神经生物学神经递质与神经肽

神经生物学的一些相关物质，包含第一节神经递质和受体：神经递质与神经调质、受体；第二节几种重要的神经递质及其生理功能；第三节神经肽等。

神经递质与神经肽

• 在中枢神经系统（CNS）中，突触传递最重要的方式是化学传递。神经递质由突触前膜释放后立即与突触后膜相应的受体结合，产生突触后膜去极化电位或超极化电位，导致突触后膜神经元兴奋性升高或降低
• 第一节 神经递质和受体
  • 神经递质与神经调质
    • 神经递质的概念
      • 指由突触前神经元合成并在末梢释放，能特异性的作用于突触后神经元或效应器细胞上的受体，使信息从突触前传递到突触后，导致突触后神经元或效应器产生一定的生物化学效应的特殊化学物质
      • 对神经递质信息传递起间接调节效应的化学物质，是神经调质
      • 二者无明显界限
    • 神经递质的分类
      • 根据生理功能的不同分
        • 兴奋性神经递质
        • 抑制性神经递质
      • 根据分子大小的不同分
        • 神经肽
        • 小分子神经递质
      • 根据分布部位的不同分
        • 外周神经递质
        • 中枢神经递质
      • 根据信息传递时程的不同分
        • 快突触传递递质
        • 慢突触传递递质
      • 根据化学性质不同
        • 胆碱类
        • 胺类
        • 氨基酸类
        • 肽类
        • 嘌呤类
        • 气体类
        • 脂类
    • 神经递质共存现象
      • 戴尔原则
        • 一种神经元内只存在一种神经递质，其余全部神经末梢均释放同一递质
      • 近年发现
        • 有两种或两种以上的递质/调质可存在于同一个囊泡内，并同时释放
      • 协调某些生理功能活动
    • 神经递质与调质的相互作用
      • 两种递质均作用于同一突触后细胞的一种或两种受体，与主递质共存的递质或调质可能对突触后细胞的受体数量和反应性起调制作用
      • 一种递质作用于突触后细胞，另一种递质则作用于突触前膜末端的自身受体，反馈调节递质的释放
      • 一种递质激活突触后细胞的一种受体，另一种递质则阻断另一种受体
      • 一种递质作用于突触后细胞，另一种递质作用于其他神经末梢上的突触前受体，以发挥突触前的抑制或易化作用
      • 一种递质作用于一类细胞，另一种递质作用于另一类
  • 受体
    • 受体是指存在于细胞膜上或细胞内能与某些内源性化学物质（递质、调质、激素及细胞因子等）、药物或毒素等特异性结合，并产生特定生物学效应的特殊生物分子
      • 能与受体发生特异性结合的各种物质统称为配体
      • 与机体内源性配体神经递质结合的受体一般是位于细胞膜上的膜受体，其化学本质是膜上带有糖链的跨膜蛋白质分子
    • 受体的分类
      • 按药理学效应特性分类
        • 乙酰胆碱受体
        • 去甲肾上腺素受体
        • 多巴胺受体
        • 阿片受体
        • 等
      • 按受体的形态学亚细胞定位
        • 膜受体
          • 神经递质
          • 神经调质
          • 大部分激素
        • 核受体
          • 类固醇类等活性物质
      • 按受体的跨膜信息转导机制
        • G蛋白耦连受体
        • 受体门控离子通道
        • 酶活性受体
      • 按受体氨基酸序列的同源性和跨膜区域结构特征
        • G蛋白耦连受体
        • 离子通道耦连受体
        • 生长因子受体
        • 细胞因子受体
        • T细胞抗原受体
    • 受体的亚型
      • 受体具有生物多样性，一种受体具有若干种亚型
      • 受体的亚型通常由氨基酸序列略有差异的同源性蛋白质组成
      • 一种内源性激动剂可激活同一受体的多个亚型，也可激活完全不同的受体
      • 一种神经递质的释放能选择性作用于不同受体亚型而产生多样性的生物学效应
    • 受体与突触信息传递
      • 突触前后膜均有受体
      • 形成一个复杂的调制网络
    • 受体的调节
