腦的化學(xué)構(gòu)筑

腦的化學(xué)構(gòu)筑第1頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期四一膽堿能神經(jīng)元系統(tǒng)Ach的生物合成和酶解生物合成Ach是膽堿和乙酰輔酶A在膽堿乙?；傅淖饔孟潞铣傻?。膽堿普遍存在于蔬菜、種子、蛋黃、腎、肝中。也能為肝臟合成，但不能為神經(jīng)細(xì)胞合成。膽堿的三種主要來(lái)源是：一是從血液中攝取卵磷脂水解釋放出膽堿；二是由神經(jīng)組織中的磷脂酰膽堿水解得到膽堿；三是更主要來(lái)源于釋放至突觸間隙的Ach經(jīng)酶促降解后生成的膽堿。這些膽堿被重?cái)z取，通過(guò)特異地分布于膽堿能神經(jīng)末梢上的高親和力載體，在Na+、ATP存在的條件下，以主動(dòng)快運(yùn)轉(zhuǎn)和作用快的方式將膽堿轉(zhuǎn)運(yùn)入胞漿，重新合成Ach。第2頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

酶解失活釋放到突觸間隙的Ach主要經(jīng)AchE水解。從神經(jīng)末梢釋放的Ach在2ms內(nèi)即被水解以迅速終止Ach的效應(yīng)，保持突出傳遞的靈活性。第3頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期四Ach能神經(jīng)元的細(xì)胞定位和纖維聯(lián)系局部環(huán)路的Ach能細(xì)胞局部環(huán)路神經(jīng)元主要發(fā)現(xiàn)于紋狀體、伏隔核和嗅結(jié)節(jié)?？赡苓€存在于大腦皮層和海馬。紋狀體內(nèi)Ach活性很高，但破壞皮層至紋狀體的纖維和紋狀體至蒼白球和黑質(zhì)的傳出纖維，紋狀體內(nèi)的Ach濃度無(wú)變化。這些研究表明，紋狀體內(nèi)的膽堿能神經(jīng)元與傳出和傳入聯(lián)系無(wú)關(guān)，它們屬于內(nèi)源性的局部環(huán)路Ach能細(xì)胞。第4頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期四Ach能投射神經(jīng)元基底前腦Ach能系統(tǒng)基底前腦Ach能系統(tǒng)的胞體主要位于內(nèi)側(cè)隔核、斜束帶垂直支和水平支、視前大細(xì)胞區(qū)、蒼白球底板的無(wú)名質(zhì)及其向前延伸的蒼白球腹側(cè)區(qū)、基核。從這些核團(tuán)發(fā)出的Ach能纖維主要投射至除紋狀體以外的端腦中的所有結(jié)構(gòu)和一些腦干區(qū)，包括：杏仁、海馬、所有的邊緣皮層和新皮層區(qū)、韁核和腳間核等。第5頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期四腦干Ach能系統(tǒng)由腦橋被蓋膽堿能系統(tǒng)和延髓中的膽堿能神經(jīng)元組成。腦橋被蓋Ach能系統(tǒng)主要投射到丘腦、頂蓋、韁核、腳間核、蒼白球、外側(cè)下丘腦和基底前腦等。而延髓中的Ach能神經(jīng)元，主要分布于一些腦神經(jīng)核。第6頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期四3.與Ach有關(guān)的功能運(yùn)動(dòng)、活動(dòng)：姿勢(shì)、反射和步態(tài)溫度調(diào)節(jié)傷害性感覺(jué)攝食行為、飲水和進(jìn)食攻擊睡眠與失眠學(xué)習(xí)和記憶第7頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期四二腦內(nèi)的單胺能神經(jīng)系統(tǒng)單胺包括去甲腎上腺素（NA）、腎上腺素（A）、多巴胺（DA）和5-羥色胺（5-HT）。其中NA、A和DA稱為兒茶酚胺（CA）。兒茶酚胺和5-羥色胺是中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的經(jīng)典神經(jīng)遞質(zhì)，含單胺神經(jīng)遞質(zhì)的神經(jīng)元稱為單胺能神經(jīng)元。這些神經(jīng)元的胞體和纖維幾乎遍及整個(gè)中樞神經(jīng)系統(tǒng)。第8頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期四兒茶酚胺的生物合成合成CA的原料是來(lái)自血液的L-氨基酸酪氨酸，在胞漿中經(jīng)酪氨酸羥化酶羥化生成多巴。