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第四章遞質和內源性活性物質,一.關于神經遞質的研究概況 二.鑒定遞質的條件 三.遞質的類型 四.遞質受體 五.各經典遞質和內源活性物質的合成、儲存、釋放、滅活 六.遞質共存和共釋放,一.神經遞質和內源性活性物質的研究概況,1.1904，Elliott，沖動傳導到交感神經末梢，可能從那里釋放腎上腺素，在作用于效應器細胞。 2.1921，Loewi,通過蛙心灌流發(fā)現“迷走素” 3.Dale,發(fā)現神經肌肉接頭處的神經遞質是ACH。 Loewi, Dale共享1936年諾貝爾獎。 4.1921，Cannon,將刺激交感神經后，從肝臟中分離出的物質命名為“交感素”；1949，這種物質被von Eulur鑒定為去甲腎上腺素，為此獲1970年諾貝爾獎。 5.1960-今，50多種神經肽被發(fā)現。 6.1980-1988，FurchgottIgnarroMoncade三個研究小組相繼發(fā)現NO為神經遞質,三人共享1998年諾貝爾獎。,二.鑒定遞質的主要條件,1.存在：在突觸前神經元內有該物質及其合成酶的存在 2.釋放：從突觸前末梢可釋放足以在突觸后細胞或效應器引起一定反應的物質。 3.相同的突觸后效應：將適當濃度的該物質人工地施加到突觸后細胞上應能引起與由神經誘發(fā)的相同反應。 4.滅活機制：應找到將該物質從突觸間隙中除去的機制。,三.遞質的類型 （Classification of neurotransmitters） A.Acetylcholine B.monoamines 1,catecholamine 1.1. Norepinephrine(NE,NA) 1.2. Dopamine(DA) 1.3. Epinephrine(E,A，) 2, indole amine 5-hydroxy tryptamine, serotonin, 5-HT C.amino acids 1. Excitatory Amino Acids: Glutamic Acid and Aspartic Acid 2. Inhibitory Amino Acids: GABA-Amino butyric Acid and Glycine D.peptides, neuropeptides E.others Purines ATP, Nitric Oxide, histamine,prostaglandin,1 膽堿類 乙酰膽堿 Ach, Acetylcholine, 2 單胺類 monoamines （1） 兒茶酚胺catecholamine, CA a 去甲腎上腺素 norepinephrine( noradrenaline) b 多巴胺 dopamine c 腎上腺素 epinephrine (2) 吲哚胺（indole amine , IA） 5-羥色胺（5-hydroxytryptamine, 5-HT, serotonin 血清緊張素） 3 氨基酸類amino acids (1) 抑制性氨基酸類：-氨基丁酸，甘氨酸 （2） 興奮性氨基酸類：谷氨酸，天冬氨酸 4 多肽類，神經肽類 阿片肽，其他 神經肽 5 其他可能的神經遞質 putative 前列腺素，組胺， NO（內皮源性舒張因子），嘌呤類（ATP，腺苷可能是外周抑制性遞質，腺苷可能是腦內調質）,四.遞質的受體 membrane R Receptor cytoplasm R ( 甾體激素受體;甲狀腺激素受體） nucleus R presynaptic R autoreceptor, synthesis, release. homologous R， heterogenous R, for neighboring synapses postsynaptic R ionotropic R：nACh受體，GABAA 受體， metabotropic R：Adrenergic receptor， mACh受體,ligand-gated ion channel R: nACh R;Glu R1-Glu R4(AMPA Rs) Ionotropic glutamate R(iGluRs): defined by selective agonist AMPA/Kainate R: NMDA R Peptide-binding R: Adrenergic R: G protein-linked R: hormone R; photoreceptor Neurokinin A R Rhodopsin: light;in retinal rod cell;7TM super family; opsin; ophthalmogy; bata-blocker;photo R Cone opsins: colour vision;,ionotropic R（促離子通道型受體） ： 受體本身不是獨立的蛋白質，它的一或二個亞基為受體的結合位點同時又與另外亞基共同構成離子通道，此類受體能引起通道的快速改變，產生興奮性或抑制性突觸后電位，在1ms內產生在10ms內消失。 