Dẫn truyền xung động từ tận cùng thần kinh tới sợi cơ vân: Khớp thần kinh cơ

Sợi cơ vân được chi phối bởi sợi thần kinh có myelin bắt nguồn từ các nơron vận động ở sừng trước của tủy sống. Như đã thảo luận trong Chương 6, mỗi sợi thần kinh, sau khi vào bụng cơ, thông thường sẽ chia thành các nhánh và kích thích từ ba đến vài trăm sợi cơ vân. Mỗi tận cùng thần kinh tạo thành 1 chỗ nối, được gọi là khớp thần kinh cơ, với các sợi cơ gần trung điểm của nó. Điện thế hoạt động bắt đầu lan truyền trong các sợi cơ vân bởi các xung thần kinh đi theo cả hai hướng về phía tận cùng sợi cơ. Ngoại trừ khoảng 2 phần trăm các sợi cơ chỉ có một khớp thần kinh cơ ở mỗi sợi.

Sinh lý của khớp thần kinh cơ- tấm vận động

Hình. Điểm khác nhau của khớp thần kinh cơ. A, Mặt cắt dọc qua khớp thần kinh cơ. B, Bề mặt của khớp thần kinh cơ. C, Sự xuất hiện của vi điện của điểm tiếp xúc giữa một đầu sợi trục duy nhất và màng sợi cơ.

Hình A và B cho thấy các khớp thần kinh là 1 vùng nối giữa sợi thần kinh có myelin tới sợi cơ vân. Các sợi dây thần kinh tạo thành 1 phức hợp của các cúc tận cùng thần kinh chia nhánh nơi có sự lõm vào của bề mặt các sợi cơ nhưng nằm ngoài màng tế bào cơ. Toàn bộ cấu trúc này được gọi là tấm vận động. Nó được bao phủ bởi một hoặc nhiều tế bào Schwann để ngăn cách nó với chất lỏng xung quanh.

HìnhC cho thấy chỗ nối giữa tận cùng sợi trục duy nhất và màng sợi cơ. Màng lõm vào được gọi là rãnh synap hoặc máng khớp thần kinh, và khoảng cách giữa các cúc tận cùng và màng xơ được gọi là khoảng synap hoặc khe synap . Không gian này rộng 20-30 nanomet. Ở dưới cùng của rãnh là rất nhiều nếp gấp nhỏ của màng tế bào cơ được gọi là khe sau thần kinh, làm tăng đáng kể diện tích bề mặt mà synap vận chuyển có thể hoạt động.

Tong các cúc tận cùng có chứa nhiều các ty thể cung cấp adenosine triphosphate (ATP), nguồn năng lượng được sử dụng để tổng hợp chất truyền đạt thần kinh, acetylcholine. Các acetylcholine lần lượt kích thích các màng sợi cơ. Acetylcholine được tổng hợp trong tế bào chất của các cúc tận cùng, nhưng nó được dự trữ nhanh chóng vào nhiều bọc nhỏ, khoảng 300.000 trong số đó là bình thường trong các cúc tận cùng của tấm vận động. Trong khe synap là một lượng lớn các acetylcholinesterase, enzym phân giải acetylcholine trong một vài mili giây sau khi nó đã được giải phóng từ các bọc.

Sự bài tiết của Acetylcholine trong các cúc tận cùng thần kinh

Khi một xung thần kinh đến khớp thần kinh cơ, khoảng 125 túi của acetylcholin được giải phóng từ các cúc tận cùng vào khe synap. Một số chi tiết của cơ chế này có thể được nhìn thấy trong hình 7-2, trong đó cho thấy một cái nhìn tổng thể của một khe synap với màng thần kinh trên và màng tế bào cơ và khe sau thần kinh của nó ở dưới đây.

Hình. Giải phóng acetylcholine từ các túi synap tại màng thần kinh của khớp nối thần kinh cơ. Lưu ý sự gần gũi của các vị trí giải phóng trong màng thần kinh với các thụ thể acetylcholine trong màng cơ, tại miệng của các khe hở dưới màng cứng.

Trên bề mặt bên trong của màng tế bào thần kinh là các thanh dày đặc, thể hiện trong phần chéo trong hình. Tại mỗi bên của mỗi thanh dày đặc là các protein xuyên màng thần kinh; đây là những kênh canxi mở theo điện thế. Khi một điện thế hoạt động lan truyền qua các cúc tận cùng.Các ion canxi, qua các kênh Ca mở, cho phép khuếch tán từ khe synap tới bên trong của các cúc tận cùng thần kinh. Các ion canxi, lần lượt, được cho là kích hoạt Ca2+ - calmodulin phụ thuộc protein kinaza, trong đó, lần lượt, phosphoryl hóa protein ở synap để đính các bọc acetylcholine vào khung tế bào của cúc tận cùng. Quá trình này giải phóng các túi acetylcholine từ khung tế bào và cho phép chúng di chuyển đến khu vực hoạt động của màng trước synap tiếp giáp với các thanh dày đặc. Các bọc chứa sau đó đổ về các điểm giải phóng, hợp nhất với màng thần kinh, và giải phóng acetylcholine vào khe synap nhờ quá trình xuất bào. Mặc dù một số chi tiết nói trên là lý thuyết, nhưng người ta cho rằng các kích thích có vai trò trong giải phóng acetylcholine khỏi các túi là sự khuếch tán của các ion canxi vào và acetylcholine thoát khỏi các túi là sau khi được hòa màng với màng thần kinh tiếp giáp với các thanh dày đặc.