Neuromuskuläre Endplatte und motorische Innervation

Die neuromuskuläre Endplatte ist die spezialisierte chemische Synapse, an der das Terminal eines Motoneurons auf eine Skelettmuskelfaser trifft. Ihre stark gefaltete, Acetylcholinrezeptor-reiche Schnittstelle übersetzt einen Nervenimpuls in ein Muskelaktionspotential, und die Organisation von Motoneuronen und ihren Muskelfasern in motorische Einheiten ist die strukturelle Grundlage dafür, wie willkürliche Bewegungen abgestuft werden.

Definition

Die neuromuskuläre Endplatte (motor end plate) ist die chemische Synapse zwischen dem Axonterminal eines Motoneurons und einer Skelettmuskelfaser, bestehend aus einem präsynaptischen Terminal, das Acetylcholin freisetzt, einem synaptischen Spalt mit einer spezialisierten Basallamina und einer postsynaptischen Membran, die in Junktionsfalten gefaltet ist, welche dicht mit Acetylcholinrezeptoren besetzt sind.

Scope

Dieses Thema behandelt die Histologie der neuromuskulären Endplatte – das präsynaptische Motoneuron-Terminal, den synaptischen Spalt mit seiner Basallamina und die postsynaptischen Junktionsfalten mit Acetylcholinrezeptoren – zusammen mit dem Konzept der motorischen Einheit. Es beschreibt die Struktur und die groben Züge der Übertragung; es bietet keine klinische Behandlung neuromuskulärer Erkrankungen.

Core questions

• Was sind die prä- und postsynaptischen Komponenten der neuromuskulären Endplatte?
• Warum ist die postsynaptische Membran in Junktionsfalten geworfen?
• Wie wandelt die Endplatte ein Nervensignal in Muskelkontraktion um?
• Was ist eine motorische Einheit und wie organisiert sie die Innervation?

Key concepts

• Motorische Endplatte
• Präsynaptisches Motoneuron-Terminal und synaptische Vesikel
• Acetylcholin als Neurotransmitter
• Synaptischer Spalt und synaptische Basallamina
• Junktionsfalten (postsynaptisch)
• Acetylcholinrezeptoren (nikotinisch)
• Acetylcholinesterase
• Motorische Einheit
• Terminale Schwann-Zellen

Mechanisms

Wenn ein motorisches Axon eine Skelettmuskelfaser erreicht, verliert es seine Myelinscheide und erweitert sich zu einem präsynaptischen Terminal, das mit synaptischen Vesikeln voller Acetylcholin gefüllt und von terminalen Schwann-Zellen bedeckt ist. Das Terminal liegt in einer Vertiefung auf der Faseroberfläche, von dieser durch einen synaptischen Spalt getrennt, der eine spezialisierte Basallamina enthält (welche Acetylcholinesterase trägt). Das postsynaptische Sarkolemm ist in tiefe Junktionsfalten geworfen, deren Kämme dicht mit nikotinischen Acetylcholinrezeptoren besetzt sind (Slater, 2017). Ein ankommendes Aktionspotential löst die kalziumabhängige Vesikelfusion und Acetylcholin-Freisetzung aus; der Transmitter bindet an postsynaptische Rezeptoren, depolarisiert die Endplattenregion und initiiert ein Muskelaktionspotential, das sich entlang der Faser ausbreitet, während die Acetylcholinesterase das Signal schnell beendet. Ein Motoneuron bildet zusammen mit allen von ihm innervierten Fasern eine motorische Einheit, das funktionelle Element der motorischen Kontrolle. Die präzise Apposition und molekulare Organisation von Nerv und Muskel werden während der Entwicklung durch reziproke Signalübertragung zwischen den beiden Zellen etabliert (Sanes & Lichtman, 1999).

Clinical relevance

Die normale Struktur der neuromuskulären Endplatte ist die Referenz für das Verständnis von Übertragungsstörungen – zum Beispiel Zustände, die Acetylcholinrezeptoren oder deren Freisetzung betreffen – und der Wirkung von Substanzen, die die Übertragung blockieren. Dieser Eintrag beschreibt die Struktur und den allgemeinen Mechanismus zur Bildungszwecken und ist keine Grundlage für Diagnose oder Behandlung.

Evidence & guidelines

Die Darstellung basiert auf Übersichten zur Entwicklung und Struktur der neuromuskulären Endplatte (Sanes & Lichtman, 1999; Slater, 2017) sowie auf Standardlehrbüchern der Histologie (Mescher, 2018). Keine klinische Leitlinie regelt diesen beschreibenden Inhalt.

History

Die motorische Endplatte wurde im neunzehnten Jahrhundert histologisch beschrieben, und die chemische Natur der Übertragung wurde im frühen bis mittleren zwanzigsten Jahrhundert etabliert, wobei die quantale Acetylcholin-Freisetzung von Bernard Katz und Kollegen charakterisiert wurde. Spätere Arbeiten kartierten die molekulare Organisation des postsynaptischen Apparats und die entwicklungsbedingte Signalübertragung, die das Nervenendterminal mit den rezeptorreichen Falten ausrichtet (Sanes & Lichtman, 1999; Slater, 2017).

Key figures

• Joshua R. Sanes
• Jeff W. Lichtman
• Bernard Katz

Seminal works

• sanes-lichtman-1999
• slater-2017

Frequently asked questions

Welcher Neurotransmitter wird an der neuromuskulären Endplatte verwendet?

Acetylcholin. Das motorische Nervenendterminal setzt es in den synaptischen Spalt frei, wo es an nikotinische Acetylcholinrezeptoren auf der Muskelmembran bindet, um ein Muskelaktionspotential auszulösen.

Was ist eine motorische Einheit?

Eine motorische Einheit ist ein einzelnes Motoneuron zusammen mit allen Muskelfasern, die es innerviert; sie ist das kleinste funktionelle Element, das während der Kontraktion rekrutiert wird, und die Größe der Einheit beeinflusst, wie fein die Kraft eines Muskels abgestuft werden kann.