有髓神经轴突中离子通道的分布

实验包括孤立的节点电压夹紧,孤立的节点间电压夹紧(急性髓鞘切除后)洗涤剂如溶solethicin),膜片夹紧轴突脱髓鞘正常轴突电张力的记录以及外周和中枢轴突的免疫细胞化学,阐明并证实了脑内离子通道类型的正态分布有髓神经(Chiu等人,1979;贝克等人,1987年;Roper和Schwarz, 1989;Reid等人,1999年;Rasband和Shrager, 2000)。的模式周围神经系统(PNS)和CNS表现相似。通常情况下,瞬时开放的Na+通道仅限于朗维耶节点,其密度约为2000 / |im2(根据非平稳噪声分析、门通电流测量和冰冻破裂粒子计数估计,Ritchie, 1995)。淋巴结间的通道密度要低得多,每| m2有几十个通道(Chiu和Schwarz, 1987),这不足以使淋巴结间膜具有兴奋性(尽管从绝对意义上来说,淋巴结和淋巴结间可能有相似数量的通道,因为淋巴结间膜面积比淋巴结大三个数量级)。正常外周轴突也有动力学上的快慢延迟整流K+通道(GKf和GKs),与J.-M最初在青蛙轴突中描述的快慢K+电流动力学很好地对应。杜波依斯(杜波依斯,1981)。哺乳动物的快钾通道和慢钾通道呈互补分布。快速通道出现在髓鞘下的近旁节区(Ritchie and Chiu, 1981;Roper和Schwarz, 1989;Rasband和Shrager, 2000),而缓慢的K+通道有助于节点电导(Baker et al., 1987;Roper和Schwarz, 1989)在一系列动作电位中激活,并提供轴突调节的主要组成部分。 In normal adult mammalian axons, the contribution of fast K+ channels to nodal repolarization after an action potential is minimal (Chiu et al., 1979). Repolarization after an action potential takes place by way of a circuit incorporating the relatively vast internodal capacity (Barrett and Barrett, 1982, and Baker et al., 1987; reviewed by Baker, 2000a). Any loosening or retraction of myelin thus exposes kinetically fast K+ channels, which will stabilize the nodal membrane potential, potentially compromising conduction. The normal distribution of conductances with Na+ channels at the nodes and fast K+ channels under the myelin is summarized in Fig. 1.

在白喉脱髓鞘后的几天内(如5 ~ 7天),白喉脱髓鞘的电生理特性

收缩髓鞘

图1有髓神经轴突内Na+和K+电导的简化分布。在正常轴突(上分布)中,该节点具有Na+电导(GNa)和运动缓慢的K+通道(GKs)。这两种通道类型的密度都在朗维叶节点处最高。动态快速K+通道(GKf)在髓鞘下密度最高,呈结节旁旁区带(阴影)。节间膜(GNa、GKs)的Na+通道密度较低,K+通道较慢。经节段脱髓鞘后,原淋巴结变为heminode, Na+通道分布形成,暴露的节间膜内通道密度高于正常水平。这是通过Na+通道远离节点的移动来表示的。此外,快速K+通道的点状分布被打破,它们分布在远离并列阳极的地方,表现为向节点和节点间移动。

图1有髓神经轴突内Na+和K+电导的简化分布。在正常轴突(上分布)中,该节点具有Na+电导(GNa)和运动缓慢的K+通道(GKs)。这两种通道类型的密度都在朗维叶节点处最高。动态快速K+通道(GKf)在髓鞘下密度最高,呈结节旁旁区带(阴影)。节间膜(GNa、GKs)的Na+通道密度较低,K+通道较慢。经节段脱髓鞘后,原淋巴结变为heminode, Na+通道分布形成,暴露的节间膜内通道密度高于正常水平。这是通过Na+通道远离节点的移动来表示的。此外,快速K+通道的点状分布被打破,它们分布在远离并列阳极的地方,表现为向节点和节点间移动。

轴突可以通过Na+和K+通道的重新分配而发生实质性的改变。脉冲传导可以通过增加正常电不可激节间表达的Na+通道数量来恢复(Bostock和Sears, 1978),允许持续传导,从而恢复功能(图1),尽管传导时间延长。同样是作者(Sherratt et al., 1980;Bostock et al., 1981)也表明,使用通道阻滞剂4-氨基吡啶(4-aminopyridine)对髓鞘退出暴露的轴突快速K+通道进行阻断,可以帮助克服脱髓鞘后的传导障碍。这为MS的对症治疗提供了一种临床策略,并取得了一些成功(例如,Schwid等人,1997年和Sheean等人,1998年),尽管它受到K+通道阻滞剂对神经系统功能的非特异性影响的限制。Craner et al.(2003)报道,在过敏性脑脊髓炎中,明显脱髓鞘的视神经轴突表达NaV1.6和NaV1.2,通道弥漫性连续存在,长度达数十微米。因此,这些Na+通道亚型可能有助于节间膜兴奋性的授予。大鼠脱髓鞘病变坐骨神经, Rasband等人(1998)描述了从正常的旁节并区向更分散的分布(包括节点)的动态快速K+通道(KV1.1和KV1.2)的再分布。此外,一些受损的轴突缺乏快速K+通道的免疫染色,这种情况可能鼓励异位活性。这些作者还报告说,再植后,K+通道分布仅部分恢复。后脊髓损伤包括脱髓鞘,中枢轴突中KV1.1的点状分布消失,通道更加弥散分布变得明显(Nashmi et al., 2000)。因此,尽管神经传导可能通过脱髓鞘后轴突膜特性的重塑而恢复,但轴突可以成为异位脉冲发生器,而K+通道阻滞剂的临床应用有望使这种情况更有可能发生。

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