miniatura|Vista en detalle dunha unión neuromuscular: 1= Terminal presináptica. 2= Sarcolema. 3= Vesícula sináptica. 4= Receptor de acetilcolina nicotínico. 5= Mitocondria.
miniatura|Na unión neuromuscular, a fibra nerviosa pode transmitir un sinal á fibra (célula) muscular ao liberar acetilcolina (e outras substancias), causando a contracción muscular.
miniatura|Os músculos contráense ou reláxanse cando reciben sinais do sistema nervioso. A unión neuromuscular é o sitio de intercambio de sinais. Os pasos deste proceso en vertebrados sucédense da seguinte maneira: (1) O potencial de acción alcanza o terminal axónico. (2) Ábrense as canles de calcio dependentes de voltaxe, permitindo que o calcio entre no terminal axónico. (3) As vesículas de neurotransmisor fusiónanse coa membrana presináptica e a acetilcolina (ACh) libérase na fenda sináptica por exocitose. (4) A ACh únese a receptores postsinápticos no sarcolema. (5) Esta unión causa a apertura de canles iónicas e permite que o sodio e outros catións flúan a través da membrana cara ao interior da célula muscular. (6) O fluxo de ións sodio que entran a través da membrana e de ións potasio que saen da célula muscular xera un potencial de acción que viaxa á miofibrila e causa a contracción muscular. Etiquetas: A: Axón da motoneurona. B: Terminal axónico. C. Fenda sináptica. D. Célula muscular. E. Parte dunha miofibrila.
miniatura|Micrografía electrónica de transmisión que mostra unha sección transversal a través da unión neuromuscular (en latín anatómico, synapssis neuromuscularis; junctio neuromuscularis). T é o terminal axónico, M é a fibra muscular. A frecha mostra pregamentos da unión con lámina basal. Son visibles zonas activas nos extremos entre os pregamentos. A barra de escala é de 0,3 µm. Fonte: NIMH
Unha unión neuromuscular (ou unión mioneural) é unha sinapse química formada polo contacto entre unha motoneurona e unha fibra muscular. Na unión neuromuscular a motoneurona pode transmitir un sinal á fibra muscular, causando a contracción muscular. Denomínase placa motora ou placa motora terminal á zona deprimida especializada da fibra muscular correspondente á unión neuromuscular ou ás veces a toda a unión neuromuscular ou o conxunto de arborizacións finais.The Free Dictionary motor endplate
Os músculos requiren innervación para funcionar e incluso para simplemente manter o ton muscular, evitando a atrofia. A transmisión sináptica na unión neuromuscular empeza cando un potencial de acción alcanza o terminal presináptico dunha motoneurona, que activa as canles de calcio dependentes de voltaxe para permitir que os ións de calcio entren nas neuronas. Os ións de calcio únense a proteínas sensoras (sinaptotagmina) nas vesículas sinápticas, desencadeando a fusión de vesículas coa membrana plasmática e a subseguinte liberación de neurotransmisores desde a motoneurona na fenda sináptica. Nos vertebrados, as motoneuronas liberan acetilcolina (ACh), unha pequena molécula neurotransmisora, que difunde pola fenda sináptica e únese a receptores de acetilcolina nicotínicos (nAChR) na membrana plasmática da fibra muscular, tamén coñecida como sarcolema. Os nAChR son receptores ionotrópicos, o que significa que serven como canles iónicas reguladas por ligando. A unión de acetilcolina co receptor pode despolarizar a fibra muscular, causando unha fervenza de reaccións que finalmente causa a contracción muscular.
As enfermidades da unión neuromuscular poden ser de orixe xenética ou autoinmune. Os trastornos xenéticos, como a distrofia muscular de Duchenne, poden orixinarse por mutacións en proteínas estruturais que afectan a unión neuromuscular, mentres que as doenzas autoinmnes, como a miastenia gravis, aparecen cando se producen anticorpos contra os receptores de acetilcolina nicotínicos no sarcolema.
Estrutura e función miniatura|Placa motora.
