神经肌肉接头

运动神经元轴突末梢在骨骼肌肌纤维上接触点

神经肌肉接头，是运动神经元轴突末梢在骨骼肌肌纤维上的接触点。位于脊髓前角和脑干一些神经核内的运动神经元，向被它们支配的肌肉各发出一根很长的轴突，即神经纤维。这些神经纤维在接近肌细胞，即肌纤维处，各自分出数十或百根以上的分支。一根分支通常只终止于一根肌纤维上，形成1对1的神经肌肉接头。从神经纤维传来的信号即通过接头传给肌纤维,引起肌肉收缩。除此之外，神经肌肉接头的另一作用是其存在可以维持一定的肌紧张，抑制肌肉萎缩；这种联系中断，那么肌萎缩就会出现。神经肌肉接头是一种特化的化学突触，其递质是乙酰胆碱（ACh）。无脊椎动物如螯虾的神经肌肉接头的递质是谷氨酸（兴奋性纤维的递质）或γ-氨基丁酸（抑制性纤维的递质）。

接头结构

运动神经纤维的分枝在与肌纤维形成接头之前，先失去髓鞘，再分成少数长约数十或数百微米的更为细小的分支──神经末梢。末梢半嵌入肌纤维表面所形成的浅沟中，上面覆盖着许旺氏细胞。在显微镜下观察，温血动物和变温动物如爬行动物骨骼肌的神经肌肉接头呈板片状，所以又叫运动终板，简称终板。

有些脊椎动物骨骼肌的运动终板不一定是板片状，如蛙的神经肌肉接头就是树枝状。一般如非特殊指出，终板膜专指属于肌细胞侧的接头膜，即接头后膜。神经末梢侧的接头膜叫接头（或突触）前膜。接头前与后膜间存在宽约50纳米的间隙──突触间隙。突触间隙与细胞外间隙相通，其中充满细胞外液和散在一些纤维基质。在此纤维基质上附有乙酰胆碱酯酶。神经末梢的胞浆内含多数线粒体和大量的直径约50纳米的球形小泡──突触小泡。突触小泡内含乙酰胆碱（ACh）（据计算约为1万个乙酰胆碱分子）。它们在神经末梢内不是平均分布的，而是沿神经末梢长轴每隔约1微米，并在靠近突触前膜侧汇聚成丛。根据突触泡假说，突触小泡是从此地把内含的递质ACh释放到突触间隙，因而这些突触泡汇聚的地方叫做活动区。用冰冻蚀刻术制成的接头标本在电镜下观察，可见活动区有一与末梢方向垂直的电子致密带，突触泡在带的两侧排成单行或双行，它们可能即是待释放的突触泡。在突触泡的近旁还可见到平行排列的跨膜粒子，有人认为可能是钙离子通道。终板膜不是平坦的，而是相当有规律地形成许多长约0.7微米，宽约0.8微米的皱褶，叫突触皱。突触皱的存在使终板膜面积扩大了约4~5倍。皱褶的嵴部大致与活动区相对应，因而从活动区释放出的乙酰胆碱可通过较短距离到达终板膜，与位于其中的乙酰胆碱受体（AChR）相遇。在突触皱嵴部分布的乙酰胆碱受体密度要比在谷底部的高两个数量级。

传递过程

神经末梢的直径很小（如人的运动神经末梢的直径约2~3微米）故传导动作电位的速度很慢；如在蛙测得的速度为0.4米每秒。当一个神经冲动传导到神经末梢时，即由它引起去极化，使接头前膜中的电压依赖性钙离子通道开放，钙离子沿浓度差内流入神经末梢，触发活动区处的突触泡与接头前膜融合并开口，将内含的乙酰胆碱释放到突触间隙（此过程称胞吐）。据计算一个神经冲动可触发几百个突触泡同步地释放乙酰胆碱。释放出的乙酰胆碱迅速扩散、通过突触间隙，到达终板膜，与乙酰胆碱受体结合，导致终板膜对钠离子与钾离子的通透性瞬时升高。这种阳离子通透性变化，是由于受体与乙酰胆碱分子结合后引起了受体分子构型变化，使其离子通道开放造成的。据计算一个突触泡所释放的乙酰胆碱可打开约2000条受体通道。乙酰胆碱受体的离子通道既允许钠离子，也允许钾离子通过。因此，当乙酰胆碱受体离子通道开放时钠离子沿浓度差内流，钾离子沿浓度差外流。由它们所携带的净电流使终板膜瞬时去极化。这种去极化叫做终板电位（EPP）。中国神经生理学家冯德培（1939年）是最早发现终板电位的科学家之一。当终板电位超过肌细胞的阈值，出现肌细胞动作电位，通过肌细胞内的兴奋-收缩耦联机制，使得肌细胞收缩。释放出的乙酰胆碱不论是否与乙酰胆碱受体结合，迅速被突触间隙内的胆碱酯酶分解，或通过扩散离开突触间隙。于是乙酰胆碱受体便为接受下次传递做好准备。乙酰胆碱被水解后所生成的胆碱大部为神经末梢吸收，用于乙酰胆碱的再合成。这种合成在神经末梢的胞浆内进行。另一方面，多数突触泡胞吐之后，接头前膜面积增加，随之出现前膜的微小内凹再闭合，在胞浆中形成囊泡（此过程称胞吞）。在胞浆中合成的乙酰胆碱再充填到囊泡中，又形成了可以释放乙酰胆碱的突触泡。

