基础医学各论III课件：神经元的信号传递.ppt

神经元的信号传递神经元的信号传递突触突触 (Synapse) (Synapse) ：：神经元与神经元之神经元与神经元之间接触并传递信息间接触并传递信息的部位的部位突触的分类突触的分类▲ 按传递信息物质（性质）：按传递信息物质（性质）：化学性突触；电突触；混合性突触化学性突触；电突触；混合性突触▲ 按突触排列方式：按突触排列方式： 交互突触；并联突触；串联突触交互突触；并联突触；串联突触▲ 按接触的部位：按接触的部位： 轴轴-树突触；轴树突触；轴-体突触；轴体突触；轴-轴突触；轴突触； 体体-体突触等体突触等▲ 按对下一级神经元活动的影响：按对下一级神经元活动的影响： 兴奋性突触；抑制性突触兴奋性突触；抑制性突触电突触电突触 (electrical synapse) (electrical synapse) 传递传递 缝隙连接（缝隙连接（ gap junction gap junction））•间隔间隔2 2～～3nm3nm•膜不增厚，无突触小泡膜不增厚，无突触小泡•存在沟通胞浆水相通道存在沟通胞浆水相通道（带电小离子、分子量（带电小离子、分子量﹤﹤1-1.5KD1-1.5KD或直径或直径﹤﹤1nm1nm物质可通过物质可通过 ））•无前后膜之分无前后膜之分 1. 电突触电突触传递的一般特点传递的一般特点 · · 双向性双向性 (bidirectional transmission) · · 低电阻性低电阻性 (lower resistance transmission) · · 快速性快速性 (rapid transmission) 2. 电突触传递的意义电突触传递的意义 · · 无脊椎动物无脊椎动物 —— 介导逃避反射介导逃避反射 · · 哺乳动物哺乳动物 —— 参与同类神经元之间的同步化参与同类神经元之间的同步化 活动活动 3. 缝隙连接并非持续开放缝隙连接并非持续开放 · · 邻接细胞胞质内邻接细胞胞质内pH↓或或[Ca2+]↑时关闭时关闭 4. 整流型电突触整流型电突触 (rectifying synapse) · · 具有电压门控特性，允许去极化电流单向传递具有电压门控特性，允许去极化电流单向传递化学性突触化学性突触 (chemical synapse) 传递传递 1. 定向突触定向突触 (directed synapse) 传递传递 · · 典型的实例典型的实例 骨骼肌神经骨骼肌神经-肌接头肌接头 神经元间的经典突触神经元间的经典突触 · · 经典突触的主要类型经典突触的主要类型 轴突轴突-树突式突触树突式突触 (Axodendritic synapse) 轴突轴突-胞体式突触胞体式突触 (Axosomatic synapse) 轴突轴突-轴突式突触轴突式突触 (Axoaxonal synapse)· · 经典突触的微细结构经典突触的微细结构 * * 由突触前膜、突触间隙、突触后膜组成由突触前膜、突触间隙、突触后膜组成 * * 突触前膜内结构突触前膜内结构 微丝、微管、线粒体微丝、微管、线粒体 突触囊泡（三类）突触囊泡（三类） (synaptic vesicles) 活化区活化区 (active zone) * * 突触间隙突触间隙 (cleft) 20~40nm宽宽 * * 突触后膜上结构突触后膜上结构 受体受体 (receptors) 通道通道 (channels)突触的传递过程突触的传递过程● 突触前过程：突触前过程：AP→递质释放？递质释放？● 突触间传递过程：递质跨细胞的信号传递？突触间传递过程：递质跨细胞的信号传递？● 突触后过程：递质突触后过程：递质→ 后级神经元活动改变？后级神经元活动改变？