thumb|神経筋接合部の模式図 thumb|神経筋接合部の拡大図:
神経筋遮断薬（しんけいきんしゃだんやく、Neuromuscular blocking agents: NMBAs）は、での神経伝達を遮断し、影響を受けた骨格筋の麻痺を引き起こすものである。これはシナプス後アセチルコリン受容体への作用によって達成される。神経筋遮断薬は全身麻酔時に頻用される。
概要 臨床では、神経筋遮断薬は全身麻酔下の手術時に、運動麻痺を人為的に起こすために使用される。この麻痺は、第一に声帯を麻痺させて気管挿管を可能にしJahromi, Behdad, Knezevic, Nebojsa & Nick MD, PhD. (2020). Neuromuscular Block Monitoring in Patients With Facial Rejuvenation: A Case Report. A&A Practice, 14, e01334. 、第二に自発呼吸を抑制して骨格筋を弛緩させることにより術野を最適化するためである。このような用量の神経筋遮断薬は呼吸に必要な筋肉（横隔膜など）を麻痺させる可能性があるため、適切な換気を維持するために人工呼吸（機械換気）ができるようにしておかねばならない。
このクラスの薬剤は、手術中の患者の体動、呼吸、または人工呼吸器の同期障害（専門用語でファイティングと呼ばれる）を軽減し、腹腔鏡操作中の気腹圧を低くするのに役立つ。集中治療室での使用にも適応がある。気管挿管時の声帯損傷やその後の声のかすれ（嗄声）を軽減するのにも役立つ。さらに、肺機能の低下した患者の機械換気を容易にする上で重要な役割を果たす。
神経筋遮断薬による運動麻痺が起こった後でも、患者は痛みを感じ、意識を持っている可能性がある。したがって術中覚醒を防ぐために、全身麻酔薬および/または鎮痛薬も投与しなければならない。
歴史上、神経筋遮断薬は南米先住民が植物から抽出したエキスであるクラーレを毒矢として用いていたのを起源とする。このクラーレがヨーロッパに持ち込まれ、1942年に有効成分として単離されたのがツボクラリンである。神経筋遮断薬は細胞膜への作用機序により、脱分極性神経筋遮断薬と非脱分極性神経筋遮断薬に大別される。ツボクラリンは非脱分極性神経筋遮断薬に属する。脱分極性神経筋遮断薬の代表は1949年に開発されたサクシニルコリンであり、神経筋遮断薬にとって最も望ましい特性である、迅速なと全ての筋弛緩薬の中で最短の効果時間を併せ持ち、2023年時点でも用いられている。しかし、致死率の高い合併症である悪性高熱症のリスクがあり、筋線維束攣縮に伴う高カリウム血症など副作用も多い。一方、非脱分極性遮断薬はサクシニルコリン以降にパンクロニウムやベクロニウムなど、多くの合成薬が開発されたものの、作用時間が長く、調節性が悪いという欠点をもち、この点においてサクシニルコリンを越えられなかった。さらに、非脱分極性神経筋遮断薬の効果を打ち消すのに用いられるコリンエステラーゼ阻害薬は、神経伝達物質であるアセチルコリンを無差別に増加させて、神経筋接合部だけでなく、副交感神経の神経伝達も顕著に亢進させる副作用（徐脈や分泌物増加など）をもつ。この状況に変革をもたらしたのが、パンクロニウム・ベクロニウムよりも速い効果発現時間と短い作用時間を有するロクロニウム（2007年発売）と、ロクロニウムに選択的に結合することによって、ロクロニウムの効果を強力かつ迅速に消失させる薬剤、スガマデクス（2010年発売）の登場である。スガマデクスは従来用いられてきたコリンエステラーゼ阻害薬のような、副交感神経刺激作用が無く、副作用が少ない。サクシニルコリンは緊急時の気管挿管時は有用性が大きかったものの、ロクロニウムとスガマデクスの組み合わせに駆逐される可能性が大きいと言われている。
