神经元间信息传递的神经化学课件.ppt
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1、神经元间信息传递的神经化学,1,神经元间信息传递的神经化学1,神经信息物质的概念: 在神经系统内部或神经细胞和靶细胞之间传递与神经活动有关信息的化学物质,包括神经递质、神经调质和神经激素等。,第一节 神经递质与调质概论,2,神经信息物质的概念:第一节 神经递质与调质概论 2,一、 神经递质概念与分类,由一个神经元末梢释放担任信使,作用于次一级神经元或效应器细胞膜上相应的受体发生效应的神经化学物质。,神经递质(neurotransmitter) 的基本概念,特点:传递信息快,作用强,选择性高,3,一、 神经递质概念与分类 由一个神经元末梢释放,Back in 1920s, Otto Loewi
2、discovered the first neurotransmitter.,离体双蛙心灌流实验,4,Back in 1920s, Otto Loewi dis,已经发现的神经递质,经典神经递质(ACH,NE,DA,5-HT,GLU,GABA等) 神经肽(阿片肽,速激肽,CRH,NT等)其它类型NO、CO组织胺(Histamine)腺苷(ATP),5,已经发现的神经递质经典神经递质(ACH,NE,DA,5-HT,神经递质的主要特征,1)存在合成该递质的原料和酶系2)贮存于囊泡,避免被破坏3)突触前刺激能导致该递质的释放4)递质作用于突触后膜上相应的受体,发挥效应5)突触部位存在该类递质的快速失
3、活或重摄取机制6)作用可被模拟或阻断(可干预),6,神经递质的主要特征 1)存在合成该递质的原料和酶系6,神经肽:高频的或成簇的电刺激在神经细胞中,乙酰胆碱是由胆碱和乙酰辅酶A在胆碱乙酰移位酶(胆碱乙酰化酶)的催化作用下合成的。中枢神经递质:指CNS神经元间传递信息的化学物质重症肌无力 (myasthenia gravis, MG)脑内50%以上突触是以Glu为递质的兴奋性突触胞裂外排(结合型变游离型)脑内分布相对集中传出神经系统药物可通过直接作用于受体或影响递质的合成、贮存、释放和灭活发挥药理效应。1)防止脊髓运动神经元在胚胎期发生的凋亡Burst firing肾上腺素受体 (NE, E)2
4、)贮存于囊泡,避免被破坏凡含有儿茶酚结构的生物胺类神经递质统称为儿茶酚胺(catecholamines,CA)老年痴呆症的突出病理改变之一:ACTH 促肾上腺皮质激素 39肽经典神经递质(ACH,NE,DA,5-HT,GLU,GABA等)一、 神经系统药物作用特点FSH 卵泡刺激素,神经递质的分类,7,神经肽:高频的或成簇的电刺激神经递质的分类 按照生理功能 兴,二、 神经递质合成与贮存,合成部位:神经元胞体或轴突末梢的胞浆贮存部位: 突触前彼此分离的突触囊泡,不同的神经递质有不同的合成途径,8,二、 神经递质合成与贮存 合成部位:神经元胞体或轴突末梢的,神经递质释放: 胞吐,三、 神经递质释
5、放与清除,9,神经递质释放: 胞吐三、 神经递质释放与清除 9,神经递质的清除,10,神经递质的清除酶降解 扩散(重摄取 )酶降解重载入10,四、 神经调质概念和特征,神经调质(neuromodulater)概念,神经元产生的一类化学物质,大多经G蛋白耦联并诱发缓慢的突触前或突触后电位。它们虽不直接引起突触后生物学效应,却能调节神经递质在突触前的释放及突触后细胞的兴奋性,调制突触后细胞对神经递质的反应 。,特点:作用缓慢而持久,且范围较广,11,四、 神经调质概念和特征 神经调质(neuromodula,由神经细胞、胶质细胞或其他分泌细胞分泌 对神经递质起调制作用,本身不直接负责跨突触信号传递
6、或不直接引起效应细胞的功能改变 间接调制神经递质在突触前神经末梢的释放及其基础活动水平,神经调质主要特征,12,由神经细胞、胶质细胞或其他分泌细胞分泌神经调质主要特征12,五、 神经递质与调质共存,神经递质共存(neurotransmitter coexistance),一个神经元同时含有多种神经递质或调质以及两个神经元之间通过多种化学传递的现象,经典递质储存在大,小囊泡中,而神经肽与经典递质共同储存在大囊泡中,13,五、 神经递质与调质共存神经递质共存(neurotrans,神经递质与调质间的相互作用突触前相互调节释放量突触后相互调节拮抗或协调神经传递和调节的形式更加精细和多样化,递质共存的
