動物及人體生理學3

第四章 突觸傳遞和突觸活動的調(diào)節(jié),突觸 (Synapse),概念: 一個神經(jīng)元與另一個神經(jīng)元或其他細胞相 接觸的部位。 是信息傳遞和整合的關鍵部位,Chemical synapses, as seen with the electron microscope,第一節(jié) 神經(jīng)肌肉接頭,神經(jīng)-肌肉接頭的結構及傳遞特征神經(jīng)-肌肉信號傳遞的過程和機理影響神經(jīng)-肌肉接頭傳遞的因素,一、神經(jīng)-肌肉接頭的結構 structure in neuromuscular junction,運動單位(motor unit),運動終板 (motor end-plate) 突觸前膜 突觸囊泡(Ach)，活動帶 突觸間隙 突觸后膜 終板膜 受體, 乙酰膽堿酯酶(AchE),單向傳遞突觸延擱 (synaptic delay)高敏感性保持一對一關系,神經(jīng)-肌肉傳遞的特征,（一）神經(jīng)肌肉信號傳遞的過程和機理 電-化學-電信號轉換,二、神經(jīng)肌肉接頭的信號傳遞,運動神經(jīng)纖維末梢釋放乙酰膽堿(Ach) 電-化學轉換,膽堿能神經(jīng)元在軸漿內(nèi)合成ACh，貯存在末梢的囊泡內(nèi)。安靜狀態(tài)時，少量囊泡隨機地釋放，作用于突觸后膜，在終板膜產(chǎn)生微終板電位。當神經(jīng)沖動傳至末梢時，末梢去極化，末梢的膜的Ca2+ 通道開放，Ca2+ 內(nèi)流，囊泡中的ACh大量釋放。,終板電位微終板電位肌膜 AP,終板電位、肌膜AP的產(chǎn)生 化學-電信號轉換,1. 終板電位,在運動終板區(qū)記錄到肌肉AP之前的一個分級的局部負電變化，稱為終板電位(endplate potential，EPP)。（終板區(qū)以外沒有此電位）,分級性（非“全或無”）,終板電位的產(chǎn)生,Ach與終板膜N- AchR結合導致終板電位產(chǎn)生Ach起作用后失活,2、微終板電位 (miniature endplate potential，MEPP),在終板區(qū)記錄到的自發(fā)的持續(xù)20ms的0.5mV的去極化，終板區(qū)2 mm以外記錄不到。MEPP由ACh漏出引起。,3、肌膜動作電位,終板電位超過閾電位引發(fā)肌膜AP。,過程,沖動到達運動神經(jīng)末梢，末梢去極化 Ca2+通道開放，Ca2+內(nèi)流 Ach釋放突觸傳遞 形成R-Ach復合體（后膜） 后膜離子通道被激活，產(chǎn)生終板電位 肌膜動作電位 肌肉收縮,ACh的失活,影響神經(jīng)肌肉接頭傳遞的因素,影響ACh的釋放：細胞外液中Ca2+、Mg2+濃度與ACh爭奪受體：箭毒類藥物（筒箭毒和三碘季銨酚）抑制ACh失活： 對膽堿脂酶有抑制作用的物質(zhì)，如新斯 的明、毒扁豆堿 （依色林）、有機磷 農(nóng)藥（如敵百蟲、樂果、敵敵畏等）。,（二）神經(jīng)肌肉信號傳遞的阻斷,（三）量子式釋放 (quantum release),據(jù)推算，一次AP的到達，能使大約200300個囊泡釋放出近107個 ACh分子（一個囊泡約含2000至10000個ACh 分子）。一定范圍內(nèi)，ACh的釋放量隨著Ca2+ 的濃度的提高而增加。Ca2+ 決定囊泡釋放的數(shù)量Ca2+ 在興奮-分泌耦聯(lián)過程中起了關鍵的作用。