Következésképpen a megértése, hogy ez a szinapszis vezet, hogy értik a többiek. Ezért először megvitatjuk a szinaptikus átvitel folyamatát a csontváz neuromuszkuláris csomópontján.,

a neuromuszkuláris csomópont szinaptikus csomópontjának jellemzői a bal oldali ábrán láthatók. A vázizomrostokat olyan motoros neuronok innerválják, amelyek sejttestei a gerincvelő ventrális szarvában helyezkednek el. Az axon terminális régiója nagyon finom folyamatokat eredményez, amelyek a vázizomsejtek mentén futnak. Ezen folyamatok mentén speciális struktúrák, úgynevezett szinapszisok. A gerincmotoros neuron és a vázizomsejt között létrejövő speciális szinapszist sajátos szerkezete miatt motor véglapnak nevezik.,

a neuromuszkuláris csomópont szinapszisának három jellemzője van az idegrendszer kémiai szinapszisainak. Először is, a preszinaptikus és a posztszinaptikus membrán különválik egymástól. A kettő közötti teret szinaptikus hasadéknak nevezik. A tér szerint valamilyen közvetítő jelátviteli mechanizmusnak kell lennie a preszinaptikus neuron és a posztszinaptikus neuron között, hogy az információ átáramoljon a szinaptikus hasadékon. Másodszor, a kis gömb alakú hólyagok jellemző nagy sűrűsége van., Ezek a szinaptikus hólyagok neurotranszmitter anyagokat tartalmaznak. A szinapszisok a mitokondriumok nagy sűrűségével is társulnak. Harmadszor, a legtöbb esetben a posztszinaptikus membrán jellegzetes megvastagodása van, ami legalább részben annak köszönhető, hogy a posztszinaptikus membrán nagy sűrűségű speciális receptorokkal rendelkezik, amelyek megkötik a preszinaptikus neuronból felszabaduló kémiai adóanyagokat. A szinaptikus csomópontok morfológiai jellemzőire vonatkozó további részleteket a 8. fejezet és a 10.fejezet tartalmazza.

4.,2 Élettan Szinaptikus Átvitel a Neuromuscularis Junction

Az ábra jól szemlélteti, hogy egy nagyon sematikus, hogyan lehetséges, hogy tanulmányozza az élettan szinaptikus átvitel a csontváz neuromuscularis junction részletesen. Egy izomdarab és a hozzá kapcsolódó ideg egy kis kísérleti kamrába kerül, amely megfelelő Ringer oldattal van feltöltve. Az izomsejt nyugalmi potenciálját mikroelektróddal rögzítik. Az elektródákat az ideg axon felületére is helyezzük., A rövid áramütések a szinaptikus terminálra terjedő akciós potenciálok elindítását okozzák.

az alábbi ábra kétféle lehetséges változást mutat be, amelyeket egy ilyen izolált ideg-izom készítményben rögzítettek. A kísérlet egy erős gyógyszer, a curare tulajdonságait is szemlélteti, amely nagyon hasznosnak bizonyult a szinaptikus transzmisszió folyamatának tanulmányozásában a csontváz neuromuszkuláris csomópontján. Az A. rész szemlélteti az izomsejtben a motor axon stimulálásának eredményeként rögzített potenciális változások sorrendjét., A nyíl jelzi azt az időpontot, amikor a sokk a motor axonjára kerül. Ne feledje, hogy a sokk után nyugalmi idő van. A késés annak az időnek köszönhető, amely ahhoz szükséges, hogy a motor axon cselekvési potenciálja elterjedjen a beavatás helyéről. A késleltetés után kétféle potenciál van rögzítve az izomsejtben. Először is van egy viszonylag lassan változó potenciál, amely a következő vita középpontjában áll., Ha ez a lassú kezdeti potenciál elég nagy, mint általában a vázizomsejtekben, akkor egy második potenciál, egy cselekvési potenciál keletkezik az izomsejtben.

a vázizomsejtekben fellépő akciós potenciálok a korábban tárgyalt Ionos mechanizmusokhoz hasonló Ionos mechanizmusoknak köszönhetők. Pontosabban, a Na+ permeabilitás feszültségfüggő változása következik be, amelyet a K+ permeabilitás késleltetett növekedése követ. (A simaizomsejtek és a szívizomsejtek esetében azonban az ionos mechanizmusok eltérőek.,)

az akciópotenciált kiváltó esemény felfedhető a curare, néhány dél-amerikai indián által használt nyílméreg kihasználásával. Az alacsony dózisú curare (B. rész) csökkenti az alapul szolgáló eseményt, de még mindig nem eléggé csökken a küszöb alá. Ha valamivel nagyobb mennyiségű curare kerül kiszállításra (C. rész), a lassú mögöttes esemény subthreshold lesz. Az alapul szolgáló jel az endplate potential (EPP) néven ismert, mivel ez egy potenciális változás, amelyet a motor véglapján rögzítenek. Általában izgató posztszinaptikus potenciálnak (EPSP) nevezik.,