      • 受生理病理因素影响
      • 受体的可塑性变化
        • 受体随时随地都在与不断变化的内源性或外源性配体及脂膜微环境发生相互作用，并随之发生适应性改变，致使受体的数量和反应性不断处于可塑性变换之中
        • 受体蛋白的代谢
        • 受体可塑性调节的复杂性
      • 受体数量与反应性的调节
        • 同种调节和异种调节
        • 短期调节和长期调节
        • 上调和下调
      • 失敏和增敏现象
        • 失敏
          • 指在长期使用某一种激动剂期间或以后，组织或细胞对该受体激动剂的敏感性和反应性降低的现象，也叫脱敏或耐受
        • 增敏
          • 可由受体激动剂水平降低或应用阻断剂而引起，也可因其他神经递质或激素的影响而诱发
      • 受体的结合容量和亲和力的调节
        • 受体结合容量的调节
          • 受体内移或隐没
          • 取决于受体的合成和内移间的动态或相对平衡
        • 受体亲和力的调节
          • 随着结合为被占领而变化
          • 正协同性和负协同性
• 第二节 几种重要的神经递质及其生理功能
  • 乙酰胆碱（ACh）
    • 合成与代谢
      • 由乙酰辅酶A和胆碱在胆碱乙酰基转移酶催化下生成
      • 经乙酰胆碱酯酶水解
    • 受体及其信号传导
      • 毒藫碱型胆碱受体（M受体）
        • 主要分布在外周乙酰胆碱能节后纤维所支配的效应器上，如心脏、外分泌腺、各种组织的平滑肌
        • 中枢M受体弥散分布在CNS中，也有相对集中的部位，如皮层锥体细胞、海马、丘脑腹侧核、中脑等
      • 烟碱型胆碱受体（N受体）
        • 中枢N受体对a-银环蛇毒有两种亲和力不同的亚型
        • 外周N受体主要分布在神经骨骼肌接头的终板膜上
    • 主要生理功能
      • 在外周的功能
        • 自主神经系统中的副交感神经节后纤维及小部分交感节后纤维释放的ACh，产生M样作用，导致心脏活动抑制、支气管与胃肠道平滑肌收缩、膀胱逼尿肌和瞳孔括约肌收缩、消化腺与汗腺分泌以及骨骼肌血管舒张等效应
        • 自主神经系统的节前纤维与运动神经末梢释放ACh，产生N样作用，分别引起节后神经元兴奋与骨骼肌收缩
      • 在中枢的功能
        • 感觉与运动功能
        • 睡眠与觉醒
        • 学习与记忆
        • 体温调节
        • 摄食和饮水
        • 痛觉调制和镇痛
  • 儿茶酚胺（CA）
    • 合成与代谢
      • 合成
        • 以酪氨酸为底物
      • 贮存和释放
        • 贮存于囊泡中
        • 依赖于胞裂外排的量子式释放
      • 失活
        • 被细胞膜外液和血浆稀释到引起突触后反应阈下值浓度
        • 是被突触前膜转运体重摄取
        • 被两种酶降解
    • 受体及其信号传导
      • 肾上腺素能受体
        • 肾上腺素能受体分型
        • 肾上腺素能受体分布与效应
          • 外周肾上腺素能受体分布与效应
            • a受体
              • 位于肾上腺素能神经末梢突触后部位，产生兴奋性或抑制性效应
              • 也可位于血管平滑肌膜，介导血管收缩
            • b受体
              • 主要分布于心脏组织
              • 也可分布在平滑肌（指导平滑肌舒张），脂肪组织
          • 中枢肾上腺素能受体分布与效应
            • 广泛分布于大脑皮层、海马、丘脑、松果体、蓝斑、延髓腹外侧区、孤束核和脊髓等众多部位
        • 受体信号的转导
          • 肾上腺素能受体均为G蛋白耦连受体，产生一系列信号转导和生物效应
      • 多巴胺（DA）受体
        • 多巴胺受体分型
        • 多巴胺受体分布与效应
          • 主要作为中枢神经递质发挥作用
          • 参与高级神经活动； 刺激调节垂体激素的分泌
          • 分布于中脑边缘系统，是精神安定药的作用部位
