🔬 Neuromuscular Junction (NMJ): বিস্তারিত বর্ণনা
সংজ্ঞা:
Neuromuscular junction (NMJ) হল একটি রাসায়নিক সিঙ্কাপস (Chemical Synapse), যেখানে একটি motor neuron-এর axon একটি skeletal muscle fiber-এর সাথে যুক্ত হয় এবং signal transmission এর মাধ্যমে পেশিকে সংকোচনের জন্য উদ্দীপ্ত করে।
🧠 Motor Neuron থেকে Signal Transmission-এর ধাপসমূহ:
- মোটর নিউরনের কোষদেহ (Cell body) অবস্থান করে স্পাইনাল কর্ডের ভেন্ট্রাল হর্ণে (Ventral Horn of Spinal Cord)।
- কোশদেহ থেকে বেরিয়ে আসা অ্যাক্সন (Axon) পেশির কাছে পৌঁছে অনেকগুলো শাখায় বিভক্ত হয়।
- প্রতিটি অ্যাক্সন শাখা একটি করে পৃথক পেশি তন্তু (Muscle Fiber) কে উদ্দীপিত করে, তন্তুর মাঝখানে।
- অ্যাক্সন শাখা ও পেশি তন্তুর সংযোগস্থলই নিউরোমাসকুলার জংশন (Neuromuscular Junction) বা মোটর এন্ডপ্লেট (Motor Endplate) নামে পরিচিত।
- এখানে অ্যাক্সন আবার অনেকগুলো বাল্বাকার প্রিসিন্যাপটিক টার্মিনাল বা বাটন (Bulb-shaped Presynaptic Terminals or Buttons) এ বিভক্ত হয়।
- এই বাটনগুলো (Buttons) শেষ পর্যন্ত পেশি তন্তুর সঙ্গে যোগাযোগ স্থাপন করে।
🧬 NMJ গঠনে Agrin-MuSK-AChR সিগন্যালিং পাথওয়ে
1. Agrin নিঃসরণ
→ মোটর নিউরনের শেষ প্রান্ত থেকে Agrin (proteoglycan) নিঃসৃত হয়
↓
2. Lrp4-এর সাথে বন্ধন
Muscle fiber-এর postsynaptic membrane-এ থাকা receptor
→ Agrin পেশী তন্তুর Lrp4 রিসেপ্টর-এর সাথে যুক্ত হয়
→ Agrin পেশী তন্তুর Lrp4 রিসেপ্টর-এর সাথে যুক্ত হয়
↓
3. কমপ্লেক্স গঠন
→ Agrin ও Lrp4 যুক্ত হয়ে একটি সিগন্যালিং কমপ্লেক্স তৈরি করে
↓
4. MuSK অ্যাক্টিভেশন
→ কমপ্লেক্স MuSK (Muscle-specific kinase) কে সক্রিয় করে
↓
5. Dok7 (Downstream of kinase 7)-এর ভূমিকা
→ Dok7 (adaptor protein) MuSK অ্যাক্টিভেশনে সাহায্য করে📌 ক্লিনিক্যাল পয়েন্ট: Dok7 জিনের মিউটেশনে Congenital Myasthenic Syndrome (CMS) হয়
↓
6. সিগন্যাল ক্যাসকেড (signal cascade) শুরু
extracellular সংকেতের মাধ্যমে কোষের অভ্যন্তরে (intracellular) ধাপে ধাপে প্রোটিন এক্টিভেশনের মাধ্যমে ঘটা পরিবর্তন সমূহ
→ সক্রিয় MuSK, Muscle fiber-এর মধ্যে downstream proteins কে সক্রিয় করে↓
7. AChR ক্লাস্টারিং
→ MuSK, পেশী ঝিল্লিতে অ্যাসিটাইলকোলিন রিসেপ্টর (AChR) জড়ো করতে শুরু করে
↓
8. Rapsyn-এর ভূমিকা
→ Rapsyn প্রোটিন AChR ক্লাস্টারগুলোকে স্থিতিশীল করে
