神经肌肉间营养关系

运动神经元对于骨胳肌除了通过神经冲动控制肌肉收缩这一种快速作用外，它对肌肉还有另一种缓慢的长期性的影响。骨胳肌的发育分化、正常结构和功能的维持以及功能特性的调节控制，都有赖于它的运动神经支配。反过来，运动神经元的正常发育，亦依赖它与其所支配的肌肉建立突触联接。运动神经元和骨胳肌之间的这种长期性的相互作用，通常称为营养性关系。运动神经元对骨胳肌的营养性影响，可以分为三类陈述。
骨胳肌发育分化中的神经营养性现象 骨胳肌先由许多肌母细胞融合为肌小管，然后又由许多肌小管融合为肌纤维而成。肌母细胞在组织培养条件下，可以融合和合成收缩蛋白，约在同时出现乙酰胆碱受体，这是肌原性的机理。但是这种肌原性机理在发育后期就不能维持了。例如在两栖类动物胚胎期切除了神经的肢体，可以看到骨胳肌的精细结构的发育和分化，但它不能持久，在后期时就逐渐萎缩。在鸟类和哺乳类动物中，如果没有神经，肌肉分化就停止在肌小管阶段。
骨胳肌纤维可以分为若干类型，在大多数脊椎动物中，常分为快肌（白肌）和慢肌（红肌）两类。在哺乳类动物，这两类肌肉在其发育早期收缩都是慢的； 只是在获得运动神经支配以后它们才逐渐分化成收缩快和收缩慢两类不同肌肉。如在胚胎时去神经，就不能分化成各种类型的肌纤维，就是说，肌纤维类型的分化显然主要是受神经控制的。
骨胳肌正常结构和功能维持中的神经营养性现象 为了解肌肉对神经的依赖关系，把支配肌肉的神经切断，骨胳肌去神经后发生许多变化，较重要的有下列几种：
(1) 萎缩或肥大现象： 一般哺乳类动物骨胳肌去神经后就逐渐萎缩，伴随着许多化学的和结构的变化。例如：肌肉蛋白合成率降低，蛋白分解率增高，肌细丝破坏，出现溶酶体、线粒体先增加而后减少等。不同种的动物或者同一动物的不同肌肉的萎缩速度不同，大白鼠肢体肌肉萎缩得较快，去神经后二星期萎缩至原重的一半； 它的红肌纤维比白肌纤维萎缩得慢。我国生理学家冯德培等于六十年代初发现一个突出的例外，就是鸡的前背阔肌（慢肌）去神经后不但不萎缩且发生持久性的肥大，去神经后8周肥大仍存在。
(2)肌纤维膜特性的变化： 至少有六种，都发生在去神经后的起初几天，那时萎缩还不明显。
❶静息膜电位的降低，可降低10mV左右。
❷随后发生乙酰胆碱受体和乙酰胆碱敏感性的扩布。有正常神经支配的骨胳肌的乙酰胆碱受体和乙酰胆碱敏感区，几乎完全位于终板区及其附近，但也有些肌肉的终板区外可有低水平的乙酰胆碱敏感性和肌-肌腱连接处有高的乙酰胆碱敏感性。切断神经或由药物或毒素阻断接头的传递后，终板区外出现大量胆碱能受体，几天内就扩布至整个肌纤维膜表面。这时用细胞内记录和微量电泳施加乙酰胆碱技术可在单根纤维上显示全部肌纤维膜都有乙酰胆碱敏感性。用同位素标记的银环蛇或眼镜蛇的α-神经毒素结合乙酰胆碱受体的技术，可观察到去神经后受体总数增加约20倍。
❸抗河豚毒动作电位的出现。河豚毒选择性地阻断可兴奋膜的钠通道，使肌肉丧失产生动作电位的能力。然而，去神经后，即使在浓度较高的河豚毒溶液中肌肉仍能产生动作电位。
