神经元树突轴突和突触14页精选文档Word文档格式.docx

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为什么?

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轴突是动物神经原传导神经冲动离开细胞体的细而长的突起。

轴突通常较树突细。

每个神经原只有一个轴突，一般自细胞体发出，发出部分常呈圆锥形，称"

轴丘"

。

轴突自胞体伸出后，开始的一段，称为起始段，长约15~25μm，通常较树突细，粗细均一，表面光滑，分支较少，无髓鞘包卷。

离开胞体一定距离后，有髓鞘包卷，即为有髓神经纤维。

轴突末端多呈纤细分支称轴突终未，与其他神经元或效应细胞接触。

轴突表面的细胞膜，称轴膜，轴突内的胞质称轴质或轴浆。

轴质内有许多与轴突长袖平行的神经原纤维和细长的线粒体，但无尼氏体和高尔基复合体，因此，轴突内不能合成蛋白质。

轴突成分代谢更新以及突触小泡内神经递质，均在胞体内合成，通过轴突内微管、神经丝流向轴突末端。

轴突的作用是将胞体发出的冲动传递给另一个神经原或分布在肌肉或腺体的效应器。

突触synapse是两个神经元之间或神经元与效应器细胞之间相互接触、并借以传递信息的部位。

突触一词首先由英国神经生理学家C.S.谢灵顿于1897年研究脊髓反射时引入生理学，用以表示中枢神经系统神经元之间相互接触并实现功能联系的部位。

而后，又被推广用来表示神经与效应器细胞间的功能关系部位。

synapse来自希腊语，原意是接触或接点。

突触前细胞借助化学信号，即递质（见神经递质），将信息转送到突触后细胞者，称化学突触，借助于电信号传递信息者，称电突触。

在哺乳动物进行突触传递的几乎都是化学突触；

电突触主要见于鱼类和两栖类。

根据突触前细胞传来的信号，是使突触后细胞的兴奋性上升或产生兴奋还是使其兴奋性下降或不易产生兴奋，化学和电突触都又相应地被分为兴奋性突触和抑制性突触。

使下一个神经元产生兴奋的为兴奋性突触，对下一个神经元产生抑制效应的为抑制性突触。

化学突触或电突触均由突触前、后膜以及两膜间的窄缝--突触间隙所构成，但两者有着明显差异。

胞体与胞体、树突与树突以及轴突与轴突之间都有突触形成，但常见的是某神经元的轴突与另一神经元的树突间所形成的轴突-树突突触，以及与胞体形成的轴突-胞体突触。

突触前细胞借助化学信号，即递质（见神经递质、受体），将信息转送到突触后细胞者，称化学突触，借助于电信号传递信息者，称电突触。

螯虾腹神经索中，外侧与运动巨大纤维间形成的突触便是兴奋性电突触。

在螯虾螯肢开肌上既有兴奋性，也有抑制性化学突触。

此外，尚发现一些同时是化学又是电的混合突触。

研究发展

电突触传递示意图

1896年C.S.Sherrington把神经元与神经元之间的机能接点命名为突触（synapse），当时他虽然还不了解接点的形态学，但是他指出神经元与神经元之间是不连续的，而且推论有些突触是兴奋性的有些突触是抑制性的。

在20世纪30、40年代对于突触之间是电学传递还是化学传递曾经发生过争论。

现在知道有两类突触：

电突触与化学突触。

神经元之间化学传递的基本概念起源于哺乳动物内脏神经系统的研究。

本世纪初，J.N.Langley和他的学生发现肾上腺素的效应与刺激交感神经系统的效应十分相似。

他的学生，T.R.Elliott甚至指出，肾上腺素可能是外周神经释放的化学刺激物。

后来H.H.Dale发现胆碱及其衍生物对心脏、膀胱和唾液腺的效应与刺激副交感神经相似，特别是乙酰胆碱最有效。

Dale提出乙酰胆碱、肾上腺素的作用与刺激两类内脏神经的效应相似性的问题。

OttoLoewi在1921年所做的实验证明，刺激迷走神经释放活性化学物质，抑制心搏。

继而证明，这种化学物质就是乙酰胆碱。

1936年Dale等人在刺激支配肌肉的运动神经后得到了神经释放的乙酰胆碱，因而把化学传递的假说推广到全部外周神经系统。

证明乙酰胆碱是神经肌肉接点的神经递质后，直到1952年中枢神经系统的化学递质说才被广泛接受，而在7年之后，E.Furshpan和D.Potter又第一次清楚地证明了电突触的存在。