Transmisión cuántica
Na unión neuromuscular os axóns das motoneuronas presinápticas terminan a 30 nanómetros de distancia da membrana plasmática ou sarcolema da fibra muscular. O sarcolema na unión ten unhas invaxinacións chamadas pregamentos postxuncionais, que incrementan a súa área superficial en fronte da fenda sináptica. Estes pregamentos postxuncionais forman a placa motora terminal, que está inzada de receptores de acetilcolina nicotínicos (nAChR) cunha densidade de 10 000 receptores/micrómetro2. Os axóns presinápticos terminan en protuberancias chamadas botóns terminais (ou terminais presinápticos) que se proxectan cara aos pregamentos postxuncionais do sarcolema. Nas ras cada nervio motor terminal contén unhas 300 000 vesículas, cun diámetro medio de 0,05 micrómetros. As vesículas conteñen acetilcolina. Algunhas destas vesículas están agrupadas en grupos de cincuenta, situados en zonas activas preto da membrana do nervio. As zonas activas están separadas aproximadamente 1 micrómetro. A fenda de 30 nanómetros entre a terminación nerviosa e a placa motora terminal contén unha rede de acetilcolinesterase (AChE) cunha densidade de 2 600 moléculas de encima/micrómetro2, mantidas no seu sitio polas proteínas estruturais distrofina e rapsina. Tamén está presente a proteína receptor tirosina quinase MuSK, unha proteína de sinalización implicada no desenvolvemento da unión neuromuscular, que é tamén mantida no seu lugar pola proteína rapsina.
Aproximadamente unha vez cada segundo nunha unión en repouso por azar unha das vesículas sinápticas fusiónase coa membrana plasmática da neurona presináptica nun proceso mediado por proteínas SNARE. A fusión causa o baleirado do contido vesicular de 7 000-10 000 moléculas de acetilcolina na fenda sináptica, un proceso coñecido como exocitose. A exocitose libera acetilcolina en paquetes que se denominan cuantos. Un cuanto de acetilcolina difunde pola rede de acetilcolinesterase, na que a alta concentración de transmisor local vai ocupando todos os sitios de unión do encima no seu camiño. A acetilcolina que chega á placa motora terminal activa ~2 000 receptores de acetilcolina, abrindo as súas canles iónicas, o que permite que os ións sodio se movan á placa producindo unha despolarización de ~0,5 mV chamada potencial de placa terminal miniatura (MEPP). No momento en que se libera a acetilcolina dos receptores a acetilcolinesterase xa destruíu a súa acetilcolina unida, o que tarda ~0,16 ms, e, por tanto, está dispoñible para destruír tamén a acetilcolina liberada polos receptores.
Cando o nervio motor é estimulado hai un atraso de só 0,5 a 0,8 milisegundos entre a chegada do impulso nervioso nas terminais nerviosas motoras e a primeira resposta da placa motora terminal. A chegada do potencial de acción do nervio motor no terminal da neurona presináptica abre canles de calcio dependentes de voltaxes e flúen ións Ca2+ desde o fluído extracelular ao citosol da neurona presináptica. Este influxo de Ca2+ causa que varios centos de vesículas que conteñen neurotransmisores se fusionen coa membrana da célula presináptica por medio de proteínas SNARE para liberar os seus cuantos de acetilcolina por exocitose. A despolarización da placa motora terminal pola acetilcolina liberada denomínase potencial de placa terminal (EPP). O potencial de placa terminal prodúcese cando a ACh se une aos receptores de acetilcolina nicotínicos (nAChR) na placa motora terminal, e causa un influxo de ións sodio. Este influxo de ións sodio xera o EPP (despolarización), e desencadea un potencial de acción que viaxa ao longo do sarcolema e na fibra muscular por medio dos túbulos transversos (túbulos T) por medio de canles de sodio regulados por voltaxe. A condución de potenciais de acción ao longo dos túbulos transversos estimula a apertura de canles de Ca2+ dependentes de voltaxe, que están mecanicamente acopladas a canles de liberación de Ca2+ do retículo sarcoplásmico. O Ca2+ despois difunde fóra do retículo sarcoplásmico ás miofibrilas estimulando a contracción. O potencial de placa terminal é así responsable de establecer o potencial de acción na fibra muscular que desencadea a contracción muscular. A transmisión desde os nervios ao músculo é tan rápida porque cada cuanto de acetilcolina chega á placa terminal en concentracións milimolares, o suficientemente altas para combinarse cun receptor con baixa afinidade, que despois libera rapidamente o transmisor unido.