——电电-化学化学-电传递过程电传递过程· · 经典突触的传递过程经典突触的传递过程 突触前神经元兴奋突触前神经元兴奋 → 突触前膜去极化突触前膜去极化 → 前膜上电压门控钙通道开放前膜上电压门控钙通道开放 → Ca2+内流内流 → 形成形成Ca2+-CaM复合物复合物→激活激活Ca2+-CaM KⅡ→ 突触蛋白突触蛋白Ⅰ磷酸化磷酸化 → 突触小泡从细胞骨架丝上突触小泡从细胞骨架丝上 游离出来（动员游离出来（动员, mobilization））→ 由由Rab3蛋白引渡蛋白引渡 到活化区（摆渡到活化区（摆渡, trafficking））→ 由由v-SNARE和和 t-SNARE（包括（包括SNAP-25和和syntaxin）结合而完成）结合而完成 着位着位 (docking) → 突触小泡膜和突触前膜融合突触小泡膜和突触前膜融合 (fusion) → 递质经融合孔出胞（量子式释放递质经融合孔出胞（量子式释放, quantal release）） → 递质在突触间隙扩散递质在突触间隙扩散, 与后膜受体结合与后膜受体结合 → 后膜某些离子通道通透性后膜某些离子通道通透性↑ → 突触后电位突触后电位 (PSP)Diagram showing the process of transmitter release非定向突触非定向突触 (non-directed synapse) 传递传递 · · 典型的实例典型的实例 平滑肌神经平滑肌神经-肌接头肌接头 心肌神经心肌神经-肌接头肌接头 · · 分布于外周与中枢分布于外周与中枢 多见于自主神经节后纤维多见于自主神经节后纤维 尤其是交感节后纤维尤其是交感节后纤维 · · 结构特点结构特点: 末梢分支多，末梢分支多， 大量曲张体大量曲张体 (varicosity) · · 传递特点传递特点 与突触后成分非一一对应与突触后成分非一一对应 距离和作用时间长短不一距离和作用时间长短不一 是否有效决定于有无受体是否有效决定于有无受体影响突触传递的因素影响突触传递的因素 · · 影响突触前末梢释放递质的因素影响突触前末梢释放递质的因素 * * 递质释放量与进入末梢内的递质释放量与进入末梢内的Ca2+成正相关成正相关 [Ca2+]o↑或或[Mg2+]o ↓ → 递质释放量递质释放量↑ 到达末梢的到达末梢的AP频率和幅度频率和幅度↑→Ca2+内流内流↑→递质释放递质释放↑ * * 突触前受体突触前受体 (presynaptic receptor) 的调制作用的调制作用 * * 影响突触囊泡着位影响突触囊泡着位 (docking) 的有关蛋白的有关蛋白 · · 影响已释放递质清除的因素影响已释放递质清除的因素 * * 影响递质的重摄取影响递质的重摄取 (reuptake) 和代谢酶和代谢酶 · · 影响突触后膜受体的因素影响突触后膜受体的因素 * * 受体的上调和下调受体的上调和下调 (up & down regulation) * * 受体激动剂受体激动剂 (agonist) 和拮抗剂和拮抗剂 (antagonist)影响神经影响神经- -肌接头处兴奋传递的因素肌接头处兴奋传递的因素（（1 1）阻断）阻断AChACh受体：箭毒和受体：箭毒和α-α-银环蛇毒，肌松剂。

银环蛇毒，肌松剂2 2）接头前膜）接头前膜AChACh释放释放↓↓：肉毒杆菌中毒肉毒杆菌中毒3 3））自自身身免免疫疫性性疾疾病病：：重重症症肌肌无无力力（（破破坏坏AChACh受受体体）），肌无力综合征（破坏，肌无力综合征（破坏N N末梢末梢CaCa2+2+通道）4 4）抑制胆碱酯酶活性：有机磷农药抑制胆碱酯酶活性：有机磷农药突触后电位突触后电位 (postsynaptic potential, PSP) 1. 兴奋性突触后电位兴奋性突触后电位 (excitatory PSP, EPSP) · · 性质性质: 后膜去极化，局部电位后膜去极化，局部电位 · · 实例实例: 肌梭传入肌梭传入 – 脊髓运动神经元突触脊髓运动神经元突触 · · 机制机制: 兴奋性递质兴奋性递质 → 突触后膜受体突触后膜受体 → 离子通道离子通道开放开放 → Na+内流（为主）内流（为主）→ EPSP 2. 