A Curare blokkolja az endplate potenciált, mivel az acetilkolin (ACH) versenyképes inhibitora, a preszinaptikus terminálon felszabaduló adó. A Curare nem blokkolja a feszültségfüggő Na + vezetőképességet vagy a feszültségfüggő k+ vezetőképességet, amely az izomműködési potenciál alapját képezi. A Curare hatással van az ingerre (az EPSP-re), amely általában az izom akciós potenciáljának megkezdéséhez vezet. A kurare-val mérgezett állat megfullad, mert a légzőizmok neuromuszkuláris átvitelének folyamata blokkolódik.,

általában az endplate potenciál nagysága meglehetősen nagy. Valójában az endplate potenciál amplitúdója körülbelül 50 mV, de csak körülbelül 30 mV szükséges a küszöb eléréséhez. Az extra 20 mV-t biztonsági tényezőnek nevezik. Ezért, még akkor is, ha a véglappotenciál a fáradtság miatt valamivel kisebb lesz (például 40 mV amplitúdóban), az EPP eléri a küszöbértéket, és megmarad az egy-egy kapcsolat a motoros axonban lévő akciós potenciál és az izomsejtben lévő cselekvési potenciál között.

4.,3 az EPP szaporítása

milyen tulajdonságai vannak az EPP – nek, és hogyan hasonlítható össze az akciós potenciál tulajdonságaival?

a Na+ és K+ permeabilitások feszültségfüggő változása, például az akciós potenciál miatt lehetséges a véglappotenciál?

az endplate potenciál minden vagy semmi módon szaporodik, mint az akciópotenciál?

a bal oldali ábra egy kísérletet mutat be, amely megvizsgálja az endplate potenciál terjedését. Az izomrostot 1 mm-es időközönként elektródákkal ismételten felnyársalják., (Vegye figyelembe, hogy az endplate potenciál kicsi, mert ez a kísérlet alacsony curare koncentráció jelenlétében történik, így az endplate potenciál rögzíthető az akciós potenciál kiváltásának szövődményei nélkül.) A véglappotenciál nem terjed minden vagy semmi módon. Az izom mentén terjed, de csökken., Így az endplate potenciál terjedése a beavatás helyéről más helyekre az izomsejt mentén passzívan és csökkenéssel történik, ugyanúgy, ahogy az axon egyik részében az alsó küszöbértékű potenciális változás az axon mentén terjed, vagy éppen a hőmérséklet változása egy ponton egy fémrúdon terjed a rúd mentén.

4.4 az EPP

mik a kémiai szinaptikus transzmisszió folyamatának egyéb lépései? 4. ábra.,5 áttekintést nyújt. A gerincvelői motoros neuron sejttestében elindított idegműködési potenciál a ventrális gyökereket szaporítja, és végül behatol a motoros neuronok szinaptikus termináljaiba. Az akciós potenciál eredményeként az acetilkolin (ACH) kémiai adó felszabadul a szinaptikus hasadékba. Az ACH diffundál a szinaptikus hasadékon, és a posztszinaptikus vagy a posztjunkciós membrán speciális receptoraihoz kötődik. Az ACH receptorokhoz való kötődése konformációs változást eredményez egy membráncsatornában, amely kifejezetten áteresztő mind a Na+, mind a K+számára., A Na+ és K+ permeabilitás növekedése következtében a posztszinaptikus membrán depolarizációja következik be. Ezt a depolarizációt endplate potenciálnak vagy általánosabban az EPSP-nek nevezik. Ha az EPSP elég nagy, mivel általában a neuromuszkuláris csomópontban van, akkor az izomsejtben cselekvési potenciál elindításához vezet. Az akciópotenciál a gerjesztés összehúzódásának folyamatát, valamint a feszültség kialakulását indítja el. Az endplate potenciál időtartama körülbelül 10 msec.

két tényező szabályozza az EPSP időtartamát a neuromuszkuláris csomópontban., Először az ACH-t diffúzióval távolítják el. Másodszor, egy anyag a szinaptikus hasadék, az úgynevezett acetilkolinészteráz (AChE), hidrolizál vagy lebontja ACh. AChE az egyik leghatékonyabb ismert enzim. Az AChE egyetlen molekulája 600 000 ACH molekulát hidrolizálhat percenként.