        • 受体信号的转导
          • 主要作用的靶酶为腺苷酸环化酶（AC）
    • 主要生理功能
      • 去甲肾上腺素的生理功能
        • NE在外周的功能
          • 大部分是交感神经节后纤维释放的递质，刺激交感神经
        • NE在中枢的功能
          • 主要集中在延髓和脑桥，分为上行投射系统和下行投射系统
          • 学习和记忆
          • 觉醒和睡眠
          • 精神情感活动
          • 心血管活动的调节
          • 痛觉调制和镇痛
      • 多巴胺的生理功能
        • 调节躯体运动功能
        • 调控精神情绪活动
        • 调节神经内分泌功能
        • 对痛觉的调制和镇痛作用
  • 5-羟色胺（5-HT）
    • 合成与代谢
      • 底物是色氨酸
      • 外排时迅速与一种特异性蛋白解离
    • 受体与信号转导
      • 主要分布在外周组织，消化道、血液和CNS等
      • 受体除了G蛋白耦连受体还有离子通道型受体
    • 主要生理功能
      • 主要集中在脑干中缝核群内，上行纤维投射到大脑皮层、纹状体、丘脑、下丘脑、边缘系统和小脑等区域；尾端核群下行纤维抵达脊髓的运动神经元核中间内侧柱灰质交感节前神经元
      • 对睡眠的影响
        • 增多则促进睡眠
      • 对情绪和精神活动的影响
        • 抑郁患者5-HT减少
      • 对内分泌活动的调节
        • 下丘脑许多重要核团中富含5-HT能纤维
      • 对体温的调节作用
      • 对心血活动的调节
      • 痛觉调制与镇痛
  • 组胺（HA）
    • 合成与代谢
      • 合成
        • 中枢内主要存在于神经细胞内，外周主要存在于结缔组织的肥大细胞中
        • 下丘脑含量最高，小脑最少
        • 外周的组胺不能进过血脑屏障，但组氨酸能从外周进入中枢，作为底物
      • 释放与失活
        • 脑内缺乏组胺亲和力高的转运系统，失活方式主要是通过酶降解
    • 受体及信号转导
      • 在外周组织中，参与过敏反应和炎症反应，或促进胃酸分泌
      • 在脑中密集分布在海马、尾核、壳核、大脑皮层等处
    • 主要生理功能
      • 调节神经内分泌活动
        • 调节多种激素的释放
      • 调节边缘系统的功能
      • 调节觉醒与睡眠
        • 组胺增加，觉醒增加
      • 调制痛觉和镇痛
  • 氨基酸类
    • 兴奋性氨基酸（EAA）
      • 谷氨酸（Glu）和门冬氨酸（Asp）等酸性氨基酸对神经元有极强的兴奋作用
      • 谷氨酸的合成与代谢
        • 合成
          • 谷氨酰胺在谷氨酰胺酶的作用下脱氨
          • 三羧酸循环与转氨酶
        • 代谢
          • 主要失活方式为重摄取
      • 主要生理功能
        • 参与兴奋性突触传递
        • 参与学习记忆
        • 参与应激反应
        • 神经毒性作用
          • 与帕金森症、早老性痴呆症、亨廷顿舞蹈症、肌萎缩性脊髓侧索硬化症等有关
          • 是神经元死亡的“最后公路”
    • 抑制性氨基酸（IAA）
      • 包括γ-氨基丁酸（GABA）和甘氨酸（Gly）
      • GABA
        • 脑中主要的抑制性信息传递物质
        • 谷氨酸由L-谷氨酸脱羧酶（神经元良好的标志酶）脱羧而得
        • 存在突触前抑制和突触后抑制
        • 在黑质、纹状体的含量最高
        • 抗焦虑、抗惊厥、镇静作用
      • Gly
        • 以脊髓含量为最高
        • 可以丝氨酸为底物合成；可以乙醛酸为底物在转氨酶作用下生成
        • 参与对感觉信息的调节，调控脊髓运动功能
  • 气体分子
    • 一氧化氮
      • 是一种自由基性质的分子，兼有细胞间和细胞内以及神经递质作用的气体分子
      • NO的代谢
        • 内源性NO由一氧化氮合酶催化下得到