抑制性突触后电位抑制性突触后电位 (inhibitory PSP, IPSP) · · 性质性质: 后膜超极化，后膜超极化， 局部电位局部电位 · · 实例实例: 肌梭传入侧支肌梭传入侧支 – 抑制性中间神经元抑制性中间神经元 – 脊髓运动神经元突触脊髓运动神经元突触 · · 机制机制: 抑制性递质抑制性递质 → 突触后膜受体突触后膜受体 → 氯离子通道开放（为主）氯离子通道开放（为主）→ Cl- -内流内流 → IPSPArrangement of recording (A), EPSP (B) & IPSP (C)EPSP与与IPSP的比较的比较EPSPIPSP突触前神经元突触前神经元递递 质质突触后膜离子流突触后膜离子流NaKCl突触后膜电位突触后膜电位结结 果果兴奋性神经元兴奋性神经元抑制性神经元抑制性神经元兴奋性递质兴奋性递质抑制性递质抑制性递质+++++去极化去极化超极化超极化神经元兴奋神经元兴奋神经元抑制神经元抑制动作电位在突触后神经元的产生动作电位在突触后神经元的产生 1. 突触后神经元胞体和树突膜的整合作用突触后神经元胞体和树突膜的整合作用 · · 突触后电位的整合突触后电位的整合 (integration) EPSP + IPSP（总和）（总和）→ 膜电位去极化膜电位去极化 (- -70 mV → - -52 mV) → 阈电位阈电位 → AP 2. 首先产生首先产生AP的部位的部位 —— 轴突始段轴突始段 始段膜上电压门控钠通道密度大始段膜上电压门控钠通道密度大 3. 然后传遍整个细胞膜然后传遍整个细胞膜 · · 沿轴突传向末梢沿轴突传向末梢 —— 完成兴奋传导完成兴奋传导 · · 逆向传至胞体逆向传至胞体 —— 有助于细胞状态刷新有助于细胞状态刷新 Diagram of the site of AP generation (A) &the density of voltage-gated Na+ channels (B)神经递质和受体神经递质和受体 突触前神经元合成并在末梢释放突触前神经元合成并在末梢释放, ,经突触间隙扩散经突触间隙扩散, ,特异特异性地作用突触后神经元或效应器细胞上的受体性地作用突触后神经元或效应器细胞上的受体, ,并使突触后并使突触后神经元或效应器产生一定效应的信息传递物质神经元或效应器产生一定效应的信息传递物质. .神经递质神经递质符合神经递质的条件符合神经递质的条件 · · 突触前神经元内具有合成递质的前体和酶系统突触前神经元内具有合成递质的前体和酶系统 · · 递质储存于突触囊泡内递质储存于突触囊泡内, 冲动到达时释入突触间隙冲动到达时释入突触间隙 · · 递质作用于后膜受体后能发挥其生理作用递质作用于后膜受体后能发挥其生理作用 · · 存在使该递质失活的酶或其他方式（如重摄取）存在使该递质失活的酶或其他方式（如重摄取） · · 有特异的激动剂和拮抗剂能分别模拟和阻断其效应有特异的激动剂和拮抗剂能分别模拟和阻断其效应 神经元还能合成释放一些化学物质神经元还能合成释放一些化学物质, ,增强或削弱递质的增强或削弱递质的信信息传递息传递效应效应 . .神经调质神经调质分类分类主要成员主要成员胆碱类胆碱类ACh胺类胺类DA, NE, E, 5-HT, His氨基酸类氨基酸类Glu, Asp, GABA, Gly肽类肽类SP & other tachykinins*, Opioid P.*, HRP*, VP, OXT, Brain-gut P.*, NP*, CGRP, NPY, etc.嘌呤类嘌呤类Adenosine, ATP气体类气体类NO, CO脂类脂类PGs*, Neuroactive steroids*哺乳动物神经递质或调质的分类哺乳动物神经递质或调质的分类¡戴尔原则戴尔原则 (Dale`s principle) 一个神经一个神经元元的全部神经末梢均释放同一种神经递质的全部神经末梢均释放同一种神经递质•递质共存递质共存（（coexistence）） 一个神经元内可以存在两种或两种以上的神经递质或一个神经元内可以存在两种或两种以上的神经递质或调质调质，末梢可同时释放两种或两种以上的递质，末梢可同时释放两种或两种以上的递质 （（（（3 3 3 3））））递质的共存递质的共存递质的共存递质的共存2323Diagram of neurotransmitter co-existence in the salivary glands innervated by autonomic nervous system如：支配唾液腺的副交感：如：支配唾液腺的副交感：ACh/VIPACh/VIP；交感：；交感： N NE E/NPY/NPY血管活性肠肽血管活性肠肽神经肽神经肽Y Y递质的代谢递质的代谢 ●●合成：主要在胞体合成：主要在胞体 ●●贮存：囊泡贮存：囊泡 ●●释放：释放： CaCa2+ 2+ 依赖性释放。