4.5 Az AChE szerepe

fontos anyagcsalád, amelyek közül az egyik a neosztigmin, gátolja az AChE hatását. A neosztigmin gátolja az AChE hatását, ezáltal az endplate potenciálja nagyobb és hosszabb ideig tart., Ez a szám két véglappotenciált ábrázol. Az egyiket sóoldatban és curare-ben rögzítették, a második pedig neosztigmin hozzáadása után került rögzítésre az oldathoz. (A Curare-t úgy adják hozzá, hogy az EPP tulajdonságai tanulmányozhatók legyenek anélkül, hogy az izomsejtben cselekvési potenciált váltanának ki.) A neosztigmin alkalmazása után az endplate potenciál sokkal nagyobb és hosszabb ideig tart.

4.6 a myasthenia Gravis

a Myasthenia gravis súlyos izomgyengeséggel jár az izomsejtben lévő acetilkolin receptorok számának csökkenése miatt., Ha a véglappotenciál kisebb, a véglappotenciál nem éri el a küszöbértéket. Ha nem éri el a küszöbértéket, akkor az izomsejtben nem lesz akciós potenciál, az izom összehúzódása nem okoz izomgyengeséget. A neostigmin és az AChE egyéb inhibitorai myasthenia gravis-ban szenvedő betegek kezelésére szolgálnak. Ezek a szerek az acetilkolin felszabaduló mennyiségét hatékonyabban érik el a fennmaradó acetilkolin receptorokhoz.

4.,6B Ideganyagok

bár az AChE inhibitorainak fontos terápiás értéke van, néhány inhibitort már használtak, és még mindig mérgekként használják. Néhány fájdalom inhibitorok, mint a Soman, szarin alkotnak egy meglehetősen visszafordíthatatlan blokk a fájdalom. Ez a blokk az ACH szélsőséges szintjeihez vezet a szinaptikus hasadékban. Az így mérgezett egyedek rohamokban és izomgörcsökben halnak meg, beleértve a légzőizmokat is.

4.,7 az ACh

iontoforézis Iontoforézise érdekes technika, amely felhasználható annak a hipotézisnek a további tesztelésére, hogy az ACH a neurotranszmitter anyag a neuromuszkuláris csomópontban. Ha az ACH az az adó, amelyet ez a szinapszis szabadít fel, akkor azt jósolják, hogy lehetővé kell tenni az adó mesterséges alkalmazását az adó normál kibocsátására. Mivel az ACh egy pozitív töltésű molekula, ki lehet kényszeríteni egy mikroelektródból, hogy szimulálja az ACH felszabadulását egy preszinaptikus terminálból.

valójában a neuromuszkuláris csomópont közelében perc mennyiségű ACh alkalmazható. A 4.8.ábra összehasonlítja az axon motor stimulálásával előállított EPP-t és az ACh kilökődésére adott választ. A potenciális változás közel azonos az ACH normál felszabadulása által termelt véglappotenciállal. Ez a kísérlet kísérleti támogatást nyújt annak a koncepciónak, hogy az ACh a szinapszis természetes adója.,

az ACH kilökődésére adott válasznak van néhány más érdekes tulajdonsága is, amelyek mindegyike összhangban van a szinapszis kolinerg jellegével a csontváz neuromuszkuláris csomópontján. A neosztigmin hatására az ACH iontoforézisére adott válasz egyre hosszabb és nagyobb. A Curare csökkenti a választ, mert versenyez az ACh normál kötésével. Ha az ACH az izomsejtbe kerül, semmi sem történik, mert az acetilkolin receptorai nem belülről vannak; az izomsejt külső részén vannak., Az acetilkolin alkalmazása az izom véglemeztől távol eső régióira nem ad választ, mivel az ACh receptorai a szinaptikus régióban koncentrálódnak.

a megértés eddig történő teszteléséhez fontolja meg, hogy egy olyan szer, mint a TTX, hogyan befolyásolja mind az EPP generálását, mind az izomrost válaszát az ACH iontoforetikus alkalmazására? A TTX-nek nincs hatása az ACh-ra adott válaszra, de blokkolja az EPP-t. Az ACH-ra adott válasz nem befolyásolja egyértelmű, de sokan azt várják, hogy ha itt nincs hatás, akkor az EPP-re sem lehet hatással., A Tetrodotoxin nem befolyásolja az acetilkolin kötődését a receptorokhoz, ezért nem befolyásolja az ACh közvetlen alkalmazására adott választ. A tetrodotoxin azonban befolyásolja a motoros axonban kiváltható akciós potenciál képességét. Ha egy akciós potenciált nem lehet kiváltani a motor axonban, akkor az nem okozhatja az adó felszabadulását. Így a tetrodotoxin teljesen eltörölné az EPP-t. A blokkot nem az ACh receptorok blokkja okozza, hanem inkább egy bizonyos lépés blokkja az adó felszabadítása előtt.

