神经元信息传递.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第二节 神经元间的信息传递,Information transmission from one neuron to next,一、神经元间信息传递的方式,the patterns of information transmission from one neuron to next,(,一,),化学性突触,(,Chemical synapse,),又称经典突触,(,Classical synapse,),1,化学突触,的结构：,突触小体：,A.,小体轴浆内有：线粒体；内 含神经递质,neurotransmitter,的大小形态不同的囊泡,vesicle,B.,前膜：,突触间隙（,Synaptic cleft,）：宽,20nm,，与细胞外液相通；神经递 质经此间隙扩散到后膜；存在使神 经递质失活的酶类。,突触后膜,（,Postsynaptic membrane),：有与神经递质结合的特异受体、,化学门控离子通道。后膜对电刺,激不敏感（直接电刺激后膜不易,产生去极化反应）,2,突触,的分类：,根据神经元的接触部位分为：,轴突,-,树突式突触,轴突,-,胞体式突触,轴突,-,轴突式突触,树突,-,树突式突触,其它方式：树突,-,胞体式突触；树突,-,轴突式突触；胞体,-,轴突,式突触；胞体,-,树突式突,触；胞体,-,胞体式突触等。,特殊部位的突触：如神经,-,骨骼肌接,头等。,根据突触的组合形式分为：,根据突触的传递功能分为：,兴奋性突触,(,Excitatory synapse),抑制性突触,(,Inhibitory synapse),(,二,),电突触,Electrical synapse,1,结构特点：,结构基础是缝隙连接,Gap junction,两个神经元间紧密接触部位膜 间距仅为,2-3,nm,；,膜两侧胞浆内不存在,vesicle,，两侧,膜上有沟通两细胞胞浆的水相通道,蛋白质，允许带电离子通过；,无突触前、后膜之分，为双向传递；,电阻低，传递速度快，几乎不存在 潜伏期。,2,功能意义：,使许多,神经元,产生同步性放电或 同步性活动。,(,三,),非突触性化学传递,Non-synaptic chemical transmission,1,非突触性化学传递的结构：,2,非突触性化学传递的特点：,不存在特化的突触前、后膜结构；,不存在一对一的支配关系，一个 曲张体可支配多个效应细胞；,曲张体与效应细胞间离一般大于,20nm,远者可达十几,m,；递质扩,散距离远，耗时长，一般传递时,间大于,1s,；,递质能否产生效应，取决于效应,器细胞有无相应受体。,二、突触传递过程与突触后电位,The process of synaptic,transmission&Postsynaptic potential,(,一,),突触传递过程,process of synaptic transmission,1.,突触前过程：,神经冲动到达突触前神经元轴突末,梢,突触前膜去极化,电压门控,Ca,2+,通道开放,膜外,Ca,2+,内流入前膜,轴,浆内,Ca,2+,升高,降低轴浆粘度；,消除前膜内侧负电荷,促进囊泡向,前膜移动、接触、融合、破裂,以出,胞作用形式将神经递质释放入间隙。,（囊泡膜可再循环利用）,2,间隙过程：神经递质通过间隙并扩散到后膜。,3,突触后过程：,神经递质,作用于后膜上特异性,受体或化学门控离子通道,后膜对某,些离子通透性改变,带电离子发生跨,膜流动,后膜发生去极化或超极化,产生突触后电位,Postsynaptic potential,。,总之，在突触传递过程中，突触前末梢去极化是诱发递质释放的关键因素；,Ca,2+,是前膜兴奋和递质释放过程的耦联因子；囊泡膜的再循环利用是突触传递持久进行的必要条件。