Direkt-gated transmission - NMJ

Figure 4: NMJ

NMJ (Neuro Muscular Junction, se bild 3.2) är ett av de tydligaste exemplen på direkt-gated synaptisk transmission, och denna sektion kommer att handla om just detta specifika område. Den region av muskelcellens membran där axonen innerverar muskeln kallas specifikt för en ändplatta. Axonens myelinisering slutar strax innan denna region och delar upp sig i fina grenar vars ändar kallas synaptiska boutonger. Varje boutong är beläget över en kopplingsveckning (eng. junctional fold), en djup inbuktning i muskelcellens cellmembran som innehåller ACh-receptorer. Dessa ACh-receptorer är av nikotin typ. Synapsklyftan är ca 100 nm bred och består av ett basalmembran i vars kollagenfibriller ACh-esteras, ett enzym som hydrolyserar ACh, är förankrat. Varje presynaptisk boutong innehåller allt som behövs för att frisläppa neurotransmittern; Synaptiska vesikler är redo att frisläppas via aktiva zoner, ett membran specialiserat för att vesikulärt frisläppa neurotransmitter. Dessa zoner är belägna mittemot kopplingsveckningarna i vars öppningar ACh-receptorer är belägna. Dessutom innehåller de aktiva zonerna $Ca^{2+}$-kanaler, vilka triggas av aktionspotentialen som i sin tur triggar vesiklarnas cellmembranfusion.

Då ACh triggar receptorer att öppna sig leder detta till att cellmembranet lokalt kraftigt depolariseras vid end-plates; amplituden kan vara så stor som 70mV. Denna potential räcker vanligtvis gott till för att i sin tur aktivera de spänningsberoende Na $^\textrm{+}$-kanalerna. Den initiala potentialförändringen kommer av att både Na $^\textrm{+}$ och K $^\textrm{+}$ släpps igenom den ACh-triggade kanalen. Jämviktsläget ligger nämligen vid 0 mV som är den viktade jämviktspotentialen mellan den utåtströmmande K $^\textrm{+}$ och de inåtströmmande Na $^\textrm{+}$.

Ändplatteströmmen kan beskrivas med följande ekvation

$$I_{EPSP} = N \times p_{0} \times \gamma \times (V_{m}-E_{EPSP})$$

Den visar att ändplattepotentialen beror på fyra faktorer:

1. $N$ - det totala antalet ändplattekanaler
2. $p_{0}$ - sannolikheten att en kanal är öppen
3. $\gamma$ - konduktansen för varje öppen kanal
4. $V_{m}-E_{EPSP}$ - Differensen mellan membranpotential och den excitatoriska postsynaptiska potentialen blir till en elektrokemisk drivkraft på varje jon

Ligandberoende kanaler skiljer sig från spänningsberoende på följande två sätt:

• Två distinkta kanaler existerar för Na $^\textrm{+}$ respektive K $^\textrm{+}$ för spänningsberoende; ACh-kanalen släpper igenom bägge.
• Spänningsberoende reglerar sig själva genom positiv återkoppling