化学構造による分類 神経筋遮断薬は、2つの大きなクラスに分類される： Pachycurares（厚いクラーレ）: 非脱分極性の厚みを持つ分子。 Leptocurares（薄いクラーレ）: 薄くて柔軟な分子で、脱分極性である。また、下記のような化学構造に基づいて分類することも一般的である。
アセチルコリン、サクシニルコリン、デカメトニウム サクシニルコリン（別名スキサメトニウム）はアセチルコリン2分子をつなげて合成されたもので、デカメトニウムと同じ数の重い原子をメトニウム基の間に持っている（デカメトニウムC×10、サクシニルコリンC×8、O×2）。サクシニルコリン、デカメトニウムが有するメトニウム基とは、トリメチル第4級アンモニウム基に挟まれたポリエチレン鎖と柔軟な結合を持つ。
アミノステロイド パンクロニウム、ベクロニウム、ロクロニウム、臭化ラパクロニウム、、マルエチン、、、 ピペクロニウム 、(HS-310）はアミノステロイド剤である。これらの薬剤は共通してステロイドの構造基を持ち、剛性で厚い分子構造である。このカテゴリーの薬剤のほとんどは、非脱分極性薬剤に分類される。
テトラヒドロイソキノリン誘導体 アトラクリウム、、のような骨格を持つ化合物はこのカテゴリーに入る。ミバクリウムの二重結合を除けば、これらはアンモニウム基の間に長く柔軟な鎖を持っている。D-ツボクラリンとジメチルツボクラリンもこのカテゴリーに入る。このカテゴリーの薬剤のほとんどは、非脱分極性薬剤に分類される。日本では、2024年現在、このカテゴリーの薬剤で臨床的に使用可能なものはない。
ガラミンと他の化学クラス サムネイル|ガラミン ガラミンは、3つの4級アンモニウム基がエーテル結合を介してフェニル環に結合したものである。他にも、、アナトルクソニウム、ジアドニウム、 (AH8165）、トロペイニウムなど、筋弛緩作用を示すさまざまな構造が知られている。
新規神経筋遮断薬 近年、新しいタイプの第4級アンモニウム系筋弛緩薬の研究が盛んに行われている。これらは、非対称ジエステルイソキノリニウム化合物や、様々な二価酸のビスベンジルトロピニウム塩であるビスベンジルトロピニウム化合物である。これらのクラスは、より速く、より短時間で作用する筋弛緩薬を作り出すために開発された。ジエステルイソキノリニウム化合物の非対称構造とビスベンジルトロピニウム化合物のアシルオキシル化ベンジル基の両方が不安定化し、自然分解につながる可能性があるため、作用時間が短くなる可能性がある。
作用機序による分類 神経筋遮断薬は2つのグループに分類される：
非脱分極性神経筋遮断薬： これらの薬剤は、臨床的に重要な神経筋遮断薬の大部分を占める。これらの薬剤は、アセチルコリン（ACh）とその受容体との結合を競合的に阻害することによって作用し、場合によってはACh受容体のリガンド依存性イオンチャンネル活性も直接阻害する。 脱分極性神経筋遮断薬： これらの薬剤は、骨格筋筋繊維の筋鞘を脱分極させることによって作用する。この持続的な脱分極により、筋線維はAChによるさらなる刺激に対して抵抗性となる。
非脱分極性神経筋遮断薬 非脱分極性神経筋遮断薬とは、神経筋遮断薬の一種である。を脱分極させないタイプの神経筋遮断薬である。非脱分極性筋弛緩薬とも呼ばれる。
第4級アンモニウム筋弛緩薬はこのクラスに属する。第四級アンモニウム筋弛緩薬は、第四級アンモニウム塩を構造に含む筋弛緩薬で、麻酔に用いられることが多い。手術中に筋肉が自然に動くのを防ぐために必要である。筋弛緩剤は、ニコチン性アセチルコリン受容体をブロックすることによって、神経細胞から筋肉への神経伝達を阻害する。これらの薬に共通し、効果を発揮するために必要なのは、構造的に第4級アンモニウム基が存在することで、通常は2つ存在する。自然界に存在するものもあれば、合成された分子もある。 thumb|240px|right|非脱分極性神経筋遮断薬の概要を示すマインドマップ