依赖性释放 ●●失活：失活： 重摄取：主要为单胺类重摄取：主要为单胺类 酶降解：酶降解：Ach-EAch-E，单胺氧化酶等，单胺氧化酶等 稀释扩散稀释扩散 突触传递的调制突触传递的调制1、突触前的调制：、突触前的调制：通过控制递质释放、重摄取与失活机制通过控制递质释放、重摄取与失活机制 神经调质神经调质→→突触前膜受体突触前膜受体 神经递质神经递质→→自身突触前膜受体自身突触前膜受体 如：如：CaCa2+2+内流增减内流增减→→递质释放增减递质释放增减2、突触后的调制、突触后的调制——受体数量和效应受体数量和效应●上调：上调： 受体数目受体数目↑↑或受体与配体（递质、激素、或受体与配体（递质、激素、 药物等）亲和力的增加（致敏）药物等）亲和力的增加（致敏）●下调：下调： 受体数目受体数目↓或受体与配体（递质、激素、或受体与配体（递质、激素、 药物等）亲和力的降低（脱敏）药物等）亲和力的降低（脱敏）突触前受体突触前受体 位于突触前膜的受体为突触前受体或自身受体位于突触前膜的受体为突触前受体或自身受体通常突触前受体可抑制递质释放，实现负反馈通常突触前受体可抑制递质释放，实现负反馈突触前受体调节递质释放的示意图突触前受体调节递质释放的示意图受体的分类及亚型受体的分类及亚型•以不同配体分类命名：以不同配体分类命名： 如如: :胆碱能、肾上腺素能受体等。

胆碱能、肾上腺素能受体等•以递质受体激活机制分类命名：以递质受体激活机制分类命名：•促（亲）离子型（促（亲）离子型（ionotropicionotropic）受体）受体 （化学门控性离子型受体）（化学门控性离子型受体）•促（亲）代谢型（促（亲）代谢型（metabotropicmetabotropic）受体）受体 与与G-G-蛋白耦联，通过第二信使引发细胞内生物效应蛋白耦联，通过第二信使引发细胞内生物效应主要的递质和受体系统主要的递质和受体系统•胆碱及其受体胆碱及其受体•去甲肾上腺素和肾上腺素及其受体去甲肾上腺素和肾上腺素及其受体•多巴胺胺及其受体•5-5-羟色胺及其受体羟色胺及其受体•氨基酸类递质及其受体氨基酸类递质及其受体•嘌啉类递质及其受体嘌啉类递质及其受体•肽类递质及其受体肽类递质及其受体反射活动的基本规律反射活动的基本规律（一）非条件反射和条件反射（一）非条件反射和条件反射 (unconditioned & conditioned reflex)两类反射的比较两类反射的比较非条件反射非条件反射条件反射条件反射神经活动级别神经活动级别初级初级高级高级形成形成先天遗传先天遗传后天习得后天习得反射形式反射形式较固定较固定多样而易变多样而易变数量数量有限有限无限（可建可退）无限（可建可退）适应性适应性比较有限比较有限高度完善高度完善预见性预见性无无有有完成反射所需脑结构完成反射所需脑结构皮层下中枢皮层下中枢大脑皮层大脑皮层 ㈠㈠ 反射与反射弧反射与反射弧 ：： ●非条件反射：机体固有的反射非条件反射：机体固有的反射 ●条件反射：在一定条件下通过后天学习而产生的条件反射：在一定条件下通过后天学习而产生的 7/20/2024中南大学湘雅医学院生理学系31 ●反射中枢：反射中枢： CNSCNS内参与调节某一特定生理功能内参与调节某一特定生理功能的神经元群。

