2+是前膜兴奋和 是前膜兴奋和 递质释放过程的耦联因子递质释放过程的耦联因子( (递质释放量与递质释放量与 内流入前膜的内流入前膜的CaCa2+ 2+量呈正相关 量呈正相关) )；囊泡膜的囊泡膜的 再循环利用是突触传递持久进行的必要条再循环利用是突触传递持久进行的必要条 件。件。 2.2.突触后电位突触后电位 (1)(1)兴奋性突触后电位兴奋性突触后电位: :突触后膜在递突触后膜在递 质作用下发生去极化质作用下发生去极化,使突触后神使突触后神 经元兴奋性提高经元兴奋性提高,此种电位变化称此种电位变化称 为为Excitatory postsynaptic po

4、tential, EPSP A.A.兴奋性突触后电位的记录兴奋性突触后电位的记录 脊髓前角运动神经元脊髓前角运动神经元RP=-70mV,RP=-70mV, 电刺激肌梭传入纤维后，脊髓前角运动电刺激肌梭传入纤维后，脊髓前角运动 神经元发生去极化，产生神经元发生去极化，产生EPSP。 随刺激强度增加，随刺激强度增加，EPSPEPSP发生发生总和总和 而渐增大而渐增大, ,当当EPSPEPSP总和达到总和达到阈电位阈电位-52mV-52mV 时，在轴突时，在轴突始段始段出现电流密度较大的外出现电流密度较大的外 向电流，从而爆发可扩布性的向电流，从而爆发可扩布性的APAP。 B.B.EPSPEPSP产

5、生机制：产生机制： 突触前神经元末梢释放兴奋性递质突触前神经元末梢释放兴奋性递质 作用于后膜受体，化学门控通道开作用于后膜受体，化学门控通道开 放，后膜对放，后膜对NaNa+ +和和K K+ +, ,尤其是尤其是NaNa+ +的通的通 透性增大透性增大, ,NaNa+ +内流内流 K K+ +外流外流，导致后，导致后 膜局部膜局部去极化去极化。 (2) (2)抑制性突触后电位抑制性突触后电位 Inhibitory postsynaptic potential, IPSP A.A.抑制性突触后电位的记录抑制性突触后电位的记录 B.B.IPSPIPSP产生机制：产生机制： 突触前神经元突触前神经元

6、( (抑制性中间神经元抑制性中间神经元) ) 末梢释放抑制性递质作用于突触后末梢释放抑制性递质作用于突触后 膜，后膜膜，后膜ClCl- -通道开放，通道开放，ClCl- -内流内流， 膜发生超极化；膜发生超极化；对对K K+ +的通透性增的通透性增 加、加、K K+ +外流，或外流，或NaNa+ +和和CaCa2+ 2+通道关闭 通道关闭, , 膜发生膜发生超极化超极化。 突触后电位的特点突触后电位的特点： EPSPEPSP和和IPSPIPSP均属局部电位均属局部电位 等级性：大小与递质释放量有关；等级性：大小与递质释放量有关； 电紧张扩布：电紧张扩布： 这种作用取决于局这种作用取决于局 部电

7、位与邻近细胞部电位与邻近细胞RP之间的电位之间的电位 差的大小和距离的远近，电位差差的大小和距离的远近，电位差. 越大，距离越近，越大，距离越近， 影响越大。影响越大。 可叠加性可叠加性 ( (3)3)慢突触后电位慢突触后电位 slow postsynaptic potential A.A.sEPSP and sIPSP: 可在自主神经节可在自主神经节, ,皮层神经元记录到皮层神经元记录到; ; 潜伏期长潜伏期长(100(100500ms),500ms),持续时间长持续时间长 ( (数数s);s); 机制机制sEPSP: :膜膜K K+ +电导电导( (通透性通透性) )降低降低; ; sIP

8、SP: :膜膜K K+ +电导电导( (通透性通透性) )升高升高; ; B.B.late slow EPSP 可在交感神经节记录到可在交感神经节记录到; ; 潜伏期潜伏期1 15s,s,持续时间持续时间101030min;30min; 机制机制:K:K+ +电导降低电导降低; ;递质为递质为GnRH 3. 3.EPSP和和IPSP在突触后神经元的整合在突触后神经元的整合 （integration） 同时与多个神经末梢形成突触的突同时与多个神经末梢形成突触的突 触后神经元，其电位变化的总趋势触后神经元，其电位变化的总趋势 取决于同时所产生的取决于同时所产生的EPSPEPSP和和IPSPIPSP

