神經(jīng)元的信息傳遞

1、第三講神經(jīng)元的信息傳遞,主講人：張隆華,突觸傳遞,突觸的類型化學(xué)突觸傳遞的原理突觸整合的原理,神經(jīng)科學(xué) Neuroscience,神經(jīng)科學(xué) Neuroscience,突觸：信息從一個神經(jīng)元傳遞到另一個神經(jīng)元的特殊的接觸位點(diǎn)。1897， Charles Sherrington 將這些位點(diǎn)命名為“Synapse”；1959， Edwin Furshpan, David Potter 證實了電突觸的存在；1921， Otto L

2、oewi提供了化學(xué)突觸的證據(jù)；1951， John Eccles應(yīng)用玻璃微電極研究中樞神經(jīng)系統(tǒng)突觸傳遞的生理學(xué)。,Otto Loewi,Otto Loewi和迷走物質(zhì)（化學(xué)突觸） 電刺激迷走神經(jīng)可以減慢心臟搏動。 收集浸泡過心臟的溶液，將它們施加到另一個分離的蛙心，致使蛙心搏動減慢。,一、突觸的類型,神經(jīng)科學(xué) Neuroscience,1，電突觸縫隙連接(gap junction)，突觸前后膜間距僅3nm允許臨近神經(jīng)元的離子和

3、小分子通過電突觸直接從一個神經(jīng)元流入到另外一個神經(jīng)元。,電突觸，化學(xué)突觸,Connexon（連接蛋白）：6個連接蛋白形成連接子，2個連接子形成縫隙連接通道（六角形的離子通道）。通道直徑 1-2nm，可通透細(xì)胞離子和部分小有機(jī)分子。通過連接蛋白的旋轉(zhuǎn)可關(guān)閉電突觸。,一、突觸的類型,神經(jīng)科學(xué) Neuroscience,1，電突觸,電突觸傳遞的特點(diǎn)：電突觸反應(yīng)幅度較?。ú溉閯游铮?；雙向傳遞；無潛伏期；傳播速度快；,一、突觸的類型,

4、神經(jīng)科學(xué) Neuroscience,1，電突觸,使相鄰細(xì)胞同步放電，對內(nèi)環(huán)境不敏感。 無脊椎動物中普遍存在； 哺乳動物早期發(fā)育過程，允許相鄰細(xì)胞共享電信號和化學(xué)信號。 在神經(jīng)系統(tǒng)膠質(zhì)細(xì)胞、視覺系統(tǒng)、Schwann Cell髓鞘每層之間存在。 在上皮細(xì)胞、平滑肌、心肌、腎細(xì)胞及部分腺體細(xì)胞間也普遍存在。,電突觸常用研究方法：①染料耦合（dye coupling），一般常用的是熒光黃，在相互聯(lián)系的一側(cè)神經(jīng)元注射，如果存在電突觸，熒

5、光染料會通過縫隙連接進(jìn)入到另一側(cè)神經(jīng)元，則可以表明有電突觸的存在；②通過雙電極細(xì)胞內(nèi)記錄的方法，看看是否有突觸延遲，以及興奮是否同步傳播；③通過冰凍蝕刻和電鏡技術(shù)觀察其微觀結(jié)構(gòu)；④通過免疫細(xì)胞組織化學(xué)方法鑒定是否存在連接蛋白（connexin）。,一、突觸的類型,神經(jīng)科學(xué) Neuroscience,1，電突觸常用研究方法,①染料耦合（dye coupling），一般常用的是熒光黃，在相互聯(lián)系的一側(cè)神經(jīng)元注射，如果存在電突觸，熒光染

6、料會通過縫隙連接進(jìn)入到另一側(cè)神經(jīng)元，則可以表明有電突觸的存在；②通過雙電極細(xì)胞內(nèi)記錄的方法，看看是否有突觸延遲，以及興奮是否同步傳播；③通過冰凍蝕刻和電鏡技術(shù)觀察其微觀結(jié)構(gòu)；④通過免疫細(xì)胞組織化學(xué)方法鑒定是否存在連接蛋白（connexin）。,一、突觸的類型,神經(jīng)科學(xué) Neuroscience,2，化學(xué)突觸,（1）化學(xué)突觸的特點(diǎn)：a、突觸前膜b、突觸間隙c、突觸后膜,一、突觸的類型,神經(jīng)科學(xué) Neuroscience,