,(,二,),突触后电位,1,兴奋性突触后电位,Excitatory,postsynaptic potential,EPSP,兴奋性突触后电位的记录,脊髓前角运动神经元,RP=-70mV,，电刺激传入纤维后，脊髓前角运动神经元发生去极化，产生,EPSP,。随刺激强度增加，,EPSP,发生总和而逐渐增大,当,EPSP,总和达到阈电位,-52mV,时，就在轴突始段出现电流密度较大的外向电流，从而爆发可扩布性的,AP,EPSP,产生机制：,突触前神经元末梢释放兴奋性递质 作用于后膜受体，提高后膜对,Na,+,和,K,+,，尤其是,Na,+,的通透性，导致后,膜局部去极化。,2,抑制性突触后电位,Inhibitory postsynaptic potential,IPSP,抑制性突触后电位的记录,IPSP,产生机制：,突触前神经元,(,抑制性中间神经元,),末梢释放抑制性递质作用于突触后 膜，后膜,Cl,-,通道开放，,Cl,-,内流，膜发生超极化；,对,K,+,的通透性增 加、,K,+,外流增加，以及,Na,+,或,Ca,2+,通道关闭，膜发生超极化。,3,突触后电位的特点：,EPSP,和,IPSP,均属局部电位,等级性：大小与递质释放量有关；,电紧张扩布：这种作用取决于局 部电位与邻近细胞,RP,之间的电位 差的大小和距离的远近，电位差,.,越大，距离越近，影响越大。,可叠加性,4,EPSP,和,IPSP,在突触后神经元的整合 （,integration,）,同时与多个神经末梢形成突触的突 触后神经元，其电位变化的总趋势 取决于同时所产生的,EPSP,和,IPSP,的 代数和。,三、突触的抑制和易化,Synaptic inhibition&,Synaptic facilitation,(,一,),突触抑制,1,突触后抑制,Postsynaptic inhibition,突触后抑制特点：由抑制性中,间神经元活动引起；突触后神,经元产生,IPSP,；,突触后抑制的分类及意义：,传入侧枝性抑制,，,又称为交互抑制,Afferent collateral inhibition,；,Reciprocal inhibition,意义：,使不同中枢之间的活动协调,起来。,回返性抑制,(recurrent inhibition),意义,：使发出兴奋的神经元的活动,及时终止；使同一中枢内许,多神经元之间的活动步调一,致。,2,突触前抑制,Presynaptic,inhibition,突触前抑制的概念：通过某种生理 机制改变突触前膜活动，使其兴奋 性递质释放减少，造成突触后神经 元产生抑制效应。,突触前抑制的结构基础：是轴,轴 型突触的存在。,图中,A,纤维末梢与神经元,C,形成突触，可兴奋该神经元,C,；,B,纤维末梢与,A,纤维末梢形成轴,轴型突触。,B,纤维兴奋可引起,A,纤维膜部分去极化。,如先兴奋,B,纤维，当,A,纤维再有兴奋,AP,传到其末梢时，,AP,的幅值会相对减小，由此引起进入,A,纤维末梢的,Ca,2+,数量减少，,A,纤维末梢释放的神经递质减少,使神经元,C,的,EPSP,变小，达不到阈电位，造成神经元,C,抑制。,突触前抑制产生机制：,B,纤维兴奋,释放,GABA,激活,A,末梢 上,GABA,A,受体,A,末梢,Cl,-,电导,(,通透 性,),Cl,-,外流,A,末梢去极化,传到,A,末梢,AP,幅值,Ca,2+,内流入,A,末梢量,递质释放,突触后,EPSP,变小,神经元,C,抑制。,在脊髓后角初级感觉传入神经元和交 感神经末梢,(,相当于图中,A,末梢,),存在,GABA,B,受体。,B,末梢释放,GABA,与,GABA,B,受 体结合,G,蛋白介导,A,末梢膜上,K,+,通 道开放,K,+,外流,Ca,2+,内流入,A,末梢数 量减少。,(,或对百日咳敏感的,G,蛋白可 阻滞,Ca,2+,内流入,A,末梢,递质释放,),除,GABA,外，其他递质也能通过,G,蛋白介导影响,K,+,通道和,Ca,2+,通道,功能而介导突触前抑制。