Бұлшық ет талшықтарындағы потенциалдар және нейро-бұлшық байланыс
End-plate potential
Жасуша мембранасындағы эндопластикалық потенциалдар (ЭПП) – бұл қаңқа бұлшық ет талшықтарының деполяризациясын тудыратын кернеулер. Ацетилхолин бұл процесте маңызды рөл атқарады.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Бұлшық ет талшықтарымен байланысты кернеулер
Voltages associated with muscle fibre
Соңғы пластина потенциалдары (СПП) – бұл нейромиодалдық байланыста постсинаптикалық мембранаға нейротрансмиттерлердің (көбінесе ацетилхолин) байланысуынан туындаған қаңқа бұлшық ет талшықтарының деполяризациясын тудыратын кернеулер. Олар "соңғы пластиналар" деп аталады, себебі бұлшық ет талшықтарының постсинаптикалық ұштары үлкен, иінтірек тәрізді болып көрінеді. Әрекеттік потенциал моторлық нейронның аксондық ұшына жеткенде, нейротрансмиттерлерді (көбінесе ацетилхолин) тасымалдайтын көпіршіктер экзоцитозға ұшырайды және олардың ішкі мазмұны нейромиодалдық байланысқа босатылады. Бұл нейротрансмиттерлер постсинаптикалық мембранадағы рецепторларға байланысып, оның деполяризациясына әкеледі. Әрекеттік потенциал болмаған жағдайда, ацетилхолин көпіршіктері өздігінен нейромиодалдық байланысқа ағып түсіп, постсинаптикалық мембранада өте шағын деполяризация тудырады. Бұл шағын жауап (~0,4 мВ) шағын соңғы пластина потенциалы (ШСПП) деп аталады және ацетилхолин құрамындағы бір көпіршіктен пайда болады. Бұл бұлшық етте туындауы мүмкін ең кішкентай деполяризацияны көрсетеді.
End plate potentials (EPPs) are the voltages which cause depolarization of skeletal muscle fibers caused by neurotransmitters binding to the postsynaptic membrane in the neuromuscular junction. They are called "end plates" because the postsynaptic terminals of muscle fibers have a large, saucer like appearance. When an action potential reaches the axon terminal of a motor neuron, vesicles carrying neurotransmitters (mostly acetylcholine) are exocytosed and the contents are released into the neuromuscular junction. These neurotransmitters bind to receptors on the postsynaptic membrane and lead to its depolarization. In the absence of an action potential, acetylcholine vesicles spontaneously leak into the neuromuscular junction and cause very small depolarizations in the postsynaptic membrane. This small response (~0.4mV) is called a miniature end plate potential (MEPP) and is generated by one acetylcholine containing vesicle. It represents the smallest possible depolarization which can be induced in a muscle.
Нейромышектік түйісу
Нейромышектік түйіспе – альфа-моторлы нейрон (α MN) мен қаңқа бұлшық ет талшығы арасында қалыптасатын синапс. Бұлшықеттің жирылуы үшін, әрекет потенциалы ең алдымен жүйке бойымен қозғалып, моторлы нейронның аксон терминалына жетеді. Содан кейін моторлы нейрон бұлшық ет талшықтарын иннервациялап, нейромышектік түйіспенің постсинаптикалық мембранасында әрекет потенциалын тудырады.
The neuromuscular junction is the synapse that is formed between an alpha motor neuron (α MN) and the skeletal muscle fiber. In order for a muscle to contract, an action potential is first propagated down a nerve until it reaches the axon terminal of the motor neuron. The motor neuron then innervates the muscle fibers to contraction by causing an action potential on the postsynaptic membrane of the neuromuscular junction.
Ацетилхолин
Ақырғы пластиналық потенциалдар скелеттік бұлшықеттерде негізінен ацетилхолин нейротрансмиттері арқылы туындайды. Ацетилхолин – глютаматтан кейін денедегі екінші маңызды оқу нейротрансмиттері. Ол сенсорлық, көру және есту сезімдерін қамтитын соматосенсорлық жүйені реттейді. 1914 жылы Генри Дейл бұл нейротрансмиттерді алғаш рет анықтаған. Ацетилхолин нейронның цитоплазмасында холин мен ацетил-КоА-дан синтезделеді. Холин ацетилтрансфераза – ацетилхолин синтезін катализдейтін фермент және ацетилхолин өндірісін зерттеуде жиі маркер ретінде қолданылады. Ацетилхолинды пайдаланатын нейрондар холинергиялық нейрондар деп аталады және олар бұлшықеттердің жиырылуы, жад және оқу процесінде маңызды рөл атқарады.
