《突触传递和调控lb》ppt课件

1、神经元的电活动与突触传送神经元的电活动与突触传送来来 滨滨 什么是神经元电活动？如何构成的？ 什么是突触？ 为什么突触传送在神经科学研讨中如此重要？脑：信息的传送和处置脑：信息的传送和处置神经元电活动的根底神经元电活动的根底 离子通道离子通道离子通道的普通特征离子通道的普通特征 物理特征物理特征 离子选择性离子选择性 通道激活方式通道激活方式 开放和封锁开放和封锁物理特性物理特性胞外胞外胞内胞内胞外胞外跨膜跨膜孔道孔道膜内和膜外侧扩展构成腔膜内和膜外侧扩展构成腔膜内段缩窄有门控构造膜内段缩窄有门控构造通道的离子选择性通道的离子选择性阳离子选择性阳离子选择性Na+ K+ Ca2+阴离子选择性阴离

2、子选择性Cl-阳离子阳离子普通普通特殊：某些通道特异性小，甚至允许小的有机物质经过。特殊：某些通道特异性小，甚至允许小的有机物质经过。细胞内环境的离细胞内环境的离子稳态子稳态细胞膜的细胞膜的隔离隔离通道的离子选择性通道的离子选择性阴离子通道的特异性较小，它们之所以称为阴离子通道的特异性较小，它们之所以称为Cl-通道是由于通道是由于Cl-是生物溶液的主要阴离子是生物溶液的主要阴离子通道的选择性是相对的，例如钠通道不但对钠离子通透，对通道的选择性是相对的，例如钠通道不但对钠离子通透，对铵铵NH4+也通透；甚至对钾离子也稍有通透。也通透；甚至对钾离子也稍有通透。胞外胞外胞内胞内60mv通道离子选择性

3、和电压感受的机制通道离子选择性和电压感受的机制 电压激活方式电压激活方式 牵张激活方式牵张激活方式 配体激活通道配体激活通道通道激活方式通道激活方式留意留意以上分类并非绝对的；以上分类并非绝对的；例如钙激活钾通道例如钙激活钾通道也对电压变化敏感，也对电压变化敏感，有些电压激活通道有些电压激活通道也对细胞内配体敏感！也对细胞内配体敏感！离子通道的分类离子通道的分类选择性阳离子通道选择性阳离子通道非选择性阳离子通道非选择性阳离子通道阴离子通道阴离子通道跨膜转运系统跨膜转运系统钠钾泵钠钾泵钙泵钙泵钠钙泵钠钙泵氯离子通道氯离子通道钾离子通道钾离子通道钠离子通道钠离子通道钙离子通道钙离子通道谷氨酸受体阳

4、离子通道谷氨酸受体阳离子通道N2型乙酰胆碱受体阳离子通道型乙酰胆碱受体阳离子通道嘌呤受体阳离子通道嘌呤受体阳离子通道5HT3受体阳离子通道受体阳离子通道门控离子通道门控离子通道化学门控离子通道化学门控离子通道钠通道钠通道钙通道钙通道钾通道钾通道递质递质离子离子代谢物代谢物非门控离子通道非门控离子通道电压门控离子通电压门控离子通道道离子通道的分类门控方式离子通道的分类门控方式跨膜转运系统跨膜转运系统 钠钾泵钠钾泵 钙泵钙泵 钠钙泵钠钙泵 ATP ATP Na+化学化学 梯度梯度 K+:Na+ Ca2+ Na+:Ca2+ 2:3 3:1 生电性生电性 生电性生电性 生电性生电性轴突的终端为轴突末梢

5、，它终止于另一神经元或效应器，与它们构成突触。 轴突末梢 (axon terminals)每个神经元每个神经元大约会有大约会有1万个突触万个突触 突触synapse 定义：一个神经元与另一个神经元相接触的部位叫做突触。突触是神经元之间在功能上发生联络的部位，也是信息传送的关键部位。 电突触电突触1 m化学突触化学突触化学突触的构造化学突触的构造突触传送相关受体突触传送相关受体突触后电流突触后电流: 突触前释放神经递质激活突触突触前释放神经递质激活突触后膜相应受体引起的突触后膜的电流变化。后膜相应受体引起的突触后膜的电流变化。去极化的电流变化称作兴奋性突出后电流，去极化的电流变化称作兴奋性突出后

