神经肌肉接头处的兴奋传递及其影响因素 兴奋在神经肌肉之间的传递是依靠神经肌肉接头 ACh 的释放与传递实现的, 而且其受生物毒素及 Ca2+ 等多种因素影响。 一 、 神经肌肉接头处的结构 神经肌肉接头, 也叫运动终板(motor endplate) , 由运动神经末梢和与它接触的肌肉细胞膜所构成。 广义上是一种突触(神经元的轴突末梢与肌肉或其它神经元相接触的部位) 。 神经末梢中含有大量直径约 40nm 的囊泡, 一个囊泡内含有大量乙酰胆碱分子(acetycholine, ACh) 。 神经-肌肉接头由接头前膜、 接头间隙、 接头后膜(终板膜) 三部分组成。 终板膜增厚, 向内凹陷形成很多皱褶, 褶上有能与 ACh 特异性结合的 N2型乙酰胆碱受体, 它们集中分布与皱褶开口处, 是化学门控通道的一部分,属于阳离子通道受体。在接头后膜表面还分布有胆碱酯酶 (AChE),它可将 ACh 分解为胆碱和乙酸。 接头前膜与接头后膜之间有接头间隙, 宽约 50nm , 有少量 ACh 酯酶。 图3-2 神经肌肉接点的结构 二 、 神经肌肉接头处的兴奋传递过程 神经-肌接头处兴奋传递的主要步骤: 从神经传来的兴奋, 通过神经-肌肉接头传递给肌纤维膜, 是以化学递质乙酰胆碱为中介进行的, 其全过程可分为: 1 .接头前过程2.神经递质在间隙的扩散 3.接头后过程。 1 . 接头前过程 1 .1 乙酰胆碱的合成与贮存 这是神经-肌肉接头的兴奋传递的前提。 乙酰胆碱在神经末梢中由胆碱和乙酰辅酶 A 在胆碱乙酰化酶的作用下合成的。 乙酰辅酶 A 主要来自神经末梢内的线粒体, 胆碱则是靠膜上的特殊载体转运到神经末梢内的, 其中 50% 是释放入接头间隙中的 ACh 水解产物, 被再摄取回来重复利用的。 合成与摄取回来的 ACh, 均以小泡形式包装贮存, 以备释放。 1 .2 乙酰胆碱的释放 ACh 释放是 Ca2+ 依耐性的。 当接头前膜产生动作电位时, 接头前膜的电压门控 Ca2+通道开放, 胞外 Ca2+浓度约 1 .8m m ol/L, 比末梢内 0.1 m m ol/L 高, 因而大量 Ca2+由胞外进入到突触前末梢内, 这些 Ca2+可以触发囊泡中的 ACh 以胞吐的形式释放到接头间隙中。 一次动作电位引起的 Ca2+内流, 可导致 1 00~ 300个小泡几乎同步地完全释放出 ACh 分子。 由于每个囊泡中所含的ACh 分子数相等, 故这种以囊泡为单位的倾囊释放, 被称为量子释放。 如果降低细胞外 Ca2+ 浓度或用 Mg2+阻断 Ca2+ 内流, 动作电位到达时并不能引起 ACh 释放, 说明 ACh 释放是 Ca2+ 依耐性的。这里 Ca2+的进入量也决定囊泡释放的数量。 2. 乙酰胆碱在接头间隙的扩散 在接头间隙后, ACh 经扩散与终板膜上的 ACh 受体特异性结合, 触发接头后过程。 3. 接头后过程 3.1 乙酰胆碱受体(如下图) 及终板电位 在终板膜上的 N2 型 ACh受体, 是集受体与通道为一体的一个蛋白大分子结构。 由五个亚基(M1 -M5) 组成, 其中 M2 带负电, 故该通道选择阳离子。 当 ACh与其两个ɑ亚基结合时, 受体通道分子的构象打开, 通道打开, 所以是一种化学门控通道。 通道开放时允许 Na+、 K+甚至少量的 Ca2+通过。 