,第二節(jié) 神經(jīng)元突觸,The parts of a chemical synapse,一、電突觸 -縫隙連接 (gap junction),2-3nm間隙 連接部位膜不增厚，無突觸 小泡 膜阻抗較低，易發(fā)生電緊 張性擴散 雙向性，無前、后膜功能 差異 速度快，幾乎無潛伏期 與腦區(qū)同步性放電有關,(一) 化學突觸的結構及信號傳遞,突觸前膜：突觸小體；囊泡欄柵 囊泡 突觸間隙：酶 突觸后膜：受體 突觸后致密帶,二、化學突觸 (chemical synapse),化學突觸傳遞的過程,神經(jīng)沖動傳導至末梢突觸前膜去極化Ca2+ 通道開放Ca2+內(nèi)流突觸囊泡與前膜融合 化學遞質(zhì)釋放遞質(zhì)與突觸后膜受體結合突 觸后膜離子通道通透性改變突觸后神經(jīng)元膜 電位改變（突觸后電位，EPSP或IPSP ）Ca2+：一方面是降低軸漿的粘度，有利于突觸小泡的運輸；另一方面是消除突觸前膜內(nèi)的負電荷，便于小泡和突觸前膜接觸融合而破裂。,按接觸部位分：軸-樹突觸、軸-體突觸、軸-軸突觸 按結合形式分：包圍式(pericorpuscular)、 依傍式(paradendritic) 按功能：興奮性、抑制性突觸 按傳遞信息方式：化學突觸、電突觸,(二) 突觸的連接形式,局部神經(jīng)元回路中的其他突觸形式,局部神經(jīng)元回路 (localneuronal circuit) 局部回路神經(jīng)元 (localcircuit neuron) 突觸聯(lián)系： 軸突-胞體、軸突-樹突、軸突-軸突 胞體-胞體、胞體-樹突、胞體-軸突 樹突-樹突、樹突-胞體、樹突-軸突,突觸組合形式,串聯(lián)性 (aN元 bN元 cN元) 交互性 (樹突 樹突) 混合性 (同時包括化學 性、 電傳遞性),三、突觸的活動,Excitatory postsynaptic potential, EPSP Inhibitory postsynaptic potential, IPSP,（一）突觸后電位,1.興奮性突觸后電位 (EPSP),神經(jīng)沖動突觸小體突觸前膜去極化Ca2+通道開放Ca2+內(nèi)流突觸小泡與前膜融合釋放興奮性神經(jīng)遞質(zhì)遞質(zhì)與突觸后膜受體結合突觸后膜對Na+，K+離子（主要是Na+ ）通透性升高突觸后產(chǎn)生EPSP 突觸后神經(jīng)元軸突始段爆發(fā)動作電位神經(jīng)元興奮,2.抑制性突觸后電位 (IPSP),神經(jīng)沖動突觸小體突觸前膜去極化Ca2+通道開放Ca2+內(nèi)流突觸小泡與前膜融合釋放抑制性神經(jīng)遞質(zhì)遞質(zhì)與突觸后膜受體結合突觸后膜對Cl-通透性升高突觸后產(chǎn)生IPSP 突觸后神經(jīng)元不易爆發(fā)動作電位神經(jīng)元抑制,神經(jīng)元突觸傳遞過程與神經(jīng)-肌肉接頭傳遞過程相似，但也有不同：1）神經(jīng)元突觸有興奮性突觸和抑制性突觸之分，遞質(zhì)對突 觸后膜的作用及其機制也不同。2）神經(jīng)肌肉接頭的興奮傳遞是1對1的。 興奮性突觸其突觸前神經(jīng)末稍的單個神經(jīng)沖動，只能引 起一個興奮性突觸后電位，不能完成傳遞。3）神經(jīng)肌接頭的遞質(zhì)只是乙酰膽堿一種遞質(zhì)，而神經(jīng)元突 觸的遞質(zhì)既有興奮性的也有抑制性的，而且每一類還 有多種。,突觸整合(Synaptic Integration),神經(jīng)元間信息傳遞的基礎 基本方式-總和 空間總和 (spatial summation) 時間總和 (temporal summation),（二）突觸輸入的總和,Postsynaptic potentials,四、突觸活動的調(diào)節(jié),（一）突觸前活動的調(diào)節(jié),1. 突觸前抑制(pre-synaptic inhibition),軸-軸突觸 機制 因去極化而沖動減弱，遞質(zhì)釋放量減少，不易甚至不能引起突觸后N元興奮。 去極化抑制 作用,2. 