7、2，化學(xué)突觸,a、突觸前膜 一般為軸突末梢膨大，軸膜增厚形成，突觸前膜胞質(zhì)內(nèi)含有的突觸小泡是其形態(tài)學(xué)依據(jù)； 活性帶(active zone)，主要是介導(dǎo)神經(jīng)遞質(zhì)的釋放，主要由一些蛋白復(fù)合物組成（如 SNARE，與突觸囊泡的胞吐和內(nèi)吞相關(guān)的RIM蛋白等） 突觸小泡的大小和形態(tài)不同，與所含的神經(jīng)遞質(zhì)種類相關(guān)。 清亮小泡，興奮性非肽類遞質(zhì)如谷氨酸和乙酰膽堿。 扁平小泡，抑制性神經(jīng)遞質(zhì)，如GABA

8、 小致密核心囊泡，胺類如E、NE等 大致密核心囊泡，5-羥色胺，腦啡肽等肽類。 多種神經(jīng)遞質(zhì)共存。 (large dense-core vesicle) 膜上具有鈣通道。,一、突觸的類型,神經(jīng)科學(xué) Neuroscience,2，化學(xué)突觸,b、突觸間隙,寬度因突觸類型的不同而不同，約 20nm， 中樞 10－30nm, 神經(jīng)－肌肉 接頭 50－60nm。 突觸間隙充滿纖維性胞外蛋白基質(zhì)，粘附突觸前膜和后膜

9、。如受體的胞外段，突觸前后膜上的細(xì)胞粘附分子。粘附分子（Cadherins鈣依賴性粘附分子，NCAM神經(jīng)細(xì)胞粘附分子等）。 臨近于前后膜或膜內(nèi)緊密聚集的蛋白稱為膜分化物(membrane differentiation)。,Active zoneSynaptic cleft,,Synaptic cleft,PRE,POST,一、突觸的類型,神經(jīng)科學(xué) Neuroscience,2，化學(xué)突觸,c、突觸后膜 突觸后膜功能是接受

10、突觸前末梢釋放的神經(jīng)遞質(zhì)信號并傳遞到突觸后神經(jīng)元。 結(jié)構(gòu)組分：特定受體、受體相關(guān)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白、通道、細(xì)胞骨架蛋白等。 突觸后致密帶（postsynaptic density, PSD)，不僅有受體和通道蛋白，而且有 PSD95，PSD93等骨架蛋白，可以傳遞胞間信號為胞內(nèi)信號。,Postsynaptic Density,神經(jīng)科學(xué) Neuroscience,神經(jīng)科學(xué) Neuroscience,一、突觸的類型,神經(jīng)科學(xué) Neur

11、oscience,2，化學(xué)突觸,（2）中樞神經(jīng)系統(tǒng)化學(xué)突觸分類： 根據(jù)連接形式，可分為： ① 軸－樹 axodendritic ② 軸－胞 axosomatic ③ 軸－軸 axoaxonic ④ 樹－樹 dendrodendritic,一、突觸的類型,神經(jīng)科學(xué) Neuroscience,（2）中樞神經(jīng)系統(tǒng)化學(xué)突觸分類： 根據(jù)突觸前后膜分化的外形，可分為：,a、不對稱的Gray type I （后膜厚度大于前膜）

12、 圓形突觸小泡； 大的突觸間隙；活性帶大；一般為軸-樹突觸；一般是谷氨酸能的，興奮性突觸居多b、對稱的Gray type II （前后膜厚度對稱） 扁平或卵圓形突觸小泡；小的突觸間隙； 活性帶較?。灰话銥檩S-胞突觸； 一般為GABA能的，抑制性突觸居多,一、突觸的類型,神經(jīng)科學(xué) Neuroscience,2，化學(xué)突觸,（3）神經(jīng)肌肉接頭：,突觸并非只是腦和脊髓所具有的，在腦和脊髓以外的，受神經(jīng)支配的器官如腺體、平滑肌、