7、形式和意义,14,神经递质与调质间的相互作用递质共存的形式和意义14,第二节 神经递质与调质各论,一、 神经肽,体内能够传递信息的多肽,主要分布于神经组织。不是小分子化合物。,神经肽的最初发现 von Euler (1931): P 物质(substance P)。测定垂体后叶加压素(vasopressin, VP)催产素(oxytocin, OT)。Erspamer (60年代) 两栖动物皮肤活性肽。到目前已发现几十种神经肽相应神经肽受体及作用机制的研究也日新月异。,15,第二节 神经递质与调质各论 一、 神经肽体内能够传递信息,(一)解剖学分类(按分布和发现的部位分类),垂体肽,ACTH
8、促肾上腺皮质激素 39肽-MSH -促黑素 13肽 GH 生长激素 191肽 FSH 卵泡刺激素 LH 黄体生成素,神经肽的分类,16,(一)解剖学分类(按分布和发现的部位分类) 垂体肽ACTH,下丘脑释放激素,CRH 促皮质素释放激素 41肽GHRH 生长激素释放激素 44肽SS 生长抑素 14肽 GnRH 促性腺激素释放激素 10肽TRH 促甲状腺素释放激素 3肽VP(ADH) 加压素(抗利尿激素)9肽 OT 催产素 9肽,17,下丘脑CRH 促皮质素释放激素,脑肠肽,1.从脑和胃肠道中均被分离:SP(11肽)、SS (14肽)、NT (13肽)、CCK8 (8肽)2.从脑中被分离,RIA
9、、ICC示胃肠道中有相 应的物质 M-ENK(5肽)、L-ENK (5肽) 、 -END (31肽)、TRH (3肽)3.从胃肠道中分离,RIA、ICC示脑中有相应 的物质 VIP(28肽),18,脑肠肽1.从脑和胃肠道中均被分离:18,(二) 分子生物学分类(按所属家族分类),1.速激肽(tachykinins): SP、NKA、NKB、NPK、泡蟾肽、章鱼涎肽2.垂体后叶激素:VP、OT3.内阿片肽:ENK、-END、DYN4.胆囊收缩样肽:CCK-85.内皮素6.心钠素7.胰多肽相关肽等,19,(二) 分子生物学分类(按所属家族分类)1.速激肽(tac,前神经肽原,神经肽的生物合成,20
10、,前神经肽原DNAmRNA转录翻译去掉神经肽原信号肽翻译后加工,前神经肽原的合成,信号肽引导前神经肽原的合成,21,前神经肽原的合成信号肽引导前神经肽原的合成21,神经肽合成、加工、运输和分泌,22,神经肽合成、加工、运输和分泌22,神经肽的释放和作用方式,(一) 释放 神经肽的部分功能是作为神经递质来实现的。电刺激或高钾引起细胞膜去极化打开电压依赖性钙通道细胞Ca2+内流囊泡释放神经递质和神经肽。钙通道:经典递质:T或N型通道突触区神经肽: L型(或N型)通道突触外区电刺激:经典递质:单一或低频率的电刺激神经肽:高频的或成簇的电刺激,23,神经肽的释放和作用方式(一) 释放23,神经肽的释放
11、,Dense core vesicles are transported down the axon to terminalsDSVs are docked outside the active zone Released upon large, sustained calcium entry into the cellHigh frequency action potentialsBurst firing,24,神经肽的释放Dense core vesicles are,Storage of peptide neurotransmitters,Fischer-Colbrie et al.,