Furshpan和Potter在1959年首先指出在螯虾的可兴奋细胞之间有电学传递。

电学传递可以发生在中枢神经系统的细胞之间、平滑肌细胞之间、心肌细胞之间、感受器细胞和感觉轴突之间。

一个电突触的突触前膜和突触后膜紧紧贴在一起形成缝隙连接，电流经过缝隙连接从一个细胞很容易流到另一个细胞。

向见图的A细胞送入阈下电脉冲，引起这个细胞膜电位的变化。

如果送入细胞A的电流相当一部分经过缝隙连接流入细胞B，就会相应地在B细胞引起可以察觉的膜电位变化。

由于只有一部分流入细胞A的电流进入细胞B，所以细胞B的膜电位变化比细胞A的小。

组成结构

突触后电位根据突触后膜发生去极化

化学突触或电突触均由突触前、后膜以及两膜间的窄缝──突触间隙所构成（见图），但两者有着明显差异。

当轴突末梢与另一神经元的树突或胞体形成化学突触时，往往先形成膨大，称突触扣。

扣内可见数量众多的直径在30~150纳米的球形小泡，称突触泡，还有较多的线粒体。

递质贮存于突触泡内。

一般认为，直径为30~50纳米的电子透明小泡内贮存的是乙酰胆碱（Ach）或氨基酸类递质。

有些突触扣含有直径80~150纳米的带芯突触泡和一些电子密度不同的较小突触泡，这些突触泡可能含有多肽。

那些以生物胺为递质的突触内也含有不同电子密度的或大或小的突触泡。

突触膜增厚也是化学突触的特点。

高等动物中枢突触被分为GrayⅠ型和Ⅱ型，或简称Ⅰ型和Ⅱ型。

前者的突触间隙宽约30纳米，后膜明显增厚，面积大；

多见于轴突-树突突触；

后者的突触间隙宽约20纳米，后膜只轻度增厚，面积小，多见于轴突-胞体突触。

当然也存在介于两者之间的移行型。

电突触没有突触泡和线粒体的汇聚，它的两个突触膜曾一度被错误地认为是融合起来的，实际上两者之间有2纳米的突触间隙；

因此电突触又称间隙接头。

电突触的两侧突触膜都无明显的增厚现象，膜内侧胞浆中也无突触泡的汇聚，但存在一些把两侧突触膜连接起来的、直径约2纳米的中空小桥，两侧神经元的胞浆（除大分子外）借以相通。

如将化子量不大的荧光色素注入一侧胞浆中，往往可能过小桥孔扩散到另一神经元。

这样的两个神经元，称色素耦联神经元。

化学突触的传递冲动传到突触前末梢，触发前膜中的Ca2+通道开放，一定量的Ca2+顺浓度差流入突触扣。

在Ca2+的作用下一定数量的突触泡与突触前膜融合后开口，将内含的递质外排到突触间隙。

此过程称胞吐。

被释放的递质，扩散通过突触间隙，到达突触后膜，与位于后膜中的受体结合，形成递质受体复合体，触发受体改变构型，开放通道，使某些特定离子得以沿各自浓度梯度流入或流出。

这种离子流所携带的净电流，或使突触后膜出现去极化变化，称兴奋性突触后电位（EPSP），或使突触后膜出现超极化变化，称抑制性突触后电位（IPSP）。

至今尚未发现兴奋性突触与抑制性突触在精细结构上的特征性区别，有人报道含圆形突触泡者为兴奋性突触，含椭圆形突触泡者为抑制性突触，但尚未得到进一步证实。

由细胞内记录的EPSP和IPSP都是迅速上升、缓慢下降、持续约30毫秒的局部电变化，只是在正常膜电位条件下前者为正，后者为负，以及IPSP的时程稍短些。

高等动物中枢每一突触后神经元上通常形成大量的突触（包括兴奋性和抑制性的），猫脊髓前角的一个运动神经元胞体上形成1200~1800个突触，约占据神经元胞体表面的38%。