13、心臟和骨骼肌也存在突觸。脊髓運(yùn)動神經(jīng)元與骨骼肌之間的化學(xué)突觸稱之為神經(jīng)肌肉接頭。,一、突觸的類型,神經(jīng)科學(xué) Neuroscience,2，化學(xué)突觸,（3）神經(jīng)肌肉接頭：,神經(jīng)肌肉接頭的特點(diǎn)： 突觸傳遞快而準(zhǔn)確 突觸形態(tài)較大，早期研究對象 突觸前膜含有大量的活性帶 突觸后膜有折疊并布滿神經(jīng)遞質(zhì)受體，作用面積大 臨床意義，藥理學(xué)效應(yīng)模型,二、化學(xué)突觸傳遞的原理,神經(jīng)科學(xué) Neuroscience,神經(jīng)遞質(zhì)的合成

14、，包裝進(jìn)入到囊泡，AP使囊泡分泌神經(jīng)遞質(zhì)，突觸后對神經(jīng)遞質(zhì)的反應(yīng)，多余神經(jīng)遞質(zhì)的去除等等。,二、化學(xué)突觸傳遞的原理,神經(jīng)科學(xué) Neuroscience,1、神經(jīng)遞質(zhì)分類 1）根據(jù)分子結(jié)構(gòu)（1）氨基酸: GABA, Glu, Gly （2）胺類: Ach, DA, E, NE, 5- HT由突觸囊泡儲存/釋放；（3）多肽： Neuropeptide Y, SP, CCK,VIP，由分泌顆粒儲存和釋放,2）根據(jù)作用快慢

15、： 快突觸傳遞遞質(zhì)： Glu，GABA，Gly，Ach 慢突觸傳遞遞質(zhì)：引發(fā)G蛋白耦聯(lián)受體的遞質(zhì),二、化學(xué)突觸傳遞的原理,神經(jīng)科學(xué) Neuroscience,2、神經(jīng)遞質(zhì)合成與儲存 每種神經(jīng)遞質(zhì)的合成各不相同；Glu和Gly富集于任何細(xì)胞，GABA和單胺的合成酶通過軸漿運(yùn)輸?shù)捷S突末梢，進(jìn)行局部合成；氨基酸和單胺遞質(zhì)的儲存通過囊泡膜上的轉(zhuǎn)運(yùn)體(transporter）進(jìn)入囊泡；肽類包含在分泌顆粒中形成突

16、觸小泡；,二、化學(xué)突觸傳遞的原理,神經(jīng)科學(xué) Neuroscience,3、神經(jīng)遞質(zhì)釋放 (鈣依賴性量子化胞吐式釋放)（1） 動作電位到來（2） 電壓依賴性鈣通道開放（3） 突觸前膜內(nèi)鈣濃度升高 （4） 突觸小泡融合到突觸前膜（5） 胞吐(exocytosis)釋放神經(jīng)遞質(zhì)胞吐作用：突觸囊泡膜與活性帶處的突觸前膜融合，將囊泡內(nèi)容物釋放突觸間隙。釋放遞質(zhì)后的囊泡膜從突觸前膜經(jīng)內(nèi)吞(endocytosis)形成新的囊泡，循環(huán)

17、使用。分泌顆粒釋放肽類物質(zhì)因為距離激活區(qū)較遠(yuǎn)而需要高頻串狀動作電位的激活，且釋放過程緩慢，需要50ms甚至更長時間。,二、化學(xué)突觸傳遞的原理,神經(jīng)科學(xué) Neuroscience,4、神經(jīng)遞質(zhì)受體和效應(yīng)器 （receptors and effectors） 受體分類： 配體門控離子通道（ligand-gated ion channel receptor），或促離子型受體(ionotropic receptor)； G

18、 蛋白偶聯(lián)受體(G protein-linked receptor)，或促代謝型受體(metabotropic receptor)自身受體(autoreceptor)，存在于突觸前膜上的對于自身釋放遞質(zhì)敏感的受體。,二、化學(xué)突觸傳遞的原理,神經(jīng)科學(xué) Neuroscience,與電壓門控離子通道不同的是，配體門控離子通道一般沒有（陽）離子選擇性。,遞質(zhì)(配體) 門控離子通道——快速突觸傳遞,乙酰膽堿受體通道開放：Na、K 通透谷氨酸受