,突触前抑制的特点和意义：,特点：是一种去极化抑制；多发 生于感觉传入路中；需经两个以 上中间神经元多突触传递；产生 的潜伏期长（,20,ms,）；,意义：调制感觉传入活动,(,二,),突触前易化,Synaptic facilitation,在与突触前抑制相同的结构基础 上，由于,A,纤维动作电位时程延长，,Ca,2+,通道开放时间增加，递质释放 增加，神经元,C,的,EPSP,变大而产生 的。如：海兔缩鳃反射的敏感化,(,sensitization,),的产生。,四、突触传递的特征,Characteristics of synaptic transmission,(,一,),单向或向前性传递,(,二,),突触延搁,(,Synaptic delay,),，,又称中枢延搁,(,Central delay,),。,(,三,),总和,(,Summation,),(,四,),兴奋节律的改变,(,五,),易疲劳,(,六,),对环境因素变化敏感：突触部位 易受内环境理化因素变化的影响，,如碱中毒、酸中毒、低氧、药物 等，而发生传递能力的改变。,(,七）具有可塑性,(,Plasticity),：突触易受 已进行过活动的影响而发生传递 效能的改变，此现象称为突触功 能可塑性。如：突触易化、长时 程增强,(,LTP),、长时程抑制,(,LTD),、强直后增强等。,五、神经递质和受体,Neurotransmitter&Receptor,(,一,),神经递质,1,神经递质的概念：在突触间起,信息传递作用的化学物质。,2,确定神经递质的条件,3,神经调质,Neuromodulator,的,概念及调质的调制作用,神经调质：虽由神经元产生，也作,用于特定受体，但不在神经元间起,信息传递作用，而是调节信息传递,效率，增强或削弱递质的效应的一,类化学物质。,调制作用,（,Modulation,）,：调质所 发挥的作用称为调制作用。,例：阿片肽对交感神经末梢释放去 甲肾上腺素的调制作用：作用于,-,receptor,，促进末梢 释放,NE,，加强血管收缩。,作用于,-,receptor,，抑制末梢 释放,NE,，抑制血管收缩。,4,神经递质和神经调质,的分类,胆碱类,Cholines,：,单胺类,Monoamines,：,氨基酸类,Amino acides,：,谷氨酸,(,Glu,),，天冬氨酸,(Asp),，,-,氨基丁酸,(GABA),，甘氨酸,(,Gly,),等，前两种为兴奋性氨基酸，后两种为抑制性氨基酸。,Peptide,(,肽类,),：,下丘脑调节肽,阿片肽,胃肠肽,其他：血管紧张素,，血管加 压素,(VP),，催产素,(OXT),，心房 钠尿肽,嘌呤类,Purine,：,腺苷,adenosine,，,ATP,；,脂类,Lipid,：,花生四烯酸及其衍生物，,如前列腺,Prostaglandin(PG,),气体类：,NO,CO,；,5,神经递质的共存,戴尔原则：,一个神经元的全部末梢均释放同,一种递质。近年来递质共存现象,的发现突破了这一原则，该原则,应修改。,递质共存现象：,应用免疫组织化学方法发现，一个,神经元内可以存在，同时末梢也可 释放两种或两种以上的神经递质,(,包括神经调质,),。如：外周颈上神经节中有些神经元,末梢可同时释放,NE,和,NPY(,神经肽,Y),；,有些腹腔交感神经纤维可同时释放,NE,和生长抑素；,递质共存的意义：,协调某些生理过程：,如：支配猫唾液腺的副交感神经,ACh,和,VIP,共存,:,ACh,：引起唾液腺分泌唾液，不增加 唾液腺血液供应；,VIP,：不引起唾液腺分泌，但增加唾 液腺血液供应，增加唾液腺上,ACh,受体的亲和力，从而增强,ACh,分泌唾液的作用；,可能与信息的化学编码有关。,（,4,）戴尔原则似应修改为：,一个神经元的全部末梢均释放相 同的递质。,(,二,),Receptor,(,受体,)1,Receptor,的概念,位于细胞膜或细胞内能与某些化学 物质（如递质、调质、激素等）发生特异性结合并诱发生物学效应 的特殊生物分子。一般位于细胞膜 上的,receptor,是带有寡糖链的跨膜 蛋白质分子。