9、的的 代数和。代数和。 轴突始段是轴突始段是APAP首先发生部位首先发生部位( (该处细该处细 小，电压门控小，电压门控NaNa+ +通道密度大通道密度大) )。AP 发生后发生后, ,既可顺向传到末梢，也可逆既可顺向传到末梢，也可逆 向传向胞体，从而刷新前次兴奋所向传向胞体，从而刷新前次兴奋所 造成的电位变化。造成的电位变化。 4.突触可塑性突触可塑性synaptic plasticity 突触受已进行过活动的影响而发生传递效能突触受已进行过活动的影响而发生传递效能 的改变，此现象称为突触功能可塑性。的改变，此现象称为突触功能可塑性。 强直后增强强直后增强(posttetanic poten

10、tiation): 突触前突触前Ca2+积聚积聚递质释放递质释放PTP(60s); 习惯化与敏感化习惯化与敏感化habituation 激活激活AC cAMPCa2+内流内流递质释递质释 放增多；放增多； 长时程增强长时程增强(long-term potentiation,LTP) 突触后突触后Ca2+ Ca2+/CaM PKC 长时程抑制长时程抑制(long-term depression, LTD) ( (三三) )非定向突触传递非定向突触传递 Non-directed synaptic transmission 又称为非突触性化学传递又称为非突触性化学传递 Non- synaptic c

11、hemical transmission 1 1非定向突触的结构：非定向突触的结构： 2 2非定向突触传递的特点：非定向突触传递的特点： 不存在特化的突触前、后膜结构；不存在特化的突触前、后膜结构； 不存在一对一的支配关系，一个不存在一对一的支配关系，一个 曲张体曲张体( (varicosity) )可支配多个可支配多个 效应细胞；效应细胞； 曲张体与效应细胞间距离一般大曲张体与效应细胞间距离一般大 于于20nm, ,远者可达十几远者可达十几m；递；递 质扩散距离远，耗时长，一般传质扩散距离远，耗时长，一般传 递时间大于递时间大于1s； 递质能否产生效应，取决于效应递质能否产生效应，取决于效应

12、 器细胞有无相应受体。器细胞有无相应受体。 ( (四四) )电突触电突触 Electrical synapse 1 1结构特点：结构特点： 结构基础是缝隙连接结构基础是缝隙连接Gap junction 两个神经元间膜间距仅两个神经元间膜间距仅2-3nm2-3nm； 胞浆内不存在胞浆内不存在vesicle，两侧膜，两侧膜 上有沟通胞浆的上有沟通胞浆的水相通道水相通道蛋白蛋白 质质, ,允许带电离子通过；允许带电离子通过； 无突触前、后膜之分，为双向传递；无突触前、后膜之分，为双向传递； 电阻低，传递速度快，几乎不存在电阻低，传递速度快，几乎不存在 潜伏期。潜伏期。 2 2功能意义：使许多功能意义

13、：使许多神经元神经元产生同步产生同步 性放电或同步性活动。性放电或同步性活动。 二、神经递质和受体二、神经递质和受体 Neurotransmitter ATP 脂类脂类(Lipid)： 花生四烯酸及其衍生物花生四烯酸及其衍生物; 如前列腺如前列腺(Prostaglandin,PG) 气体类：气体类：NO; CO； 5 5神经递质的共存神经递质的共存 neurotransmitter co-existence 戴尔原则戴尔原则( (Dale principle) )：一个：一个 神经元内只存在一种递质，其全部神经元内只存在一种递质，其全部 末梢只释放同一种递质。近年来递末梢只释放同一种递质。近年

14、来递 质共存现象的发现突破了这一原则质共存现象的发现突破了这一原则 递质共存现象：一个神经元内可以递质共存现象：一个神经元内可以 存在，同时末梢也可释放两种或两存在，同时末梢也可释放两种或两 种以上的神经递质种以上的神经递质( (调质调质) )。 递质共存的意义：递质共存的意义： 协调某些生理过程：协调某些生理过程： 如：支配猫唾液腺的副交感神经如：支配猫唾液腺的副交感神经AChACh 和和VIPVIP共存共存: : AChACh: :引起唾液腺分泌唾液，不增加引起唾液腺分泌唾液，不增加 唾液腺血液供应；唾液腺血液供应； VIPVIP: :不引起唾液腺分泌，但增加唾不引起唾液腺分泌，但增加唾