19、體通道：AMPA受體： Na、K通透NMDA受體：Na、K、Ca通透甘氨酸和GABA受體通道開放：Cl通透,二、化學(xué)突觸傳遞的原理,神經(jīng)科學(xué) Neuroscience,EPSP（Glu，Ach）,IPSP（GABA, Gly）,根據(jù)其受體開放后對Na+、K+和Cl-的通透性不同，分別可以產(chǎn)生去極化（EPSP）和超極化（IPSP）。,二、化學(xué)突觸傳遞的原理,神經(jīng)科學(xué) Neuroscience,因為配體門控通道不具有離子選擇性，因此在

20、膜電位去極化到不同電位時，所引起的離子流動方向不同。施加Ach時，其膜電位去極化到不同程度，所引起的電流方向會有所不同，在某個電位時電量方向會發(fā)生反轉(zhuǎn)。當(dāng)電流為零時的電位值稱之為反轉(zhuǎn)電位（reversal potential）。如膜電位小于0mv，則Ach的門控通道電流是內(nèi)向的，反之，是外向的。,反轉(zhuǎn)電位的概念：,二、化學(xué)突觸傳遞的原理,神經(jīng)科學(xué) Neuroscience,(2) G蛋白耦聯(lián)受體——慢速突觸傳遞 緩慢、持久、多樣性

21、，可以是興奮性或者是抑制性的。 神經(jīng)遞質(zhì)與受體相互結(jié)合； 受體激活G-蛋白，后者可以在后膜內(nèi)側(cè)自由移動； G-蛋白激活效應(yīng)器引發(fā)突觸后膜反應(yīng)。效應(yīng)器就是G蛋白門控離子通道或酶。酶催化合成第二信使，進(jìn)一步調(diào)節(jié)細(xì)胞功能。,二、化學(xué)突觸傳遞的原理,神經(jīng)科學(xué) Neuroscience,(3) 自身受體一般存在于突觸前膜上，對自身所在神經(jīng)元釋放的遞質(zhì)敏感。主要是調(diào)節(jié)突觸前膜神經(jīng)遞質(zhì)的釋放或者合成，類似于安全閥的作用，大多為G-蛋

22、白耦聯(lián)受體。1）調(diào)節(jié)神經(jīng)遞質(zhì)釋放：如GABA作用于突觸前GABAB 受體。2）多巴胺自身受體可抑制多巴胺的合成，與cAMP的下降有關(guān)。,二、化學(xué)突觸傳遞的原理,神經(jīng)科學(xué) Neuroscience,5、神經(jīng)遞質(zhì)的滅活 （1） 擴(kuò)散：遠(yuǎn)離所作用的受體，大腦皮層的Glu、GABA等氨基酸、肽類依靠擴(kuò)散作用配合重攝取的效果。 （2）重攝?。河赏挥|前膜的特異性神經(jīng)遞質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(transporter)負(fù)責(zé)，膠質(zhì)細(xì)胞的轉(zhuǎn)

23、運(yùn)蛋白也參與神經(jīng)遞質(zhì)的滅活，遞質(zhì)攝取后被降解或者重新進(jìn)入突觸小泡。 （3） 酶降解：一些經(jīng)典的神經(jīng)遞質(zhì)。如AchE(膽堿酯酶)，催化活性高。,二、化學(xué)突觸傳遞的原理,神經(jīng)科學(xué) Neuroscience,6、與神經(jīng)遞質(zhì)有關(guān)的科學(xué)－神經(jīng)藥理學(xué)(Neuropharmacology) 概念： 抑制劑： inhibitor，抑制突觸傳遞中涉及到的各種特異性蛋白的正常功能。 受體拮抗劑：recep

24、tor antagonist，與受體結(jié)合并阻斷遞質(zhì)的正常作用 受體激動劑： receptor agonist，模擬天然神經(jīng)遞質(zhì)的作用,三、突觸整合的原理,神經(jīng)科學(xué) Neuroscience,中樞神經(jīng)系統(tǒng)中神經(jīng)元常常同時接受數(shù)以千計的突觸輸入，突觸后神經(jīng)元將不同的突觸輸入加以整合以動作電位的形式輸出的過程。興奮性突觸后電位(Excitatory PostSynaptic Potential, EPSP)抑制性突觸后

