神经元间的信息传递.ppt

1、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

2、）： 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

3、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 2-3nm； 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 che

4、mical 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

5、.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 Ca2+ 通道开放 膜外 Ca2+内流入前膜 轴 浆内 Ca2+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

6、放的关键 因素； Ca2+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

7、，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 Ca2+ 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

8、 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

9、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

10、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 Ca2+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 GABAA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 Ca2+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

11、经末梢 (相当于图中 A末梢 )存在 GABAB受体 。 B末梢释放 GABA与 GABAB受 体结合 G蛋白介导 A末梢膜上 K+通 道开放 K+外流 Ca2+内流入 A末梢数 量减少。 (或对百日咳敏感的 G蛋白可 阻滞 Ca2+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 Ca2+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（ 20ms）； 意义：调制感觉传入活动 (二 )突触前易化 Synaptic facilitation 在

12、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， Ca2+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

13、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

14、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。

15、 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

16、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

17、、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

18、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

19、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

20、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 N1、 N2两个亚型。 N1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 ； N2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)； N1受体的阻断剂是六烃季铵 (Hexamethnium)； N2受体的阻断剂是十烃季铵 (Decamethoni

21、um) 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 M1、 M2、 M3、 M4、 M5等亚型。 M1亚型在脑内含量丰 富； M2亚型存在于胰腺腺泡和胰 岛组织，介导胰酶和胰岛素分泌； M2和 M4亚型存在于平滑肌； M3 和 M5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

22、细胞 膜上： (N1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： (N1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 :（ N2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 N2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

23、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

24、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

25、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

26、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

27、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。