✅ কার্যকর Neuromuscular Junction গঠন সম্পন্ন
Agrin → Lrp4 → Dok7 → MuSK activate
→ MuSK phosphorylates intracellular proteins
→ Signal cascade ছড়িয়ে পড়ে
→ AChR clustering
→ Stable Neuromuscular Junction তৈরি হয়
⚙️ গঠনগত উপাদান (Structural Components):
1. Presynaptic Terminal (Motor Neuron Ending)
- সিন্যাপটিক ভেসিকল (Synaptic Vesicles) → এতে থাকে নিউরোট্রান্সমিটার অ্যাসিটাইলকোলিন (Acetylcholine)
- মাইটোকন্ড্রিয়া (Mitochondria) → ATP সরবরাহ করে অ্যাসিটাইলকোলিন তৈরির জন্য
- ভোল্টেজ-গেটেড ক্যালসিয়াম চ্যানেল (Voltage-gated Ca²⁺ channels) → অ্যাসিটাইলকোলিন নিঃসরণের জন্য ক্যালসিয়াম প্রবেশ করায়
2. Synaptic Cleft
- প্রায় 20-40 nm চওড়া ফাঁকা স্থান
- প্রোটিন ও প্রোটিওগ্লাইকান (Protein & Proteoglycan) একসাথে মিলে এক ধরনের জালের মতো কাঠামো (meshwork) তৈরি করে।
- ভর্তি থাকে extracellular matrix (ECM) ও acetylcholinesterase enzyme
- অ্যাসিটাইলকোলিন এস্টারেজ (Acetylcholinesterase) → অ্যাসিটাইলকোলিন ধ্বংস করে, যাতে অতিরিক্ত উদ্দীপনা না হয়
3. Postsynaptic Membrane (Motor Endplate) :
🔹এটি পেশি তন্তুর ঝিল্লি।
- Nicotinic ACh receptors (nAChRs): এগুলো লাইগ্যান্ড-গেটেড সোডিয়াম চ্যানেল (Ligand-gated Na⁺ channels) অর্থাৎ Ligand বা রাসায়নিক সংকেত (যেমন acetylcholine) দ্বারা নিয়ন্ত্রিত সোডিয়াম আয়নের (Na⁺) প্রবেশের পথ।
- পোস্টজাংশনাল ফোল্ড (Postjunctional Folds) → ভাঁজযুক্ত গঠন, যেখানে বেশি পরিমাণ রিসেপ্টর একসঙ্গে থাকতে পারে।
⚡ Meshwork :
🔹 এটি ACh-কে ছড়িয়ে পড়তে সহায়তা করে
🔹 Acetylcholinesterase এই জালের ভেতর থাকে → ACh কে ভেঙে ফেলে
🟡 Kranocyte :
👉 এটি Muscle fiber-এর উপরের একটি satellite cell (বিশেষত NMJ এর উপরে থাকে)।
🔹 Muscle regeneration ও NMJ স্থায়িত্বে সহায়তা করে।
🟡 Active Zone :
👉 Pre-synaptic membrane-এর সেই নির্দিষ্ট এলাকা, যেখান থেকে ACh বের হয়।
🔹 অনেকগুলো Voltage-gated Ca²⁺ channel ও SNARE proteins এখানে থাকে।
🧪 Additional Clinical Point :
🔹 Myasthenia Gravis
- Autoimmune disorder → ACh receptors এর বিরুদ্ধে antibody তৈরি হয়
- ফলাফল: Muscle weakness
- চিকিৎসা: Acetylcholinesterase inhibitors (যেমন: Neostigmine)
🔹 Botulinum Toxin (Botox)
- Presynaptic vesicle থেকে ACh release বন্ধ করে