        • 存在于细胞质中，以弥散方式快速透过细胞膜到达临近细胞而呈现作用
        • 被动失活，速度极快
      • NO与跨膜信号的转导
        • 结构简单，亲脂性强，极易透过细胞膜作用于细胞中的靶分子，介导信息传递作用
      • 神经系统中NO的作用
        • 参与外周神经的信息传递
          • 引起平滑肌松弛
          • 是肠神经的一种重要信使物质
        • 参与突触功能的调节
          • 发挥神经调质的作用
        • 参与突触的可塑性
          • 抑制NO生成可使动物学习能力下降
        • 参与脑血流调节
          • 使脑血管平滑肌处于舒张状态
        • 参与痛觉调制
          • 促进伤害性递质的释放，产生痛觉过敏
    • 一氧化碳
      • 是一种小分子信使分子
      • CO的代谢
        • 内源性CO来自血红素的降解
        • 少量CO可与血红蛋白结合形成一氧化碳血红蛋白
      • CO的跨膜信号转导
        • 在血红素加氧酶参与下完成
        • 以自分泌、旁分泌方式向四周扩散
      • 神经系统中CO的生理功能
        • 在神经系统中
          • 参与突触可塑性以及自主神经系统与肠神经系统的信息传递作用
        • 参与海马长时程增强的形成，调节记忆和认知功能
        • 参与血管平滑肌舒张等生物效应
• 第三节 神经肽
  • 是机体内一类生物活性多肽，主要分布在神经组织，也存在于其他组织，按其分布不同分别起着递质、调质和激素的三重作用
  • 神经肽的概述
    • 神经肽的分类
      • 按发现部位、功能、分布或所属的家族相结合分类
      • 下丘脑神经肽
      • 垂体肽
      • 阿片肽
      • 速激肽
      • 增血糖素相关肽
      • 胰多肽相关肽
      • 脑肠肽
      • 其他肽
    • 神经肽的合成与代谢
      • 神经肽的生物合成
        • 神经肽基因
        • 神经肽前体的合成
        • 神经肽前体的翻译后加工
      • 神经肽的释放
        • 电刺激或高钾引起去极化都可使神经肽释放
        • 可旁分泌，可自分泌
      • 神经肽的失活
        • 主要方式为酶解
  • 几种重要神经肽的生理作用
    • 阿片肽
      • 分布
        • 分布广泛，在CNS和外周神经系统中都有分布，在其他组织和器官中也存在
        • μ受体在中脑和丘脑分布最多，多分布在与痛觉感觉和镇痛有关的区域，如三叉神经核、丘脑、蓝斑及中脑导水管周围灰质
        • δ受体在脑内分布相对集中，主要在嗅球、苍白脑、下丘脑腹内侧核、杏仁核和海马等处
        • k受体在脑内分布广泛，含量较多的脑区有屏状核、前庭耳蜗神经核、嗅球、梨状核、顶部皮层、黑质、下丘脑和丘脑等
      • 种类
        • 内啡肽
        • 脑啡肽
        • 强啡肽
      • 生理作用
        • 痛觉调制作用
          • 不同刺激释放不同阿片肽，而发挥镇痛作用
        • 对心血管活动的调节
          • 在脑内对心血管活动有抑制作用，引起心律减慢、血压降低
          • 在外周可产生负性变力、变时和舒血管作用
        • 对呼吸功能的调节
          • 可降低呼吸中枢对二氧化碳敏感性，从而降低呼吸系统兴奋性，使呼吸受抑制
          • 在外周部位，化学感受器特别是颈动脉体感受器，阿片肽受体密度高
        • 对垂体内分泌的调节
        • 对情绪活动的调节
          • 引起明显的欣快感
          • 量大时可导致精神分裂类的木僵
        • 参与学习与记忆
        • 其他方面作用
          • 参与消化活动的中枢调节
          • 参与运动中枢的调节
    • 脑肠肽
      • 缩胆囊素（CCK）
        • 由小肠黏膜1细胞分泌的一种生物活性物质
        • 几乎所有神经元均能产生CCK，是中枢系统含量中含量最高的神经肽之一