的神经元群 分布于脑、脊髓各级水平分布于脑、脊髓各级水平单突触反射和多突触反射单突触反射和多突触反射•Monosynaptic reflexMonosynaptic reflex 传入神经元与传出神经元间只有一个突传入神经元与传出神经元间只有一个突触的反射触的反射•Polysynaptic reflexPolysynaptic reflex 传入神经元与传出神经元间存在一个以上传入神经元与传出神经元间存在一个以上中间神经元参与的反射中间神经元参与的反射单突触反射单突触反射腱反射腱反射（单突触反射）（单突触反射）缩手反射缩手反射（双突触反射）（双突触反射）中枢神经元的联系方式中枢神经元的联系方式 1. 单线式单线式 (single line) 联系联系 具有高分辨能力具有高分辨能力 2. 辐散式辐散式 (divergence) 联系联系 扩大作用空间范围扩大作用空间范围, 传入中多见传入中多见 3. 聚合式聚合式 (convergence) 联系联系 突触后电位的整合突触后电位的整合, 传出中多见传出中多见 4. 链锁状链锁状 (chain circuit) 联系联系 扩大作用空间范围扩大作用空间范围 5. 环状环状 (recurrent circuit) 联系联系 可构成正、负反馈可构成正、负反馈 及时终止或产生后放及时终止或产生后放中枢兴奋传播的特征中枢兴奋传播的特征 1. 单向传播单向传播 (one-way conduction) 意义在于限定信息沿指定路线运行意义在于限定信息沿指定路线运行 2. 中枢延搁中枢延搁 (central delay) 3. 总和总和 (summation) 与阻塞与阻塞 (occlusion) 4. 兴奋节律的改变兴奋节律的改变 (change of excitatory rhythm) 5. 后发放后发放 (after discharge) 和反馈和反馈 (feedback) 后发放能使冲动在原刺激停止后仍持续一段时间后发放能使冲动在原刺激停止后仍持续一段时间 反馈使调节回路具有自动控制能力反馈使调节回路具有自动控制能力 6. 局限化局限化 (localization) 与扩散与扩散 (generalization) 7. 对内环境变化敏感对内环境变化敏感 (susceptibility) 8. 易疲劳易疲劳 (fatigue)神经纤维传导神经纤维传导突触传递突触传递传导方向传导方向双双 向向单单 向向时间延搁时间延搁无无有有电位变化电位变化全全 或或 无无总和、节律改变总和、节律改变后后 发发 放放无无有有完完 整整 性性要要 求求要要 求求疲疲 劳劳相对不易相对不易相对容易相对容易环境因素影响环境因素影响绝绝 缘缘 性性易受影响易受影响神经纤维传导和突触传递特征的比较神经纤维传导和突触传递特征的比较中枢抑制和易化中枢抑制和易化 (central (central inhibition & facilitation)inhibition & facilitation)1、突触的抑制（中枢抑制、突触的抑制（中枢抑制 突触前抑制突触前抑制 突触后抑制突触后抑制突触后抑制突触后抑制 postsynaptic inhibitionpostsynaptic inhibition 神经元信息传递过程中，通过兴奋一个抑制神经元信息传递过程中，通过兴奋一个抑制性中间神经元释放抑制性递质，而引起它的下一性中间神经元释放抑制性递质，而引起它的下一级神经元突触后膜产生级神经元突触后膜产生IPSP致使其活动发生的抑致使其活动发生的抑制。

制· · 传入侧支性抑制传入侧支性抑制 (afferent collateral inhibition) 伸肌肌梭传入伸肌肌梭传入 → 脊髓伸肌运动神经元产生脊髓伸肌运动神经元产生EPSP, 通过侧支兴奋一抑制性中间神经元通过侧支兴奋一抑制性中间神经元 → 屈肌运动神经元产生屈肌运动神经元产生IPSP 意义意义: 协调不同中枢间的活动协调不同中枢间的活动· · 回返性抑制回返性抑制 (recurrent inhibition) 脊髓运动神经元的传出冲动通过侧支兴奋闰绍细胞脊髓运动神经元的传出冲动通过侧支兴奋闰绍细胞 → 发出冲动的神经元和同一中枢的神经元产生发出冲动的神经元和同一中枢的神经元产生IPSP 意义意义: 及时终止发出冲动的神经元活动及时终止发出冲动的神经元活动; 并使同一中枢的神经元活动同步化并使同一中枢的神经元活动同步化Diagram of afferent collateral inhibition (left) & recurrent inhibition (right)交互抑制交互抑制回返性抑制回返性抑制主要发生部位主要发生部位感觉传入神经元感觉传入神经元传出神经元传出神经元被抑制的神经被抑制的神经元元非同类神经元非同类神经元同类神经元或同类神经元或该神经元本身该神经元本身生理意义生理意义使不同中枢之间使不同中枢之间的活动相协调的活动相协调 负反馈，使神经元活负反馈，使神经元活动及时终止，使同一动及时终止，使同一中枢内各神经元同步中枢内各神经元同步活动。

