醫(yī)學(xué)神經(jīng)生物學(xué)：02 神經(jīng)元的電活動(dòng)與突觸傳遞

神經(jīng)元的電活動(dòng)與突觸傳遞本課內(nèi)容神經(jīng)元電活動(dòng)的基礎(chǔ)。神經(jīng)元電活動(dòng)的種類、形成機(jī)制、相互整合和作用。突觸囊泡釋放的過(guò)程。電突觸。神經(jīng)元電活動(dòng)的基礎(chǔ)

——膜電位膜電位的形成封閉的環(huán)境帶電介質(zhì)具有選擇性的離子通道與靜息膜電位關(guān)聯(lián)的離子通道鈉和鈣離子激活的鉀通道M型鉀通道，靜息時(shí)開(kāi)放，可被細(xì)胞內(nèi)信使所關(guān)閉電壓門控鉀通道（延遲整流鉀通道和A型鉀通道），這些通道在靜息時(shí)不太可能開(kāi)放，但只要總數(shù)的0.1%－10%開(kāi)放就可以解釋相當(dāng)一部分靜息鉀電導(dǎo)鉀通道膜電位的調(diào)控生理狀態(tài)---各種離子泵病理狀態(tài)---腦缺血神經(jīng)元電活動(dòng)的基礎(chǔ)

——離子通道離子通道的一般特征離子通道的分類電壓激活離子通道工作模式電壓依賴離子通道的結(jié)構(gòu)離子通道的主要功能門控離子通道遞質(zhì)門控離子通道非門控離子通道電壓門控離子通道離子通道的分類（門控方式）機(jī)械門控離子通道其它門控離子通道電壓激活離子通道電壓感受的機(jī)制離子通道工作模式胞外胞內(nèi)胞外－－－－－－－－－－＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋跨膜孔道膜內(nèi)和膜外側(cè)擴(kuò)大形成腔膜內(nèi)段縮窄有門控結(jié)構(gòu)電壓依賴離子通道的結(jié)構(gòu)

電壓依賴鈉通道結(jié)構(gòu)由3個(gè)亞基即

1

2組成跨膜蛋白

亞基為鈉通道的主亞基

1和

2亞基為輔助亞基亞型瞬態(tài)持續(xù)

亞基有4個(gè)跨膜區(qū)每個(gè)區(qū)有6個(gè)跨膜段5-6段形成孔壁4段為電壓感受器功能瞬態(tài)鈉通道-形成動(dòng)作電位上升相持續(xù)鈉通道-生理功能不清楚病理:神經(jīng)元損傷電壓依賴性對(duì)鈉離子的高度選擇性激活和失活迅速激活1ms；失活10ms。激動(dòng)劑：樹(shù)蛙毒素（BTX）、木藜蘆堿（GTX）阻斷劑：河豚毒素（TTX）、河蚌毒素（STX）、芋螺毒素(m-conotoxin)神經(jīng)類TTX高敏感；m-conotoxin低敏感骨骼肌類TTX高敏感；m-conotoxin高敏感心肌類TTX低敏感；m-conotoxin低敏感分類特征：電壓依賴鉀通道結(jié)構(gòu)跨膜區(qū)有6個(gè)跨膜段5-6段形成孔壁4段為電壓感受器主亞基(

亞基)有一個(gè)跨膜區(qū)4個(gè)主亞基形成離子通道的孔鉀通道分類鈣敏感類受體耦聯(lián)類內(nèi)向整流類平臺(tái)鉀通道A型鉀通道電壓依賴性鉀通道電壓門控類高電導(dǎo)鈣敏感鉀通道中電導(dǎo)鈣敏感鉀通道低電導(dǎo)鈣敏感鉀通道M受體鉀通道心房毒蕈堿鉀通道內(nèi)向整流鉀通道ATP敏感鉀通道鈉激活鉀通道電壓門控鉀通道分類瞬態(tài)延遲內(nèi)向TEA4-APCs2+瞬態(tài)外向鉀電流延遲外向鉀電流功能電壓依賴鉀通道–參與動(dòng)作電位下降相特征：類型多目前僅電壓門控的鉀通道就已克隆出幾十種亞型！作用最復(fù)雜鉀通道在調(diào)節(jié)膜電位和膜的興奮性中起重要作用。在非興奮細(xì)胞它起跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)、維持細(xì)胞體積、信號(hào)轉(zhuǎn)換及維持靜息膜電位的作用電壓依賴鈣通道結(jié)構(gòu)由5個(gè)亞基即

1

2

組成跨膜蛋白

1亞基為鈣通道的主亞基

2

亞基為輔助亞基

1亞基有4個(gè)跨膜區(qū)每個(gè)區(qū)有6個(gè)跨膜段5-6段形成孔壁4段為電壓感受器L型N型T型R型P/Q型電壓門控鈣通道Nimodipine