如：nAch受體，GABAA 受體，甘氨酸受體和谷氨酸受體（3種促離子型受體，1種促代謝型受體），它們介導了中樞和周圍神經系統的快速突觸傳遞。,metabotropic R (代謝型受體)： 信號通過G蛋白介導的細胞內的生物化學反應，這種反應類似于一種代謝反應。 促代謝型型受體: 7TM， 如：adrenergic R，1A，1B，2A，2B，2C；1，2，3； DA（D1-D5） 5HT （5HT1A，5HT1B，5HT 1D，5HT 1E，5HT1F，5HT 2A，2B，2C，3-5，6） Ach（M1，M2，M3，M4，M5）,五.各經典遞質和內源活性物質的合成、儲存、釋放、滅活,1.乙酰膽堿（Acetylcholine,Ach） 1）合成（Biosynthesis） ChAT acetyl coenzyme A+choline Acetylcholine+CoA 乙酰輔酶 A +膽堿 膽堿乙?；?乙酰膽堿+輔酶 A Ach synthesized in terminal; 膽堿乙酰化酶 (ChAT) synthesized in cell body; 2） 儲存（）：胞漿50%，小泡內50%,（五）各經典遞質和內源活性物質的合成、儲存、釋放、滅活 1.已酰膽堿（Acetylcholine,Ach,3）釋放（release）： 閘門學說：遞質釋放是從蛋白質介導的膜閘門中直接排出的結果。 量子釋放學說：突觸小泡相當于遞質量子，小泡內容物的釋放相當于量子釋放，小泡的外排作用和遞質的釋放是同步的。 4）擴散（diffusion ）,（五）各經典遞質和內源活性物質的合成、儲存、釋放、滅活 1.已酰膽堿（Acetylcholine,Ach,5）滅活（Inactivation）： 酶解（ enzyme degradation） AChE(acetylchione acetylhydroase;乙酰膽堿酯酶；AChE synthesized in cell body; Ach+ H2O 乙酰膽堿酯酶 acetate +choline(Na dependent choline transporter) BChE(acetylchione acylhy-droase；丁酰膽堿酯酶；假性乙酰膽堿酯酶） 重新攝?。?reuptake）,6）影響因素,7）膽堿能神經元的分布與投射（location and Projection local circuit neuron，Projection neuron） 膽堿能軀體運動和內臟運動系統 膽堿能腦干網狀結構上行激活系統 膽堿能大腦皮層和邊緣系統 膽堿能小腦系統,8）膽堿能受體,nAchR:ligand-gated ion channel; mAChR:metabotropic R; N，CNS (Renshaw cell)，PNS M, CNS: M1: postsynaptic R; M2:presynaptic R nAchR: in PNS: fast transmission and neuromuscle junction mAChR: smooth muscular, cardiac muscle and glands and respond to Ach released from the autonomic nervous system M1，nervous tissue M2，heart，nerve，smooth muscular M3，external glands,中樞神經元煙堿受體 中樞型 -BGP（-銀環(huán)蛇毒素）/煙堿結合蛋白 N型受體： （煙堿受體） 骨骼肌/電器官煙堿受體 周圍型 神經節(jié)煙堿受體,受體（Receptor） 能夠對特定的生物活性物質具有識別、選擇性的結合能力的生物大分子。 激動劑：能夠與受體特異性的結合并產生生物效應的化學物質稱為激動劑（agonist）。 拮抗劑：僅能與受體發(fā)生特異性的結合，但不產生生物效應的化學物質稱為拮抗劑（antagonist）. 反向激動劑（負性拮抗劑）：與受體的非活性構像狀態(tài)有親和力，與受體結合后產生與激動劑作用相反的效應的化學物質稱為反向激動劑（inverse agonist）。,nAch Receptor Structure, Agonist, Antogonist, PNS , nicotine (煙堿) （筒箭毒堿） N1 N-M junction 十烴季胺 N2 植物神經節(jié) 六 烴季胺 CNS 8，3 -BGP （-銀環(huán)蛇毒素） mAch Receptor 7TM 阿托品,8）Relative Physiology Function 1.motivation 2.thermoregulation 3.pain perception 4. Foodintake 5.aggression 6.sleep and waking 7. Learning and memory 8. Disorder: AD, PD,Relative Physiology Function Motor function Learning and memory Sleep and wakefulness Eaton-lambert syndrome: lower Ach AchE disfigurement : lower actively enzyme 有機磷毒劑中毒： 真性乙酰膽堿酯酶和假性乙酰膽堿酯酶的強烈抑制劑 AD(Alzheimer): degeneration in chlionergic neruons PD: AChE Myasthenia gravis:骨骼肌煙堿受體自家免疫性疾病。 