神经元通过对EPSP和IPSP进行空间总和（即对在神经元不同位置上出现的EPSP和IPSP进行总和）和时间总和（即对每个突触重复发生的突触后电位进行总和），以决定它产生兴奋还是抑制。

总和后，如兴奋性突触后电位达到阈值，便触发动作电位。

在突触传递中递质一旦释放，无论是否已与受体结合，便又迅速地被分解或被重吸收到突触扣内或扩散离开突触间隙，使突触得以为下次传递作好准备。

结构参数回目录

突触放大模型图

突触结构参数在CON组与LS组之间有明显不同，提示PNS已经引起子代海马突触发生形态学改变，可能对其可塑性有影响。

突触可塑性是指突触在一定条件下调整功能、改变形态、增加或减少数目的能力，既包括传递效能的变化（LTP/LTD），也包括形态结构的变化，如PSD增厚或变薄等。

一般认为，突触的修饰在很大程度上反映了整个神经系统回路的可塑性，因此也反映了行为的可塑性。

LS组PSD厚度明显大于CON组（P<

0.001），活性区长度明显加长（P<

0.05），Sv数值也较CON组显著增加（P<

0.05）。

PSD由细胞骨架蛋白和调节蛋白组成，其中有些蛋白与突触后膜的离子通道有联系，其形态大小变化的实质涉及突触后膜的受体通道及蛋白（包括酶）组份和蛋白质分子构象的转变以及蛋白质分子单体（亚基）的聚合与解聚，必然引起其亚微形态的变化（增厚或变薄）。

许多研究结果都已证明，PSD的形态变化是突触机能活动变化的重要结构基础，其厚度易受环境、行为训练、药物等因素的影响。

PNS子代PSD增厚提示在没有外界干扰情况下子代脑内内环境已发生变化，突触后膜离子通道及其相关蛋白可能处于较高活化状态。

此外，活性区长度增加，Sv较CON组显著增大，对应起来看，活性区加长有利于提高神经递质释放的可能性，而Sv增加也提示这样可能可以增加释放的递质与突触后膜相应受体结合的可能性。

PNS子代海马神经元数目减少，突触密度下降，以及突触结构本身形态的改变提示PNS子代海马发育偏离了正常轨迹，这也提示PNS可能对突触可塑性本身造成不利影响，进而可能影响其行为的可塑性。

突触具有可塑性，使其在结构和功能方面发生改变以应对大量的刺激和/或事件；

而且这种可塑性伴随机体一生，可能是机体学习和适应环境改变的主要机制。

可塑性大则学习能力相对较强，机体的适应性也就相对较强。

PNS子代在没有外界干扰的情况下突触形态结构的改变以及突触密度的减少，PNS子代空间学习能力下降，这从行为学角度也支持PNS对子代突触的可塑性可能有不利影响，进而影响了其行为的可塑性。

由于PNS可引起子代体内内分泌激素等的长久改变，因此，推测它对突触形态可塑性的影响也可能是长期存在的。

受体通道介导的钙暂态曲线通过对钙信号的表达式进行时间数值积分，在一定频率的输入条件下，得到了不同频率突触前刺激（持续时间1s）引起的突触后钙暂态仿真曲线（Fig1）。

Fig1A和B中幅值最大的两条曲线分别为1Hz和100Hz的突触前刺激引起的钙暂态仿真曲线，另外的两条曲线分别反映了不同的NMDA受体通道亚型所介导的钙电流成分。

2LTP和LTD诱导下NMDA受体亚型的通道阻断仿真将式描述的钙信号的模型作为激励元件，与1.3中方程组所描述的钙信号通路模型的动力学方程系统联立，得到一个突触后钙信号网络模型，在一定的突触前输入频率下，通过数值积分方法运行仿真，可以得到Fig2的结果。

