神经生物学-4 神经元之间的信息传递-电突触传递.ppt

缝隙连接通透性 实验现象： 昆虫唾液腺表皮细胞注射荧光染料，可见染料相继扩散到邻近的细胞，但却不能离开细胞。 ---表明这些细胞的细胞质有直接的联系 注射不同分子量的染料，发现一般只允许分子量小于1.5kD和直径小于1.5nm的无机盐离子、糖、氨基酸、核苷酸和维生素等化学物质通过。 ——缝隙连接对通透分子的大小具有选择性 降低细胞PH值或升高钙离子浓度均可降低缝隙连接的通透性。当细胞破损时，大量钙离子进入，导致缝隙连接关闭，以免正常细胞受到伤害。 （4）对缺氧、离子或化学环境的变化不敏感； （5）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，但某些神经递质对电突触的导电特性具有调制作用； （6）在中枢神经系统和视网膜上，电传递主要发生在同类神经元之间，具有促进神经元同步化活动的功能。 20 Angstrom in diameter Molecules 1000 daltons (750 daltons=1 angstrom= 1.0E-10 meter) Low Resistance Resistance: Ca+2 pH Electric Fields Sodium concentration Electrical coupling via gap junctions is extremely important in the brain and for functioning of the heart (myocardium心肌). Connexin-43 (Cx43) knock-out mice （基因敲除）die early from heart misformations. Cell-cell channel connectivity is crucial for normal hearing, and mutations in Cx26 course non-syndromic deafness. 缝隙连接的生理意义 1.参与细胞分化 2.协调代谢 3.构成电突触 2008 paper on Seizure A key role for electrical communication between cortical bursting interneurons during ictal seizures was hypothesized in the 4-aminopyridine (4-AP) in vivo epilepsy model The blockade of GJ communication has been shown to reduce seizure activity in a number of epilepsy models in vitro GJ 在CNS 的主要功能： ①参与细胞间信息传递和神经脉冲的传导及神经功能活动的协调。 GJ 具有传导快,阻抗低,延搁时间短的特点。如某一细胞受到刺激,或接受到外界某种信息,其离子电位改变并通过GJ 迅速将离子或其他调节信号传递给相邻细胞,完成机体的整体功能。 GJ 允许细胞间直接交换离子,是神经元的电突触;这种电紧张突触联络是CNS 重要的同步化机制,在呼吸节律、昼夜节律、脊髓前角运动神经元持续运动形式的产生与维持,甚至对于固定记忆的形成起重要作用。 电耦联是发育中神经环路一种普遍存在的特性,出现在化学突触分化形成之前。 脑内神经环路形成和皮层发生过程中,GJ 信号转导使准备迁移至皮层的细胞集合起来,使电生物学活动一致,从而形成一个个脑功能区。 神经系统成熟后,神经元间的GJ明显减少,但仍有一些特定神经元细胞间仍保持GJ电信号转导。 脊髓神经损伤后,运动神经元重新耦联,参与神经再生与功能重塑。 ②参与细胞的分化生长与发育 ③缓冲毒性化学物质的毒害作用或滋养受损细胞 受损害部分细胞可通过GJ 向周围细胞排出毒物,减少毒物对细胞的损害。周围细胞通过GJ 向该部分细胞提供其所需的营养物质,协助其功能恢复。 如果细胞受损害太严重或其毒物浓度太高,则其GJ 通道关闭而限制毒物扩散。受损细胞的有害物质也可能通过GJ 迅速进入正常细胞内,引起受损范围扩大。 有研究证实应用GJ 失耦联剂可减少缺血受损面积。 ④星形胶质细胞网络就可以从血液循环中摄取能源物质并通过GJ 再传递、分发给神经元,对整个脑代谢起调节作用。 Figure 1 Multiple levels of gap junction channel structure. Individual transmembrane connexins (coloured blue