25、電位 (Inhibitory Postsynaptic Potential, IPSP )IPSP可以與興奮性活動相互協(xié)調(diào)，抑制性電位可以改變自發(fā)放神經(jīng)元的發(fā)放模式。,三、突觸整合的原理,神經(jīng)科學(xué) Neuroscience,1、EPSP的整合(summation)空間整合Spatial summation， 樹突上的不同突觸處的EPSP疊加。時間整合Temporal summation, 同一個突觸上不同時間內(nèi)的EPSP疊加。,

26、空間整合,時間整合 (1~15ms),三、突觸整合的原理,神經(jīng)科學(xué) Neuroscience,2、樹突特性對突觸整合的作用在樹突上的EPSP要在軸丘處產(chǎn)生動作電位，還取決于此突觸與axon hillock之間的距離以及樹突膜本身的特性。突觸電流必須沿樹突流經(jīng)胞體，并且使軸丘去極化超過閾值才能產(chǎn)生動作電位。,三、突觸整合的原理,神經(jīng)科學(xué) Neuroscience,樹突的電纜特性突觸后電位是電緊張電位，隨著傳播時間和距離的變化，電

27、位會逐漸減小。,三、突觸整合的原理,神經(jīng)科學(xué) Neuroscience,3、抑制作用抑制性遞質(zhì)： GABA，Glycine ，通道開放允許通過的離子是Cl-。 氯通道開放時，將會驅(qū)使膜電位朝向ECl=-65mV，Vm如果比-65mV更正，則氯離子流入胞內(nèi)，會使其產(chǎn)生超極化，為抑制性突觸后電位IPSP。若Vm等于-65mV，當(dāng)抑制性遞質(zhì)通道開放時，興奮性突觸電流可以通過此通道而流出（或短 路），不能產(chǎn)生去極化效應(yīng)。稱之為分

28、流抑制（shunting inhibition) 。,三、突觸整合的原理,神經(jīng)科學(xué) Neuroscience,4、調(diào)制作用G蛋白耦聯(lián)的受體不與離子通道直接關(guān)聯(lián)，而是調(diào)節(jié)與遞質(zhì)門控通道耦聯(lián)的突觸所產(chǎn)生的EPSP。這種作用叫做調(diào)制作用(modulation)。,如NE β受體作用，磷酸化使鉀通道關(guān)閉，增加膜電阻，從而使去極化傳播更遠(yuǎn)，增加了軸丘產(chǎn)生動作電位的可能性。,神經(jīng)科學(xué) Neuroscience,神經(jīng)遞質(zhì)系統(tǒng),神經(jīng)遞質(zhì)系統(tǒng)的研究方

29、法神經(jīng)遞質(zhì)化學(xué)神經(jīng)遞質(zhì)門控的通道G-蛋白耦聯(lián)的受體和效應(yīng)器,一、神經(jīng)遞質(zhì)系統(tǒng)研究,神經(jīng)科學(xué) Neuroscience,所有與神經(jīng)遞質(zhì)有關(guān)的，包括神經(jīng)遞質(zhì)本身，其合成機(jī)制，小泡包裝，重吸收，降解和遞質(zhì)所引發(fā)的突觸后膜的一系列作用等。,一、神經(jīng)遞質(zhì)系統(tǒng)研究,神經(jīng)科學(xué) Neuroscience,1、神經(jīng)遞質(zhì)的特征： Present， 突觸前神經(jīng)元合成并儲存，即突觸前膜中有這種物質(zhì)、合成這種物質(zhì)的酶、后膜上具有相應(yīng)的受體； Relea

30、se， 此神經(jīng)元受到刺激可以將其從軸突末梢釋放； Action， 可以將該分子外加于突觸，模擬并產(chǎn)生相同的突觸后效應(yīng)； Removal，突觸內(nèi)有一套完整的機(jī)制使神經(jīng)遞質(zhì)在作用后失活和移除。,一、神經(jīng)遞質(zhì)系統(tǒng)研究,神經(jīng)科學(xué) Neuroscience,1）神經(jīng)遞質(zhì)及其合成酶的定位方法 （突觸前合成并儲存）（1）免疫細(xì)胞化學(xué)(Imunnocytochemistry): 解剖學(xué)上進(jìn)行特定分子在特定細(xì)胞的形態(tài)學(xué)定位方法。 可檢測遞質(zhì)分