- Muscle paralysis তৈরি করে
🔹 Curare
- ACh receptor প্রতিযোগিতামূলক antagonist → paralysis তৈরি করে
🔬 Neuromuscular Transmission-এর শারীরবৃত্তীয় ধাপসমূহ
🧪 1. Acetylcholine (ACh) Synthesis
Acetyl CoA + Choline
↓
Choline Acetyltransferase এনজাইম → Acetyl গ্রুপ Choline এর সঙ্গে যুক্ত করে
↓
Acetylcholine গঠিত হয় সাইটোসলে (Cytosol)
↓
Acetylcholine-H⁺ Exchanger → ACh কে সাইটোসল থেকে সিন্যাপটিক ভেসিকলে (Synaptic Vesicle) স্থানান্তর করে
↓
ভেসিকলের ভিতরে ACh সংরক্ষিত থাকে যতক্ষণ না nerve impulse আসে
⚡ 2. Neurotransmission Process
Nerve impulse আসে
↓
Presynaptic membrane-এ থাকা Voltage-gated Ca²⁺ channels খোলে
↓
Ca²⁺ ion প্রবেশ করে নিউরন টার্মিনালে
↓
Synaptotagmin) সক্রিয়করণ
প্রবেশকৃত ক্যালসিয়াম আয়ন সাইন্যাপটিক ভেসিকলের (synaptic vesicle) উপর অবস্থিত সাইন্যাপটোট্যাগমিন (Synaptotagmin) নামক প্রোটিনের সাথে আবদ্ধ হয়।
↓
SNARE প্রোটিনগুলোর মিথস্ক্রিয়া
ক্যালসিয়াম-আবদ্ধ সাইন্যাপটোট্যাগমিন, SNARE প্রোটিনগুলোর (Synaptobrevin, Syntaxin-1, SNAP-25) মধ্যে মিথস্ক্রিয়া (interaction) সহজ করে তোলে।
Synaptobrevin/VAMP2 - এটি সাইন্যাপটিক ভেসিকলের ঝিল্লিতে থাকে (v-SNARE)। সিনট্যাক্সিন-১ (Syntaxin-1) এবং স্ন্যাপ-২৫ (SNAP-25) - এই দুটি প্রোটিন প্রিসিনাপটিক ঝিল্লিতে থাকে (t-SNAREs)।
↓
ট্রান্স-SNARE কমপ্লেক্স (trans-SNARE complex) গঠন
→ Synaptobrevin, Syntaxin-1 এবং SNAP-25 একত্রিত হয়ে একটি শক্ত চার-হেলিক্সের গঠন (four-helix bundle) তৈরি করে, যা ট্রান্স-SNARE কমপ্লেক্স (trans-SNARE complex) নামে পরিচিত।
→ এই কমপ্লেক্স ভেসিকল মেমব্রেন এবং প্রিসিনাপটিক মেমব্রেনকে একে অপরের কাছাকাছি নিয়ে আসে।
↓
মেমব্রেন ফিউশন (membrane fusion)
→ ট্রান্স-SNARE কমপ্লেক্সের "জিপিং" (zipping) বা একত্রিত হওয়ার প্রক্রিয়া মেমব্রেন দুটির ওপর তীব্র টান (tension) সৃষ্টি করে।
→ এই টান ভেসিকল মেমব্রেনকে প্রিসিনাপটিক মেমব্রেনের সাথে ফিউজ (fuse) করতে বাধ্য করে।
→ এর ফলে একটি ফিউশন পোর (fusion pore) তৈরি হয়, যা দুটি মেমব্রেনকে সংযুক্ত করে।
↓
অ্যাসিটাইলকোলিন (Acetylcholine) নিঃসরণ
ফিউশন পোরের মাধ্যমে সিনাপটিক ভেসিকলের ভেতরে থাকা অ্যাসিটাইলকোলিন (Acetylcholine) নামক নিউরোট্রান্সমিটার সিনাপটিক ক্লেফটে (synaptic cleft) দ্রুত মুক্ত হয় (exocytosis)।
↓