传递性质回目录

突触传递的过程

发现较多的一类电突触是双向传递的，即不分突触前或突触后，对任何一方传来的信号都能传递。

电突触只起电阻的作用，而且电阻率低。

这类突触是靠电紧张电位传递的，所以称电紧张突触。

如螯虾腹神经索外侧巨纤维中存在的间隔便是突触。

事实上，外侧巨纤维是由属于多个神经元的轴突串联形成的，间隔存在于它们的交界处，由分属两个神经元的轴突膜构成。

在实验中向间隔的任一侧通正向或负向电流（不超过阈值），都可在另一侧记录到相应的电紧张电位。

电子显微镜观察表明，这种由间隔突触连接起来的巨轴突也存在于其他甲壳类动物以及环节动物的神经索中。

可兴奋细胞间的双向电突触，也主要见于无脊椎动物，如龙虾心脏神经节起搏细胞，水蛭的两个巨细胞之间等，但脊椎动物大脑内，心肌和平滑肌细胞间也存在这种突触。

这类传递没有方向性，也有人不承认它们是真正的突触。

后来陆续发现了单向传递的电突触，既有兴奋性的，也有抑制性的，从而证实了电突触的存在。

如螯虾腹神经索中，外侧巨纤维与运动巨纤维间形成的巨突触就只允许兴奋以电紧张的形式从突触前传到突触后，这是有整流作用的突触。

这类突触也见于海兔和水蛭的神经系统中。

某些鱼脑干中的毛特纳氏细胞轴丘上也发现了抑制性电突触。

分类解说回目录

突触的分类解说

化学性突触

光镜下，多数突触的形态是轴突终未呈球状或环状膨大，附在另一个神经元的胞体或树突表面，其膨大部分称为突触小体（synapticcorpuscle）或突触结（synapticbouton）。

根据两个神经元之间所形成的突触部位，则有不同的类型，最多的为轴-体突触（axo-somaticsynapse）和轴-树突触（axo-axonalsynapse）此外还有轴-棘突触（axo-spinous），轴-轴突触（axo-axonalsynapse）和树-树突触（dendroden-driticsynapse）等等。

通常一个神经元有许多突触，可接受多个神经元传来的信息，如脊髓前角运动神经元有2000个以上的突触。

大脑皮质锥体细胞约有30000个突触。

小脑浦肯野细胞可多达200000个突触，突触在神经元的胞体和树突基部分布最密，树突尖部和轴突起始段最少。

电镜下，突触由三部分组成：

突触前部、突触间隙和突触后部。

突触前部和突触后部相对应的细胞膜较其余部位略增厚，分别称为突触前膜和突触后膜，两膜之间的狭窄间隙称为突触间隙。

电突触

电突触是神经元间传递信息的最简单形式，在两个神经元间的接触部位，存在缝隙连接，接触点的直径约为0.1~10μm以上。

也有突触前、后膜及突触间隙。

突触的结构特点，突触间隙仅1~1.5nm，前、后膜内均有膜蛋白颗粒，显示呈六角形的结构单位，跨跃膜的全层，顶端露于膜外表，其中心形成一微小通道，此小管通道与膜表面相垂直，直径约为2.5nm，小于1nm的物质可通过，如氨基酸。

缝隙连接两侧膜是对称的。

相邻两突触膜，膜蛋白颗粒顶端相对应，直接接触，两侧中央小管，由此相通。

轴突终末无突触小泡，传导不需要神经递质，是以电流传递信息，传递神经冲动一般均为双向性。

神经细胞间电阻小，通透性好，局部电流极易通过。

电突触功能有双向快速传递的特点，传递空间减少，传送更有效。

突触后的末端：

上含有神经传导物质

现在已证明，哺乳动物大脑皮质的星形细胞，小脑皮质的篮状细胞、星形细胞，视网膜内水平细胞、双极细胞，以及某些神经核，如动眼神经运动核前、庭神经核、三叉神经脊束核，均有电突触分布。