传递特点

神经肌肉接头处兴奋传递与在神经纤维上的兴奋传导不同，后者是在一个细胞上的电传导，前者则是在两种细胞间信号的传递。这个过程为“电-化学-电”的传递，即神经末梢的动作电位引起化学物质乙酰胆碱的释放，进而触发骨骼肌的动作电位。

①单向性传递：即兴奋只能由接头前膜传递到接头后膜，而不能反向传递。

②时间延搁：这一过程大约需要0.5~1.0ms，这是因为化学传递速度比神经传导速度慢。

③易受环境因素的影响：乙酰胆碱在引起接头后膜兴奋后迅速被接头间隙内的胆碱酯酶清除，避免了终板膜的持续去极化。同时很多药物会影响到这个过程，例如有机磷农药能与胆碱酯酶结合使其失效，造成乙酰胆碱在终板膜处堆积，导致骨骼肌持续兴奋和收缩，故有机磷农药中毒时可出现肌肉震颤。

释放特点

在正常情况下终板电位的振幅明显超过肌细胞的兴奋阈，因此神经兴奋引起的终板电位都迅速地过渡到肌细胞动作电位。在实验中为了单独记录终板电位，往往在溶液中加一定浓度的箭毒，或改变其某种离子浓度（如提高镁离子浓度或降低钙离子浓度）等，便可把终板电位的振幅降低到肌细胞阈值以下。用细胞内电极从终板区记录的终板电位可持续达30毫秒以上，迅速上升，缓慢下降的正向电位变化。由于终板电位是终板膜所产生的局部电位变化。因此，在终板区记录的终板电位振幅最大，离开终板区迅速衰减。B·卡茨等发现，在终板区进行细胞内记录时，即使在不受到刺激的安静状态，也可记录到每秒约1次随机出现的上升快下降慢，但振幅只有约0.5毫伏，持续约20毫秒的正向电变化。除振幅小和“自发”发生之外，这种电变化在形状、持续时间和对药物反应等方面均与终板电位相似，因而被称为小终板电位（mEPP）。它们的振幅波动在0.2至0.6毫伏之间，呈正态分布，因而小终板电位被认为，是由某固定数目的乙酰胆碱分子为单元（称“量子”）从神经末梢随机释放所引起的。一个量子诱发一个小终板电位。这种以“量子”为单位的释放方式叫做量子释放。以后卡茨等又在对终板电位进行了一系列分析的基础上，提出终板电位是在神经冲动的作用下，由多个量子同步释放所引起的。后来又有工作表明，其他类型的化学突触的递质释放也是量子式的。另一方面用电子显微镜观察（1954年）发现，神经肌肉接头的末梢中含大量直径为50纳米的球形小泡，E·D·P·德·罗伯蒂斯把它们叫做突触小泡。在此基础上卡茨又提出了突触泡假说，认为一个突触小泡内所含的乙酰胆碱即为一个量子，因而小终板电位便是由单个突触小泡“自发”释放所引起的，而终板电位则是由多个（100个以上）突触小泡同步释放所引起的。量子释放说虽已得到了较为普遍的承认，但关于突触泡假说，则尚有分歧，特别是近有人发现了一些难以用该假说解释的实验结果，因而又提出乙酰胆碱是直接由神经末梢胞浆以量子方式释出的观点。

历史背景

关于神经肌肉接头的传递是电，还是化学过程，有过很长时期的争论。奥地利科学家O·勒维在蛙心灌流标本上，首次给突触的化学传递学说以实验证明，而把这一学说应用到神经肌肉接头的，则是英国科学家H·H·戴尔等人（1936年）。但直到20世纪50年代初微电极技术应用于接头研究之后，其化学传递学说才得到最终确立。

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