15、液腺血液供应和腺体上液腺血液供应和腺体上AChACh受受 体的亲和力体的亲和力, ,从而增强从而增强AChACh分泌分泌 唾液的作用；唾液的作用； 可能与信息的化学编码有关。可能与信息的化学编码有关。 （4 4）戴尔原则似应修改为：）戴尔原则似应修改为： 一个神经元内可共存两种或两种一个神经元内可共存两种或两种 以上的递质，其全部末梢均释放相以上的递质，其全部末梢均释放相 同的递质。同的递质。 ( (二二) )受体受体 ( (Receptor) ) 1. 1.Receptor的概念的概念 位于细胞膜或细胞内能与某些化学位于细胞膜或细胞内能与某些化学 物质物质(如递质、调质、激素等如递质、调质、

16、激素等)发生发生 特异性结合并诱发生物学效应的特特异性结合并诱发生物学效应的特 殊生物分子。殊生物分子。 一般位于细胞膜上的一般位于细胞膜上的receptor是带是带 有糖链的跨膜蛋白质分子。有糖链的跨膜蛋白质分子。 2 2受体受体的激动剂和拮抗剂的激动剂和拮抗剂 Agonist and Antagonist 激动剂：激动剂： 能与能与receptor发生特异性结合发生特异性结合 并并 产生生物学效应的化学物质产生生物学效应的化学物质( ( 一一 般指药物制剂般指药物制剂) )。 拮抗剂：拮抗剂： 可与可与receptor发生特异性结合发生特异性结合, , 从而占据受体或改变受体的空间从而占据

17、受体或改变受体的空间 构型使递质不能产生生物学效应构型使递质不能产生生物学效应 的化学物质的化学物质( (一般指药物制剂一般指药物制剂) )。 配体配体(ligand)： 激动剂、拮抗剂及神经递质、激动剂、拮抗剂及神经递质、 神神 经调质、激素等化学信号物质经调质、激素等化学信号物质 统统 称配体。称配体。 4 4ReceptorReceptor的分类的分类 按天然配体分类按天然配体分类: : 如胆碱能受体、肾上腺能受体；如胆碱能受体、肾上腺能受体； 受体有亚型：对每个配体来说，受体有亚型：对每个配体来说， 有数个亚型有数个亚型( (如如M,N)M,N)。这样同。这样同 一一ligand在与不

18、同亚型受体结合在与不同亚型受体结合 后，可生多样化效应。后，可生多样化效应。 按受体存在部位分类：一般存在于突按受体存在部位分类：一般存在于突 触后膜，但也可存在于前膜，称为突触后膜，但也可存在于前膜，称为突 触前受体触前受体( (presynaptic receptor) )。 按受体激活机制分类：按受体激活机制分类： 根据递质与受根据递质与受 体结合后引起突触后膜产生生物学效体结合后引起突触后膜产生生物学效 应的机制的不同，受体分为两类：应的机制的不同，受体分为两类： 与离子通道耦联的受体与离子通道耦联的受体：此类受体又：此类受体又 称促离子受体、化学门控通道。如：称促离子受体、化学门控通

19、道。如： A A位于终板膜和自主神经节节后神经位于终板膜和自主神经节节后神经 元膜上的元膜上的N N型型AChACh门控离子通道受体；门控离子通道受体； B B氨基酸类递质的促离子型受体。氨基酸类递质的促离子型受体。 G蛋白耦联蛋白耦联 受体受体或或促代谢促代谢 受体受体 大多数神经大多数神经 递质受体为此递质受体为此 类受体。如：类受体。如： 自主神经节节自主神经节节 后纤维所支配后纤维所支配 的效应器细胞的效应器细胞 膜上的受体。膜上的受体。 在不同情况下在不同情况下, 受体的受体的数量数量及与递质及与递质亲和力亲和力发发 生改变。生改变。 上调上调 (增量调节增量调节)up regula

