Neuromuskuläre Verbindung - Präsynaptisches Terminal

Summary

The neuromuscular junction connects nervous tissue and striated muscles. It is a highly specialized structure which, following a sequence of steps, converts the incoming electric stimulus to a chemical signal, the release of transmitter. The muscle responds to the signal by contraction. The cascade of events leading to liberation of transmitter has been classified. It starts with depolarisation of the presynaptic terminal due to the opening of Na⁺ channels. The depolarisation triggers a Ca⁺⁺ influx. Ca⁺⁺ ions release a break that prevents vesicles from fusion with the plasma membrane. The Ca⁺⁺-induced fusion is a highly conserved process occurring in all cells with secretory capabilities including yeast. A set of proteins is involved in fusion which are the targets for clostridial neurotoxins. These toxins act preferentially on nerve cells because only nerve cells express receptors for the toxins. Following internalisation clostridial neurotoxins cleave the proteins at distinct sites. Since these proteins are necessary for fusion to occur, the conversion of the electric stimulus to the chemical signal is interrupted and the release of transmitter is inhibited. This leads to paralysis of striated muscles. When the toxins are degraded, fusion recovers without leaving any damage to the nerve cell.

Zusammenfassung

Die neuromuskuläre Verbindung verschaltet Nerven- mit Muskelgewebe. Sie enthält hoch spezialisierte Strukturen, welche über viele Einzelschritte einen elektrischen Impuls in ein chemisches Signal umwandeln. Der Muskel antwortet auf das Letztere - die Freisetzung von Azetylcholin - mit einer Kontraktion. Am Anfang der Ereigniskette depolarisiert das Nervenende. Die Depolarisation wird durch eine Öffnung von Na⁺-Kanälen ausgelöst, die ihrerseits spannungsabhängige Ca⁺⁺-Kanäle aktiviert. Dadurch steigt die intrazelluläre Ca⁺⁺-Ionenkonzentration an. Die Ca⁺⁺-Ionen triggern die Fusion zweier Membranen, der präsynaptischen Plasmamembran und der Membran transmitterenthaltender Vesikel. Die Fusion ist ein phylogenetisch alter Vorgang, welcher in vielen, auch nicht neuronalen Zellen vorkommt. Mehrere Proteine sind beteiligt. Diese Proteine sind die Substrate der Clostridien-Neurotoxine - Botulinumtoxin der Typen A, B, C1, D, E, F und G. Jedes der Toxine spaltet eines der Proteine. Infolge können die beiden Membranen nicht mehr fusionieren, wodurch die Signalübertragung vom Nerv auf die Muskelzelle unterbleibt. Der Muskel paralysiert. Da ausschließlich Nervenzellen Rezeptoren für die Toxine exprimieren, sind andere sekretorisch aktive Zellen unempfindlich.

Key words:

Exozytose - Endozytose - Clostridientoxin - Botulinumtoxin