电突触的形式多样，可见有树-树突触、体-体突触、轴-体突触、轴-树突触等。

电突触对内、外环境变化很敏感。

在疲劳、乏氧、麻醉或酸中毒情况下，可使兴奋性降低。

而在碱中毒时，可使兴奋性增高。

这种电突触也同样允许动作电位的局部电流通过，因此动作电位在缝隙连接之间传播与在轴突上的传播没有什么本质不同。

因为两者都依靠先行于动作电位的局部电流来兴奋膜上的新区域。

从一个细胞到另一个细胞的缝隙连接的电阻一般是对称的，没有方向性，但也有一些例外。

例如螯虾的大运动纤维之间的电突触的电阻不是对称的，有类似整流器的作用，电流向某一方向流动比向相反方向的容易。

因此，一条轴突上的冲动可以引起第二条轴突的动作电位，但是第二条轴突上的冲动不能引起第一条轴突上冲动的发放。

在电突触的突触前细胞和突触后细胞的电位变化之间基本上没有突触停滞。

这种突触传递对缺氧、离子或化学环境的变化不敏感，这些因素不能阻断动作电位。

因此，电突触与化学突触相比较，由于它包含的步骤较少，在传递过程中实行控制、改造的机会也比较少。

突触前部

突触体的传递工作

突触前部（presynapticelement）神经元轴突终末呈球状膨大，轴膜增厚形成突触前膜（presynapticmembrane）厚约6~7nm。

在突触前膜部位的胞浆内，含有许多突触小泡（synapticvesicle）以及一些微丝和微管、线粒体和滑面内质网等。

突触小泡是突触前部的特征性结构，小泡内含有化学物质，称为神经递质（neurotransmitter）。

各种突触内的突触小泡形状和大小颇不一致，是因其所含神经递质不同。

常见突触小泡类型有：

①球形小泡（sphericalvesicle），直径约20~60nm，小泡清亮，其中含有兴奋性神经递质，如乙酰胆碱；

②颗粒小泡（granularvesicle），小泡内含有电子密度高的致密颗粒，按其颗粒大小又可分为两种：

小颗粒小泡直径约30~60nm，通常含胺类神经递质如肾上腺素、去甲肾上腺素等；

大颗粒小泡直径可达80~200nm，所含的神经递质为5-羟色胺或脑啡肽等肽类；

③扁平小泡（flatvesicle），小泡长径约50nm，呈扁平圆形，其中含有抑制性神经递质，如γ-氨基丁酸等。

各种神经递质在胞体内合成，形成小泡，通过轴突的快速顺向运输到轴突末端。

新近研究发现在中枢和周围神经系统中，有两种或两种以上神经递质共存（coexistenceneurotransmitter）于一个神经元中，在突触小体内可有两种或两种以上不同形态的突触小泡。

如交感神经节内的神经细胞，有乙酸胆碱和血管活性肠肽（acetylcholineandvasoactiveintestinalpolypeptide）。

前者支配汗腺分泌；

后者作用于腺体周围的血管平滑肌使其松弛，增加局部血流量。

神经递质共存的生理功能，是协调完成神经生理活动作用，使神经调节更加精确和协调。

，许多事实表明，递质共存不是个别现象，而是一个普遍性规律，有许多新的共存递质和新的共存部位已被证实。

其中多为非肽类递质（胆碱类、单胺类和氨基酸类）和肽类递质共存。

关于突触小泡的包装、储存和释放递质的问题，现已知突触体素（synaptophysin），突触素（synapsin）和小泡相关膜蛋白（vesicleassociatedmembraneproteinVAMP）等三种蛋白与之有关。

突触体素是突触小泡上Ca2+的结合蛋白，当兴奋剂到达突触时，Ca2+内流突然增加而与这种蛋白质结合，可能对突触小泡的胞吐起重要作用。

突触素是神经细胞的磷酸蛋白，有调节神经递质释放的作用，小泡相关膜蛋白（VAMP）是突触小泡膜的结构蛋白，可能对突触小泡代谢有重要作用。

突触后部回目录

突触各个部分结构

突触后部（postsynapticelement）多为突触后神经元的胞体膜或树突膜，与突触前膜相对应部分增厚，形成突触后膜（postsynapticmembrane）。