Anti-R antibody in plasma,2.單胺能神經系統（monoamine） 兒茶酚胺生物合成 去甲腎上腺素能神經系統 腎上腺素能神經系統（adrenergic） section N2 多巴胺能神經系統 (dopaminergic) section N1 吲哚胺 5-羥色胺能神經系統 section N1,兒茶酚胺生物合成: Tyrosine tyrosine hydroxylase ( TH) tyr氨酸羥化酶 L-Dopa dopa decarboxylase (DDC) 多巴胺脫羧酶 Dopamine dopamine bata-hydroxylase (DBH) 多巴胺羥化酶 Norepinephrine (NE), noradrenaline(NA) phenylethanolamine-N-methyl transferase(PNMT) 苯乙醇胺氮位甲基移位酶 epinephrine (NE), adrenaline(NA) Enzyme of degradation : (Monoamine oxidase,MAO) 單胺氧化酶 Catechlo-O-methyl transferase,COMT) 兒茶酚胺氧位甲基移位酶,酪氨酸（tyrosine, tyr） 酪氨酸羥化酶(tyrosine hydroxylase,TH) L-多巴(L-dopa) 多巴脫羧酶(dopa-decarboxylase,DOPA-DC) 多巴(dopamine, DA) 多巴胺-羥化酶(DA- hydroxylase,DH) 去甲腎上腺素(noradrenaline, NA) 苯乙醇胺-N-甲基轉位酶 (phenylethanolamine-N-methyl-transferase， PNMT) 腎上腺素(adrenaline, AD/epinephrine, E),多巴胺能神經系統 Biosynthesis Inactivation reuptake enzyme degradation（MAO，COMT） location and Projection A8,A9,A10-A16; midbrain Receptor D1,D2,D3,D4,D5-,DA Receptor Structure, Agonist, Antogonist, D1: 446aa; 7TM; SKF 38393; SCH23390 D2, D3, D4, D5,酪氨酸（tyrosine, tyr） 酪氨酸羥化酶(tyrosine hydroxylase,TH) L-多巴(L-dopa) 多巴脫羧酶(dopa-decarboxylase,DOPA-DC) 多巴(dopamine, DA) 多巴胺-羥化酶(DA- hydroxylase,DH) 去甲腎上腺素(noradrenaline, NA) 苯乙醇胺-N-甲基轉位酶 (phenylethanolamine-N-methyl-transferase， PNMT) 腎上腺素(adrenaline, AD/epinephrine, E),去甲腎上腺素能神經系統 Biosynthesis Inactivation reuptake enzyme degradation（MAO，COMT） location and Projection Pons，modulla oblongata Receptor alpha1,alpha2,beta1.beta2,酪氨酸（tyrosine, tyr） 酪氨酸羥化酶(tyrosine hydroxylase,TH) L-多巴(L-dopa) 多巴脫羧酶(dopa-decarboxylase,DOPA-DC) 多巴(dopamine, DA) 多巴胺-羥化酶(DA- hydroxylase,DH) 去甲腎上腺素(noradrenaline, NA) 苯乙醇胺-N-甲基轉位酶 (phenylethanolamine-N-methyl-transferase， PNMT) 腎上腺素(adrenaline, AD/epinephrine, E),腎上腺素能神經系統 Biosynthesis Inactivation location and Projection C1,C2,C3 Receptor Structure, Agonist, Antogonist, 1A: 