End plate potentials are produced almost entirely by the neurotransmitter acetylcholine in skeletal muscle. Acetylcholine is the second most important excitatory neurotransmitter in the body following glutamate. It controls the somatosensory system which includes the senses of touch, vision, and hearing. It was the first neurotransmitter to be identified in 1914 by Henry Dale. Acetylcholine is synthesized in the cytoplasm of the neuron from choline and acetyl CoA. Choline acetyltransferase is the enzyme that synthesizes acetylcholine and is often used as a marker in research relating to acetylcholine production. Neurons that utilize acetylcholine are called cholinergic neurons and they are very important in muscle contraction, memory, and learning.
Иондық арналар
Мембраналардың поляризациясы натрий, калий, кальций және хлорид иондарының каналдарымен реттеледі. Нейромышектік қосылыс және соңғы табақша потенциалдарында екі түрлі иондық канал қатысады: кернеуге сезімтал иондық канал және лигандқа сезімтал иондық канал. Кернеуге сезімтал иондық каналдар мембрана кернеуінің өзгеруіне жауап береді, бұл каналдың ашылуына және белгілі бір иондардың өтуіне мүмкіндік береді. Лигандқа сезімтал иондық каналдар нейротрансмиттерлер сияқты белгілі бір молекулаларға жауап береді. Лигандтың иондық каналдағы белоктың рецепторына байланысуы конформациялық өзгеріске алып келеді, соның нәтижесінде белгілі бір иондар өте алады.
The polarization of membranes is controlled by sodium, potassium, calcium, and chloride ion channels. There are two types of ion channels involved in the neuromuscular junction and end plate potentials: voltage gated ion channel and ligand gated ion channel. Voltage gated ion channels are responsive to changes in membrane voltage which cause the voltage gated ion channel to open and allows certain ions to pass through. Ligand gated ion channels are responsive to certain molecules such as neurotransmitters. The binding of a ligand to the receptor on the ion channel protein causes a conformational change which allows the passing of certain ions.
Пресинаптық мембрана
Кәдімгі жағдайда қозғалтқыш нейронының тынығу мембраналық потенциалы 70 мВ-тан 50 мВ-қа дейін сақталады, сыртында натрийдің, ал ішінде калийдің жоғары концентрациясы болады. Әрекеттік потенциал жүйке бойымен таралып, қозғалтқыш нейронының аксон ұшына жеткенде, мембраналық вольттың өзгеруі кальцийге сезімтал вольт-арналарын ашып, кальций иондарының кіруіне мүмкіндік береді. Бұл кальций иондары пресинаптикалық мембранаға бекітілген ацетилхолин көпіршіктерін экзоцитоз арқылы синаптық кеңістікке босатуға себеп болады.
Normally the resting membrane potential of a motor neuron is kept at 70mV to 50 with a higher concentration of sodium outside and a higher concentration of potassium inside. When an action potential propagates down a nerve and reaches the axon terminal of the motor neuron, the change in membrane voltage causes the calcium voltage gated ion channels to open allowing for an influx of calcium ions. These calcium ions cause the acetylcholine vesicles attached to the presynaptic membrane to release acetylcholine via exocytosis into the synaptic cleft.
