Neuromuskulární spojení

Neuromuskulární spojení (NMJ) je synapse nebo spojení axonové koncovky motoneuronu s motorickou koncovou deskou, vysoce dráždivou oblastí plazmatické membrány svalových vláken zodpovědnou za iniciaci akčních potenciálů na povrchu svalu, což nakonec způsobí stažení svalu. U obratlovců signál prochází neuromuskulárním spojením přes neurotransmiter acetylcholin.

Globální pohled na neuromuskulární spojku:1. Axon2. Motorová koncová deska3. Svalová vlákna4. Myofibril

Když motorický neuron vstoupí do svalu, ztratí myelinové pouzdro a rozdělí se na mnoho koncových větví. Axony motorických neuronů (eferentní) pocházející z míchy vstupují do svalových vláken, kde se rozdělí na mnoho nemyelinizovaných větví. Tato koncová vlákna běží podél myocytů a končí u neuromuskulárního spojení, které zabírá prohlubeň v sarcolemmě. Každý motorický neuron může innervate od jednoho do více než 2000 svalových vláken, ale každé svalové vlákno přijímá vstupy pouze od jednoho motorického neuronu.

V terminálním záchvatu motorického nervu se ve strukturách známých jako presynaptické aktivní zóny hromadí synaptické váčky naplněné neurotransmiterem acetylcholinem.

Na svalové straně spojky je svalové vlákno složeno do drážek zvaných postjunkční záhyby, které zrcadlí presynaptické aktivní zóny, prostory mezi záhyby obsahují acetylcholinové receptory.

Svalový povrch je pokryt synaptickou bazální laminou. Pro kosterní svalstvo jsou charakteristické postjunkční záhyby, zejména u rychlých svalových vláken.

Detailní pohled na neuromuskulární spoj:1. Presynaptická terminála2. Sarcolemma3. Synaptická vezikula 4. Nikotinic acetylcholinový receptor 5. Mitochondrion

Po příchodu akčního potenciálu na axonový terminál se otevřou napěťově závislé vápníkové kanály a ionty Ca2+ proudí z extracelulární tekutiny do cytosolu motorického neuronu. Tento příliv Ca2+ spouští spojení excitace a kontrakce, což je biochemická kaskáda, která způsobuje fúzi váčků obsahujících neurotransmitery s buněčnou membránou motorického neuronu a uvolnění acetylcholinu do synaptické štěrbiny.

Acetylcholin difunduje přes synaptickou štěrbinu a váže se na nikotinové acetylcholinové receptory, které jsou tečkou na motorické koncové desce.

Receptory jsou ligandem řízené iontové kanály, a když jsou navázány acetylcholinem, otevřou se, což umožňuje sodíkovým a draselným iontům proudit dovnitř a ven ze svalového cytosolu, respektive.

Vzhledem k rozdílům v elektrochemických gradientech v plazmatické membráně se více sodíku přesune dovnitř než draslíku ven, čímž vzniká lokální depolarizace motorické koncové desky známá jako potenciál koncové desky (EPP).

Tato depolarizace se šíří po povrchu svalového vlákna do příčných tubulů, čímž dochází k uvolnění vápníku ze sarkoplazmatického retikula, čímž dochází k iniciaci svalové kontrakce.

Působení acetylcholinu je ukončeno, když enzym acetylcholinesteráza degraduje neurotransmiter a nehydrolyzovaný neurotransmiter se rozptýlí.

Vývoj neuromuskulárního spojení

Vznik neuromuskulárního spojení během embryonálního vývoje je dobře znám.

Během vývoje rostoucí konec axonů motorických neuronů vylučuje protein známý jako agrin.

Tato bílkovina se váže na několik receptorů na povrchu kosterního svalstva.

Receptor, který se zdá být potřebný pro vznik neuromuskulárního spojení, se nazývá MuSK protein (Muscle specific kinase).

MuSK je receptorová tyrosinkináza – to znamená, že indukuje buněčnou signalizaci tím, že na sobě vyvolá adici molekul fosfátů na konkrétní tyrosiny a na proteiny, které vážou cytoplazmatickou doménu receptoru.

Po aktivaci svým ligandem agrinem vysílá MuSK prostřednictvím dvou proteinů zvaných „Dok-7“ a „rapsyn“ signál k vyvolání „shlukování“ acetylcholinových receptorů (AChR).

Kromě AChR a MuSK se pak shromažďují další proteiny, které tvoří koncovou desku neuromuskulárního spojení. Nerv končí na koncové desce a tvoří NMJ.

Tyto nálezy byly částečně prokázány „knockoutovými“ studiemi na myších. U myší, které mají nedostatek buď agrinu, nebo MuSK, se neuromuskulární spoj netvoří. Dále myši s nedostatkem Dok-7 netvořily ani shluky acetylcholinových receptorů, ani neuromuskulární synapse.

Mnoho dalších proteinů také tvoří NMJ a jsou potřebné pro zachování jeho integrity.

Poruchy nervového spojení

U nemocí, jako je myasthenia gravis, EPP nedokáže účinně aktivovat svalové vlákno kvůli autoimunitní reakci proti acetylcholinovým receptorům, což vede ke svalové slabosti a únavě.

Různé toxiny, například botulotoxin, zabraňují uvolnění acetylcholinu, což vede k ochrnutí svalů. Myasthenia gravis je nejčastěji způsobena autoprotilátkami proti acetylcholinovému receptoru.

Nedávno se zjistilo, že druhá kategorie gravisu je způsobena autoprotilátkami proti MuSK.

soma, axon (axon hillock, axoplasmus, axolemma, neurofibril/neurofilament), dendrit (Nisslovo tělo, dendritická páteř, apikální dendrit, bazální dendrit)typy (bipolární, pseudounipolární, multipolární, pyramidové, Purkinje, granule)

GSA, GVA, SSA, SVA, vlákna (Ia, Ib nebo Golgi, II nebo Aβ, III nebo Aδ nebo rychlá bolest, IV nebo C nebo pomalá bolest)

GSE, GVE, SVE, horní motorický neuron, dolní motorický neuron (α motorneuron, γ motorneuron)

neuropil, synaptický váček, neuromuskulární spojení, elektrická synapse – Interneuron (Renshaw)

Volné nervové zakončení, Meissnerova krvinka, Merkelové nervové zakončení, Svalové vřeteno, Pacinianova krvinka, Ruffiniho zakončení, Čichový receptorový neuron, Fotoreceptorová buňka, Vlasové buňky, Chuťové buňky

astrocyt, oligodendrocyt, ependymální buňky, mikroglie, radiální glie

Schwannova buňka, oligodendrocyt, Ranvierovy uzliny, internoda, Schmidt-Lantermanovy řezy, neurolemma

epineurium, perineurium, endoneurium, nervový fascikl, meninges