❹产生纤维性颤动。大白鼠骨胳肌去神经40小时后出现自发的肌纤维收缩，同时可记录到纤维性颤动电位。人的肌肉在去神经后1～3星期内产生肌纤维性颤动，用肌电图检测肌肉有无纤维性颤动电位，是临床诊断神经肌肉病常用的一个重要指标。
❺膜比阻抗增加，在去神经2～3天后可增加一倍。
❻大白鼠伸趾长肌去神经3天后阳极电流断电时产生动作电位。
(3) 去神经肌纤维有接受外来神经支配的能力： 已经有神经支配的骨胳肌肌纤维不再接受外加神经的支配。但在去神经后，肌纤维膜发生变化，使肌纤维能接受外来神经支配。这种变化的性质还不清楚，但具有重要的临床意义。当一块肌肉的神经支配遭受部分损伤后，一部分肌纤维成为去神经的肌纤维，在这种情况下，肌肉内残存的神经纤维能够长出侧枝，重新支配去神经的肌纤维，使之恢复功能。
去神经肌肉的变化不只上述几种，此外还有乙酰胆碱酯酶活力降低，收缩特性的变化，卫星细胞增多等。
骨胳肌特性的长期性调节控制中的神经营养性现象 前面已提到肌纤维有不同类型，如哺乳类动物骨胳肌中有一类是红肌纤维或慢肌纤维，其特征是肌红蛋白浓度较高，收缩速度较慢，琥珀酸脱氢酶组织化学染色深，肌球蛋白三磷酸腺苷酶染色浅； 另一类是白肌纤维或快肌纤维，其特征是肌红蛋白浓度低，收缩速度快，琥珀酸脱氢酶染色浅，肌球蛋白三磷酸腺苷酶染色深。这些特性是由运动神经支配决定的。最简单的证明是把红肌（如比目鱼肌）和邻近的白肌（如伸趾长肌）的神经交叉，即使原来支配红肌的神经改为支配白肌，原来支配白肌的神经改为支配红肌，手术后1～2个月可以看到在很大程度上红肌改变为白肌，白肌改变为红肌，表明了神经支配决定肌肉的这些特性。现知神经肌肉营养性关系是双向的，即运动神经元对骨胳肌有营养性效应，而骨胳肌对运动神经元也有营养性效应。在胚胎发育中，运动神经元若不能与适当的肌纤维建立突触连接，神经元就要死亡，而成年动物，若运动神经元与其肌肉的联系被切断或阻断，也会发生各种退化性变化。
在整个神经系统中，每个神经元与其相联接的细胞（通称为靶细胞），不论是效应细胞，或是感受细胞，或是另一神经元，其间都有营养性相互作用的关系。运动神经元和肌纤维之间的营养性关系是这种关系中研究最多的一种，有代表性。运动神经元与肌细胞之间的营养性相互作用的机理还不清楚。一种设想是这种相互作用是两种细胞间相互输送特殊的营养性物质的结果。神经元的轴突不仅是传导神经冲动的结构。同时又是运输各种物质的结构，这是有充分实验根据的，但运动神经元对肌纤维输送特殊的营养性物质的设想，至今还没有直接的证据。另一个设想是运动神经元通过神经冲动调节控制肌纤维的活动，包括活动的多少和活动的模式，来调节肌纤维的各种特性，这有一定的实验基础。例如，模仿慢肌神经冲动发放的刺激频率连续刺激一块快肌几个星期，可使快肌变为慢肌。这表示改变肌肉的活动模式可改变肌纤维的类型。肌纤维膜的各种特性也可通过因刺激而改变其活动状态来加以改变。神经元与其靶细胞之间的营养性或长期性相互作用问题，在理论上和临床实践上都有重要意义。神经肌肉间营养性关系的扰乱会导致神经肌肉病变是显然的，但在这方面的了解还很欠缺。近年来，对这方面的研究越来越多地得到人们的重视，已经成为神经生物学中最活跃的研究领域之一。