6、电流，超极化的电流变化称作抑制性突触后电流。超极化的电流变化称作抑制性突触后电流。突触后电位参与动作电位的构成突触后电位参与动作电位的构成轴突动作电位轴突动作电位突触前囊泡释放突触前囊泡释放突触后膜受体激活突触后膜受体激活突触后电位突触后电位突触后膜受体和离子通道分布和类型突触后膜受体和离子通道分布和类型其他不同突触活动其他不同突触活动信息处置信息处置轴突部分离子通道分布，轴突部分离子通道分布，类型以及突触活动类型以及突触活动突触前膜离子通道分布和类型突触前膜离子通道分布和类型突触前膜离子通道分布和类型突触前膜离子通道分布和类型突触囊泡施放相关蛋白的功能突触囊泡施放相关蛋白的功能轴突部分环境对

7、信息的影响和调控轴突部分环境对信息的影响和调控轴突部分离子通道分布，类型轴突部分离子通道分布，类型轴突部分离子通道分布，类型对信息传送的影响轴突部分离子通道分布，类型对信息传送的影响NATURE| Vol 465|24 June 2021NATURE| Vol 465|24 June 2021膜电位超极化部分突触活动对信息传送的影响部分突触活动对信息传送的影响突触前膜离子通道分布和类型突触前膜离子通道分布和类型以及突触囊泡施放相关蛋白的功能以及突触囊泡施放相关蛋白的功能Neuron 59, September 25, 2021突触囊泡释放机制突触囊泡释放机制mEPPs provideevide

8、nce thatsynaptictransmission isquantal(vesicular)SnaptobrebinSNAP-25SyntaxinSynaptotagmin -SNAPSNSFSynapsin I突触后膜受体和离子通道分布和突触后膜受体和离子通道分布和类型类型Activity-dependent trafficking of K+ channels. (a) Illustration depicting the translocation of several K+ channels in response to common forms of neuronal plas

9、ticity. Extrasynaptic KV4.2 channels and KCa2.2 channels located near the postsynaptic density (PSD) are internalized during LTP, requiring Ca2+ influx and PKA activation (1); Kir3.2 channels are inserted into the synapse during depotentiation via Ca2+ influx and protein phosphatase-1 (PP1) activati

10、on (2); and KV2.1 channels decluster upon glutamate stimulation, a process dependent on Ca2+ influx and protein phosphatase-2B (PP2B) activation (3). Glial glutamate transporters (GLT) also influence Kv2.1 dephosphorylation through their regulation of extrasynaptic NMDARKv2.1 channel couplingTrends

11、in Neurosciences Vol.33 No.7动作电位在突触后神经元产生：EPSP在轴突的始段到达-52mV左右时，就可以引发动作电位。始段迸发的动作电位向两个方向扩布。逆向扩布的动作电位将刷新神经元胞体的形状。 信息流突触传送的逆向调理突触传送的逆向调理信息流Neuron 63, July 30, 2021电突触电突触电突触的构造电突触的构造电突触的分布和功能电突触的分布和功能Electrical synapse： nervous system，cardiac muscle,smooth muscle and liver。 电镜发现：哺乳类动物的大脑皮层觉得区星状电镜发现：哺乳类动

12、物的大脑皮层觉得区星状cell,小脑皮层蓝细小脑皮层蓝细胞与星状细胞，视网膜程度细胞与双极细胞，嗅球的僧帽细胞以及胞与星状细胞，视网膜程度细胞与双极细胞，嗅球的僧帽细胞以及神经胶质细胞均存在着电突触。神经胶质细胞均存在着电突触。Function： in excitable cell:电突触双向快速传送，传送空间减少，那么电突触双向快速传送，传送空间减少，那么传送更有效，突触灵敏性添加，有利于机能类似的细胞进展同步活传送更有效，突触灵敏性添加，有利于机能类似的细胞进展同步活动。低电阻通路还可调理细胞间小分子量物质的转移。而细胞间的动。低电阻通路还可调理细胞间小分子量物质的转移。而细胞间的化学突触

13、传送易于遭到代谢妨碍的明显影响，而电突触具有较大的化学突触传送易于遭到代谢妨碍的明显影响，而电突触具有较大的耐受力。耐受力。 in nonexcitable cell:它是和生长代谢的控制，胚胎的发育及分化它是和生长代谢的控制，胚胎的发育及分化等景象有关。它可运输某些代谢产物和营养物质。等景象有关。它可运输某些代谢产物和营养物质。电突触突触电位电突触突触电位两个膜严密接触，离子通道相通两个膜严密接触，离子通道相通离子离子胶质细胞对突触传送的影响胶质细胞对突触传送的影响胶质细胞的数量是神经元的胶质细胞的数量是神经元的十倍！十倍！ 人脑中有约人脑中有约1000亿个神经元亿个神经元似乎胶质细胞更为重