ACh → Postsynaptic Membrane-এর Nicotinic ACh receptors (nAChRs) (একধরনের Na⁺ চ্যানেল)-এর সঙ্গে যুক্ত হয়
↓
Na⁺ চ্যানেল খোলে
↓
Na⁺ ions পেশি তন্তুর ভিতরে প্রবেশ করে
↓
Postsynaptic Membrane-এ Action Potential সৃষ্টি হয়
↓
Impulse T-tubule হয়ে Sarcoplasmic Reticulum এ পৌঁছে
↓
Ca²⁺ Release হয় SR থেকে
↓
Ca²⁺ → Troponin-C তে যুক্ত হয়
↓
Tropomyosin সরে যায় Actin ফিলামেন্টে থাকা Myosin binding site থেকে → Actin-Myosin cross-bridge তৈরি
↓
👉 MUSCLE CONTRACTION ঘটে 👈
SNARE কমপ্লেক্স বিচ্ছেদ (SNARE Complex Disassembly)
→
ফিউশনের পর, গঠিত সিস-SNARE কমপ্লেক্স (cis-SNARE complex) বিচ্ছিন্ন হতে হয়,
যাতে নতুন করে ফিউশন হতে পারে।
→
NSF (N-ethylmaleimide-sensitive factor) এবং
SNAPs (Soluble NSF Attachment Proteins) নামক প্রোটিনগুলো
ATP শক্তি ব্যবহার করে এই কমপ্লেক্সকে বিচ্ছিন্ন করে।
SNARE প্রোটিন ও ভেসিকলের পুনর্ব্যবহার (SNARE Protein & Vesicle Recycling)
→
বিচ্ছিন্ন SNARE প্রোটিনগুলো এবং ভেসিকলগুলো (Synaptic Vesicles)
পরবর্তী
নিউরোট্রান্সমিটার নিঃসরণের (Neurotransmitter Release) জন্য পুনর্ব্যবহৃত হয়
(Recycling)।
🔬 প্রক্রিয়ার মূল নীতি (Key Mechanisms):
- ATP-নির্ভর বিশ্লেষণ: NSF প্রোটিন ATP hydrolysis ব্যবহার করে SNARE কমপ্লেক্স আলাদা করে
- ভেসিকল রিসাইক্লিং: সিনাপটিক ভেসিকল পুনরায় ACh পূর্ণ করে
- প্রতি সাইকেল সময়: ~1-2 মিনিটে সম্পূর্ণ রিসাইক্লিং হয়
🛑 Acetylcholine-এর ক্রিয়া বন্ধ হওয়ার প্রক্রিয়া
✅ দুইটি প্রধান উপায়ে এই প্রক্রিয়া ঘটে:
1. এনজাইমের মাধ্যমে ভেঙে ফেলা (Enzymatic Degradation)
Acetylcholinesterase এনজাইম
↓
Acetylcholine কে ভেঙে ফেলে → Acetate + Choline
↓
Choline আবার Presynaptic Terminal এ ফিরে আসে
↓
Acetylcholine তৈরি করতে পুনরায় ব্যবহৃত হয়
2. ডিফিউশন (Diffusion)
কিছু Acetylcholine
↓
Synaptic Cleft থেকে চারদিকে ছড়িয়ে পড়ে (diffuse হয়ে যায়)
↓
এগুলি আর রিসেপ্টরের সাথে যুক্ত হতে পারে না
🔚 এরপর যা ঘটে:
↓
Acetylcholine-এর কাজ বন্ধ হয়
↓
রিসেপ্টরগুলোর ধারাবাহিক উদ্দীপনা বন্ধ হয়
↓
👉 Muscle relax করে (সঙ্কোচন থেমে যায়) 👈
📌 সারাংশ:
এই প্রক্রিয়াগুলো নিশ্চিত করে যে পেশি দীর্ঘক্ষণ ধরে সংকুচিত না থাকে, অর্থাৎ সঙ্কোচনের পর স্বাভাবিকভাবে relaxation ঘটে। এতে মাংসপেশির উপর অতিরিক্ত চাপ পড়ে না।