4.,8 az EPP Ionos mechanizmusai

Bernard Katz és kollégái úttörők voltak a neuromuszkuláris csomópont szinaptikus transzmissziójának mechanizmusainak vizsgálatában. Azt javasolták, hogy az ACh által megnyitott csatorna egyenlő permeabilitású legyen mind a Na+, mind a K+számára. Mivel a Na+ és a K+ számára egyaránt átjárható volt, Katz azt javasolta, hogy ezeknek a csatornáknak a megnyitása következtében a membránpotenciál 0 mV felé mozogjon. (Az alfa értéke a GHK egyenletben egyenlő egy, amely az egyenletbe helyettesítve körülbelül 0 mV potenciált eredményez.,)

a bal oldali ábrán látható kísérlet ezt a fogalmat teszteli. Az izomsejtet egy felvevő elektródával, valamint egy másik elektródával behatolták, amely a membránpotenciál mesterséges megváltoztatása érdekében megfelelő potenciális forráshoz csatlakoztatható. Normális esetben a membránpotenciál ismét körülbelül -80 mV, kis mennyiségű curare-t adunk hozzá, hogy az EPP kicsi legyen. Katz ezekben a kísérletekben észrevette, hogy az EPP mérete drámaian megváltozott az izomsejt potenciáljától függően., Ha a membránpotenciál 0 mV-ra van áthelyezve,semmilyen potenciális változást nem rögzítenek. Ha a membránpotenciál +30 mV, az EPP fordított. Tehát három különböző inger endplate potenciált termel, amelyek nagyon különböznek egymástól.

a válasz hiánya, ha a potenciál 0 mV-nál van, különösen informatív. Fontolja meg, miért nem rögzítik a lehetséges változásokat. Feltehetően az adó szabadul fel és kötődik a receptorokhoz., A lehetséges változás hiányának egyszerű magyarázata az, hogy már sikerült elérni azt a potenciált, amelyen az ACh csatornák megnyitása próbál elérni. Ha a membránpotenciál pozitívabb, mint 0 mV,akkor az EPP fordított. Nem számít, milyen potenciál van, a permeabilitás változása a membránpotenciált 0 mV felé mozgatja! Ha a nyugalmi potenciál negatívabb, mint 0 mV, akkor felfelé fordul. Ha pozitívabb, akkor lefelé fordul. Ha már 0 mV-nál van, nincs elhajlás.

ezt a potenciált fordított potenciálnak is nevezik, mivel ez az a potenciál, amelynél a szinaptikus potenciál jele visszafordul. A kísérlet azt mutatja, hogy a receptorokhoz való ACh-kötődés következtében a specifikus csatornák egyformán áteresztőképessé válnak a Na+ és a K+számára. Ez a permeabilitás-változás hajlamos arra, hogy a membránpotenciált bárhonnan is mozgassa, az 0 mV új potenciálja felé.

miért nem éri el a normál véglappotenciál valójában a 0 mV-t?, Ennek egyik oka az, hogy a permeabilitás sorrendje megváltozik, amely az akciópotenciál alapját képezi “mocsárolja ki” az EPP által előidézett változásokat. De még akkor is, ha egy cselekvési potenciál nem vált ki, az EPP még mindig nem éri el a 0 mV-t. Ez azért van, mert az ACH csatornák csak egy kis töredéke az izomrostok összes csatornájának. A K + csatornák, amelyek nyugalmi potenciállal rendelkező izomsejtet adnak, szintén jelen vannak. Az a feladatuk, hogy megpróbálják fenntartani a sejtet a nyugalmi potenciálban.,

az ACh által megnyitott csatorna a ligand-gátolt csatornáknak vagy ionotróp receptoroknak nevezett csatornák általános osztályának tagja. Amint azt a 4.10. ábra szemlélteti, az adókötési hely maga a csatorna része. Ennek eredményeként az adó kötelező, hogy a receptor (általában két molekulák szükséges), van egy reakcióelegy a fehérje, amely lehetővé teszi a pórusok régió nyitva ionok áramlását le az elektrokémiai gradiens. A csatorna további részleteit a 11. fejezet tartalmazza.,

Tesztelje Tudását