466aa;7TM; WB4101, phentolamine 1B 1D phenoxybenzamine 2A 2B Prazosin 2C Prazosin 1 心得寧，心得安（ ） 2 3,5-羥色胺能神經系統 Biosynthesis tryptophan,TP tryptophan hydroxylase, TPH (色氨酸羥化酶) 5-hydroxy tryptophan, 5-HTP 5-HTP decarboxylase,5-HTPDC（ 5-HTP脫羧酶） 5-HT Inactivation reuptake enzyme degradation（MAO，COMT） location and Projection 90% neuron 存在于消化道，1-2%的位于中樞 B1,B2,B3,-B9.pons,modulla oblongata, midbrain Receptor 5-Ht1,5-HT2,5-HT3,5-HT4-,Inactivation reuptake enzyme degradation（MAO，COMT） location and Projection 90% neuron 存在于消化道，1-2%的位于中樞 B1,B2,B3,-B9.pons,modulla oblongata, midbrain Receptor 5-Ht1,5-HT2,5-HT3,5-HT4-,Receptor Structure, Agonist, Antogonist, Effector 5-HT1A: 421 aa; 7TM; 8- OHDPAT; WAY100135; cAMP 5-Ht1A,1B,1D,1E,1F: 7TM 5-HT2A,2B,2C:7TM 5-HT3: ion channel 5-HT4: 7TM 5-HT5,6,7: 7TM,3.氨基酸能神經系統 興奮性氨基酸類：谷氨酸 抑制性氨基酸類：-氨基丁酸 興奮性氨基酸類：谷氨酸 Biosynthesis Inactivation reuptake location and Projection Receptor NMDA non NMDA Relative Physiology Function leaning and memory Schizophrenia（精神分裂癥） neurotoxin （神經毒素）,谷基酸受體,促離子通道型受體：其亞單位可能有4個跨膜片段組成鈉、鉀通道。 NMDA R（N-methyl-D-aspartic acid, N-甲基-天冬氨酸） KA R (kainic,海人酸) AMPA R(-amino-3hydroxy-5-methyl-4-isoxazole-prponic acid)/QA R (quisqualic acid,使君子酸） 促代謝型受體：, -氨基丁酸（GABA）,Biosynthesis ： Glu 谷氨酸脫羧酶 （GAD） GABA Inactivation ：1.GABA 氨基丁酸轉位酶 琥珀酸半醛 2. reuptake location and Projection Receptor location Structure, Agonist, Antogonist, GABAA CNS 4TM 苯二氮，安定 荷包牡丹堿 苯巴比妥 ，利眠寧 GABAB CNS 7TM GABAC 視網膜,甘氨酸,甘氨酸 能神經元在脊髓前角、視網膜的內含量最高，大腦、小腦含量很低，延髓、腦橋中等。 鈣離子依賴釋放；鈉離子依賴甘氨酸泵回收入神經元、膠質細胞失活；受體由1-4，5亞基組成，與氯離子通道偶聯。 受體結構異常時，出現驚跳綜合癥（受到噪聲和觸覺刺激時過度反應）,一氧化氮（NO）,神經肽 可分為許多家族 神經肽類 1） 速激肽 P物質 SP，first find S1, S2 神經激肽A NKA N1, N2 神經激肽B NKB 2） 內阿片肽 腦啡肽 ENK -內啡肽EP , , 強啡肽 DYN , , 孤兒肽，孤啡肽 , , ,孤啡肽受體 3） 增血糖素相關肽 血管活性腸肽 VIP 組異肽 PH1 組甲肽 PHM 垂體腺苷酸環(huán)化酶激活肽 PACAP 生長激素釋放激素 GHRH,4） 垂體后葉激素 加壓素 VP 催產素 OT 5） 膽囊收縮素樣肽 膽囊收縮素8 CCK-8 6） 蟾蜍肽樣肽 胃泌素釋放肽 GRP neuromedin B NMB 7)胰多肽相關肽 神經肽Y NPY，PYY 8）內膜素 ET ET-1 ET-2 ET-3,9）心鈉素 -心鈉素 -ANF 腦鈉素 BNF 10）甘丙肽 GAL 11）神經降壓肽 NT 12）降鈣素基因相關肽 CGRP 13）生長激素抑制素 SS 14）促皮質激素釋放因子 CRF，Urocotin 15）血管緊張素 AT 16） 瘦素 leptin 17） TRH，,神經肽,合成：在胞體的核糖體上進行，首先合成20-30aa的信號肽，邊合成邊穿內質網膜，形成前體肽原，進入小泡形成前肽原，被酶切為神經肽。 儲存：與經典遞質共儲存于直徑大于70nm的囊泡中，或與直徑大于30-40nm的囊泡中。 