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神经肌肉接头 编辑
神经肌肉接头,是运动神经元轴突末梢在骨骼肌肌纤维上的接触点。位于脊髓前角和脑干一些神经核内的运动神经元,向被它们支配的肌肉各发出一根很长的轴突,即神经纤维。这些神经纤维在接近肌细胞,即肌纤维处,各自分出数十或百根以上的分支。一根分支通常只终止于一根肌纤维上,形成1对1的神经肌肉接头。从神经纤维传来的信号即通过接头传给肌纤维,引起肌肉收缩。除此之外,神经肌肉接头的另一作用是其存在可以维持一定的肌紧张,抑制肌肉萎缩;这种联系中断,那么肌萎缩就会出现。 神经肌肉接头是一种特化的化学突触,其递质是乙酰胆碱(ACh)。无脊椎动物如螯虾的神经肌肉接头的递质是谷氨酸(兴奋性纤维的递质)或γ-氨基丁酸(抑制性纤维的递质)。
神经肌肉接头处兴奋传递与在神经纤维上的兴奋传导不同,后者是在一个细胞上的电传导,前者则是在两种细胞间信号的传递。这个过程为“电-化学-电”的传递,即神经末梢的动作电位引起化学物质乙酰胆碱的释放,进而触发骨骼肌的动作电位。
①单向性传递:即兴奋只能由接头前膜传递到接头后膜,而不能反向传递。
②时间延搁:这一过程大约需要0.5~1.0ms,这是因为化学传递速度比神经传导速度慢。
③易受环境因素的影响:乙酰胆碱在引起接头后膜兴奋后迅速被接头间隙内的胆碱酯酶清除,避免了终板膜的持续去极化。同时很多药物会影响到这个过程,例如有机磷农药能与胆碱酯酶结合使其失效,造成乙酰胆碱在终板膜处堆积,导致骨骼肌持续兴奋和收缩,故有机磷农药中毒时可出现肌肉震颤。
在正常情况下终板电位的振幅明显超过肌细胞的兴奋阈,因此神经兴奋引起的终板电位都迅速地过渡到肌细胞动作电位。在实验中为了单独记录终板电位,往往在溶液中加一定浓度的箭毒,或改变其某种离子浓度(如提高镁离子浓度或降低钙离子浓度)等,便可把终板电位的振幅降低到肌细胞阈值以下。用细胞内电极从终板区记录的终板电位可持续达30毫秒以上,迅速上升,缓慢下降的正向电位变化。由于终板电位是终板膜所产生的局部电位变化。因此,在终板区记录的终板电位振幅最大,离开终板区迅速衰减。B·卡茨等发现,在终板区进行细胞内记录时,即使在不受到刺激的安静状态,也可记录到每秒约1次随机出现的上升快下降慢,但振幅只有约0.5毫伏,持续约20毫秒的正向电变化。除振幅小和“自发”发生之外,这种电变化在形状、持续时间和对药物反应等方面均与终板电位相似,因而被称为小终板电位(mEPP)。它们的振幅波动在0.2至0.6毫伏之间,呈正态分布,因而小终板电位被认为,是由某固定数目的乙酰胆碱分子为单元(称“量子”)从神经末梢随机释放所引起的。一个量子诱发一个小终板电位。这种以“量子”为单位的释放方式叫做量子释放。以后卡茨等又在对终板电位进行了一系列分析的基础上,提出终板电位是在神经冲动的作用下,由多个量子同步释放所引起的。后来又有工作表明,其他类型的化学突触的递质释放也是量子式的。另一方面用电子显微镜观察(1954年)发现,神经肌肉接头的末梢中含大量直径为50纳米的球形小泡,E·D·P·德·罗伯蒂斯把它们叫做突触小泡。在此基础上卡茨又提出了突触泡假说,认为一个突触小泡内所含的乙酰胆碱即为一个量子,因而小终板电位便是由单个突触小泡“自发”释放所引起的,而终板电位则是由多个(100个以上)突触小泡同步释放所引起的。量子释放说虽已得到了较为普遍的承认,但关于突触泡假说,则尚有分歧,特别是近有人发现了一些难以用该假说解释的实验结果,因而又提出乙酰胆碱是直接由神经末梢胞浆以量子方式释出的观点。
关于神经肌肉接头的传递是电,还是化学过程,有过很长时期的争论。奥地利科学家O·勒维在蛙心灌流标本上,首次给突触的化学传递学说以实验证明,而把这一学说应用到神经肌肉接头的,则是英国科学家H·H·戴尔等人(1936年)。但直到20世纪50年代初微电极技术应用于接头研究之后,其化学传递学说才得到最终确立。
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