12、1982; Obendorf et al., 1988,Synaptic vesicles = 50 nm,Dense core vesicles = 100 nm,25,Storage of peptide neurotransm,神经肽的作用方式神经递质方式(突触传递方式) 轴突末梢突触后膜的特异性受体突触后神经元或靶细胞产生EPSP/IPSP特点:距离近、传递速度快、作用强、选择性专一2. 神经激素方式 (神经内分泌方式)激素血循环远隔的靶器官3. 神经调质方式 (突触调制方式)以旁分泌的方式,调节突触前终末递质的释放或改变靶细胞对递质的敏感性。特点:弥散速度慢,起效慢,作用较弱,选择性
13、较差。,26,神经肽的作用方式26,二、 乙酰胆碱,1. 分布和作用,外周胆碱能纤维副交感神经节后纤维交感、副交感神经节前纤维躯体运动神经纤维支配汗腺的交感神经节后纤维骨骼肌的交感舒血管纤维中枢胆碱能神经元中枢发出的运动神经、脑干网状上行激动系统、纹状体、边缘系统和大脑皮层等,27,二、 乙酰胆碱1. 分布和作用外周胆碱能纤维27,含毒蕈碱的蘑菇,含烟碱植物的花,受体胆碱能受体烟碱型受体(N型受体,对烟碱(nicotine)比较敏感)节前纤维、躯体运动神经纤维毒蕈碱受体(M型受体,对毒蕈碱(muscarine)比较敏感 ) 副交感神经节后纤维,28,含毒蕈碱的蘑菇含烟碱植物的花受体胆碱能受体2
14、8,老年痴呆症的突出病理改变之一: 基底前脑复合体胆碱能神经元明显丢失,功能:参与心血管活动、摄食、饮水、睡眠、觉醒、感觉和运动、学习和记忆的调节。,29,老年痴呆症的突出病理改变之一: 功能:参与心血管活动、摄食,在神经细胞中,乙酰胆碱是由胆碱和乙酰辅酶A在胆碱乙酰移位酶(胆碱乙酰化酶)的催化作用下合成的。由于该酶存在于胞浆中,因此乙酰胆碱在胞浆中合成,合成后由小泡摄取并贮存起来。,2. 乙酰胆碱的合成,光敏感易水解易被乙酰胆碱酯酶分解,30,在神经细胞中,乙酰胆碱是由胆碱和乙酰辅酶A在胆碱乙酰移位酶(,在核周体合成后运至末梢的胞浆中,在胆碱能神经末梢(富含Mi和ChAT)合成,胆碱、乙酰辅
15、酶A和胆碱乙酰基转移酶,31,在核周体合成后运至末梢的胞浆中在胆碱能神经末梢胆碱、乙酰辅酶,3. 贮存和释放,胞浆内合成,后进入囊泡贮存,结合型Ach 胞裂外排(结合型变游离型),32,3. 贮存和释放 胞浆内合成,后进入囊泡贮存,结合型Ach3,4. 重摄取和失活,在突触间隙,大部分Ach在AchE的作用下水解成胆碱和乙酸而失去活性 Ach迅速被AchE降解 , Ach在突触间隙弥散的量很小 胆碱可被再摄取转运回突触前末梢,调控突触间隙Ach浓度,33,4. 重摄取和失活 在突触间隙,大部分Ach在AchE,胆碱酯酶抑制剂(ChEI)抑制AchE,造成突触间隙Ach聚集,延长Ach作用,密胆
16、碱抑制胆碱再摄取,黑寡妇毒蜘蛛毒液促胞吐,肉毒杆菌毒素抑制胞吐,烟碱或毒蕈碱刺激受体,箭毒阻断受体,可逆性ChEI(毒扁豆碱和新斯的明)可使AchE失活4小时左右,常用于青光眼、重症肌无力及肠道平滑肌功能障碍中枢作用的ChEI(他克林和多奈哌齐等)可使AD患者中枢Ach浓度增加,缓解AD 的认知功能障碍,不可逆ChEI磷酸化AchE,使之不易水解,酶难以恢复,久后,还会导致酶完全不可活化,称为酶的“老化”。有机磷杀虫剂(如敌百虫、对硫磷等)属此类不可逆性AchE抑制剂。,5. 胆碱能突触的药理学,34,胆碱酯酶抑制剂(ChEI)抑制AchE,造成突触间隙Ach聚,ACh乙酰胆碱的生理功能:参与
17、镇痛;增进学习与记忆能力;调节觉醒与睡眠;参与体温调节;参与摄食和饮水;升高血压作用;对维持机体的运动与感觉有意义。,35,ACh乙酰胆碱的生理功能:35,大S:“肉毒杆菌改变了女明星的生命”。,36,大S:“肉毒杆菌改变了女明星的生命”。 36,二、 儿茶酚胺类,化学结构,凡含有儿茶酚结构的生物胺类神经递质统称为儿茶酚胺(catecholamines,CA)人脑内仅约0.0005%的神经元是以CA作为神经递质 对脑内所有的回路系统有调节作用,通过促进和削弱神经元之间的联系,调节脑内回路系统的可塑性,37,二、 儿茶酚胺类 化学结构凡含有儿茶酚结构的生物胺类神经递,合成,原料:血液中的酪氨酸,
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