Dẫn truyền khớp thần kinh (So sánh)

Cách tín hiệu truyền từ tế bào hưng phấn này sang tế bào kế tiếp, dù thông qua khớp nối điện nhanh chóng của các mối nối khe hở hay sự truyền hóa học của việc giải phóng chất dẫn truyền thần kinh qua khe khớp thần kinh.

Definition

Dẫn truyền khớp thần kinh là quá trình một tín hiệu được truyền từ tế bào tiền khớp thần kinh đến tế bào sau khớp thần kinh, hoặc bằng điện thông qua các mối nối khe hở hoặc bằng hóa học thông qua việc giải phóng chất dẫn truyền thần kinh được điều hòa, chất này liên kết với các thụ thể sau khớp thần kinh và làm thay đổi độ dẫn điện màng của tế bào đích.

Scope

Chủ đề này bao gồm sinh lý học của khớp thần kinh ở động vật: cấu trúc của khớp thần kinh hóa học, sự giải phóng chất dẫn truyền thần kinh theo lượng tử do canxi kích hoạt, thụ thể sau khớp thần kinh và những thay đổi về độ dẫn điện, và sự tương phản với khớp thần kinh điện nối trực tiếp các tế bào. Nó đề cập đến các điện thế sau khớp thần kinh hưng phấn và ức chế, tổng hợp theo thời gian và không gian, và tính dẻo ngắn hạn, dựa trên các chế phẩm không xương sống và thần kinh cơ cổ điển. Cách tiếp cận mang tính so sánh và cơ chế hơn là kê đơn dược lý.

Core questions

• Điện thế hoạt động tại đầu dây thần kinh kích hoạt sự giải phóng chất dẫn truyền thần kinh như thế nào?
• Tại sao chất dẫn truyền thần kinh được giải phóng theo các gói lượng tử riêng biệt, và vai trò của canxi là gì?
• Các thụ thể sau khớp thần kinh chuyển đổi tín hiệu hóa học thành sự hưng phấn hoặc ức chế như thế nào?
• Khi nào các khớp thần kinh điện được sử dụng thay vì các khớp thần kinh hóa học, và những đánh đổi của chúng là gì?

Key theories

Giả thuyết lượng tử về giải phóng chất dẫn truyền

Chất dẫn truyền thần kinh được giải phóng theo các gói đa phân tử riêng biệt (lượng tử) tương ứng với các túi khớp thần kinh, do đó phản ứng sau khớp thần kinh được xây dựng từ các bội số nguyên của một điện thế nhỏ đơn vị.

Giả thuyết canxi về giải phóng

Sự khử cực của đầu tiền khớp thần kinh mở các kênh Ca2+ cổng điện thế, và sự xâm nhập Ca2+ ngắn ngủi sau đó là yếu tố kích hoạt trực tiếp cho sự hợp nhất túi và giải phóng chất dẫn truyền.

Mechanisms

Khi một điện thế hoạt động xâm nhập vào đầu khớp thần kinh hóa học, các kênh Ca2+ cổng điện thế mở ra và sự xâm nhập Ca2+ cục bộ kích hoạt sự hợp nhất của các túi chứa chất dẫn truyền thần kinh với màng tiền khớp thần kinh. Chất dẫn truyền được giải phóng khuếch tán qua khe và liên kết với các thụ thể sau khớp thần kinh: các thụ thể ionotropic điều khiển trực tiếp các kênh ion để tạo ra các điện thế sau khớp thần kinh hưng phấn hoặc ức chế nhanh, trong khi các thụ thể metabotropic hoạt động thông qua các chất truyền tin thứ cấp để tạo ra các hiệu ứng điều hòa chậm hơn. Hoạt động của chất dẫn truyền bị chấm dứt bởi quá trình tái hấp thu hoặc phân hủy enzyme. Nhiều điện thế sau khớp thần kinh nhỏ tổng hợp theo thời gian và không gian để xác định xem tế bào sau khớp thần kinh có đạt đến ngưỡng hay không. Các khớp thần kinh điện bỏ qua quá trình hóa học này, truyền dòng điện trực tiếp qua các kênh mối nối khe hở để truyền tín hiệu rất nhanh, thường là hai chiều.

Clinical relevance

Các nghiên cứu kinh điển về mối nối thần kinh cơ đã thiết lập các nguyên tắc giải thích hoạt động của các chất độc thần kinh, độc tố, thuốc chẹn thần kinh cơ và nhiều loại thuốc nhắm vào các thụ thể và chất vận chuyển; cùng một khuôn khổ làm nền tảng cho nghiên cứu về tính dẻo khớp thần kinh. Mục này là sinh lý học so sánh mang tính giáo dục, không phải hướng dẫn điều trị.

History

Sự chứng minh của Otto Loewi về dẫn truyền thần kinh hóa học và các ghi nhận nội bào của Eccles về điện thế sau khớp thần kinh đã thiết lập khớp thần kinh hóa học, trong khi Katz và các đồng nghiệp đã sử dụng mối nối thần kinh cơ ếch để tiết lộ sự giải phóng lượng tử và yếu tố kích hoạt canxi. Công trình so sánh sau đó đã lập bản đồ việc sử dụng rộng rãi các khớp thần kinh điện và dẫn truyền điều hòa trên khắp các hệ thần kinh không xương sống và có xương sống.

Key figures

• Bernard Katz
• Ricardo Miledi
• John Eccles
• Otto Loewi

Seminal works

• katzmiledi1967
• randall2002
• kandel2021

Frequently asked questions

Lượng tử chất dẫn truyền thần kinh là gì?

Đó là lượng chất dẫn truyền chứa trong một túi khớp thần kinh duy nhất; sự giải phóng xảy ra theo bội số nguyên của gói này chứ không phải là một dòng liên tục.

Khớp thần kinh điện và hóa học khác nhau như thế nào?

Khớp thần kinh điện truyền dòng điện trực tiếp giữa các tế bào thông qua các mối nối khe hở để truyền tín hiệu rất nhanh, trong khi khớp thần kinh hóa học sử dụng sự giải phóng chất dẫn truyền thần kinh, cho phép khuếch đại, thay đổi dấu hiệu và điều hòa nhưng thêm vào một độ trễ ngắn.