突觸前易化(pre-synaptic facilitation),突觸易化 (synaptic facilitation),長時程強化 (longterm potentiation, LTP) 長時程壓抑 (longterm depression, LTD),突觸強化(synaptic potentiation) 或強直后強化(posttetanic potentiation),（二）突觸后抑制(post-synaptic inhibition),中樞抑制性中間神經(jīng)元釋放抑制性遞質(zhì)，使突觸后 膜產(chǎn)生IPSP，突觸后神經(jīng)元因超極化，興奮性降低 所致的抑制過程。 傳入側支性抑制 (afferent collateral inhibition) 返回性抑制 (recurrent inhibition) 超極化抑制,傳入側支性抑制,交互抑制 (reciprocal inhibition),返回性抑制 閏紹細胞(Renshaw cell),突觸后受體 突觸前受體 自身受體 (autoreceptor),（三）突觸傳遞的特征,1. 單向傳遞(unidirectional transmission)2. 突觸延擱 中樞延擱 (central delay) 單突觸 0.5-0.9 ms 多突觸 10-20 ms 通過大腦皮層中樞 500 ms 反射中樞興奮，中樞延擱延長。 反射時(reflex time)3. 突觸活動的可塑性4. 對內(nèi)環(huán)境變化的敏感性,第三節(jié) 神經(jīng)遞質(zhì)和神經(jīng)調(diào)質(zhì),神經(jīng)遞質(zhì)(neurotransmitter) 神經(jīng)系統(tǒng)中參與突觸傳遞的化學物質(zhì)神經(jīng)調(diào)質(zhì)(neuromodulator) 神經(jīng)元產(chǎn)生的另一類化學物質(zhì)，它的功能是調(diào) 節(jié)信息傳遞的效率，影響神經(jīng)遞質(zhì)的效應。 中樞遞質(zhì) （中樞神經(jīng)遞質(zhì)） 外周遞質(zhì) （外周神經(jīng)遞質(zhì)） 乙酰膽堿 (Ach) 去甲腎上腺素 (NE) 嘌呤類或肽類,確定神經(jīng)遞質(zhì)的基本條件,該物質(zhì)在某一區(qū)域有一定數(shù)量的存在 突觸前N元具有合成該物質(zhì)的前體和酶系統(tǒng)，能合成該物質(zhì) 突觸前N元有能貯存該物質(zhì)的囊泡，防止該物質(zhì)被破壞 神經(jīng)沖動到達時，該物質(zhì)可釋放到突觸間隙 遞質(zhì)作用于突觸后膜特殊受體產(chǎn)生突觸后電位 存在該遞質(zhì)的失活酶或其他失活方式 藥理學驗證 擬似劑或阻斷劑能擬似或拮抗其作用,一、神經(jīng)遞質(zhì)和神經(jīng)調(diào)質(zhì)的一般性質(zhì),經(jīng)典神經(jīng)遞質(zhì),膽堿類：Ach 單胺類：DA、NE、E、5-HT 氨基酸類：Glu、Gly、GABA、Asp,神經(jīng)系統(tǒng)存在的參與神經(jīng)信息傳遞，具有生物活性的肽類 物質(zhì)，由240個氨基酸組成，分子量在5005000之間。,神經(jīng)調(diào)質(zhì) 神經(jīng)肽(neuropeptide),作用,氨基酸為典型遞質(zhì) Ach、單胺類，既為遞質(zhì)，又為調(diào)質(zhì) modulator（本身 不觸發(fā)效應細胞功能，而調(diào)制、改變其基礎活動水平） Ach、單胺、氨基酸類，小分子，快作用遞質(zhì) 神經(jīng)肽分子較大，作用慢而持久，范圍較廣，一般發(fā) 揮調(diào)質(zhì)作用，慢作用遞質(zhì),經(jīng)典神經(jīng)遞質(zhì)和神經(jīng)調(diào)質(zhì)的比較：,遞質(zhì)的共存與共釋,戴爾原則(Dales principle) 一個神經(jīng)元中只存在一種遞質(zhì)，其全部神經(jīng)末梢均釋放同一種遞質(zhì)。