活动两类突触后抑制的比较两类突触后抑制的比较突触前抑制突触前抑制 presynaptic inhibitionpresynaptic inhibition 抑制发生在突触前部位，不改变突触后膜兴奋性抑制发生在突触前部位，不改变突触后膜兴奋性而使而使EPSP受到抑制的方式受到抑制的方式生理意义：生理意义：a 调节传入神经的活动（选择性的信息传递）调节传入神经的活动（选择性的信息传递）b 控制传入信息，保证特异传导控制传入信息，保证特异传导突触前抑制突触前抑制中枢内广泛存在，多见于感觉传入通路中枢内广泛存在，多见于感觉传入通路如：如：轴突轴突A A与运动与运动N N元：当元：当A (A (＋＋) )时时→→运动运动N N元产生元产生 EPSPEPSP 轴突轴突B B与轴突与轴突A A成轴成轴- -轴突关系，与运动轴突关系，与运动N N元元 不直接形成突触不直接形成突触 若仅兴奋若仅兴奋B B，运动，运动N N元不发生反应元不发生反应 若末稍若末稍B B先先( (＋＋) )一定时间后末稍一定时间后末稍A A（＋），（＋）， 则运动则运动N N元产生的元产生的EPSPEPSP明显减小。

明显减小机制机制：轴突轴突B(+)B(+)释放释放GABAGABA→A→A末稍末稍ClCl- -内流内流↑↑（或（或K+K+外外流流↑ ），），当当A A再去极化时再去极化时APAP的幅度的幅度↓→↓→CaCa2+2+内流内流↓↓递质释放递质释放↓ →↓ →运动运动N N元的元的EPSP ↓EPSP ↓去极化抑制去极化抑制突触的易化（突触的易化（facilitationfacilitation））易化：使下一级神经元易于兴奋（产生易化：使下一级神经元易于兴奋（产生AP），）， 可发生于突触前，也可发生于突触后可发生于突触前，也可发生于突触后 突触后易化突触后易化 (postsynaptic facilitation) · · 即即EPSP, 若达阈电位若达阈电位 → AP突触前易化突触前易化 (presynaptic facilitation) · · EPSP↑; 结构与突触前抑制相同结构与突触前抑制相同 · · 机制机制: 末梢末梢B兴奋兴奋 → 末梢末梢A内内cAMP↑ → 钾通道磷酸化而关闭钾通道磷酸化而关闭→传到末梢传到末梢A的的AP复极化延缓复极化延缓→ Ca2+内流内流↑→末梢末梢A递质释放递质释放↑→突触后神经元突触后神经元EPSP↑（五）突触可塑性（五）突触可塑性 (synaptic plasticity) 1. 突触可塑性的定义突触可塑性的定义 2. 突触可塑性的类型突触可塑性的类型 · · 短时程短时程 (short-term) 突触可塑性突触可塑性 * * 易化易化 (facilitation) * * 增强增强 (augmentation) * * 压抑压抑 (depression) * * 强直后增强强直后增强 (posttetanic potentiation, PTP) · · 习惯化习惯化 (habituation) 和敏感化和敏感化 (sensitization) · · 长时程长时程 (long-term) 突触可塑性突触可塑性 * * 长时程增强长时程增强 (long-term potentiation, LTP) * * 长时程压抑长时程压抑 (long-term depression, LTD)Molecularmechanism for long-termpotentiation &long-termdepressionin the Schaffercollaterals in thehippocampus。