多巴在芳香族氨基酸脫羧酶的作用下，脫羧生成DA，之后DA進(jìn)入囊泡，在囊泡中經(jīng)多巴胺--羥化酶催化生成NA，最后在腎上腺能神經(jīng)元或腎上腺嗜鉻細(xì)胞內(nèi)經(jīng)苯乙醇胺氮位甲基移位酶的催化下生成A。第9頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期四去甲腎上腺素能神經(jīng)元系統(tǒng)（1）NA能細(xì)胞群的分布A1細(xì)胞群：定位于延髓外側(cè)網(wǎng)狀核。A2細(xì)胞群；位于延髓背內(nèi)側(cè)，連合核腹外側(cè)和迷走神經(jīng)背運(yùn)動(dòng)核外側(cè)。A3細(xì)胞群：位于背側(cè)副橄欖核，外側(cè)延髓被蓋區(qū)。A4細(xì)胞群：位于小腦核腹側(cè)，藍(lán)斑的尾端。A5細(xì)胞群：位于藍(lán)斑下核的區(qū)域中。A6細(xì)胞群：位于藍(lán)斑，是最大的NA細(xì)胞群。A7細(xì)胞群：位于腦橋外側(cè)被蓋區(qū)中。第10頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

NA能上行投射系統(tǒng)，該系統(tǒng)可分為上行背側(cè)束：胞體起自藍(lán)斑A6細(xì)胞群，主要分布到中腦、丘腦、端腦邊緣系統(tǒng)和大腦皮層。此外，經(jīng)小腦上腳進(jìn)入小腦;（2）NA能通路第11頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期四上行腹側(cè)束：A1、A2、A4、A5和A7A細(xì)胞群發(fā)出，到達(dá)中腦網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、隔區(qū)、丘腦背內(nèi)側(cè)核和下丘腦室旁核；第12頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期四NA能下行投射系統(tǒng)，也可分為背側(cè)束和腹側(cè)束：前者起源于A6和A7細(xì)胞群，纖維下行分布于延髓孤束核、延髓后角等，參與感覺(jué)傳入和調(diào)節(jié)交感神經(jīng)元的生理功能；后者細(xì)胞起源于A1和A2細(xì)胞群，終止于脊髓前角和側(cè)角，參與軀體運(yùn)動(dòng)與內(nèi)臟運(yùn)動(dòng)的調(diào)節(jié)。第13頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（3）NA的生理功能NA對(duì)心血管功能的調(diào)節(jié)：腦室內(nèi)注射NA，引起動(dòng)物血壓降低和心率減慢，這種特異作用與受體的活動(dòng)有關(guān);NA對(duì)體溫的調(diào)節(jié)：動(dòng)物的體溫調(diào)節(jié)中樞在下丘腦，此區(qū)含有豐富的NA能神經(jīng)末梢，在不同動(dòng)物腦室內(nèi)注射NA可引起體溫降低或體溫升高兩種截然不同的反應(yīng)，其動(dòng)物種系差異很大;NA對(duì)攝食的影響：在動(dòng)物下丘腦外側(cè)區(qū)即“饑餓中樞”放置NA，能增加動(dòng)物攝食。NA與睡眠和覺(jué)醒：一般認(rèn)為腦干中的NA神經(jīng)元，尤其藍(lán)斑核后部的NA能神經(jīng)元與動(dòng)物的快波睡眠有關(guān)。提高腦內(nèi)NA含量，可使動(dòng)物產(chǎn)生睡眠。第14頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期四另外，提高中樞NA的作用，在行為上動(dòng)物表現(xiàn)為一般活動(dòng)加強(qiáng)，覺(jué)醒和防御反應(yīng)加強(qiáng)，提示NA有助于中樞神經(jīng)系統(tǒng)維持覺(jué)醒狀態(tài)。NA與學(xué)習(xí)記憶：研究發(fā)現(xiàn)，提高中樞內(nèi)NA含量，可提高動(dòng)物條件反射的建立，并改善時(shí)間記憶的儲(chǔ)存。NA與鎮(zhèn)痛：NA與針刺鎮(zhèn)痛有關(guān)（對(duì)抗）。NA與精神障礙：NA系統(tǒng)活動(dòng)的失?？赡芘c躁狂或抑郁有關(guān)，活動(dòng)增強(qiáng)時(shí)出現(xiàn)躁狂癥狀，減弱時(shí)可能導(dǎo)致抑郁，這些推測(cè)尚有待于進(jìn)一步證實(shí)。