Постсинаптикалық мембрана
ЭПП көбінесе ацетилхолиннің постсинаптикалық мембранадағы рецепторларға байланысуынан туындайды. Ацетилхолин рецепторларының екі түрі бар: никотиндік және мускариндік. Никотиндік рецепторлар – жылдам таратуға арналған лигандпен ашылатын иондық каналдар. Нейромышектік қосылыстағы барлық ацетилхолин рецепторлары никотиндік болып келеді. Мускариндік рецепторлар – екінші хабаршы қолданатын G-белсенді рецепторлар. Бұл рецепторлар баяу, сондықтан шағын соңғы табақша потенциалын (MEPP) өлшеу мүмкін емес. Олар парасимпатикалық жүйке жүйесінде, мысалы, блуждағыш нерв және асқазан-ішек жолында орналасқан. Ұрықтың даму кезеңінде ацетилхолин рецепторлары постсинаптикалық мембранада жинақталады, тіпті сигнал берілмей тұрғанда да дамитын эмбриондағы жүйке ұшының бүкіл беті олармен жабылады. Никотиндік ацетилхолин рецепторлары төрт түрлі геннен алынған төрт түрлі ақуыздан тұратын бес суббірліктен құралғандықтан, олардың жиналуы мен құрастырылуы өте күрделі процесс, ол көптеген факторларға байланысты. Бұлшыққа тән киназа (MuSK) ферменті дамитын постсинаптикалық бұлшық жасушасында сигнал беру процестерін іске қосады. Ол постсинаптикалық ацетилхолин рецепторларының кластерлерін тұрақтандырады, бұлшық талшықтарының ядролары арқылы синаптикалық гендердің транскрипциясын жеңілдетеді және аксон өсу конусының дифференциациялануын ынталандырады, соның нәтижесінде жетілген жүйке ұшы қалыптасады. Субстрат ламинин миотүбикулалардың бетіндегі ацетилхолин рецепторлары кластерлерінің одан әрі жетілуін күшейтеді.
EPP are caused mostly by the binding of acetylcholine to receptors in the postsynaptic membrane. There are two different kinds of acetylcholine receptors: nicotinic and muscarinic. Nicotinic receptors are ligand gated ion channels for fast transmission. All acetylcholine receptors in the neuromuscular junction are nicotinic. Muscarinic receptors are G protein coupled receptors that use a second messenger. These receptors are slow and therefore are unable to measure a miniature end plate potential (MEPP). They are located in the parasympathetic nervous system such as in the vagus nerve and the gastrointestinal tract. During fetal development acetylcholine receptors are concentrated on the postsynaptic membrane and the entire surface of the nerve terminal in the growing embryo is covered even before a signal is fired. Five subunits consisting of four different proteins from four different genes comprise the nicotinic acetylcholine receptors therefore their packaging and assembly is a very complicated process with many different factors. The enzyme muscle specific kinase (MuSK) initiates signaling processes in the developing postsynaptic muscle cell. It stabilizes the postsynaptic acetylcholine receptor clusters, facilitates the transcription of synaptic genes by muscle fiber nuclei, and triggers differentiation of the axon growth cone to form a differentiated nerve terminal. Substrate laminin induces advanced maturation of the acetylcholine receptor clusters on the surfaces of myotubes.
Синаптикалық көпіршіктер
Барлық нейротрансмиттерлер синаптылық көпіршіктерден экзоцитоз арқылы синаптылық жарыққа шығарылады. Нейротрансмиттерлер везикулдарының екі түрі бар: ірі тығыз өзекті везикуллалар және кішігірім мөлдір өзекті везикуллалар. Ірі тығыз ядролық көпіршіктерде нейропептидтер мен ірі нейротрансмиттерлер бар, олар нейронның жасушалық денесінде пайда болады, содан кейін тез аксоналдық тасымалдау арқылы аксон терминалына дейін тасымалданады. Кішкентай мөлдір ядролық көпіршіктер пресинаптикалық терминалдарда жергілікті синтезделетін шағын молекулалы нейротрансмиттерлерді тасымалдайды. Дайын нейротрансмиттерлер пресинаптикалық мембранаға байланады. Акциялық потенциал моторлы нейрон аксоны арқылы таралып, аксон терминалына жеткенде, аксон терминалының деполяризациясын тудырады және кальций арналарын ашады. Бұл везикулдық экзоцитоз арқылы нейротрансмиттерлердің босауына себеп болады. Экзоцитоздан кейін, көпіршіктер синапты көпіршіктер циклі деп аталатын процесс барысында қайта өңделеді. Алынған везикулярлық мембраналар бірнеше жасушааралық бөліктер арқылы өткізіледі, онда олар жаңа синаптылық везикулалар жасау үшін