第四章 突觸傳遞和突觸活動的調節,突觸 (Synapse),概念: 一個神經元與另一個神經元或其他細胞相 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 神經肌肉接頭,神經-肌肉接頭的結構及傳遞特征神經-肌肉信號傳遞的過程和機理影響神經-肌肉接頭傳遞的因素,一、神經-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-肌肉傳遞的特征,（一）神經肌肉信號傳遞的過程和機理 電-化學-電信號轉換,二、神經肌肉接頭的信號傳遞,運動神經纖維末梢釋放乙酰膽堿(Ach) 電-化學轉換,膽堿能神經元在軸漿內合成ACh，貯存在末梢的囊泡內。安靜狀態時，少量囊泡隨機地釋放，作用于突觸后膜，在終板膜產生微終板電位。當神經沖動傳至末梢時，末梢去極化，末梢的膜的Ca2+ 通道開放，Ca2+ 內流，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的產生 化學-電信號轉換,1. 終板電位,在運動終板區記錄到肌肉AP之前的一個分級的局部負電變化，稱為終板電位(endplate potential，EPP)。（終板區以外沒有此電位）,分級性（非“全或無”）,終板電位的產生,Ach與終板膜N- AchR結合導致終板電位產生Ach起作用后失活,2、微終板電位 (miniature endplate potential，MEPP),在終板區記錄到的自發的持續20ms的0.5mV的去極化，終板區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肌膜AP。,過程,沖動到達運動神經末梢，末梢去極化 Ca2+通道開放，Ca2+內流 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，產生終板電位 肌膜動作電位 肌肉收縮,ACh的失活,影響神經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，如新斯 的明、毒扁豆堿 （依色林）、有機磷 農藥（如敵百蟲、樂果、敵敵畏等）。,（二）神經肌肉信號傳遞的阻斷,（三）量子式釋放 (quantum release),據推算，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，ACh的釋放量隨著Ca2+ 的濃度的提高而增加。Ca2+ 決定囊泡釋放的數量Ca2+ 在興奮-分泌耦聯過程中起了關鍵的作用。,第二節 神經元突觸,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,神經沖動傳導至末梢突觸前膜去極化Ca2+ 通道開放Ca2+內流突觸囊泡與前膜融合 化學遞質釋放遞質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,局部神經元回路中的其他突觸形式,局部神經元回路 (localneuronal circuit) 局部回路神經元 (localcircuit neuron) 突觸聯系： 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),神經沖動突觸小體突觸前膜去極化Ca2+通道開放Ca2+內流突觸小泡與前膜融合釋放興奮性神經遞質遞質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生EPSP 突觸后神經元軸突始段爆發動作電位神經元興奮,2.抑制性突觸后電位 (IPSP),神經沖動突觸小體突觸前膜去極化Ca2+通道開放Ca2+內流突觸小泡與前膜融合釋放抑制性神經遞質遞質與突觸后膜受體結合突觸后膜對Cl-通透性升高突觸后產生IPSP 突觸后神經元不易爆發動作電位神經元抑制,神經元突觸傳遞過程與神經-肌肉接頭傳遞過程相似，但也有不同：1）神經元突觸有興奮性突觸和抑制性突觸之分，遞質對突 觸后膜的作用及其機制也不同。2）神經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末稍的單個神經沖動，只能引 起一個興奮性突觸后電位，不能完成傳遞。3）神經肌接頭的遞質只是乙酰膽堿一種遞質，而神經元突 觸的遞質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、突觸活動的調節,（一）突觸前活動的調節,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元釋放抑制性遞質，使突觸后 膜產生IPSP，突觸后神經元因超極化，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. 對內環境變化的敏感性,第三節 神經遞質和神經調質,神經遞質(neurotransmitter) 神經系統中參與突觸傳遞的化學物質神經調質(neuromodulator) 神經元產生的另一類化學物質，它的功能是調 節信息傳遞的效率，影響神經遞質的效應。 中樞遞質 （中樞神經遞質） 外周遞質 （外周神經遞質） 乙酰膽堿 (Ach) 去甲腎上腺素 (NE) 嘌呤類或肽類,確定神經遞質的基本條件,該物質在某一區域有一定數量的存在 突觸前N元具有合成該物質的前體和酶系統，能合成該物質 突觸前N元有能貯存該物質的囊泡，防止該物質被破壞 神經沖動到達時，該物質可釋放到突觸間隙 遞質作用于突觸后膜特殊受體產生突觸后電位 存在該遞質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、神經遞質和神經調質的一般性質,經典神經遞質,膽堿類：Ach 單胺類：DA、NE、E、5-HT 氨基酸類：Glu、Gly、GABA、Asp,神經系統存在的參與神經信息傳遞，具有生物活性的肽類 物質，由240個氨基酸組成，分子量在5005000之間。,神經調質 神經肽(neuropeptide),作用,氨基酸為典型遞質 Ach、單胺類，既為遞質，又為調質 modulator（本身 不觸發效應細胞功能，而調制、改變其基礎活動水平） Ach、單胺、氨基酸類，小分子，快作用遞質 神經肽分子較大，作用慢而持久，范圍較廣，一般發 揮調質作用，慢作用遞質,經典神經遞質和神經調質的比較：,遞質的共存與共釋,戴爾原則(Dales principle) 一個神經元中只存在一種遞質，其全部神經末梢均釋放同一種遞質。,二、神經活動肽,腦-腸肽：CCK-8、VIP、NPY、 SP等 阿片肽(endogenous opioid peptides)： -內啡肽(-endorphin)、腦啡肽(enkephalin) 、 強啡肽 (dynorphin)等 其他：血管緊張素 、加壓素(vasopressin, VP)、 催產素(oxytocin, OT)等,三、神經遞質及其受體,激動劑(agonist) 拮抗劑(antagonist) 配體 (ligand) 受體 (receptor),（一）受體的一般特性,特性 具有內源性配體(如神經遞質、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(配體)門控離子通道受體 促離子型受體 (ionotropic receptor ) G蛋白偶聯受體 促代謝型受體 (metabotropic receptor),（二）主要神經遞質及其受體的功能,1. 乙酰膽堿 (acetyleholine, Ach),膽堿 + 乙酰輔酶A 乙酰膽堿 + 輔酶A,膽堿乙酰化酶,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、第三級神經元由丘腦 向皮層投射的纖維 腦干網狀結構上行激動系統 隔區-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， M樣作用； 分布： 副交感節后纖維所支配的效應器細胞 交感節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， N樣作用； 分布： 植物性神經節突觸后膜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-紋體通路：軀體運動、行為覺醒 結節-漏斗部通路：弓狀核正中隆起，調節內分泌 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