釋放：排泡或旁分泌 高頻刺激；鈣激活L-鈣通道釋放神經肽 滅活：酶解 受體：除心納素外，其余均為G-蛋白偶聯受體。,5. 其他可能的神經遞質 Purines ATP, Nitric Oxide, histamine, prostaglandin Receptors: P1: sensitive to adenosine and AMP P2: sensitive to ATP and ADP metabotropic; P2u; P2y ionotropic; P2T, P2x; P2z,阿片肽及其受體,1.受體的發(fā)現： 1992年 受體被美洲加州大學Evans發(fā)現，是有372個氨基酸組成，N端有兩個糖基化位點；1993年 受體被于雷發(fā)現，是有389個氨基酸組成， N端有5個糖基化位點，在胞漿內環(huán)II和環(huán)III以及C端存在一些磷酸化位點；1993年受體克隆成功，有380個氨基酸組成，7個跨膜片斷。 2.阿片受體的類型：,2.阿片受體的類型：, 受體：包括1， 2。 1與痛覺的調制有關， 2與痛覺的調制和藥物成癮有關。分布于腦和脊髓以及外周淋巴細胞膜上。 受體：與與痛覺的調制有關。分布于腦和脊髓 受體：與痛覺的調制有關。分布于腦和脊髓 ORL受體：與痛覺的調制有關。,內源性阿片肽與受體的親和性,內源性阿片肽： 內啡肽( -EP)：31個氨基酸組成的多肽。 腦啡肽（甲硫腦啡肽(MEK)，亮腦啡肽(LEK)）：5個氨基酸組成的多肽。 強啡肽(DynA/B)17/13-aa,孤啡肽(OFQ)17-aa: Endmorphin- 1/2(EM-1/2), Try-Pro-trp-Phe-NH2 阿片肽家族的序列標志： Tyr-Gly-Gly-Phe-Met(Leu).這是阿片肽能與其受體結合，并發(fā)揮阿片樣藥理活性的必要。, 受體： -內啡肽強啡肽A甲硫腦啡肽亮啡肽： 受體： -內啡肽亮啡肽甲硫腦啡肽亮啡肽 受體：強啡肽A -內啡肽亮啡肽甲硫腦啡肽,阿片受體的激動劑和拮抗劑,阿片受體的激動劑： 嗎啡：麻醉類鎮(zhèn)痛藥 海洛因：成癮性最強的麻醉藥，可透過血腦屏障，產生很強的欣快感。目前僅有英國臨床應用。 度冷?。簩ζ交〉淖饔幂^嗎啡弱，鎮(zhèn)痛作用同嗎啡。 芬太尼：是人工合成的麻醉品，鎮(zhèn)痛作用是嗎啡的80倍，臨床上主要用于吸入麻醉。 美沙酮：毒性和藥理作用同嗎啡，但不產生欣快感，臨床用成癮者的維持治療中。,阿片受體的激動劑和拮抗劑,阿片受體的拮抗劑： 納絡芬(nalorphine)：半激動劑 納絡酮(naloxone)：完全拮抗劑，短效 納曲酮(natrexone)：完全拮抗劑，長效,遞質共存,神經肽 的作用,刺激牛蛙交感神經的節(jié)前纖維，在節(jié)后神經元上可記錄到EPSP、慢EPSP、遲慢EPSP三種電位，在節(jié)后神經元上滴加雙氫-次筒定（nAch R阻斷劑）， EPSP、 慢EPSP消失、遲慢EPSP存在；滴加黃體生成素釋放激素（LHRH）受體的阻斷劑（D-pyro-Glu-）后，再刺激節(jié)前神經纖維遲慢EPSP消失， EPSP、 慢EPSP也消失；滴加LHRH,僅記錄到遲慢EPSP。說明LHRH可提高神經元的興奮性，但不產生EPSP。 LHRH LHRH R 電壓門控N鈣通道 抑制鉀離子通道 去極化 提高興奮性,八.藥物依賴與藥物濫用,（一）藥物依賴性（drug dependence):世界衛(wèi)生組織定義為：“具有藥物依賴性的藥物與有機體相互作用所造成的一種精神狀態(tài)，有時也包括身體狀態(tài)，它表現為一種強迫要連續(xù)或定期用該藥的行為和其他反應，為的是感受它的精神效應，或避免由于斷藥所引起的不適?？砂l(fā)生或不發(fā)生耐受性。 1)Physical dependence/Physiological dependence: Withdrawal syndrome/abstinence syndrome 2)Psychic dependence: 大部分依賴性藥物先產生精神依賴，后產生身體依賴；一旦產生身體依賴更加強精神依賴。致幻劑只產生精神依賴。藥物成癮（addiction）,精神依賴 性是使人產生addiction的主要因素。,（二）藥物濫用(drug aduse),是指與醫(yī)療目的無關的反復大量使用依賴性（dependence producing properties）或稱依賴性潛力（dependence potential）的藥物，用藥者采用自身給藥的方式，導致 精神依賴性和身體依賴性，造成精神混亂和出現一些異常行為，其后果除損害濫用者身體健康和帶來公共衛(wèi)生問題外，還帶來嚴重的社會問題。 物質濫用(substance abuse)：非藥物的物質，如煙草、乙醇、丙酮、乙醚等的濫用。,（三）依賴性藥物的類別及代表性藥物的依賴表現,1.依賴性藥物的類別： 1.1麻醉藥品(narcotic drugs)： 1.1.1阿片類(opioid