өзгертіледі. Олар кейіннен оларды қайтадан қажет болғанша резервтік бассейнде сақталады. Резервтік бассейннен айырмашылығы, синапстық көпіршіктердің тез босатылатын бассейн белсендірілуге дайын. Ұзақ мерзімді жоғары жиілікті стимуляция кезінде тез босатылатын бассейннен көпіршіктердің азаюы пайда болады және шақырылған ЭПП мөлшері азаяды. Бұл нейромискулярлық депрессия стимуляция кезінде нейротрансмиттерлердің азаюына байланысты. Тозудың болмауы үшін тозу мен қайта толу арасындағы тепе-теңдік болуы керек, бұл 30 Гц-тен төмен төмен стимуляция жиіліктерінде болуы мүмкін. Көпіршік экзоцитоз арқылы нейротрансмиттерлерін шығарғанда, олардың барлық мазмұны синаптылық жарыққа түседі. Нейротрансмиттерді көпіршіктерден шығару кванттық деп аталады, өйткені көпіршіктердің тек толық саны ғана шығарылуы мүмкін. 1970 жылы Лондон университетінің Бернард Кац нейромышектік түйісудегі шуды талдау негізінде ацетилхолинді көпіршіктердің кванттық мөлшерін статистикалық тұрғыдан анықтағаны үшін физиология немесе медицина бойынша Нобель сыйлығын жеңіп алды. Механикалық статистика туралы кітапты пайдаланып, ол бір уақытта болып жатқан жеке оқиғалардың көлемін анықтай алды. Ацетилхолиннің синаптылық везикулдары диаметрі 30 нм болатын мөлдір ядролық синаптылық везикулдары болып табылады. Әрбір ацетилхолин көпіршігінде шамамен 5000 ацетилхолин молекуласы болады. Көпіршіктер ацетилхолиннің барлық мөлшерін бөліп шығарады, бұл амплитудасы 1 мВ-тан аз және шекті деңгейге жету үшін жеткіліксіз шағын соңғы пластинка потенциалдарын (MEPP) тудырады.
All neurotransmitters are released into the synaptic cleft via exocytosis from synaptic vesicles. Two kinds of neurotransmitter vesicles exist: large dense core vesicles and small clear core vesicles. Large dense core vesicles contain neuropeptides and large neurotransmitters that are created in the cell body of the neuron and then transported via fast axonal transport down to the axon terminal. Small clear core vesicles transport small molecule neurotransmitters that are synthesized locally in the presynaptic terminals. Finalized neurotransmitter vesicles are bound to the presynaptic membrane. When an action potential propagates down the motor neuron axon and arrives at the axon terminal, it causes a depolarization of the axon terminal and opens calcium channels. This causes the release of the neurotransmitters via vesicle exocytosis. After exocytosis, vesicles are recycled during a process known as the synaptic vesicle cycle. The retrieved vesicular membranes are passed through several intracellular compartments where they are modified to make new synaptic vesicles. They are then stored in a reserve pool until they are needed again for transport and release of neurotransmitters. Unlike the reserve pool, the readily releasable pool of synaptic vesicles is ready to be activated. Vesicle depletion from the readily releasable pool occurs during high frequency stimulation of long duration and the size of the evoked EPP reduces. This neuromuscular depression is due to less neurotransmitter release during stimulation. In order for depletion not to occur, there must be a balance between repletion and depletion which can happen at low stimulation frequencies of less than 30 Hz. When a vesicle releases its neurotransmitters via exocytosis, it empties its entire contents into the synaptic cleft. Neurotransmitter release from vesicles is therefore stated to be quantal because only whole numbers of vesicles can be released. In 1970, Bernard Katz from the University of London won the Nobel Prize for Physiology or Medicine for statistically determining the quantal size of acetylcholine vesicles based on noise analysis in the neuromuscular junction. Using a book on mechanical statistics, he was able to infer the size of individual events going on at the same time. The synaptic vesicles of acetylcholine are clear core synaptic vesicles with a diameter of 30 nm. Each acetylcholine vesicle contains approximately 5000 acetylcholine molecules. The vesicles release their entire quantity of acetylcholine and this causes miniature end plate potentials (MEPPs) to occur which are less than 1mV in amplitude and not enough to reach threshold.