Receptores de acetilcolina
miniatura|1= Canle iónica ligada a receptor. 2= Ións. 3= Ligando (como a acetilcolina). Cando os ligandos se unen ao receptor, a porción da canle iónica do receptor ábrese, permitindo que os ións pasen a través da membrana plasmática.
A acetilcolina é un neurotransmisor sintetizado a partir da colina da dieta e de acetil-CoA e está implicada na estimulación do tecido muscular en vertebrados e nalgúns invertebrados. En animais vertebrados, o subtipo de receptor de acetilcolina que se encontra nas unións neuromusculares do músculo esquelético é o receptor de acetilcolina nicotínico (nAChR), o cal é unha canle iónica regulada por ligando. Cada subunidade deste receptor ten unha característica de "bucle cys", que está composta por un residuo de cisteína seguido de 13 residuos doutros aminoácidos e outro residuo de cisteína. Os dous residuos de cisteína forman unha pontes disulfuro, o que ten como resultado que o receptor de "bucle cys" teña a capacidade de unirse á acetilcolina e outros ligandos. Estes receptores de bucle cys encóntranse só en eucariotas, pero os procariotas posúen receptores de ACh con propiedades similares. Non todas as especies usan unións neuromusculares colinérxicas; por exemplo, os cangrexos e as moscas do vinagre teñen unha unión neuromuscular glutamatérxica.
Os AChRs da unión muscular esquelética forman heteropentámeros compostos de dúas subunidades α, unha β, unha ɛ, e unha δ.miller's anaesthesia, 7th edition. Cando unha soa molécula do ligando acetilcolina se une a unha das subunidades α do receptor de acetilcolina isto induce un cambio conformacional na interface cunha segunda subunidade α do AChR. Este cambio conformacional ten como resultado o incremento da afinidade da segunda subunidade α por unha segunda molécula do ligando acetilcolina. Os AChRs mostran unha curva de disociación sigmoide debido a esta unión cooperativa. A presenza da estrutura do receptor intermedia inactiva cunha soa molécula de ligando unida mentén a acetilcolina na sinapse, a cal doutro modo acabaría perdéndose por hidrólise realizada pola colinesterase ou por difusión. A persistencia destes ligandos de acetilcolina na sinapse pode causar unha resposta postsináptica prolongada.
Desenvolvemento Para o desenvolvemento das unións neuromusculares cómpre a sinalización tanto do terminal da motoneurona coma da rexión central do músculo. Durante o desenvolvemento, as células musculares producen receptores de acetilcolina (AChRs) e exprésanos nas rexións centrais nun proceso chamado prepatterning (~preestampado). Pénsase que a agrina, un proteoglicano con sitios de unión para o heparán sulfato,Tsen G, Halfter W, Kröger S, Cole GJ. Agrin is a heparan sulfate proteoglycan. J Biol Chem. 1995 Feb 17;270(7):3392-9. PMID 7852425 e a quinase MuSK axudan a estabilizar a acumulación de AChR nas rexións centrais do miocito. MuSK é unha receptor tirosina quinase, o que significa que induce a sinalización celular pola unión de moléculas de fosfato de rexións propias como as tirosinas, e noutras dianas do citoplasma. Dspois da activación polo seu ligando a agrina, MuSK sinaliza a través de dúas proteínas chamadas "Dok-7" e "rapsina", para inducir o "agrupamento" dos receptores de acetilcolina. A liberación de ACh por motoneuronas en desenvolvemento produce potenciais postsinápticos na célula muscular que reforzan positivamente a localización e estabilización da unión neuromuscular en desenvolvemento.