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神经肌肉接头和果蝇:研究运动障碍类疾病的无比平台

时间:2023-10-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:运动神经元轴突末端的突触结构包裹着神经递质,精准地靶向于不同肌纤维的特定位置。神经递质从运动神经元释放到肌肉,肌肉逆向的信号传递回神经元,协同控制肌肉的收缩和舒张。果蝇神经肌肉接头也为研究运动障碍类疾病提供了一个无可比拟的平台。果蝇神经肌肉接头的突触后受体是离子型谷氨酸受体,与脊椎动物中枢神经系统的AMPA型谷氨酸受体相似,可以很好地模拟人类中枢神经系统中突触的神经传递功能。

神经肌肉接头和果蝇:研究运动障碍类疾病的无比平台

读到这里,读者可能又会出现一个新的疑问:果蝇运动究竟是怎么调控的呢?其实,果蝇是通过一个精妙的神经肌肉接头结构,把脑袋里面的指令输送到肌肉上面,调控果蝇复杂的运动行为。

在实验室里,果蝇三龄幼虫的神经肌肉接头经常被解剖出来加以观察。它每侧体节仅有32个负责调控运动的神经元,至少由10个不同的神经母细胞分化而来。运动神经元轴突末端的突触结构包裹着神经递质,精准地靶向于不同肌纤维的特定位置。

神经递质从运动神经元释放到肌肉,肌肉逆向的信号传递回神经元,协同控制肌肉的收缩和舒张。果蝇的神经肌肉接头模型,最早是由著名神经生物学家詹裕农和叶公柕在20世纪70年代中后期建立起来的。由于在显微镜下非常容易染色观察,神经元突触前神经递质的释放、突触囊泡的释放和回收、离子通道的功能、突触的可塑性等难题,一一被迎刃而解;生物学过程和分子信号通路,也通过研究这简单却精密的神经肌肉接头,得以逐一发现。

果蝇神经肌肉接头也为研究运动障碍类疾病提供了一个无可比拟的平台。通过它可以清楚直观地观察神经元和肌肉之间的精密微细结构,记录两者之间的电生理信号。(www.xing528.com)

果蝇神经肌肉接头的突触后受体是离子型谷氨酸受体,与脊椎动物中枢神经系统的AMPA型谷氨酸受体相似,可以很好地模拟人类中枢神经系统中突触的神经传递功能。科学家们通过这个平台,研究多种运动障碍的发病机制,例如肌萎缩侧索硬化、脊髓性肌萎缩、强直性肌营养不良等。

果蝇幼虫神经肌肉接头结构

[引自Kohsaka H,Okusawa S,Itakura Y,et al.Development of larval motor circuits in Drosophila.Development Growth & Differentiation,2012,54(3): 408]

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