神经递质总论.ppt
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1、神经递 质(Neurotransmitter)在化学性突触传递过程中起信息传递作用的化学物质,20世纪初德国科学家奥托洛伊:迷走神经控制心脏跳动17年的积累灵感双蛙心灌流实验,第一个神经递质:乙酰胆碱1936年诺贝尔生理/医学奖,第一个神经递质的发现 乙酰胆碱,乙酰胆碱:一个分子与三个诺贝尔奖,乙酰胆碱是神经递质:1936年诺贝尔生理/医学奖奥托洛伊“迷走神经物质”的发现膜片钳技术与乙酰胆碱受体:1991年诺贝尔生理/医学奖1976年,德国Neher和Sakmann首次在青蛙肌细胞上用双电极钳制膜电位的同时,记录到乙酰胆碱激活的单通道离子电流,从而产生了膜片钳技术乙酰胆碱与一氧化氮:1998年
2、诺贝尔生理/医学奖1980 年发现乙酰胆碱对血管的作用与血管内皮细胞是否完整有关:乙酰胆碱仅能引起内皮细胞完整的血管扩张,内容提要,神经元之间信息传递的方式:电突触和化学性突触神经递质的定义神经递质的判定标准神经递质的分类神经递质的代谢:合成、储存、释放、失活,神经元之间信息传递的方式,神经元最主要的功能是通过突触(Synapse)进行细胞间的信息传递突触有电突触(Electrical Synapse)和化学性突触(Chemical Synapse),但以化学性突触为主电突触通过缝隙连接(gap junction)直接完成细胞间的电信息传递化学性突触传递必须依赖于神经递质(Neurotrans
3、mitters)作用于突触后膜的受体而完成细胞间的信息传递,缝隙连接,电突触,化学性突触,化学性突触,信号如何从突触前细胞向突触后细胞传递?电-化学-电模式突触前膜释放化学性物质化学性物质结合在突触后膜上的受体突触后膜离子通道开放(直接或间接)配体门控离子通道受体(Ligand-gate Ion Channel Receptors)G蛋白偶联受体(G-protein coupled Receptor,Second-Messenger Pathways)Tyrosine Protein Kinase Receptors(酪氨酸激酶受体)突触后电位兴奋性突触后电位(EPSP)抑制性突触后电位(IP
4、SP),Synaptic transmission at chemical synapses involves several steps,Neurotransmitters act either directly or indirectly on ion channels that regulate current flow in neurons,电突触与化学性突触,电突触与化学性突触,电突触,化学性突触,突触前后膜间距离,突触前后细胞胞浆连续性,超微结构,化学物质,突触延迟,传输方向,3.5 nm,20-40 nm,是,否,缝隙连接,突触前膜、突触间隙、突触后膜,离子电流,神经递质,几乎无
5、,明显:至少0.3 ms,一般 1-5 ms或更长,一般为双向,单向,神经递 质(Neurotransmitter)在化学性突触传递过程中起信息传递作用的化学物质,氨基酸,胺类,多肽,神经递质的定义,神经递质是指由神经末梢所释放的特殊化学物质,该物质能跨过突触间隙作用于神经元或效应细胞上的特异性受体,从而完成信息传递功能的信使物质,神经递质的判定标准(Criteria for neurotransmitter),突触前神经元存在合成递质的前体和酶体系,并能合成该递质递质存在突触小泡内,当冲动抵达末梢时,小泡内递质能释放入突触间隙递质释出后经突触间隙作用于后膜上特异受体而发挥其生理效应存在使该递
6、质失活的酶或其他方式(如重摄取)有特异的受体激动剂或拮抗剂,并能够分别拟似或阻断该递质的突触传递作用,神经递质的判定标准(一),突触前神经元存在合成递质的前体和酶体系,并能合成该递质递质必须在神经元内合成,并储存在神经末梢,同时存在合成该递质的底物和酶,神经递质的判定标准(二),递质存在突触小泡内,当冲动抵达末梢时,小泡内递质能释放入突触间隙递质的释放依靠突触前神经去极化和Ca2+进入突触前末梢,神经递质的判定标准(三),递质释出后经突触间隙作用于后膜上特异受体而发挥其生理效应突触后膜存在特异的受体,被相应的递质激活后膜电位发生改变,配体门控离子通道型受体,代谢型受体G蛋白偶联受体,递质介导的