第15頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期四腎上腺素能神經(jīng)元哺乳動(dòng)物腦內(nèi)A的含量?jī)H占A和NA總量的5%~10%。（1）A能神經(jīng)細(xì)胞的分布：共分為三群，分別是C1、C2和C3細(xì)胞群。C1細(xì)胞群：位于橄欖復(fù)合體顱側(cè)，延髓的腹外側(cè)和面神經(jīng)核的尾側(cè)。C2細(xì)胞群：位于延髓網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的背部，前庭核內(nèi)側(cè)。C3細(xì)胞群：位于延髓中縫的背側(cè)，舌下神經(jīng)起始部的內(nèi)側(cè)。第16頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期四(2）A能神經(jīng)元纖維投射部分終止于迷走神經(jīng)背核和孤束核；部分終止于藍(lán)斑、中腦中央灰質(zhì)、丘腦和下丘腦（室旁核和弓狀核）。第17頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第18頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期四(3）A能神經(jīng)元的功能與NA能神經(jīng)元相比，對(duì)A能神經(jīng)元的功能研究甚少，這是由于腦內(nèi)NA的含量大大高于A的含量，因此A能神經(jīng)元的作用易被NA能神經(jīng)元掩蓋。但已有的研究表明，A能神經(jīng)元參與血壓的調(diào)節(jié)、食物和水的攝取、內(nèi)分泌、體溫和呼吸等。第19頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期四多巴胺能神經(jīng)元系統(tǒng)（１）DA能神經(jīng)元的分布A８細(xì)胞群：主要集中在網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中。A９細(xì)胞群：主要位于黑質(zhì)。A１０細(xì)胞群：主要位于中腦腹被蓋區(qū)。A１１細(xì)胞群：主要位于室周灰質(zhì)。A１２細(xì)胞群：位于弓狀核和室周前核。A１３細(xì)胞群：位于背下丘腦。A１４細(xì)胞群：位于丘腦下部前端的內(nèi)側(cè)。A１５細(xì)胞群：位于視前背側(cè)區(qū)。A１６細(xì)胞群：位于嗅球的球?qū)印５?0頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（２）DA能神經(jīng)元的纖維投射上行DA能神經(jīng)元系統(tǒng)中腦－紋狀體系：起源于黑質(zhì)（A９），終止于紋狀體。中腦－皮層系：起源于A９和A１０，發(fā)出纖維廣泛支配大腦皮層和端腦的廣大區(qū)域，與情緒整合有關(guān)。中腦－間腦系：起自A９和A１０，投射至外側(cè)韁核、丘腦底核和下丘腦第21頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期四下行DA能神經(jīng)元系統(tǒng)中腦－腦干系：起源于A９和A１０，投射至中縫背核和外側(cè)臂旁核下丘腦－脊髓系：起源于A１１和A１３，投射至延髓、脊髓后角。第22頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期四DA對(duì)錐體外系運(yùn)動(dòng)功能的調(diào)節(jié)：DA神經(jīng)元在紋狀體錐體外系運(yùn)動(dòng)的調(diào)控中至關(guān)重要。中腦DA能神經(jīng)元的損傷或缺失，引起紋狀體內(nèi)DA缺乏，可導(dǎo)致多種運(yùn)動(dòng)障礙性疾病，包括帕金森氏病等。（３）DA的主要生理功能第23頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期四DA與精神活動(dòng)：中腦邊緣DA能系統(tǒng)和中腦皮層DA能系統(tǒng)參與精神活動(dòng)包括情感、認(rèn)知、思維、理解和推理等的調(diào)節(jié)。精神分裂癥的DA學(xué)說(shuō)。第24頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