31、子或者其合成酶。,2、研究神經(jīng)遞質(zhì)分子的方法：,含肽類神經(jīng)遞質(zhì)的神經(jīng)元免疫細(xì)胞化學(xué)染色,要證明某種分子為神經(jīng)遞質(zhì)，最好將此分子及其合成相關(guān)的酶定位在同一個神經(jīng)元上。,一、神經(jīng)遞質(zhì)系統(tǒng)研究,神經(jīng)科學(xué) Neuroscience,1）神經(jīng)遞質(zhì)及其合成酶的定位方法 （突觸前合成并儲存）（2）原位雜交(in situ hybridization)確定某一細(xì)胞是否合成某種特定的蛋白質(zhì)或者多肽的方法。,2、研究神經(jīng)遞質(zhì)分子的方法：,針對特定mR

32、NA序列，通過堿基配對原則，利用人工合成的互補(bǔ)鏈mRNA 作為探針，在兩條核酸鏈之間形成一個穩(wěn)定的雜交復(fù)合體。這一原理對于檢測一個特異的mRNA在某一種生物體，或者某些組織切片、單個細(xì)胞里具體表達(dá)位置非常有用。觀察：通過放射性標(biāo)記探針或者熒光探針,一、神經(jīng)遞質(zhì)系統(tǒng)研究,神經(jīng)科學(xué) Neuroscience,2） 神經(jīng)遞質(zhì)釋放的研究方法（確認(rèn)此遞質(zhì)是從突觸前釋放？）刺激某個特異性的細(xì)胞群或者軸突，引發(fā)突觸前膜釋放神經(jīng)遞質(zhì)并擴(kuò)散到周圍

33、的組織液中，可以從組織液中提純這種遞質(zhì)并研究其分子結(jié)構(gòu)。中樞神經(jīng)系統(tǒng)比較復(fù)雜，突觸之間相互具有不同的神經(jīng)遞質(zhì)，采用刺激某一細(xì)胞群往往會誘導(dǎo)多種突觸神經(jīng)遞質(zhì)的釋放，需要全部收集起來鑒定。,實際實驗：離體腦片，高鉀溶液使膜去極化，在鈣離子存在的情況下使神經(jīng)遞質(zhì)釋放。但此釋放仍存在是直接還是間接的刺激結(jié)果的問題。,2、研究神經(jīng)遞質(zhì)分子的方法：,一、神經(jīng)遞質(zhì)系統(tǒng)研究,神經(jīng)科學(xué) Neuroscience,3） 模擬神經(jīng)遞質(zhì)在突觸的活動（施加

34、于突觸上有作用）神經(jīng)遞質(zhì)區(qū)別于神經(jīng)調(diào)質(zhì)的最重要的一點(diǎn)： 此神經(jīng)遞質(zhì)施加到突觸間隙中可以模擬其在自然釋放條件下所引發(fā)的突觸后膜的反應(yīng)。,微電泳 microionophoresis通過以上方法，可以確定該分子的定位、合成和釋放的標(biāo)準(zhǔn)，確認(rèn)該分子為神經(jīng)遞質(zhì)。,2、研究神經(jīng)遞質(zhì)分子的方法：,一、神經(jīng)遞質(zhì)系統(tǒng)研究,神經(jīng)科學(xué) Neuroscience,受體亞型：能與同一神經(jīng)遞質(zhì)結(jié)合的不同受體一種神經(jīng)遞質(zhì)可以與不同的受體結(jié)合(亞型)，

35、如Ach可以與nAchR 和 mAchR 相作用。研究神經(jīng)遞質(zhì)受體亞型的方法： 神經(jīng)藥理學(xué)方法 配體結(jié)合方法　 分子生物學(xué)方法,3、受體的研究方法：,一、神經(jīng)遞質(zhì)系統(tǒng)研究,神經(jīng)科學(xué) Neuroscience,3、受體的研究方法：,神經(jīng)藥理學(xué)方法 區(qū)別受體的亞型 (1) Ach：muscarine AchR； nicotinic AchR; (2) Glutamate：NMDAR, AMPAR

