正常兴奋在神经

为了更好地理解神经毒素对神经肌肉传递的阻断作用，有必要对神经肌肉之间正常的信号传递过程做一个概括性的介绍。

(―) 细胞的静息电位

静息电位是指细胞在不受刺激时，细胞内外的电位差。由于这种电位差存在于静息细胞膜的两侧，故又称跨膜静息电位，简称静息电位或膜电位。只有可兴奋细胞（如肌肉细胞和神经细胞）才具有静息电位。大多数细胞的静息电位是一个稳定的直流电位，但各种细胞的静息电位值是不同的，如乌贼的巨型轴突和青蛙的骨骼肌细胞的静息电位为-50mV^-70mV，即膜内电位比膜外电位低50mV70mV，哺乳动物的肌肉和神经细胞为-70mV90mV。

静息电位的产生与细胞膜内外离子的分布和运动有关。正常情况下，细胞内K+浓度和有机阴离子A-浓度高于膜外，Na+和Cr浓度高于膜外高于膜内。在这种情况下，K+和A-必然有向膜外扩散的趋势，但细胞膜在安静时对K+的渗透性更强，而对有机负离子A-没有渗透性。因此，K+通过开放的K+通道从膜内沿浓度梯度扩散到膜外。随着K+ 扩散到膜外，膜外带有更多的正电荷。同时，有机负离子不能通过膜。留在膜中。这导致膜外侧变为正极，膜内侧变为负极，膜内外出现电位差。 K+扩散到膜外引起的电位差，内负外正，成为阻止K+向外移动的力，最终达到平衡，形成稳定的膜内外电位差。这种内负外正的状态称为极化状态。

(2)动作电位及其传导

当可兴奋细胞受到刺激时，它们都有一个共同的、较早的反应，即在受刺激的细胞膜两侧发生快速、可逆的电变化，称为动作电位。当神经或肌肉细胞在安静的情况下受到短阈值或超阈值刺激时，膜内原来70mV-90mV的负电位会迅速消失，然后变成+20mV~+40mV的正电位，即，由原来静止时，内负外正变为内正外负，电位变化幅度为90mV~130mV。这个过程称为去极化。其中，膜内电位由零变为正的过程称为反向极化。上述刺激引起的变化只是暂时的，膜两侧电位迅速恢复到静止状态和水平。这个过程称为复极化。神经纤维的动作电位一般只持续0.5ms~20ms。如果描成曲线，会呈现尖锐的脉冲，称为尖峰，包括快速上升支（即去极化相）和快速下降支。 （即复极相）。在尖峰完全恢复到静息电位水平之前，膜电位会发生缓慢的波动，称为后电位。

用直流电刺激神经纤维的实验发现，通电时负极下的膜发生去极化，出现动作电位。这是因为通电时，负极下方的隔膜有向外的电流通过。由于膜具有一定的电阻值，因此在膜的两侧产生内部正和外部负压降。电位方向相反，使静息电位值降低，即膜处于一定程度的去极化状态。当膜电位降低到某一临界值（这个临界值比静息电位小10mV~20mV左右，称为阈值电位）时，膜上大量Na+通道被激活，膜的通透性下降。膜对Na+ 的突然增加，并暂时超过膜对K+ 的通透性。在膜两侧Na+浓度差和静息电位的驱动下，大量Na+快速内流，膜进一步去极化，导致更多Na+通道开放。在反馈作用下，更多的Na+快速流入。随着正电荷的进入，膜中的负电势迅速消失，然后变为正电。当膜中的正电位增加到足以阻止浓度差驱动的Na+ 内流时，Na+ 内流变小。膜中的电位不会停留在正电位状态，而是会很快发生复极化。钠通道开放时间很短，很快进入所谓的失活状态，因此膜对Na+的通透性变小。同时，膜对K+的通透性增加并逐渐超过对Na+的通透性，因此膜内的K+在浓度差和电位差的驱动下向膜外扩散，使膜内电位从正值向负值变化，直到恢复静息电位水平。