Минималды соңғы пластиналар потенциалы (MEPP)
Минималды соңғы пластинка потенциалдары – бұл синаптық кеңістікке бір ғана көпіршік шығарылуынан туындаған постсинаптық терминалдың шағын (~0,4 мВ) деполяризациясы. Ацетилхолин құрамындағы нейротрансмиттерлік көпіршіктер өздігінен жүйке ұшымен соқтығысып, аксоннан сигнал келмей тұрса да ацетилхолинді нейромышектік байланысқа босатады. Бұл шағын деполяризациялар шекті мәнге жете алмайды, сондықтан постсинаптық мембранада әрекет потенциалы туындамайды. MEPP-ті зерттеу кезінде, ешқандай стимулсыз, қалыпты жолақты бұлшық етте ұшы пластинасы деп аталатын спонтанды әрекет потенциалдары жиі пайда болатыны байқалды. Бұрын, мұндай ұшы пластинасының шығуы электродтардың әсерінен бұлшық ет талшықтарының зақымдануы немесе тітіркенуі салдарынан туындайды деп есептелді. Бірақ, жақында жүргізілген зерттеулер көрсеткендей, бұл ұшы пластинасының шығуына шын мәнінде бұлшықет шпінделі (muscle spindles) себепті, және олар екі ерекше үлгіде кездеседі: кішкентай және үлкен. Кішкентай ұшы пластинасының шығысы сигналдың таралуысыз теріс фазамен басталады, ал үлкен ұшы пластинасының шығысы моторлық бірлік потенциалына (МБП) ұқсайды. Бұлшықет шпінделі – бұлшықеттің созылуын немесе ұзаруын өлшейтін және омыртқа миына немесе миға тиісті жауап беру үшін ақпарат жіберетін сезімтал рецепторлар.
Miniature end plate potentials are the small (~0.4mV) depolarizations of the postsynaptic terminal caused by the release of a single vesicle into the synaptic cleft. Neurotransmitter vesicles containing acetylcholine collide spontaneously with the nerve terminal and release acetylcholine into the neuromuscular junction even without a signal from the axon. These small depolarizations are not enough to reach threshold and so an action potential in the postsynaptic membrane does not occur. During experimentation with MEPPs, it was noticed that often spontaneous action potentials would occur, called end plate spikes in normal striated muscle without any stimulus. It was believed that these end plate spikes occurred as a result of injury or irritation of the muscles fibers due to the electrodes. Recent experiments have shown that these end plate spikes are actually caused by muscle spindles and have two distinct patterns: small and large. Small end plate spikes have a negative onset without signal propagation and large end plate spikes resemble motor unit potentials (MUPs). Muscle spindles are sensory receptors that measure muscle elongation or stretch and relay the information to the spinal cord or brain for the appropriate response.
Шектік әлеует ("Барлығы немесе Ешқайсысы жоқ")
Акциялық потенциал көптеген ацетилхолинді көпіршіктердің босатылуына себеп болғанда, ацетилхолин нейромышелік түйісу арқылы таралып, бұлшық ет талшықтарындағы лигандқа байланысқан никотинді рецепторларға (селективті емес катиондық каналдар) байланады. Бұл натрий мен калий иондарының ағынын күшейтеді, сарколемманың (бұлшық ет клеткасының мембранасы) деполяризациясына алып келеді. Ацетилхолиннің жеке синаптық көпіршіктен босауымен байланысты шағын деполяризация шағын ұштық пластинка потенциалы (MEPP) деп аталады және шамамен +0,4 мВ-қа тең болады. MEPP-тер қосылатындықтан, соңғы пластинка потенциалын (EPP) шамамен 100 мВ-тан 60 мВ-қа дейін арттырады. Осы деңгейде постсинаптикалық мембранадағы вольтажға сезімтал иондық каналдар ашылып, синапстан натрий иондарының күрт ағылуына және деполяризацияның тікелей өсуіне мүмкіндік береді. Бұл деполяризациялық кернеулік импульс әрекеттік потенциалды тудырады, ол постсинаптикалық мембрана бойымен таралып, бұлшық ет жиырылуына әкеледі. EPP-лер әрекеттік потенциал емес екенін, олар әрекеттік потенциалды іске қосатындығын ескеру маңызды. Қалыпты бұлшықет жиырылуы кезінде шамамен 100-200 ацетилхолин көпіршігі босатылып, MEPP-ге қарағанда 100 есе үлкен деполяризация тудырады. Бұл мембраналық потенциалды +40 мВ (100 x 0,4 мВ = 40 мВ) 100 мВ-тан 60 мВ-қа дейін деполяризациялайды, содан кейін ол шектік мәнге жетеді.