36、, KAR,膽堿能受體亞型分類的藥理學(xué)特性,骨骼肌,心肌,激動劑拮抗劑,一、神經(jīng)遞質(zhì)系統(tǒng)研究,神經(jīng)科學(xué) Neuroscience,3、受體的研究方法：,配體結(jié)合方法 未知其內(nèi)源性遞質(zhì)，應(yīng)用已知配體研究受體 通過適當(dāng)?shù)呐潴w來研究受體在神經(jīng)系統(tǒng)的分布，可以幫助我們了解此受體在神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)的分布，如海洛因，嗎啡，阿片類藥物的受體。,阿片受體與大鼠腦片的結(jié)合,一、神經(jīng)遞質(zhì)系統(tǒng)研究,神經(jīng)科學(xué) Neuroscience,3、受體的

37、研究方法：,3) 分子生物學(xué)方法 研究受體的亞基，結(jié)構(gòu)等,二、神經(jīng)遞質(zhì)化學(xué),神經(jīng)科學(xué) Neuroscience,一般的神經(jīng)遞質(zhì)都與氨基酸有關(guān)，或本身是氨基酸或是氨基酸衍生物，或是肽類。乙酰膽堿例外。 氨基酸類和胺類神經(jīng)遞質(zhì)一般由不同的神經(jīng)元儲存或者釋放，可以根據(jù)所釋放的神經(jīng)遞質(zhì)將神經(jīng)元分類(Dale)。 戴爾原則 (Dale’s principle)：一個神經(jīng)元僅含有一種神經(jīng)遞質(zhì)。 但肽類神經(jīng)遞質(zhì)經(jīng)常與單胺類或者氨基酸類神經(jīng)

38、遞質(zhì)一同釋放。 氨基酸和單胺類物質(zhì)不會同時自同一神經(jīng)元釋放。,二、神經(jīng)遞質(zhì)化學(xué),神經(jīng)科學(xué) Neuroscience,1、膽堿能神經(jīng)元 Ach存在于神經(jīng)肌肉接頭，主要在脊髓和腦干的運(yùn)動神經(jīng)元中合成。,膽堿乙?；D(zhuǎn)移酶(choline acetytransferase, ChAT)在胞體合成，轉(zhuǎn)運(yùn)至軸突末梢，只有膽堿能神經(jīng)元含有ChAT，是標(biāo)志酶。膽堿(choline)來自于胞外液，通過chonline transporter 進(jìn)入胞內(nèi)

39、，使胞外膽堿濃度維持在較低的水平。Ach是在軸突末梢胞漿中合成，通過Ach transporter 轉(zhuǎn)運(yùn)到突觸囊泡中。膽堿酯酶(Acetylcholinesterase, AchE) 可以從膽堿能或非膽堿能神經(jīng)元中合成，其具有非常高的催化效率。,二、神經(jīng)遞質(zhì)化學(xué),神經(jīng)科學(xué) Neuroscience,2、兒茶酚胺能神經(jīng)元均含有鄰苯二酚的結(jié)構(gòu)，包括有：多巴胺(dopamine,DA)，去甲腎上腺素(norepinephrine,

40、NE)，腎上腺素（epinephrine, E or A)。,酪氨酸羥化酶（Tyrosine hydroxylase, TH) 將酪氨酸催化合成Dopa；Dopa經(jīng)多巴脫羧酶形成DA；多巴胺-β-羥化酶(DBH)催化DA成NE；苯乙醇胺－N-甲基轉(zhuǎn)移酶（PNMT）催化NE成E。沒有快速降解酶，主要依靠轉(zhuǎn)運(yùn)體重攝取入神經(jīng)末梢。,二、神經(jīng)遞質(zhì)化學(xué),神經(jīng)科學(xué) Neuroscience,3、5-羥色胺能神經(jīng)元 5-HT(seroto

41、nin)，以色氨酸為前體合成，數(shù)目相對較少，在情緒、情感和睡眠中有重要作用。,其重攝取過程類似兒茶酚胺。某些抗抑郁藥可以阻斷5-HT的重攝取。,色氨酸在色氨酸羥化酶作用下生成5-羥色胺酸（5-HTP）5-羥色胺酸脫羧酶催化5-HTP生成5-HT,二、神經(jīng)遞質(zhì)化學(xué),神經(jīng)科學(xué) Neuroscience,4、氨基酸能神經(jīng)元谷氨酸Glu， 甘氨酸Gly, 不僅可以合成蛋白質(zhì)，而且是中樞神經(jīng)系統(tǒng)的神經(jīng)遞質(zhì)。Glu，Gly，GABA,谷氨