DA與垂體激素分泌：當(dāng)垂體功能異常亢進(jìn)時(shí)，DA激動(dòng)劑可成功地抑制垂體功能；

DA對(duì)心血管功能的調(diào)節(jié)：在中樞神經(jīng)系統(tǒng)不同部位的DA能神經(jīng)元對(duì)心血管系統(tǒng)的作用不盡相同。有抑制也有興奮作用；DA對(duì)胃腸道活動(dòng)的影響：中樞DA能系統(tǒng)參與胃蛋白酶、胃酸、胰腺堿性物和酶的分泌等胃腸道功能的調(diào)節(jié)。DA缺乏易引起潰瘍病。第25頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期四DA與中樞催吐作用：興奮孤束核等處的DA受體可出現(xiàn)中樞性嘔吐。DA對(duì)眼內(nèi)壓的影響：興奮眼內(nèi)DA受體，眼內(nèi)壓升高。DA與視網(wǎng)膜信息傳遞的影響：光反應(yīng)調(diào)節(jié)。DA與痛和鎮(zhèn)痛：增強(qiáng)中樞神經(jīng)系統(tǒng)中DA系統(tǒng)功能活動(dòng)的藥物可明顯地對(duì)抗嗎啡鎮(zhèn)痛，減弱中樞神經(jīng)系統(tǒng)中DA能系統(tǒng)功能活動(dòng)的藥物則能增強(qiáng)嗎啡鎮(zhèn)痛。第26頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期四腦內(nèi)的5-羥色胺能神經(jīng)元系統(tǒng)主要存在于消化道、血液和中樞神經(jīng)系統(tǒng)中；來(lái)自色氨酸第27頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（１）5-HT神經(jīng)元胞體的分布：腦干中縫核群B1-9群第28頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（２）5-HT能神經(jīng)元的纖維投射：投射廣泛第29頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（３）5-HT的生理功能5-HT對(duì)心血管功能活動(dòng)的調(diào)節(jié)：5-HT在心血管調(diào)節(jié)的作用與動(dòng)物種屬和腦的不同部位有關(guān)。5-HT與呼吸活動(dòng)：提高5-HT活性，呼吸抑制5-HT對(duì)體溫調(diào)節(jié)：5-HT對(duì)睡眠的影響：對(duì)于人類，5-HT主要影響快波睡眠，含量與快波睡眠呈線性關(guān)系。睡眠和覺(jué)醒的機(jī)制很復(fù)雜，正常睡眠和覺(jué)醒的維持有賴于5-HT和NA相互制約和相互協(xié)調(diào)。5-HT和性行為：與中樞DA增強(qiáng)性行為的情形相反，中樞5-HT有抑制性行為的作用。第30頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期四5-HT與攝食：抑制攝食的作用。5-HT與痛和鎮(zhèn)痛：許多研究表明，增強(qiáng)腦和脊髓內(nèi)的5-HT能神經(jīng)活動(dòng)可以鎮(zhèn)痛或增強(qiáng)鎮(zhèn)痛藥物和針刺鎮(zhèn)痛的作用，相反，若降低這些神經(jīng)元的活動(dòng)，可導(dǎo)致痛覺(jué)過(guò)敏或明顯地減弱藥物鎮(zhèn)痛和針刺鎮(zhèn)痛的作用。另外，在痛和鎮(zhèn)痛的調(diào)節(jié)中，5-HT和NA有相互制約的影響。5-HT與內(nèi)分泌：參與下丘腦－垂體－腎上腺軸的作用；影響TRH、TSH、GH、PRL等內(nèi)分泌物質(zhì)的分泌。5-HT與精神活動(dòng)：腦內(nèi)5-HT含量過(guò)高和過(guò)低都可引起精神障礙。精神分裂癥患者腦內(nèi)5-HT代謝異常，憂郁癥患者腦內(nèi)5-HT含量明顯降低。第31頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期四腦內(nèi)的氨基酸能神經(jīng)元系統(tǒng)中樞神經(jīng)系統(tǒng)作為經(jīng)典神經(jīng)遞質(zhì)的乙酰膽堿和單胺類只占腦內(nèi)神經(jīng)遞質(zhì)的一小部分，大部分神經(jīng)遞質(zhì)是氨基酸類，包括谷氨酸、天冬氨酸、-氨基丁酸和甘氨酸。其中谷氨酸和天冬氨酸對(duì)神經(jīng)元有很強(qiáng)的興奮作用，被稱為興奮性氨基酸；-氨基丁酸和甘氨酸對(duì)神經(jīng)元行使抑制作用，被稱為抑制性氨基酸。