以下は、シナプス後アセチルコリン受容体の部位でアセチルコリンに対する競合的アンタゴニストとして作用する、より一般的な薬剤である。
ツボクラリンは南米の植物パレイラのクラーレ毒に含まれ、非脱分極性神経筋遮断薬の原型である。が遅く（5分以上）、作用時間が長い（30分）。副作用として低血圧があるが、これは血管拡張物質であるヒスタミンの放出を増加させる作用と、自律神経節を遮断する作用によって部分的に説明できる。尿中に排泄される。
この薬剤が神経筋伝達を破綻させ、したがって効果的な遮断が起こるためには、ACh受容体の約70～80％を遮断する必要がある。この段階では、はまだ検出できるが、筋線維収縮の活性化に必要なに達するには小さすぎる。
ブロック開始の速度は薬剤の効力に依存し、効力が強いほどブロック開始は遅くなる。ED95が0.3mg/kgのロクロニウムは、ED95が0.05mg/kgのベクロニウムより速い。ロクロニウムやベクロニウムのようなステロイド系化合物は中間時間作用薬であり、パンクロニウムやピペクロニウムは長時間作用型である。 +非脱分極性神経筋遮断薬の比較（効果発現と作用時間は気管挿管時の用量）薬剤効果発現時間 (秒)作用時間 (分)副作用臨床適応保管臭化ラパクロニウム (Raplon)気管支痙攣呼吸器合併症が問題となり、2001年春に市場撤退 (Mivacron)120-18012–20低血圧(ヒスタミン放出により、一過性）製造、販売、収益の懸念から販売終了冷蔵アトラクリウム (Tracrium)180-30020-35低血圧(ヒスタミン放出により、一過性）
毒性代謝産物の を生じる。特に腎不全で蓄積する。広く市販されている。日本では未承認冷蔵 (Nuromax)長い低血圧(ヒスタミン放出により、一過性）
毒性代謝産物の を生じる。痙攣閾値を下げ、特に腎不全で蓄積する。日本では未承認 (Nimbex)180-30020-35ヒスタミン放出を引き起こさない。日本では未承認冷蔵ベクロニウム (マスキュラックス)180-30020-35まれ。筋弛緩の遷延は起こり得る。抗ムスカリン作用の可能性。1988年にオルガノン三共より発売され、広く市販されていたが、2023年現在、日本では販売終了が近づいている。常温ロクロニウム (エスラックス)60-12020-35抗ムスカリン作用の可能性。2007年にオルガノンより発売され、日本では最もよく使われている。常温パンクロニウム (ミオブロック)180-30060-90頻脈 (軽度)、低血圧は引き起こさない。日本では1973年に三共製薬から発売され、2012年に販売終了常温ツボクラリン (アメリゾール)300以上60–120低血圧 (とヒスタミン放出による)
気管支痙攣（ヒスタミン放出による）入手困難ガラミン (Flaxedil)300以上60–120頻脈日本では1967年に帝国化学産業より発売され、1970年代まで用いられた。常温ピペクロニウム120-18070-80頻脈 (軽度)。低血圧は引き起こさない。常温
+ 非脱分極性神経筋遮断薬の特性の比較 薬剤 排泄部位 クリアランス (mL/kg/min) ツボクラリンに対するおおよその力価 イソキノリン誘導体 ツボクラリン 腎 (40%) 2.3-2.4 1 アトラクリウム 自然分解 5-6 1.5シスアトラクリウム 大半が自然分解 2.7 1.5 ドキサクリウム 腎 2.7 6 メトクリン 腎 (40%) 1.2 4 ミバクリウム 血漿コリンエステラーゼ 70-95 4 ステロイド誘導体 パンクロニウム 腎 (80%) 1.7-1.8 6 ピペクロニウム 腎 (60%) 、肝 2.5-3.0 6ラパクロニウム 肝 6-11 0.4 ロクロニウム 肝 (75-90%)、腎 2.9 0.8 ベクロニウム 肝 (75-90%) 、腎 3-5.3 6