,二、神經(jīng)活動肽,腦-腸肽：CCK-8、VIP、NPY、 SP等 阿片肽(endogenous opioid peptides)： -內(nèi)啡肽(-endorphin)、腦啡肽(enkephalin) 、 強啡肽 (dynorphin)等 其他：血管緊張素 、加壓素(vasopressin, VP)、 催產(chǎn)素(oxytocin, OT)等,三、神經(jīng)遞質(zhì)及其受體,激動劑(agonist) 拮抗劑(antagonist) 配體 (ligand) 受體 (receptor),（一）受體的一般特性,特性 具有內(nèi)源性配體(如神經(jīng)遞質(zhì)、激素)， 或外源性配體(如藥物、毒素) 特異性或專一性 (specificity) 飽和性 (saturability) 可逆性(reversibility) 種類 遞質(zhì)(配體)門控離子通道受體 促離子型受體 (ionotropic receptor ) G蛋白偶聯(lián)受體 促代謝型受體 (metabotropic receptor),（二）主要神經(jīng)遞質(zhì)及其受體的功能,1. 乙酰膽堿 (acetyleholine, Ach),膽堿 + 乙酰輔酶A 乙酰膽堿 + 輔酶A,膽堿乙?；?Ach的合成,中樞通路包括： 腦和脊髓運動N元 特異性感覺傳入的第二、第三級神經(jīng)元由丘腦 向皮層投射的纖維 腦干網(wǎng)狀結構上行激動系統(tǒng) 隔區(qū)-海馬-邊緣葉膽堿能通路（記憶、情緒） 紋狀體，尤以尾核為豐富,膽堿能受體 (cholinergic receptor),(1) 毒蕈堿受體(muscarinic recepter)：M1-5，G蛋白偶聯(lián)， M樣作用； 分布： 副交感節(jié)后纖維所支配的效應器細胞 交感節(jié)后膽堿能纖維所支配的汗腺、骨骼肌血管。 Antagonist：阿托品(atropine)(2) 煙堿樣受體nicotinic recepter：N1-2，離子通道偶聯(lián)， N樣作用； 分布： 植物性神經(jīng)節(jié)突觸后膜N1受體；六烴季胺阻斷 骨骼肌終板膜N2受體；十烴季胺阻斷 筒箭毒阻斷N1、 N2受體,2. 兒茶酚胺類,去甲腎上腺素、腎上腺素、多巴胺,多巴胺(dopamine, DA) 黑質(zhì)-紋體通路：軀體運動、行為覺醒 結節(jié)-漏斗部通路：弓狀核正中隆起，調(diào)節(jié)內(nèi)分泌 中腦-邊緣通路：中腦腳間核周圍 隔、伏核等，情緒 中腦-皮層通路：中腦額葉內(nèi)側皮層、前扣帶皮層等， 精神活動 去甲腎上腺素 (norepinephine) 胞體主要集中在延髓與腦橋(包括藍斑)中腦、間腦、邊緣前腦、 小腦、大腦。 下行脊髓 腎上腺素 (epinephrine) 胞體主要在延髓，上行部分與NE相混腦干、 間腦、邊緣 前腦， 下行脊髓中間外側,腎上腺素能受體(adrenergic receptor),分布：交感節(jié)后纖維所支配的器官(汗腺及骨骼肌血管除外)細胞膜。受體 平滑肌效應主要表現(xiàn)興奮反應；酚妥拉明(phentolamine)阻斷 哌唑嗪(prazosin) 、酚芐明(phenoxyberzamine)阻斷1， 育亨賓(yohimbine)、rauwolscine、tolazoline阻斷2（突觸前受體） 可樂定(clonidine)激動2 （治療高血壓）受體 心得安(普洛萘爾)propranolol、心得平oxoprenolol阻斷（治療心絞痛） 1受體：主要分布于心臟，興奮(心縮加強加快). 阿提洛爾 aten