7、快速突触传递和慢速突触传递,快速突触传递(fast transmission)快速突触传递是递质激活配体门控离子通道受体,通过对受体的变构作用使通道开放,引起突触后膜电位反应,仅需几个毫秒快速突触传递常发生在神经环路中,调节快速的反射活动慢速突触传递(slow transmission)慢速突触传递出现在促代谢型受体或G蛋白偶联受体,这类受体通过G蛋白影响离子通道的开关,使通道开放或关闭。反应的潜伏期长达几百毫秒,时程长达数秒、数分。在正常情况下不足以引起动作电位的产生,但可影响突触后神经元的电生理特性,如静息电位,阈电位、动作电位的时程以及重复放电的特征,神经递质的判定标准(四),递质释放到
8、突触间隙,与突触后受体结合,未与受体结合的一部分递质必须迅速移去,否则突触后神经元不能对随即而来的信号发生反应存在使该递质失活方式重摄取酶解弥散,神经递质的判定标准(五),有特异的受体激动剂或拮抗剂递质的作用可以被外源性受体竞争性拮抗剂以剂量依赖方式阻断,或被受体激动剂模拟,并能够分别拟似或阻断该递质的突触传递作用,神经递质的判定标准(特例),随着信息传递物质不断被发现,人们发现NO、CO等不完全符合上述条件,所以这个标准并不完善,假性神经递质与肝昏迷,食物蛋白中含有的芳香族氨基酸如苯丙氨酸和酪氨酸,在肠道经细菌脱羧酶的作用,生成苯乙胺和酪胺单胺类物质被吸收后,绝大部分在肝内被单胺氧化酶分解在
9、肝功能障碍或存在门-体分流时,血液中这些类单胺物质含量大大增加,由于血脑屏障通透性增高,血液中的单胺类可大量进入脑内在神经细胞内,苯乙胺和酪胺经非特异性羟化酶作用,在侧链位置上被羟基化,形成苯乙醇胺、羟苯乙醇胺和酪胺化学结构与正常神经递质去甲肾上腺素和多巴胺相似,但其效能只相当于去甲肾上腺素的1/10左右,故称为假性神经递质FNT可被大脑皮质和脑干网状结构上行激动系统神经末梢所摄取、贮存和释放,使上行激动系统的神经冲动传递发生障碍,因而大脑皮质不能维持兴奋状态而出现昏 迷黑质-纹状体中抑制性递质多巴胺被FNT取代,出现扑翼样震颤左旋多巴治疗,形成真性神经递质与假性神经递质竞争,假性神经递质与肝
10、昏迷,递质的分类(Categories of neurotransmitters),经典神经递质(Classical neurotransmitters)神经肽(Neuropeptides)其它类型NO、CO组织胺(Histamine)腺苷(ATP),经典神经递质(Classical neurotransmitters),乙酰胆碱(Acetylcholine,Ach)单胺类(Monoamine)多巴胺(Dopamine,DA)去甲肾上腺素(Norepinephrine,NE)肾上腺素(Epinephrine,E)5-羟色胺(Serotonin or 5-hydroxytryptamine,5-
11、HT)氨基酸类(Amino acids)Glutamate(谷氨酸),Aspartate(天冬胺酸)Glycine(甘氨酸),GABA(-氨基丁酸),神经肽(Neuropeptides)家族-神经系统存在的参与神经信息传递,具有生物活性的肽类物质,由510个氨基酸组成,分子量在5005000之间,速激肽(tachykinins)P物质(substance P,SP)神经激肽A(neurokinin A,NKA)神经激肽B(neurokinin B,NKB)内阿片肽(endogenous opioid peptides)内吗啡肽(endomorphins,EM-1,EM-2)脑啡肽(enkeph
12、alins,EK)-内啡肽(-endorphin,-EP)强啡肽(dynorphins,DYN)孤啡肽(orphanin),不属内阿片肽,但它的发现与阿片研究密切相关增血糖素相关肽(glucagon-related peptides)血管活性肠肽(vasoactive intestinal peptide,VIP)组异肽(peptide histidine and isoleucine,PHI)组甲肽(peptide histidine and methionine,PHM)垂体腺苷酸环化酶激活肽(pituitary adenylate cyclase activating peptide,P