厚为20~50nm，比突触前膜厚，在后膜具有受体和化学门控的离子通道。

根据突触前膜和后膜的胞质面致密物质厚度不同，可将突触分为Ⅰ和Ⅱ两型：

①Ⅰ型突触（tyPeⅠsynapse）后膜胞质面致密物质比前膜厚，因而膜的厚度不对称，故又称为不对称突触（asymmetricalsynapse）；

突触小泡呈球形，突触间隙较宽（20~50nm）；

一般认为Ⅰ型突触是兴奋性突触，主要分布在树突干上的轴-树突触。

②Ⅱ型突触（typeⅡsynapse）前、后膜的致密物质较少，厚度近似，故称为对称性突触（symmetricalsynapse），突触小泡呈扁平形，突触间隙也较窄（10~20nm）。

认为Ⅱ型突触是一种抑制性突触，多分布在胞体上的轴-体突触。

突触间隙

synapticcleft突触间隙

突触间隙（synapticspace）是位于突触前、后膜之间的细胞外间隙，宽约20~30nm，其中含糖胺多糖（如唾液酸）和糖蛋白等，这些化学成分能和神经递质结合，促进递质由前膜移向后膜，使其不向外扩散或消除多余的递质。

突触的传递过程，是神经冲动沿轴膜传至突触前膜时，触发前膜上的电位门控钙通道开放，细胞外的Ca2+进入突触前部，在ATP和微丝、微管的参与下，使突触小泡移向突触前膜，以胞吐方式将小泡内的神经递质释放到突触间隙。

其中部分神经递质与突触后膜上的相应受体结合，引起与受体偶联的化学门控通道开放，使相应的离子经通道进入突触后部，使后膜内外两侧的离子分布状况发生改变，呈现兴奋性（膜的去极化）或抑制性（膜的极化增强）变化，从而影响突触后神经元（或效应细胞）的活动。

使突触后膜发生兴奋的突触，称兴奋性突触（exitatorysynapse），而使后膜发生抑制的称抑制性突触（inhibitorysynapse）。

突触的兴奋或抑制决定于神经递质及其受体的种类，神经递质的合成、运输、储存、释放、产生效应以及被相应的酶作用而失活，是一系列神经元的细胞器生理活动。

一个神经元通常有许多突触，其中有些是兴奋性的，有些是抑制性的。

如果兴奋性突触活动总和超过抑制性突触活动总和，并达到能使该神经元的轴突起始段发生动作电位，出现神经冲动时，则该神经元呈现兴奋，反之，则表现为抑制。

化学突触的特征，是一侧神经元通过出胞作用释放小泡内的神经递质到突触间隙，相对应一侧的神经元（或效应细胞）的突触后膜上有相应的受体。

具有这种受体的细胞称为神经递质的效应细胞或靶细胞，这就决定了化学突触传导为单向性。

突触的前后膜是两个神经膜特化部分，维持两个神经元的结构和功能，实现机体的统一和平衡。

故突触对内、外环境变化很敏感，如缺氧、酸中毒、疲劳和麻醉等，可使兴奋性降低。

茶碱、碱中毒等则可使兴奋性增高。

神经递质回目录

许多突触的神经递质还不能确定

神经递质，特别是中枢递质的化学特性的研究还存在不少的困难，许多突触的神经递质还不能确定。

要确定某一物质是某组织的递质必须符合一些标准，如下列几条：

（1）施用于突触后膜时，它引起突触后细胞的生理效应与突触前刺激所引发的生理效应相同。

（2）突触前神经元活动时必定释放这种物质。

（3）它的作用必定被能够阻断正常传递的阻断剂所阻断。

乙酰胆碱是最熟悉的神经递质。

脊椎动物运动轴突末梢、脊椎动物植物性神经系统的节前末梢、副交感神经的节后末梢以及脊椎动物中枢神