20、tion: 递质分泌不足递质分泌不足 时时 , 使受体数量增加使受体数量增加,亲和力升高。亲和力升高。(由于将储由于将储 存于胞内膜结构上的受体蛋白表达于膜表面存于胞内膜结构上的受体蛋白表达于膜表面) 下调下调 (减量调节减量调节)down regulation: 递质分泌过递质分泌过 多时多时 , 使受体数量减少使受体数量减少,亲和力降低。亲和力降低。 (由于受由于受 体蛋白内吞入胞体蛋白内吞入胞,即内化即内化internalization) 意义意义: 受体数量与亲和力的变化与递质量相适受体数量与亲和力的变化与递质量相适 应应, 从而调节突触后神经元对递质的敏感性从而调节突触后神经元对递质

21、的敏感性 与反应强度与反应强度. ( (三三) )外周神经递质及其受体外周神经递质及其受体 Peripheral neurotransmitter ;引引 起骨骼肌收缩等。起骨骼肌收缩等。 b bN N受体又分为受体又分为N N1 1、N N2 2两个亚型。两个亚型。 N N1 1亚型分布于中枢神经系统和自主亚型分布于中枢神经系统和自主 神经节节后神经元膜上，又称为神经节节后神经元膜上，又称为 神经元神经元( (节节) )型烟碱受体型烟碱受体( (neuron- type nicotinic receptor) )； N N2 2亚型分布于骨骼肌终板膜，又称亚型分布于骨骼肌终板膜，又称 为肌肉

22、型烟碱受体为肌肉型烟碱受体(muscle- type nicotinic receptor) 。 c cN N受体的阻断剂是受体的阻断剂是筒箭毒碱筒箭毒碱 (Tubocurarine)； N N1 1受体的阻断剂是受体的阻断剂是六烃季铵六烃季铵 (Hexamethonium)； N N2 2受体的阻断剂是受体的阻断剂是十烃季铵十烃季铵 (Decamethonium) M受体受体:毒蕈碱受体毒蕈碱受体Muscarinic receptor b. b.M受体又分为受体又分为M1、M2、M3、M4、M5 等亚型。 等亚型。M1亚型在脑内含量丰富亚型在脑内含量丰富; M2亚型存在于胰腺腺泡和胰岛组织亚

23、型存在于胰腺腺泡和胰岛组织, 介导胰酶和胰岛素分泌；介导胰酶和胰岛素分泌； M2和和 M4亚型存在于平滑肌；亚型存在于平滑肌； M3和和M5亚型作用不清。亚型作用不清。 cM受体的阻断剂是阿托品受体的阻断剂是阿托品(Atropine) B B胆碱能受体的分布：胆碱能受体的分布： 分布于胆碱能纤维所对应的突触分布于胆碱能纤维所对应的突触 后膜上，即：后膜上，即： 交感神经节的节后神经元细胞交感神经节的节后神经元细胞 膜上：膜上：( (N N1 1受体受体) )； 交感神经的节后纤维所支配的交感神经的节后纤维所支配的 汗腺腺细胞膜上汗腺腺细胞膜上 ：( (M M受体受体) )； 交感神经的节后舒血

24、管纤维支配交感神经的节后舒血管纤维支配 的骨骼肌血管平滑肌细胞膜上：的骨骼肌血管平滑肌细胞膜上： ( (M受体受体) )； 副交感神经节的节后神经元细胞副交感神经节的节后神经元细胞 膜上：膜上：( (N1受体受体) )； 副交感神经节后纤维所支配的效副交感神经节后纤维所支配的效 应器细胞膜上：应器细胞膜上：( (M受体受体) )； 躯体运动神经支配的骨骼肌终板膜躯体运动神经支配的骨骼肌终板膜 上上: :（N2受体）受体） * *：重症肌无力患者，由于体内产生一：重症肌无力患者，由于体内产生一 种对抗和破坏骨骼肌终板膜上种对抗和破坏骨骼肌终板膜上N N2 2受受 体的抗体，使骨骼肌不能接受运动体

25、的抗体，使骨骼肌不能接受运动 神经元释放的神经元释放的AChACh的调控而产生肌无的调控而产生肌无 力。是一种自身免疫性疾病。力。是一种自身免疫性疾病。 2 2Norepinephrine 及其受体：及其受体： 在外周神经系统，末梢释放递质在外周神经系统，末梢释放递质 去甲肾上腺素的神经纤维称为肾去甲肾上腺素的神经纤维称为肾 上腺素能纤维上腺素能纤维( (Adrenergic fiber) )。 肾上腺素能纤维的分布：肾上腺素能纤维的分布： 除了支配汗腺和骨骼肌血管舒张的交除了支配汗腺和骨骼肌血管舒张的交 感神经节后纤维以外的所有交感神经感神经节后纤维以外的所有交感神经 节后纤维。节后纤维。