,2,受体,的激动剂和拮抗剂,Agonist and Antagonist,激动剂：,能与,Receptor,发生特异性结合并,产生生物学效应的化学物质,(,一,般指药物制剂,),。,拮抗剂：,只与,Receptor,发生特异性 结合，,但并不产生生物学效应的化学物,质,(,一般指药物制剂,),。,配体,(,Ligand,),：,激动剂、拮抗剂及神经递质、神,经调质、激素等化学信号物质统称配体。,3,Receptor,与,Ligand,结合的特性,相对特异性；,饱和性；,可逆性；,竞争性,；,4,关于神经递质受体,受体有亚型：对每个配体来说，有数个亚型。这样同一,ligand,在与不同亚型受体结合后，可 产生多样化效应。,受体存在部位：受体不仅存在于突 触后膜，而且存在于前膜。大多数 前膜受体与配体结合后，其作用是 抑制前膜递质的进一步释放，如,NE,作用于前膜,2,受体可抑制,NE,的释放。少数突触前受体能易化递质释放。,受体的分类：,根据递质与受体结合后引起,突触后膜产生生物学效应的,机制的不同，受体分为两类：,与离子通道耦联的受体：此类受体又 称化学门控通道。如：,A,位于终板膜和自主神经节节后神经 元膜上的,N,型,ACh,门控离子通道受体；,B,氨基酸类递质的促离子型受体。,通过,G,蛋白,和蛋白激酶途,径的受体。,大多数神经递质受体为此类受体。如：自主神经节节后纤维所支配的效应器细胞膜上的受体。,(,三,),外周神经递质及其受体,Peripheral neurotransmitter&Its receptor,1,A,h,及其受体,在外周神经系统，末梢释放递质,ACh,的神经纤维称为胆碱能纤维,Cholinergic,fiber,。,胆碱能纤维的分布：,交感神经的节前纤维；,支配汗腺的交感神经的节后纤维；,支配骨骼肌血管舒张的交感神经 的节后纤维；,副交感神经的节前纤维；,副交感神经的节后纤维；,躯体运动神经末梢；,胆碱能受体：,A,胆碱能受体分类：,分,N,、,M,两类。,N,受体：即烟碱受体,Nicotinic,receptor,，,是配体化学门控通道。,a,ACh,与其结合所产生的效应称为,烟碱样作用（,N,样作用）。如：,兴奋自主神经节节后神经元、引,起骨骼肌收缩等。,b,N,受体又分为,N,1,、,N,2,两个亚型。,N,1,亚型分布于中枢神经系统和自主 神经节节后神经元膜上，又称为 神经元,(,节,),型烟碱受体,；,N,2,亚型分布于骨骼肌终板膜，又称 为肌肉型烟碱受体。,c,N,受体的阻断剂是筒箭毒碱,(,Tubocurarine,),；,N,1,受体的阻断剂是六烃季铵,(,Hexamethnium,),；,N,2,受体的阻断剂是十烃季铵,(,Decamethonium,),a,ACh,与其结合所产生的效应称为毒蕈 碱样作用（,M,样作用）。如心脏活动 的抑制、支气管平滑肌收缩、胃肠 平滑肌收缩、消化腺分泌增加、汗 腺分泌增加、骨骼肌血管舒张等。,M,受体：即毒蕈碱受体,Muscarinic,receptor,b,M,受体又分为,M,1,、,M,2,、,M,3,、,M,4,、,M,5,等亚型。,M,1,亚型在脑内含量丰,富；,M,2,亚型存在于胰腺腺泡和胰,岛组织，介导胰酶和胰岛素分泌；,M,2,和,M,4,亚型存在于平滑肌；,M,3,和,M,5,亚型作用不清。,c,M,受体的阻断剂是阿托品,(,Atropine,),。,B,胆碱能受体的分布：,分布于胆碱能纤维所对应的突触 后膜上，即：,交感神经节的节后神经元细胞,膜上：,(,N,1,受体,),；,交感神经的节后纤维所支配的,汗腺腺细胞膜上：,(M,受体,),；,交感神经的节后舒血管纤维支配,的骨骼肌血管平滑肌细胞膜上：,(,M,受体,),；,副交感神经节的节后神经元细胞,膜上：,(,N,1,受体,),；,副交感神经节后纤维所支配的效,应器细胞膜上：,(,M,受体,),；,躯体运动神经支配的骨骼肌终板膜 上,:,（,N,2,受体）,*,：重症肌无力患者，由于体内产生一 种对抗和破坏骨骼肌终板膜上,N,2,受 体的抗体，使骨骼肌不能接受运动 神经元释放的,ACh,的调控而产生肌无 力。