        • 一种受体存在于胰腺和胆囊，一种受体存在于脑组织中
        • 生理作用
          • 对神经系统的作用
            • 能迅速引起大脑皮层、黑质和脊髓等神经元的兴奋
            • 明显的抑制摄食活动的作用
            • 参与与多巴胺有关的行为反应
            • 参与与多巴胺有关的应激综合征、药物成瘾性、焦虑与精神分裂症等功能调节
          • 对痛觉调制的作用
            • 抗阿片肽类药物
          • 对消化系统的作用
            • 调节消化道运动，抑制近端十二指肠蠕动，促进远端十二指肠和空肠的蠕动，引起静息状态下胃和幽门括约肌收缩
      • 血管活性肠肽（VIP）
        • 是从小肠中分离出来的一种活性多肽，也存在于脑及其他组织中（心血管、呼吸道、肝肾和脾脏）
        • 具有明显的扩张血管、降低血压的作用
        • 抑制性肠神经递质
          • 使胃、肠、胆囊舒张，胃肠等各种括约肌舒张
          • 能抑制胃酸和胃蛋白酶的分泌
          • 能增强胰腺对CCK和促胰液素的反应
          • 增加心率、增强心肌收缩力的作用
          • 具有舒张支气管平滑肌和肺血管平滑肌等多种作用
      • 神经降压肽（NT）
        • 广泛存在于胃肠道内，也存在于心血管系统内
        • NT在脊髓中作为一种神经递质或调质，可使大多数神经元活性降低
        • 置于脑内，对黑质、内侧前额叶、下丘脑及中央灰质等部位神经元由兴奋作用
        • 脑室和蜘蛛网膜下注射NT有镇痛效应，还能增强针刺镇痛效应
        • NT还参与体温调节的中枢调节
        • 对心血管有调节作用，是心脏产生正性变时变力作用
        • 对消化道、内分泌也有影响
    • 速激肽
      • 分布
        • 广泛分布于中枢与外围组织，在中枢含量较高，外围神经较低，还存在于消化、心血管、呼吸、泌尿系统等外周系统中
      • 种类
        • P物质（SP）
        • 神经激肽A（NKA）
        • 神经激肽B（NKB）
      • 生理作用
        • 对神经系统的作用
          • 调节中枢神经元的活动，增强神经元兴奋性
          • 诱发神经元合成和释放神经递质等作用
        • 对痛觉调制的作用
          • 有明显镇痛作用，可被阿片受体阻断
        • 对心血管的作用
          • 外周
            • 能诱发内皮细胞依赖性的冠状动脉和多数外周血管扩张，以调节冠脉血流，降低血压
          • 中枢
            • 延髓腹侧面存在大量的速激肽神经元，可增强交感神经的传出活动与心血管效应
        • 对呼吸的作用
          • 激活相应受体参与支气管平滑肌收缩
        • 对消化的作用
          • 可促进唾液分泌
          • 可使胃肠道平滑肌收缩，有直接作用，也可间接通过ACh起作用
        • 参与免疫调节
          • 多种免疫细胞都含有P物质受体，可影响淋巴细胞、嗜酸细胞和中性粒细胞的功能
          • 可刺激淋巴细胞增生
          • 刺激多形核白细胞的化学趋向性和吞噬反应
    • 缓激肽
      • 生理作用
        • 对心血管的租用
          • 是目前已知最强烈的舒血管物质之一
          • 引起血管舒张，血管通透性增加，血压降低
          • 可提高心脏泵血功能
        • 对肾脏的作用
          • 有强大的利尿、利钠作用
        • 对中枢神经系统的作用
          • 对CNS有广泛作用
          • 可引起短暂兴奋、痛觉缺失、体温升高等效应
        • 致痛、致炎作用
          • 是一种强烈的致痛物质
          • 可直接激活伤害性感受器，引起痛觉；也可产生痛觉过敏
          • 是一种重要的炎性介质，能引起局部疼痛、毛细血管扩张、血管通透性增加、白细胞聚集，产生红、肿、热、痛和渗出等反应