臨床投与量が多くなると、遮断薬の一部がイオンチャネルの孔に入り込むことがある。これは神経筋伝達を弱め、アセチルコリンエステラーゼ阻害剤（ネオスチグミンなど）の効果を減弱させる。非脱分極性神経筋遮断薬はまた、神経末端でのアセチルコリンの動員を妨げるシナプス前ナトリウムチャネルを遮断することがある。
脱分極性神経筋遮断薬 thumb|240px|right|脱分極性神経筋遮断薬のマインドマップ 脱分極性神経筋遮断薬は、を脱分極させる神経筋遮断薬の一種である。 脱分極性筋弛緩薬とも呼ばれる。例えば、サクシニルコリン（別名スキサメトニウム）である。脱分極性神経筋遮断薬は、アセチルコリンと同様に、筋繊維の細胞膜を脱分極させることによって作用する。しかし、これらの薬剤はアセチルコリンを分解する酵素であるによって分解されにくいため、より持続的に筋線維を脱分極させることができる。これとアセチルコリンとの違いであるが、アセチルコリンは急速に分解されるため、筋を一過性に脱分極させるだけである。
第1相（脱分極相）では、サクシニルコリンはニコチン受容体と相互作用してチャネルを開き、の脱分極を引き起こす。それが後に隣接する膜に広がって脱分極をもたらす。その結果、筋運動単位の収縮に乱れが生じる。すなわち、筋線維が脱分極している間に筋線維束攣縮が起こる。やがて十分な脱分極が起こると、第II相（脱感作期）が始まり、筋は運動ニューロンから放出されるアセチルコリンに反応しなくなる。この時点で、完全な神経筋ブロックが達成される。第I相ブロック効果はにより増大する。これは、コリンエステラーゼによる脱分極性神経筋遮断薬の代謝と除去の作用をさらに遅らせるものである。
サクシニルコリンを持続的に投与すると、最初の終板の脱分極が減少し、再分極が始まる。広範囲に持続する脱分極の結果、シナプスは最終的に再分極を開始する。一旦再分極すると、膜はさらなる脱分極の影響を受けにくくなる（第2相ブロック）。
典型的な脱分極遮断薬はサクシニルコリン（サキサメトニウム）である。これは臨床的に用いられる唯一の脱分極性神経筋遮断薬である。サクシニルコリンは、様々なコリンエステラーゼ（血中のなど）によって加水分解されるため、は30秒と速いが、作用時間は5～10分と非常に短い。患者は筋神経線維の脱分極による筋線維束攣縮を経験し、数秒後にが起こる。サクシニルコリンは構造的に2つのアセチルコリン分子がメチル基で結合したものであるため、元々はジアセチルコリンとして知られていた。デカメトニウム は、臨床で用いられることもあるが、まれである。サクシニルコリンは最速の筋弛緩薬であるため、全身麻酔の導入方法の一法である迅速導入に適している。
用量と効果発現時間
静脈内投与量は1～1.5mg/kgまたは3～5×ED95である。麻痺は1～2分で起こる。
臨床的作用時間（薬物投与から1回の麻痺がベースラインの25％に回復するまでの時間）は7～12分。
静脈内投与が不可能な場合は、3～4mg/kgを筋肉内投与する。麻痺は4分で起こる。
第2相ブロックは大量投与（4mg/kg超）後に起こり、麻痺遷延のリスクが高まる。これは、サクシニルコリンが存在するにもかかわらずシナプス後膜の活動電位がベースラインに戻り、ニコチン性アセチルコリン受容体が活性化され続けることで起こる。
脱分極性と非脱分極性薬剤の比較 主な違いは、これら2種類の神経筋遮断薬に対する作用逆転（リバース）にある。 非脱分極性遮断薬はコリンエステラーゼ阻害薬によってリバースされる。非脱分極性神経筋遮断薬はアセチルコリン受容体に対する競合的アンタゴニストであるため、アゴニストであるアセチルコリンの増加によって作用が逆転されるからである。 脱分極性遮断薬はすでにアセチルコリン様作用を有しているため、アセチルコリンエステラーゼ阻害薬の影響下で効果が延長する。脱分極性遮断薬を投与すると、最初に筋攣縮（麻痺が起こる直前の突然の痙攣）が起こる。これは筋の脱分極によるものである。また、術後の筋肉痛にも関連している。