是一种自身免疫性疾病。,2,NE,及其受体：,在外周神经系统，末梢释放递质 去甲肾上腺素的神经纤维称为肾 上腺素能纤维,(,Adrenergic,fiber),。,肾上腺素能纤维的分布：,除了支配汗腺和骨骼肌血管舒张的交 感神经节后纤维以外的所有交感神经 节后纤维。,肾上腺素能受体：,能与肾上腺素及去甲肾上腺素（,NE,）结合的受体称为肾上腺素能受体。但 作为外周神经递质来说，只有,NE,。,肾上腺能受体分类及阻断剂：,1,受体：哌唑嗪,；,酚 妥 拉 明,2,受体激动剂,:,可乐定,Clonidine,。由 于其可激动,2,受体，抑制,NE,释放，因而用于治疗高血压。,受体,2,受体：育亨宾,；,Prazosin,Yohimbine,Phentolamine,对,1,受体,作用强。,1,受体：阿提洛尔,普拉洛尔,2,受体：丁氧胺,3,受体：参与脂肪 代谢。,伴有呼吸系统疾病的心脏病患者应 该用心得宁。,受体,Propranolol,心得安,普 萘 洛 尔,Atenolo,氨酰心安,Practolol,心得宁,Butoxamine,心得乐,肾上腺能受体的分布：,大多数交感神经节后纤维所支配的效 应细胞膜上,(,汗腺和受交感舒血管纤 维支配的骨骼肌血管除外,),。但不一 定都有,和,受体，有的仅有,受体 （如，皮肤血管），有的仅有,受体 （如，支气管平滑肌），有的,和,受体均有如，心肌）。,肾上腺素能受体激动后的效应：,A,与受体特性有关：,肾上腺素和,NE,与,受体,(,主要是,1,受体,),结合产生的平滑肌效应以兴 奋为主，如：血管收缩，子宫收 缩，扩瞳肌（虹膜辐射肌）收缩 等；但也有抑制性的，如小肠舒 张。,肾上腺素和,NE,与,受体,(,主要是,2,受体,),结合产生的平滑肌效应以抑制为主，如：血管舒张，子宫舒张，支气管舒张等；但与心肌,1,受体结合产生的效应是兴奋性的。,a,NE,对,受体作用强，对,1,受体作 用弱，对,2,受体几乎无作用。,NE,与,受体结合，使皮肤血管、胃 肠道及肾血管收缩,外周阻力,血压上升。（用作升压药）,*,：,NE,用于抗休克，提升血压；用于消 化道出血，收缩血管产生止血效应,B,与配体的特性有关：（以其对心血 管的作用为例）,b,肾上腺素对,和,受体作用均强。,与,1,受体结合：心肌收缩力,，心 率,心输出量,血压,与,受体结合：皮肤粘膜血管、内 脏尤其肾血管收缩,血压,与,2,受体结合：骨骼肌血管、冠脉 舒张,血压,由于对骨骼肌血管的舒张作用抵消 了皮肤粘膜血管的收缩作用，故血 压总的变化不大，只是血流在身体,各部位的重新分布。这样,对,1,受,体的作用变得突出，故肾上腺素是,强效心脏兴奋药。,c,异丙肾上腺素对,受体作用强。与,1,受体结合,:,对心肌有正性变时、变力、变传导作用，缩短收缩期和 舒张期。与肾上腺素比较，其加快 心率、加速传导作用较强。,与,2,受体结合：使骨骼肌血管舒张，对冠脉也有舒张作用。在以每分钟,2-10g,速度静脉滴注时，由于心脏兴奋和外周血管舒张，使收缩压,、舒张压略,，此时冠脉流量增加；但如静脉注射给药，则引起舒张压明显,，降低了冠脉灌注压，此时冠脉流量不增加；舒张支气管平滑肌作用比肾上腺素略强。用于支气管哮喘、房室传导阻滞、心脏骤停，但冠心病禁用。,C,取决于器官上两种受体的分布情况：,如器官上有,和,两种受体，其效 应取决于何种受体数量上占优势。例如：血管平滑肌上有,和,受体，在 皮肤、肾、胃肠的血管平滑肌上,受体数量上占优势，,肾上腺素,产生 的效应是血管收缩；而骨骼肌和肝 脏的血管,受体占优势，,肾上腺素,产生的效应是血管舒张。,(,四,),中枢神经递质及其受体,(,Central neurotransmitter&Its receptor),将在后续课程中结合神经系统,各部分的功能予以介绍。,