-conotoxinNi+、Cd2+

-agatoxin漏斗網(wǎng)蛛毒素亞型激活電壓類型LNT電流特性-10mV左右-10mV左右-70mV左右高電壓激活閾值高電壓低電壓持續(xù)瞬態(tài)瞬態(tài)功能興奮收縮藕連神經(jīng)遞質(zhì)釋放串放電L型T型N型離子通道的主要功能參與神經(jīng)元電活動(dòng)的產(chǎn)生軸突的終端為軸突末梢，它終止于另一神經(jīng)元或效應(yīng)器，與它們形成突觸。

軸突末梢

另一個(gè)電活動(dòng)集中區(qū)域每個(gè)神經(jīng)元大約會(huì)有1萬(wàn)個(gè)突觸突觸（synapse）定義：一個(gè)神經(jīng)元與另一個(gè)神經(jīng)元相接觸的部位叫做突觸。突觸是神經(jīng)元之間在功能上發(fā)生聯(lián)系的部位，也是信息傳遞的關(guān)鍵部位。電突觸化學(xué)突觸化學(xué)突觸的結(jié)構(gòu)突觸后膜相關(guān)受體突觸的傳遞過(guò)程興奮傳至神經(jīng)末梢↓突觸前膜去極化↓前膜電壓門控式Ca2＋通道開(kāi)放↓Ca2＋進(jìn)入突觸前膜↓神經(jīng)遞質(zhì)通過(guò)出胞作用釋放到突觸間隙↓遞質(zhì)作用于突觸后膜的特異性受體或化學(xué)門控式通道↓突觸后膜上某些離子通道通透性改變↓某些離子進(jìn)入突觸后膜↓后膜去極化或超極化（突觸后電位）電-化學(xué)-電的傳遞過(guò)程突觸囊泡釋放機(jī)制囊泡的量子化釋放SnaptobrebinSNAP-25SyntaxinSynaptotagmin-SNAPSNSFSynapsinI移動(dòng)Ca2+入塢/錨定點(diǎn)燃釋放內(nèi)吞儲(chǔ)存經(jīng)典突觸囊泡釋放過(guò)程非尋常突觸囊泡釋放非囊泡釋放非動(dòng)作電位依賴釋放非鈣離子依賴釋放非定向釋放囊泡遞質(zhì)含量的可塑性復(fù)雜的神經(jīng)調(diào)控突觸后電流:突觸前釋放神經(jīng)遞質(zhì)激活突觸后膜相應(yīng)受體引起的突觸后膜的電流變化。去極化的電流變化稱作興奮性突出后電流，超極化的電流變化稱作抑制性突觸后電流。突觸后AMPANMDAGluGluMg2+膜去極化AMPA受體的作用機(jī)制TrendsinNeurosciencesVol.33No.7突觸后膜蛋白是動(dòng)態(tài)變化的！突觸功能可塑性的分子機(jī)制之一動(dòng)作電位動(dòng)作電位是膜電位的局部變化電壓激活的離子通道參與了動(dòng)作電位的形成不同類型的神經(jīng)元或同一類神經(jīng)元不同功能狀態(tài)時(shí)動(dòng)作電位的發(fā)放模式會(huì)發(fā)生相應(yīng)變化動(dòng)作電位閾電位會(huì)隨著生理或病理環(huán)境而發(fā)生變化不同類型動(dòng)作電位及作用A鈉依賴性性動(dòng)作電位——信息傳導(dǎo)B鈉/鈣依賴性動(dòng)作電位——神經(jīng)遞質(zhì)釋放C鈣依賴性動(dòng)作電位——參與樹(shù)突信息整合ABC2s100pAA“串”發(fā)放模式B“快”發(fā)放模式C“常規(guī)”發(fā)放模式耳蝸螺旋神經(jīng)元誘發(fā)動(dòng)作電位不同發(fā)放模式動(dòng)作電位不同發(fā)放模式的存在正是神經(jīng)元不同功能的體現(xiàn)“似乎”并不復(fù)雜的神經(jīng)元電活動(dòng)如何產(chǎn)生了高級(jí)智能？其最根本的機(jī)制是什么？神經(jīng)元不同電活動(dòng)的整合簡(jiǎn)單~~~復(fù)雜動(dòng)作電位的產(chǎn)生：突觸后電位的時(shí)間整合和空間整合三個(gè)興奮性突觸同時(shí)活動(dòng)的信息整合兩個(gè)興奮性突觸和一個(gè)抑制性突觸同時(shí)活動(dòng)的信息整合數(shù)量上萬(wàn)且不同步的突觸后電位等待被激活的胞體backward-propagatingactionpotential樹(shù)突返傳動(dòng)作電位作用于突觸后可以參與突觸后LTD/LTP形成動(dòng)作電位影響樹(shù)突信息整合神經(jīng)遞質(zhì)釋放軸突動(dòng)作電位突觸前囊泡釋放突觸后膜受體激活突觸后電位突觸后膜受體和離子通道分布和類型信息處理軸突局部離子通道分布，類型以及突觸活動(dòng)突觸前膜離子通道分布和類型，突觸囊泡釋放的可塑性變化無(wú)處不在的信息整合復(fù)雜的突觸后電流整合NATURE|Vol465|24June2010神經(jīng)元軸突離子通道的動(dòng)態(tài)變化聽(tīng)力受損小鼠聽(tīng)皮層椎體神經(jīng)元軸突起始端會(huì)更多的表達(dá)鈉通道從而可以產(chǎn)生更強(qiáng)的動(dòng)作電位突觸前膜離子通道分布和類型TrendsinNeurosciencesVol.33No.7突觸后膜蛋白是動(dòng)態(tài)變化的！突觸功能可塑性的分子機(jī)制之一神經(jīng)細(xì)胞結(jié)構(gòu)——舞臺(tái)各種膜電白是舞臺(tái)上的演員不同的演員會(huì)上演不同的劇情介導(dǎo)神經(jīng)電活動(dòng)的神經(jīng)結(jié)構(gòu)和各種膜蛋白是那么的令人難以捉摸！量變質(zhì)變樹(shù)突棘的結(jié)構(gòu)重塑學(xué)習(xí)記憶的神經(jīng)機(jī)制——LTP和LTD低頻刺激高頻刺激大腦記憶功能的平衡LTPLTD信息流突觸傳遞的逆向調(diào)節(jié)信息流Neuron63,July30,2009A.前饋抑制示意圖B.反饋抑制示意圖局部神經(jīng)微環(huán)路復(fù)雜的腦區(qū)間的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜多變的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)樹(shù)突樹(shù)突軸突沉默突觸（Silencesynapse）沉默是金！Silenceisgold！whoseexistencehasbeenrecognizedlongago(Mendell1984）普遍認(rèn)為，在神經(jīng)元的發(fā)育早期，大多數(shù)突觸后膜上只含NMDA受體而不含AMPA受體。隨著神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育成熟，AMPA受體的轉(zhuǎn)運(yùn)上膜后才有大量功能性突觸的產(chǎn)生。研究者也習(xí)慣的把只含NMDA受體的突觸定義為沉默突觸（silentsynapse）。概念暫時(shí)沒(méi)有信息傳遞功能的突觸沉默突觸的機(jī)制假說(shuō)突觸前沉默的機(jī)制突觸后沉默的機(jī)制沉默突觸的功能是什么？作為腦學(xué)習(xí)記憶功能的一種能力儲(chǔ)備電突觸電突觸的結(jié)構(gòu)電突觸的分布和功能Electricalsynapse：