テタヌス減衰（tetanic fade）とは十分に高い周波数の電気刺激で筋肉が収縮を維持できないことである。 非脱分極性遮断薬はおそらくシナプス前受容体に作用して患者にこのような効果をもたらす。 脱分極性遮断薬はテタヌス減衰を引き起こさない。しかし、サクシニルコリンの反復投与により、臨床的に類似した第2相ブロックと呼ばれる症状が起こる。 この相違は、未知の神経筋遮断薬の中毒の場合には診断上有用である。 + 代表的な非脱分極性筋再弛緩薬（ツボクラリン）と脱分極性筋再弛緩薬（サクシニルコリン）の比較 ツボクラリン サクシニルコリン Phase I Phase II ツボクラリン投与 相加的 拮抗的 増強 サクシニルコリン投与 拮抗的 相加的 増強 ネオスチグミン投与 拮抗的 増強 拮抗的 骨格筋への初期の興奮性作用 なし 筋攣縮 なし テタヌス刺激への反応 減弱する (フェード) 減弱しない (フェード無し) 減弱する (フェード) テタヌス刺激後攣縮 あり なし なし 筋弛緩の回復速度 30-60分 4-8分 > 20分 神経筋接合部の病態生理 神経筋遮断薬は、骨格筋の信号伝達を調節することによってその効果を発揮する。活動電位とは言い換えれば、以上の膜電位の変化による神経細胞膜の脱分極であり、電気インパルスが発生する。電気インパルスはシナプス前神経細胞の軸索を伝わり、神経筋接合部（NMJ）でシナプスを経て、筋収縮を引き起こす。
活動電位が軸索末端に達すると、カルシウムイオンゲートチャネルが開口し、Ca2+が流入する。Ca2+はエキソサイトーシス（小胞がシナプス前膜と融合する）によって、神経伝達物質含有小胞内の神経伝達物質の放出を刺激する。
神経伝達物質であるアセチルコリン（ACh）は、神経筋接合部のシナプス後膜の特殊な領域である筋線維上の終板のニコチン性アセチルコリン受容体に結合する。この結合によりニコチン性アセチルコリン受容体チャネルが開き、Na+が筋線維に流入する。
放出されたアセチルコリンの50％はアセチルコリンエステラーゼによって加水分解され、残りのアセチルコリンは終板のニコチン性アセチルコリン受容体に結合する。このアセチルコリンがアセチルコリンエステラーゼによって分解されると、受容体はもはや刺激されなくなり、筋は再分極することができる。
十分なNa+が筋線維に入ると、膜電位がの-95mVから-50mV（閾値電位-55mV以上）へと上昇し、活動電位が筋線維全体に広がる。この電位は筋鞘（サルコレマ）の表面に沿って移動する。筋鞘は、として知られる筋内部の収縮構造を取り囲む興奮性の膜である。活動電位が筋原線維に到達するためには、活動電位は筋鞘と筋原線維の中心を結ぶ横行小管（T管）に沿って移動する。
その後、活動電位は筋小胞体（筋収縮に必要なCa2+を貯蔵している）に達し、筋小胞体からCa2+を放出させる。
作用機序 thumb|200px|図.1 2つのアセチルコリン分子がニコチン受容体の受容体結合部位に結合する仕組みの簡単な図解第4級アンモニウム基を保つ筋弛緩薬はニコチン性アセチルコリン受容体に結合し、アセチルコリンの受容体への結合と作用を、阻害または干渉する。それぞれのアセチルコリン受容体には2つの結合部位があり、受容体を活性化するにはその両方に結合する必要がある。それぞれの結合部位は、受容体の2つのαサブユニットのうちの1つに位置している。各結合部位には2つのサブサイトがあり、カチオン性アンモニウム基に結合するアニオン性部位と、水素結合を供与して筋弛緩薬に結合する部位である。
非脱分極性筋弛緩薬 アセチルコリンの結合が減少すると、その作用が低下し、筋へのシグナル伝達が起こりにくくなる。一般的に、非脱分極薬は可逆的競合阻害薬として作用することで神経筋接合部を遮断すると考えられている。つまり、アンタゴニストとして受容体に結合するため、アセチルコリンが結合できる受容体の数が少なくなる。