第32頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第33頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（1）興奮性氨基酸的分布和纖維聯(lián)系興奮性氨基酸在腦內(nèi)的含量極高，尤其是谷氨酸，其含量可超過(guò)其他氨基酸的幾倍甚至10倍以上，但在各腦區(qū)之間的差別很少超過(guò)兩倍，大腦皮層（顳葉、額葉、枕葉）、小腦、紋狀體含量較高，丘腦、下丘腦和腦干次之；而天冬氨酸以小腦、丘腦和下丘腦含量最高，其次是大腦皮層、紋狀體和腦干。第34頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第35頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第36頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期四學(xué)習(xí)記憶功能：海馬的谷氨酸參與了學(xué)習(xí)和記憶的神經(jīng)基礎(chǔ)。（2）興奮性氨基酸的生理功能第37頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期四興奮性氨基酸和精神分裂癥：目前認(rèn)為，精神分裂癥的發(fā)病可能與腦內(nèi)DA和谷氨酸系統(tǒng)之間的平衡失調(diào)有關(guān)。第38頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期四興奮性氨基酸與神經(jīng)變性疾?。阂恍┥窠?jīng)變性疾病的發(fā)生可能是由于興奮性氨基酸能神經(jīng)元的過(guò)度活動(dòng)引起腦內(nèi)某些區(qū)域中神經(jīng)元損傷或凋亡所致。如老年性癡呆。興奮性氨基酸的神經(jīng)毒性作用：有研究表明，興奮性氨基酸在缺氧、缺血、腦外傷和持續(xù)癲癇所導(dǎo)致的急性神經(jīng)元損傷中起關(guān)鍵性作用。在這些病變中，神經(jīng)元興奮性氨基酸釋放增加，重?cái)z取減少以及死亡細(xì)胞中興奮性氨基酸的大量溢出而引起細(xì)胞外興奮性氨基酸濃度大幅度增加，導(dǎo)致細(xì)胞變性死亡。第39頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2.抑制性氨基酸抑制性氨基酸主要包括-氨基丁酸（GABA）和甘氨酸，現(xiàn)在認(rèn)為，GABA是高位中樞的抑制性遞質(zhì)，甘氨酸為低位中樞（脊髓和腦干）中間神經(jīng)元的抑制性遞質(zhì)。（1）抑制性氨基酸神經(jīng)元的分布和纖維聯(lián)系與單胺能末梢的分布相似，GABA能神經(jīng)末梢在腦內(nèi)分布也很廣泛，約有30%的神經(jīng)末梢的突觸以GABA為神經(jīng)遞質(zhì)，其含量是腦內(nèi)單胺類遞質(zhì)的1000倍以上。GABA能神經(jīng)元主要分布于：腦的新皮層、尾核、蒼白球、內(nèi)側(cè)隔核、伏隔核、斜角帶核、齒狀回、海馬。間腦的丘腦網(wǎng)狀核、下丘腦尾側(cè)部、丘腦底核，以及中腦的上丘、黑質(zhì)、中縫背核。小腦皮層和脊髓灰質(zhì)。在中樞各部位中，黑質(zhì)的GABA含量最高，蒼白球次之。第40頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（2）抑制性氨基酸的主要生理功能GABA的抗焦慮作用：GABA的抗驚厥作用：降低腦內(nèi)GABA含量可使動(dòng)物產(chǎn)生驚厥，提高則導(dǎo)致抑制，使動(dòng)物運(yùn)動(dòng)減少。GABA與內(nèi)分泌：GABA參與腺垂體和神經(jīng)垂體激素分泌的調(diào)節(jié)。包括提高PRL和LH的含量，抑制ACTH和TSH的分泌。GABA與攝食：提高腦內(nèi)GABA含量，動(dòng)物攝食明顯減少。GABA與鎮(zhèn)痛：研究結(jié)果不一致，有增強(qiáng)也有抑制作用。第41頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第42頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期四四一氧化氮（NO）神經(jīng)元在腦內(nèi)的分布神經(jīng)組織中的內(nèi)源性NO的生物合成途徑是：L-精氨酸在NOS（NO合成酶）催化下生