由于这几种离子在细胞内外分布特点, 故主要是使 Na+内流, 少量 K+外流, 结果是终板膜原有静息电位负值减少, 向零电位靠近即出现终板膜的去极化, 终板膜这种去极化电位为终板电位。 一次动作电位所引起到 1 00~ 300 个囊泡释放的 ACh, 足以在终板膜上产生 约 50mV、 持续 1 ~ 2m s 的终板电位。 而每一个囊泡释放的 ACh 所引起的终板膜平均幅度为 0.4mV 的去极化电位, 称微终板电位。 3.2 乙酰胆碱从接头间隙的清除 乙酰胆碱发挥作用后可通过 3 方式清除, 即扩散、 酶降解和再摄取。 由于多个囊泡几乎是同步释放 ACh至接头间隙, ACh 的浓度突然升高, ACh 与受体结合可引起大量化学门控通道打开, 出现很快 Na+、 K+跨膜移动, 故终板电位升高很快。 但接头间隙中的乙酰胆碱很快被突触后膜上的胆碱酯酶水解,ACh 浓度降低, 递质门控通道关闭, 终板电位下降, 保证下次到来的神经冲动效应, 被水解的产物被动地再摄取到轴突末梢, 可作为再合成乙酰胆碱的原料。 3.3 终板电位的特征及肌膜动作电位的引起 终板电位属于局部电位,具有局部电位的特征; 约在距终板膜 2nm 处基本消失; 有总和现象等。 一般记录到终板电位就是众多微终电位的总和。 由于在终板膜以 外的肌膜上有电压门控 Na+、 K+通道的分布, 当终板电位扩布到邻近的肌膜上, 引起邻近肌膜去极化达阈电位水平时, 便爆发肌膜上的动作电位, 表现为肌细胞的兴奋。 正常情况下, 一次动作电位传至运动神经末梢所释放的只产生于终板区并随着传播距离增长而衰 减, 其幅度随着刺激强度增强而增强, 是一个局部兴奋(如上图) 。 三 、 神经肌肉接头处的兴奋传递影响因素 由于神经-骨骼肌接头处的兴奋传递是化学传递, 所以, 凡能影响递质的合成、 释放以及递质的消除等过程的因素, 都能影响其兴奋传递。 1 . Ca2+ 在一定离子浓度范围内, ACh 的释放随着 Ca2+浓度的增高而增多。 Mg2+可拮抗 Ca2+的作用, 使 ACh 的释放量减少。 2. 生物毒素 箭毒能与终板上的 ACh 受体结合, 形成无活性的 a-箭毒复合物, 而这种复合物是不能完全与 ACh 相结合的。 因为箭毒 和 ACh 争夺受体, 所以箭毒引起的阻滞为竞争性阻滞或非除极性阻滞。 肉毒杆菌毒素能选择性地阻滞神经末梢释放乙酰胆碱; 美洲箭毒和 α-银环蛇毒能与终板膜上的 N 型乙酰胆碱门控通道结合, 与乙酰胆碱竞争结合位, 从而导致接头传递受阻。 抗胆碱酯酶药物能迅速改善患者的肌力。 3. 抗胆碱酯酶药物 抗胆碱酯酶药物, 如毒扁豆碱、 新斯的明等,可与 AChE 相结合, 使 AChE 失去作用而不能分解 ACh。 有机磷农药能抑制 AChE 的活性, 使乙酰胆碱不能及时被水解, 造成乙酰胆碱在接头间隙的大量堆积, 并持续作用于终板膜通道蛋白质分子, 导致肌肉颤动等一系列中毒症状。 碘解磷定能使抑制的 AChE恢复活性, 所以是解毒有即磷中毒的有效药物之一。 3. 神经肌肉接头处的兴奋传递特征: 3.1 单向性传递。 兴奋只能由神经传向肌肉, 而不能由肌肉传向神经。 3.2 时间延搁。神经兴奋与肌肉兴奋之间, 一般至少需 0.5~ 1 .0m s,而接头间隙只不过 50nm 。 3.3 易感性。 易受物理、 化学、 温度等因素的影响, 易疲劳。 所以兴奋在神经肌肉之间的传递是依靠神经肌肉接头 ACh 的释放与传递实现的,而且受生物毒素及 Ca2+ 等多种因素影响。