When an action potential causes the release of many acetylcholine vesicles, acetylcholine diffuses across the neuromuscular junction and binds to ligand gated nicotinic receptors (non selective cation channels) on the muscle fiber. This allows for increased flow of sodium and potassium ions, causing depolarization of the sarcolemma (muscle cell membrane). The small depolarization associated with the release of acetylcholine from an individual synaptic vesicle is called a miniature end plate potential (MEPP), and has a magnitude of about +0.4mV. MEPPs are additive, eventually increasing the end plate potential (EPPs) from about 100mV up to the threshold potential of 60mV, at which level the voltage gated ion channels in the postsynaptic membrane open, allowing a sudden flow of sodium ions from the synapse and a sharp spike in depolarization. This depolarization voltage spike triggers an action potential which propagates down the postsynaptic membrane leading to muscle contraction. It is important to note that EPPs are not action potentials, but that they trigger action potentials. In a normal muscular contraction, approximately 100 200 acetylcholine vesicles are released causing a depolarization that is 100 times greater in magnitude than a MEPP. This causes the membrane potential to depolarize +40mV (100 x 0.4mV = 40mV) from 100mV to 60mV where it reaches threshold.
Клиникалық қолдану
Қазіргі зерттеулер ұштық пластина потенциалы және олардың бұлшықет қызметіне тигізетін әсерін жақсырақ зерттеуге бағытталған. Көптеген қазіргі заманғы аурулар ұштық пластина потенциалының бұзылуымен байланысты. Альцгеймер ауруында бета-амилоид ацетилхолин рецепторларына байланысып, ацетилхолиннің байланысуын тежейді. Бұл сигналдың таралуының әлсіреуіне және шектік деңгейге жетпейтін кішкентай ЭПП-ге (EPP) әкеледі. Ацетилхолин арқылы ми процестерін талдау арқылы дәрігерлер бета-амилоидтың мөлшерін анықтай алады және оның Альцгеймер ауруына тигізетін әсерін бағалай алады. Миастения гравис – бұл аутоиммундық ауру, онда организм нейромышектік қосылыстағы постсинаптикалық мембранадағы ацетилхолин рецепторына қарсы антиденелерді өндіреді. Бұлшықет шаршағы мен әлсіздігі, қолданумен күшейіп, демалыспен жақсарады, бұл аурудың ерекше белгісі. Ацетилхолин рецепторларының байланысуға шектеулі мүмкіндігі болғандықтан, симптомдық емдеу нейромышектік қосылыста ацетилхолиннің ыдырауын азайту үшін ацетилхолинэстераза ингибиторын қолданудан тұрады, осылайша блокталмаған аз ғана рецепторларға жеткілікті ацетилхолин жеткізіледі. Ацетилхолинэстеразаның (АХЭ) жетіспеушілігінен туа біткен аномалия миастения гравистің патофизиологиялық механизмі болуы мүмкін. АХЭ жетіспеушілігі бар пациентте жүргізілген зерттеуде дәрігерлер оның проксимальді және тік бұлшықеттерінде қатты әлсіздік пайда болғанын, ал басқа бұлшықеттерінде діріл байқалғанын анықтады. Ацетилхолин рецепторларының дірілі мен бұғатталу деңгейінің комбинациясы миастения гравистің жағдайындағыға ұқсас ұштық пластина потенциалын төмендетті. Моторлық бірлік потенциалдарының (МБП) зерттеуі патологиялық аурулардың миогендік немесе нейрогендік тегіне қарай прогрессиясын бағалауда клиникалық қолдануға мүмкіндік берді, осыған байланысты сәйкессіздік тұрақтысы өлшенді. Моторлық бірлік потенциалдары – бұл амплитудасы, ұзақтығы, фазасы және шыңымен сипатталатын моторлық бірліктер өндіретін электр сигналдары, ал тәртіпсіздік коэффициенті (IR) шыңдардың саны мен амплитудасына негізделген. Ламберт-Итон миастеникалық синдромы – бұл пресинаптикалық кальций арналарының аутоиммундық бұзылуына ұшыраған ауру, ол экзоцитозға түсетін нейротрансмиттерлердің санының азаюына әкеледі. Бұл аз мөлшердегі везикулалардың босауынан туындаған кішкентай ЭПП-ге (EPP) әкеледі. Көбінесе кішкентай ЭПП пациенттерде бұлшықет әлсіздігі мен шаршауға себеп болатын шектік деңгейге жетпейді. Көптеген жануарлар өздерін қорғау және жемтіктерін аулау үшін нейротоксиндерді пайдаланады. Тетродотоксин – кейбір улы балықтарда, мысалы, көпіршік