42、酸能神經(jīng)元：其神經(jīng)末梢內(nèi)谷氨酸含量高，且存在將谷氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)到囊泡的轉(zhuǎn)運(yùn)體。GABA能神經(jīng)元：谷氨酸是合成GABA的前體，在谷氨酸脫酸酶（GAD）作用下形成GABA。GAD是GABA能神經(jīng)元的標(biāo)志酶。,通過轉(zhuǎn)運(yùn)體選擇性的被轉(zhuǎn)運(yùn)至突觸前末梢或者膠質(zhì)細(xì)胞中。,二、神經(jīng)遞質(zhì)化學(xué),神經(jīng)科學(xué) Neuroscience,4、氨基酸能神經(jīng)元離子和遞質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)：神經(jīng)元膜轉(zhuǎn)運(yùn)體囊泡膜轉(zhuǎn)運(yùn)體,二、神經(jīng)遞質(zhì)化學(xué),神經(jīng)科學(xué) Neuroscience,5

43、、其它遞質(zhì)和信使物質(zhì)ATP－ adenosine受體NO， endocannabinoid： 逆行信使抑制突觸前神經(jīng)遞質(zhì)釋放（GABA，Glu）。,二、神經(jīng)遞質(zhì)化學(xué),神經(jīng)科學(xué) Neuroscience,三、神經(jīng)遞質(zhì)門控的通道,神經(jīng)科學(xué) Neuroscience,1、遞質(zhì)門控通道的結(jié)構(gòu)以乙酰膽堿受體為例，一般遞質(zhì)門控受體是五聚體，受體的亞基種類不同，如乙酰膽堿受體由 α、β、γ、δ組成，功能通道是α2βγδ。Ach必

44、需與兩個α亞基結(jié)合才能打開通道。每個亞基一般都含有四個α螺旋（四次跨膜）,N型Ach受體結(jié)構(gòu),三、神經(jīng)遞質(zhì)門控的通道,神經(jīng)科學(xué) Neuroscience,AMPA門控通道NMDA門控通道KA門控通道,2、氨基酸門控通道1）谷氨酸門控通道,三、神經(jīng)遞質(zhì)門控的通道,神經(jīng)科學(xué) Neuroscience,2）GABA，Gly門控通道,GABAR、GlyR與AchR結(jié)構(gòu)類似，含有α、β、γ亞基，其中alpha亞基與遞質(zhì)相結(jié)合。對氯離子開放。

45、GABAAR有多個作用位點(diǎn)：在GABA存在的情況下，苯二氮卓benzodiazepine, 可以提高通道開放頻率（抗焦慮和安定）；巴比妥Barbiturate,可以提高通道開放的持續(xù)時間（麻醉）。,2、氨基酸門控通道,四、G蛋白耦聯(lián)的受體和效應(yīng)器,神經(jīng)科學(xué) Neuroscience,7個跨膜alpha螺旋組成的單鏈多肽，兩個胞外環(huán)為神經(jīng)遞質(zhì)的結(jié)合位點(diǎn)；兩個胞內(nèi)環(huán)結(jié)合以及激活G蛋白,1、G蛋白耦聯(lián)受體的基本結(jié)構(gòu),四、G蛋白耦聯(lián)

46、的受體和效應(yīng)器,神經(jīng)科學(xué) Neuroscience,2、G蛋白的廣泛分布,G蛋白激活基本模式：1、 G蛋白有三個亞基αβγ，靜息狀態(tài)下GDP與Gα結(jié)合。2、遞質(zhì)與受體結(jié)合，GTP取代GDP，G蛋白活化。3、活化G蛋白分解為Gα和Gβγ，二者可以進(jìn)一步激活效應(yīng)器蛋白。4、Gα(GTP) 具有酶活性，GTP水解成GDP，Gα失活。5、Gβγ與Gα重新聚合成復(fù)合體。G蛋白分為Gs，Gi，Gq ，Gt，Go,四、G蛋白耦