nervoussystem，cardiacmuscle,smoothmuscleandliver。電鏡發(fā)現(xiàn)：哺乳類動(dòng)物的大腦皮層感覺(jué)區(qū)星狀cell,小腦皮層藍(lán)細(xì)胞與星狀細(xì)胞，視網(wǎng)膜水平細(xì)胞與雙極細(xì)胞，嗅球的僧帽細(xì)胞以及神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞均存在著電突觸。Function：

inexcitablecell:電突觸雙向快速傳遞，傳遞空間減少，則傳遞更有效，突觸靈活性增加，有利于機(jī)能相似的細(xì)胞進(jìn)行同步活動(dòng)。低電阻通路還可調(diào)節(jié)細(xì)胞間小分子量物質(zhì)的轉(zhuǎn)移。而細(xì)胞間的化學(xué)突觸傳遞易于受到代謝障礙的明顯影響，而電突觸具有較大的耐受力。

innonexcitablecell:它是和生長(zhǎng)代謝的控制，胚胎的發(fā)育及分化等現(xiàn)象有關(guān)。它可運(yùn)輸某些代謝產(chǎn)物和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。電突觸突觸電位兩個(gè)膜緊密接觸，離子通道相通離子YuYC*#,HeS*#,ChenS,FuY,BrownKN,YaoXH,MaJ,GaoKP,SosinskyGE,HuangK,ShiSH#

(2012)Preferentialelectricalcouplingregulatesneocorticallineage-dependentmicrocircuitassembly.

Nature

486:113-117膠質(zhì)細(xì)胞對(duì)突觸傳遞的影響謝謝大家！隨堂練神經(jīng)元的電活動(dòng)