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神经细胞之所以能够长距离传递信号，是因为它们能够产生一种动作电位——一种再生的电信号，其振幅在沿着轴突向下移动时不会衰减。

01 哪些离子对动作电位负责？

外部Na+浓度降低时，动作电位的振幅减小，这表明Na+流入是动作电位上升阶段的原因。阈值以上的细胞去极化导致细胞膜对Na+的通透性短暂增加。术语“通透性”指的是，细胞膜的选择透过性。

为了验证这一假设，Hodgkin & Huxley进行了第二系列实验。他们系统地改变了鱿鱼巨大轴突的膜电位，并通过电压门控的Na+和K+通道测量了膜对Na+和K+的电导变化。为此，他们使用了一种新的仪器，电压钳。电压钳的基本功能是阻断膜电位与电压门控离子通道开闭之间的相互作用。通俗理解，膜电位与电压门之间的相互流通的信息，可由电压钳进行干预。电压钳的一个优点是它可以很容易地将总膜电流分离成离子和电容分量。

Na+和K+电流取决于两个因素：每个离子的电导和作用于离子的电化学驱动力。由于Na+和K+膜电导与打开的Na+和K+通道的数量成正比，我们可以通过计算Na+和K+电导随电压钳制去极化而变化的幅度和时间过程来了解膜电压如何控制通道打开（BOX 9-2）。通俗理解为，两种传递信号的化学离子的驱动力，可由电压钳进行干预，以至于影响膜电压控制通道打开，这里的通道，先主观理解为传递信息的通道。此外，随着去极化尺寸的增大，两种类型的通道的打开概率和速率都增大。

02 什么是“电压门控纳通道”？

细胞的不同区域执行特定的信号任务。例如，轴突通常擅长于远距离忠实地传递信号。因此，它作为一个相对简单的中继线。相反，神经元的输入区、整合区和输出区（见图2-8）通常在传递信息之前对接收到的信息进行更复杂的处理。神经元离散区域的信号功能取决于它所表达的特定离子通道集。



电压门控钠通道负责可激活细胞中动作电位的启动和传导。目前已经确定的至少有10种基因编码电压门控钠通道α亚基, 5种基因编码β亚基。α亚基可分为10种亚型, 其中Nav1.6编码基因是Scn8A。基于对河豚毒素 (TTX) 的不同灵敏度, 钠通道又分为TTX敏感 (TTX-S) 和TTX不敏感 (TTX-R) 。Nav1.6属TTX-S钠通道, 其可以被TTX阻断 。

Nav1.6在中枢神经系统和周围神经系统中广泛表达 , 主要存在于郎飞氏结的节点和兴奋性和抑制性神经元的轴突初始段 (AIS) , 是存在于某些轴突位点的特别关键的通道, 产生动作电位，是遗传性神经肌肉疾病的候选基因。

目前已知有几种遗传性神经系统疾病是由电压门控离子通道突变引起的。高钾性周期性瘫痪患者在剧烈运动后，由于血清K+水平升高而出现肌肉僵硬和肌肉无力发作。遗传研究表明，该病是由骨骼肌电压门控Na+通道基因α亚单位的点突变引起的。对从该疾病患者活检中获得的培养骨骼肌细胞的电压钳制研究表明，电压门控Na+通道不能完全失活。外部K+的升高加剧了这种缺陷。钠离子通道的长时间开放被认为会导致肌肉产生重复的动作电位序列，从而产生肌肉僵硬。

这些见解有两个重要的含义：它们将使我们更好地了解某些涉及离子通道基因突变的基因疾病的分子基础，并使我们能够设计更安全、更有效的药物来治疗各种涉及电信号紊乱的疾病（如癫痫，多发性硬化、肌强直和共济失调。

参考文献

[1] 郭欢等，电压门控性钠通道Nav1.6在神经性疾病中的作用研究， 2018.

[2] 知乎-在逃水星下落不明， 神经科学原理9（2019/11/28）—动作电位， 2019.