13、ACAP)生长激素释放激素(growth hormone releasing hormone,GHRH),神经肽(Neuropeptides)家族,垂体后叶激素(Posterior Pituitary Hormones)加压素(vasopressin,VP)催产素(oxytocin,OT)胆囊收缩素样肽(cholecystokinin-like peptides)胆囊收缩素-8(cholecystokinin-8,CCK-8)铃蟾肽样肽(bombesin-like peptides)胃泌素释放肽(gastrin releasing peptide,GRP)神经介素B(neuromedin B,
14、NMB)胰多肽相关肽(pancreatic polypeptide-related peptides)神经肽Y(neuropeptide Y,NPY)酪酪肽(peptide YY,PYY)内膜素(endothelins,ET)内膜素-1(endothelin-1,ET-1)内膜素-2(endothelin-2,ET-2)内膜素-3(endothelin-3,ET-3)心钠素(atrial natriuretic factor,ANF)-心钠素(-atrial natriuretic factor,-ANF)脑钠素(brain natriuretic factor,BNF),神经肽(Neurop
15、eptides)家族,甘丙肽(galanin,GAL)神经降压肽(neurotensin,NT)降钙素基因相关肽(calcitonin-gene related peptide,CGRP)生长激素抑制素(somatostatin,SST)和大脑皮质抑制素(corticostatin)促皮质激素释放因子(corticotrophin releasing factor,CRF)血管紧张素(angiotensin,AT),神经递质与神经调质(Neurotransmitters&neuromodulators),神经调质(neuromodulator):有一些神经调节物本身并不直接触发所支配细胞的功能
16、效应,只是调制传统递质的作用可为神经细胞、胶质细胞或其它分泌细胞所释放,对主递质起调制作用本身不直接负责跨突触信号传递或不直接引起效应细胞的功能改变,而是调节信息传递的效率,增强或削弱递质的效应间接调制主递质在突触前神经末梢的释放及其基础活动水平影响突触后效应细胞对递质的反应性,对递质的效应起调制作用调质与递质并无明确的界限调质是从递质的概念中派生出来的某些化学物质在一种情况下发挥递质的作用,而在另外的情况下是调质(例如,阿片肽作用于血管壁交感神经末梢上的-受体,可促进交感神经末梢释放NE,而作用于-受体,则抑制交感神经末梢释放NE),递质与调质共存的意义,使神经调节的范围更扩大,更精确;它们
17、可各司所长,相互配合,相互补充,协同作用,使神经调节更加多样化,更臻完善体现了一种更经济的调节方式,以减少单个调节物大量持续作用下,可能引起的副作用它们在不同刺激条件下,释出的比例有所不同,以适应不同的需要,递质的代谢(Metabolism of neurotransmitters),递质的合成递质的储存递质的释放递质的失活,递质的代谢(Metabolism of neurotransmitters),递质的合成递质的储存递质的释放递质的失活,小分子递质合成,小分子递质在突触前末梢由底物经酶催化合成酶在胞体内合成,经慢速轴浆运输方式运输到末梢,底物通过胞膜上的转运蛋白摄入底物和酶是合成的限速因
18、素,合成速度受限速酶和底物摄入速度的调节,小分子递质合成(经典递质),合成速度受限速酶和底物摄入速度的调节,合成部位:突触前末梢,合成酶:胞体内合成,慢速轴浆运输(0.55mm/d)末梢,底物:通过胞膜上的转运蛋白(或转运系统)摄入,+,经典递质,神经元不能合成胆碱,合成ACh的胆碱5085%来自突触前膜的重摄取,这些胆碱是由突触间隙ACh经酶解后产生的。,大分子递质合成,神经肽的合成方式完全不同在胞体内合成大分子前体,然后在运输过程中经裂解酶裂解、修饰而成,大分子递质合成(神经肽),合成原料:氨基酸,合成部位:胞体内,合成大分子前体,运输,裂解酶裂解、修饰,末梢,大分子递质(神经肽),胞体内
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