балықтарында және триггер балықтарында кездесетін у, ол натрий иондық арналарын бұғаттап, постсинаптикалық мембранада әрекет потенциалының пайда болуын болдырмайды. Құрт-құмырсқаларда табылған тетраэтил-аммоний калий арналарын бұғаттайды. Жыландарда кездесетін альфа-нейротоксин ацетилхолин рецепторларына байланысып, ацетилхолиннің байланысуын тоқтатады. Қара жесір жәндіктерде кездесетін альфа-латротоксин аксон ұшында кальцийдің көп мөлшерде ағылуына себеп болады және нейротрансмиттерлердің шамадан тыс босауына әкеледі. Clostridium botulinum бактериясы өндіретін ботулиновый токсин – ең күшті уытты ақуыз. Ол нейротрансмиттер везикулаларының бекітілуін тежеу арқылы нейромышектік қосылыста ацетилхолиннің босауын тоқтатады.
Current research is attempting to learn more about end plate potentials and their effect on muscle activity. Many current diseases involve disrupted end plate potential activity. In Alzheimer patients, beta amyloid attaches to the acetylcholine receptors and inhibits acetylcholine binding. This causes less signal propagation and small EPPs that do not reach threshold. By analyzing brain processes with acetylcholine, doctors can measure how much beta amyloid is around and use it to judge its effects on Alzheimer's. Myasthenia gravis is an autoimmune disease, where the body produces antibodies targeted against the acetylcholine receptor on the postsynaptic membrane in the neuromuscular junction. Muscle fatigue and weakness, worsened with use and improved by rest, is the hallmark of the disease. Because of the limited amount of acetylcholine receptors that are available for binding, symptomatic treatment consists of using an acetylcholinesterase inhibitor to reduce the breakdown of acetylcholine in the neuromuscular junction, so that enough acetylcholine will be present for the small number of unblocked receptors. A congenital abnormality caused by a deficiency in end plate acetylcholine esterase (AChE) might be a pathophysiologic mechanism for myasthenic gravis. In a study on a patient with AChE deficiency, doctors noted that he had developed severe proximal and truncal muscle weakness with jittering in other muscles. It was found that a combination of the jitter and blocking rate of the acetylcholine receptors caused a reduced end plate potential similar to what is seen in cases of myasthenia gravis. Research of motor unit potentials (MUPs) has led to possible clinical applications in the evaluation of the progression of pathological diseases to myogenic or neurogenic origins by measuring the irregularity constant related. Motor unit potentials are the electrical signals produced by motor units that can be characterized by amplitude, duration, phase, and peak, and the irregularity coefficient (IR) is calculated based on the peak numbers and amplitudes. Lambert–Eaton myasthenic syndrome is a disorder where presynaptic calcium channels are subjected to autoimmune destruction which causes fewer neurotransmitter vesicles to be exocytosed. This causes smaller EPPs due to less vesicles being released. Often the smaller EPPs do not reach threshold which causes muscle weakness and fatigue in patients. Many animals use neurotoxins to defend themselves and kill prey. Tetrodotoxin is a poison found in the certain poisonous fishes such as pufferfish and triggerfish which blocks the sodium ion channels and prevents an action potential on the postsynaptic membrane. Tetraethylammonium found in insects blocks potassium channels. Alpha neurotoxin found in snakes binds to acetylcholine receptors and prevents acetylcholine from binding. Alpha latrotoxin found in black widow spiders causes a massive influx of calcium at the axon terminal and leads to an overflow of neurotransmitter release. Botulinum toxin produced by the bacteria Clostridium botulinum is the most powerful toxic protein. It prevents release of acetylcholine at the neuromuscular junction by inhibiting docking of the neurotransmitter vesicles.