14、要但是对于大脑的独特功能来说，神经元更为重似乎胶质细胞更为重要但是对于大脑的独特功能来说，神经元更为重要！要！缘由：神经元可以感知环境的变化并将信息传送给其它神经元指令机缘由：神经元可以感知环境的变化并将信息传送给其它神经元指令机体作出反响。体作出反响。 但是越来越多的研讨正但是越来越多的研讨正使我们对胶质细胞的功使我们对胶质细胞的功能发生全新的改动。能发生全新的改动。 有人研讨爱因斯坦的大有人研讨爱因斯坦的大脑后发现其大脑的胶质脑后发现其大脑的胶质细胞量显著高于普通人细胞量显著高于普通人70！ 新的研讨曾经证明胶质新的研讨曾经证明胶质细胞在神经元信息处置细胞在神经元信息处置过程中有着有着重要

15、作过程中有着有着重要作用。用。Mechanisms regulating glial glutamate transporter levels. Astrocytes play an active role in the removal of neurotransmitters from the synapse via transport mechanisms. Glutamate transporters in astrocytes enveloping synapses limit glutamate spillover and modulate synaptic transmission

16、 and plasticity. Presynaptic terminals induce in astrocytes the transcriptional activation of GLT1, via KBBP. The EphA4/ephrinA3 neuronastrocyte communication limits glutamate transporter abundance, thereby contributing to modulation of synaptic plasticity.The tripartite synapse. When neurotransmitt

17、ers are released from the presynaptic neuron (1), astrocytic metabotropic glutamate receptors (mGluRs) are activated leading to a rise in Ca2+ ions in the astrocyte (2) and the release of neuroactive substances from astrocytes. These gliotransmitters act back on the neuron and regulate presynaptic f

18、unction or modulate the response of the postsynaptic neuron. (a) Glutamate released from astrocytes (3) can act postsynaptically on NMDARs thereby enhancing excitability of the neuron and synchronizing neuronal activity (4); glutamate also acts presynaptically on mGluRs or NMDARs thereby increasing

19、transmitter release probability (Pr) (5). (b) The release of D-serine (3) acts on the glycinebinding site of NMDARs and can regulate synaptic plasticity (4). Astrocytic ATP release (5) contributes to synaptic scaling by acting on purinergic P2X receptors (6). Adenosine, a product of ATP release (7),

20、 activates presynaptic A1Rs (8) and suppresses glutamate release.Interplay between astrocytes, neurons and the vasculature. (a) Astrocytes are connected via gap junctions and form networks that associate with several, possibly many synapses. Astrocytic networks are considered active elements of neur

21、al circuits, exhibiting calcium excitability and processing information. (b) The neurovascular unit. Astrocytes, either as individuals (as shown here) or as part of a larger network, couple synapses and blood capillaries to control cognitive functions. The response characteristics of individual astr

22、ocytes and neurons in the visual cortex are closely coupled.沉默突触沉默突触Silence synapse沉默是金！Silence is gold！whose existence has been recognized long ago (Mendell 1984普遍以为，在神经元的发育早期，大多数突触后膜上普遍以为，在神经元的发育早期，大多数突触后膜上只含只含NMDA受体而不含受体而不含AMPA受体。随着神经系统的受体。随着神经系统的发育成熟，发育成熟，AMPA受体的转运上膜后才有大量功能性受体的转运上膜后才有大量功能性突触的产生。

23、研讨者也习惯的把只含突触的产生。研讨者也习惯的把只含NMDA受体的突受体的突触定义为沉默突触触定义为沉默突触silent synapse。 概念概念暂时没有信息传送功能的突触Involvement of presynaptically or postsynaptically silent synapses in LTP maintenance. Presynaptic terminals contacting postsynapticspines are schematically represented before and after LTP. (a) In presynaptically

24、 silent synapses (yellow) with low release probability (Pr) noresponses can be detected before LTP (upper trace) in spite the expression of functional AMPARs and NMDARs on the subsynaptic membrane.After LTP, the increased Pr leads to the appearance of synaptic responses (after LTP, upper trace). In a synapse with low Pr (green) before LTP(lower trace), Pr can become closer to 1 as a result of LTP induction so that no failures