脱分極性筋弛緩薬 脱分極性筋弛緩薬による神経筋遮断の機序は、アセチルコリン受容体に結合し、活性化してまず筋収縮を引き起こし、次に麻痺を引き起こすというものである。アセチルコリンと同様に受容体に結合し、チャネルを開いて脱分極を引き起こす。これは、通常のアセチルコリンによる興奮よりも長く続く反復興奮を引き起こし、という酵素に対する抵抗性によって説明される可能性が高い。一定の脱分極とレセプターのトリガーにより、終板はアセチルコリンによる活性化に対して抵抗性を維持し続ける。したがって、正常なニューロンから筋肉への伝達は、終板が脱分極しているために筋肉の収縮を引き起こすことができず、それによって筋肉は麻痺する。
ニコチン性アセチルコリン受容体への結合 アセチルコリンのような短い分子は、受容体を活性化するために2つの分子を必要とする。デカメトニウムは直線の立体配座（最もエネルギーが低い状態）を好むので、通常は1分子で2つの受容体の結合部位に結合する（部位間結合）。より長い同族体は受容体の結合部位に適合する際に曲がらなければならない。分子が曲がって結合部位に結合するのに必要なエネルギーが大きいほど、通常、力価は低くなる。
構造活性相関 神経筋遮断薬のコンフォーメーション（立体配座）研究は比較的新しく、発展途上にある。従来の研究では、分子の環境因子は特定されていない。コンピューターによるコンフォーメーション検索は、分子が真空中にあることを前提としているが、生体内ではそうではない。溶媒和モデルは、分子のコンフォメーションに対する溶媒の影響を考慮したものである。しかし、溶媒和のシステムは、体内の複雑な流体組成の影響を模倣することはできない。
筋弛緩薬を硬質と非硬質とに分けるのは、せいぜい定性的なものである。コンフォメーション変化に必要なエネルギーは、より正確で定量的なイメージを与えるかもしれない。長い筋弛緩薬分子鎖の第4級アンモニウム基の距離を縮めるのに必要なエネルギーは、筋弛緩薬の受容体結合部位を曲げて適合させる能力を定量化できる可能性がある。コンピューターを用いると、最もエネルギーの低い状態のコンフォーマーを計算することが可能であり、その結果、最も一般的で、最もよく分子を表現している。この状態はグローバルミニマムと呼ばれる。いくつかの単純な分子のグローバルミニマムは、非常に簡単に確実に発見することができる。例えば、デカメトニウムのように、直線のコンフォーマーが明らかに最もエネルギーの低い状態である。一方、回転可能な結合が多く、グローバルミニマムは近似的にしか求められない分子もある。
分子間距離と剛直性 thumb|350px|図.2 デカメトニウムがどのようにニコチン受容体に結合するかを簡単に示したものである。デカメトニウム両端のアンモニウム基はイオンチャンネルの2つのサブユニットに結合する。神経筋遮断薬は、デカメトニウムの分子長に似た2ナノメートル近いスペースに収まる必要がある。デカメトニウムの同族体によっては、1つの受容部位にしか結合しないものもある。柔軟な分子は受容体結合部位にフィットする可能性が高い。しかし、最も多く存在するコンフォメーションが最も適合するものとは限らない。非常に柔軟な分子は、実際、用量反応曲線が平坦な弱い神経筋遮断薬である。一方、硬い分子や剛直な分子は、うまく適合しないか、まったく適合しない傾向がある。最もエネルギーの低いコンフォメーションがフィットする場合、最もエネルギーの低いコンフォメーションに近い分子が非常に多く存在するため、その化合物は高い効力を持つ。分子は薄くても硬くてもよい。例えばデカメトニウムは、窒素原子間距離を変えるのに比較的高いエネルギーを必要とする。