当某一节段产生动作电位时，相邻的神经节段仍处于内负外正的极化状态。因此，在激发段和相邻的未激发段之间存在电位差。由于电位差的存在，电荷发生运动，形成局部电流，电流使未激发部分的膜去极化。当去极化达到阈电位水平时，立即产生动作电位，即相邻的未兴奋节段开始兴奋。状态，继续如此，实现兴奋对神经的传导。

(3) 神经肌肉连接处的兴奋性传递

支配骨骼肌的运动神经源自中枢神经系统内的运动神经元。当运动神经元的轴突接近肌肉时，它会失去髓鞘并分叉。一般来说，每个分支支配一根肌纤维，因此，一个运动神经元可以支配多根肌纤维。每根神经纤维末端与受神经支配的肌纤维之间没有结构连接，两者之间有20nm的间隙。这个间隙与一般的细胞外液相通。这种结构称为神经肌肉接头，与神经元之间的化学突触非常相似。轴突末端嵌入肌细胞膜的凹陷处，轴突末端的膜称为前关节膜。肌肉细胞膜的凹陷部分称为关节后膜，或终板，终板膜向肌浆凹陷成许多小褶皱，这可能意味着关节后膜的面积增加。轴突末端含有大量的突触小泡（如图5-20-2所示）。突触小泡是直径约50nm、无特殊结构的囊泡，内含乙酰胆碱，乙酰胆碱在轴浆中合成并贮存在囊泡中。

当神经纤维处于安静状态时，一般只有少量小泡随机靠近轴突末端，小泡中的乙酰胆碱通过胞吐作用释放到关节间隙中。由于仅释放少量乙酰胆碱，因此对肌肉细胞没有显着影响。但当神经纤维向神经末梢传递兴奋时，在动作电位去极化相的影响下，轴突末梢膜上的Ca2+通道打开，细胞外液中的一部分Ca2+进入膜内，引起大量突触小泡被释放。乙酰胆碱与终板膜上的乙酰胆碱受体结合，这种结合导致受体蛋白分子

一次神经冲动引起末梢释方文乙醜月旦目5-20-2神经-肌肉接头的结构碱量足以引起肌细胞产生一次动作电位。乙酰胆碱在完成上述作用后，被胆碱酯酶迅速破坏。因此，一次神经冲动只能引起 肌细胞一次兴奋，诱发一次收缩。

前面已经说过，在没有神经冲动的静息状态下，仍然有小量的突触囊泡随机释放，这 样其内的乙酰胆碱可以与终板的受体结合形成微终板电位(mEPP)。微终板电位与正常的终板电位(EPP)有相同的形状，但振幅仅0. 5mV，它们不足以引起肌肉收缩。微终板电 位只有在终板区才能找到。它们的出现是随机的，但一般也有一个大致的频率。微终板电 位的值也是大小不等的，但也有一个大致的平均值。通过测定电位的大小可以计算出突触 小泡释放乙酰胆碱的量，也可以计算出电荷的流量，这种计算对终板电位和微终板电位都 是适用的。

(四）骨骼肌的收缩

终板电位引起横管膜电变化，这种变化使邻近的终池膜结构中某些带电基团的移位， 从而使位于终池膜的Ca2+通道开放，于是Ca2+就顺着浓度差由终池向肌浆中扩散，导致 肌浆中的Ca2+浓度升高。进入肌浆中的Ca2+弥散到肌原纤维周围，在那里与肌钙蛋白结 合，引起肌肉收缩。只要肌浆中的Ca2+处于高浓度，肌肉收缩就将继续。然而，存在于肌质 网膜结构中的特殊蛋白质-Ca2+泵不断地将肌浆中的Ca2+在逆浓度差的情况下转运回终 池内贮存，于是肌浆中的Ca2+浓度很快又降低，肌肉又松弛。