26、肾上腺素能受体：肾上腺素能受体： 能与肾上腺素能与肾上腺素(E)及去甲肾上腺素及去甲肾上腺素(NE) 结合的受体称为肾上腺素能受体。但结合的受体称为肾上腺素能受体。但 作为外周神经递质来说，只有作为外周神经递质来说，只有NE。 肾上腺能受体分类及阻断剂：肾上腺能受体分类及阻断剂： 1 1受体：哌唑嗪受体：哌唑嗪； 酚妥拉明酚妥拉明 2 2 受体激动剂 受体激动剂: :可乐定可乐定Clonidine。由。由 于其可激动于其可激动2 2受体受体, ,抑制抑制NE释放释放, , 因而用于治疗高血压。因而用于治疗高血压。 受 体 2受体：育亨宾； Prazosin Yohimbine Phentola

27、mine 对对1 1受体受体作用强。作用强。 1 1受体：阿提洛尔受体：阿提洛尔 普拉洛尔普拉洛尔 2 2受体：丁氧胺受体：丁氧胺 3 3受体：参与脂肪代谢。受体：参与脂肪代谢。 伴有呼吸系统疾病的心脏病患者应伴有呼吸系统疾病的心脏病患者应 该用心得宁该用心得宁, ,以免发生支气管痉挛。以免发生支气管痉挛。 受受 体体 PropranololPropranolol心得安心得安 普普 萘萘 洛洛 尔尔 AtenoloAtenolo氨酰心安氨酰心安 PractololPractolol心得宁心得宁 Butoxamine Butoxamine 心得乐心得乐 美托洛尔美托洛尔 Metoprolol美多

28、心安美多心安 肾上腺能受体的分布：肾上腺能受体的分布： 大多数交感神经节后纤维所支配的效大多数交感神经节后纤维所支配的效 应细胞膜上应细胞膜上( (汗腺和受交感舒血管纤汗腺和受交感舒血管纤 维支配的骨骼肌血管除外维支配的骨骼肌血管除外) )。 但不一定都有但不一定都有和和受体受体, ,有的仅有有的仅有 受体受体( (如如, ,皮肤粘膜血管皮肤粘膜血管),),有的仅有有的仅有 受体受体( (如如, ,心肌、支气管平滑肌心肌、支气管平滑肌),),有有 的的和和受体均有受体均有( (如如, ,胃肠血管胃肠血管, ,但但 以以受体为主受体为主; ;而骨骼肌血管以而骨骼肌血管以受受 体为主）。体为主）。

29、 肾上腺素能受体激动后的效应：肾上腺素能受体激动后的效应： A A与受体特性有关：与受体特性有关： a.a.肾上腺素和肾上腺素和 NE与与受体受体( (主要主要 是是1 1受体受体) ) 结合产生的平滑肌结合产生的平滑肌 效应以效应以兴奋为主。兴奋为主。 如：血管收缩，子宫收缩，扩如：血管收缩，子宫收缩，扩 瞳肌（虹膜辐射肌）收缩等；瞳肌（虹膜辐射肌）收缩等； 但但也有抑制性也有抑制性的，如小肠舒张。的，如小肠舒张。 b. b.肾上腺素和肾上腺素和NE与与受体受体( (主要是主要是2 2 受体 受体) )结合产生的平滑肌效应以结合产生的平滑肌效应以抑制抑制 为主。为主。 如：血管舒张，子宫舒张，支气管舒如：血管舒张，子宫舒张，支气管舒 张等；张等； 但与心肌但与心肌1 1受体结合产生的受体结合产生的 效应是效应是兴奋性兴奋性的。的。 3 3 受体主要分布于脂肪组织受体主要分布于脂肪组织, ,与脂肪与脂肪 分解有关分解有关 a aNE对对受体作用强，对受体作用强，对1 1受体作受体作 用弱，对用弱，对2 2受体几乎无作用。受体几乎无作用。 NENE与与受体结合受体结合，使皮肤血管、胃，使皮肤血管、胃 肠道及肾血管收缩肠道及肾血管收缩外周阻力外周阻力 血压上升。（用作升压药）血压上升。（用作升压药）