一般に、分子の剛直性は力価に寄与し、分子の大きさは筋弛緩剤が分極性作用を示すか脱分極作用を示すかに影響する。終板を脱分極させるためには、陽イオンがイオンチャネルの膜貫通孔を通過することができなければならない。小さな分子は、剛性があり強力であるが、受容体結合部位間の領域を占有したりブロックしたりすることはできない。一方、大きな分子は両方の受容部位に結合し、イオンチャネルが開いているか閉じているかに関係なく、陽イオンの脱分極を妨げることがある。脂溶性表面がシナプスの方を向いていると、陽イオンをはじくことによってこの効果が高まる。この効果の重要性は筋弛緩薬によって異なり、脱分極性ブロックと非脱分極性ブロックの分類は複雑な問題である。第4級アンモニウム基の頭部は通常小さく保たれ、頭部をつなぐ鎖は通常、窒素原子間の距離を10個のNまたはO原子に保つ。この距離を念頭において、鎖の構造は様々である（二重結合、シクロヘキシル、ベンジルなど）。
サクシニルコリンは、デカメトニウムのように窒素原子間の距離が10原子ある。しかし、1つのニコチン性アセチルコリン受容体を開くには、アセチルコリンと同様に2分子が必要であることが報告されている。このコンフォメーションに関する説明は、サクシニルコリンの各アセチルコリン部分がゴーシュ型（曲がった、シス）状態を好むというものである。N原子とO原子の間の引力は4級アンモニウム基の斥力よりも大きい。この最も一般的な状態では、窒素原子間距離は最適な炭素原子10個分より短く、両方の受容体結合部位を占めるには短すぎる。サクシニルコリンとアセチルコリンのこの類似性は、アセチルコリンに似た副作用の説明にもなる。分子の長さを比較すると、厚いクラーレのジメチルツボクラリンとd-ツボクラリンはともに非常に硬く、全長は1.8nmに近い。パンクロニウムとベクロニウムは1.9 nmで、ピペクロニウムは2.1 nmである。これらの化合物の力価は、その長さと同じ順位に従っている。同様に、薄いクラーレも同様の長さを好む。2nmのデカメトニウムはこのカテゴリーで最も強力だが、窒素原子間の炭素数11はやや長すぎる。ガラミンは嵩と剛直性が低いにもかかわらず、このクラスで最も強力で、その大きさは1.9nmである。これらの情報から、脱分極作用の有無にかかわらず、神経筋遮断薬の最適な長さは2～2.1nmであると結論づけることができる。
アトラクリウム、シサトラクリウム、ミバクリウム、ドキサクリウムのような長鎖ビス四級テトラヒドロイソキノリンのは、そのかさばる第4級アンモニウム基と多数の回転可能な結合と基のために決定が難しい。これらの薬剤は、他の薬剤と同じ受容体トポロジーに従わなければならず、つまり、曲げなければ受容体結合部位の間に収まらない。 例えば、は、引き伸ばしたときの分子長が3.6 nmであり、最適な2～2.1 nmからはかけ離れている。ミバクリウム、アトラクリウム、は曲げてもd-ツボクラリンより窒素原子間距離（N-N）と分子長が大きい。これらを適合させるために、これらの第4級アンモニウム基に有益な位置をとるチャンスを与える柔軟な結合がある。この曲がったN-Nのシナリオは、まっすぐなコンフォーメーションをとる傾向のあるやデカメチレンビスアトロピウムには当てはまらないだろう。
BeersとReichの法則 アセチルコリンとその関連化合物は、ニコチン性アセチルコリン受容体に結合する際、ゴーシュ型（曲がった）配置でなければならないと結論付けられている。1970年のBeersとReichのコリン作動性受容体に関する研究では、化合物がかニコチン性か、どちらであるかに影響する関係を示した。彼らは四級窒素原子の中心からそれぞれの酸素原子（または同等の水素結合受容体）のファンデルワールス半径までの距離が決定因子であることを示した。この距離が0.44 nmであれば、その化合物はムスカリン特性を示し、0.59 nmであればニコチン特性が支配的となる。
合理的設計 サムネイル|パンクロニウムの構造式