神经递质与神经肽.ppt

1,教学目的：掌握神经递质与神经调质的概念和特点，乙酰胆碱、多巴胺的代谢与功能，乙酰胆碱、多巴胺与谷氨酸能神经元的胞体定位及纤维投射，神经肽的概念及其代谢过程;理解阿片肽及P物质的生理作用；了解神经肽的分类及主要作用方式 教学重点：神经递质与神经调质的概念和特点;乙酰胆碱能、多巴胺能与谷氨酸能神经元的胞体定位及纤维投射 教学难点：乙酰胆碱、多巴胺、谷氨酸能神经元的胞体定位与纤维投射 教学对象：预防检验2010级五年制本科,2,使用教材： 医学神经生物学基础，阮怀珍主编 参考资料： 神经生物学-从神经元到脑，杨雄里等译 神经科学基础，李继硕主编 网络信息资源： 教研室网站 49/ 军队院校网络教学应用系统1/mta/VirClass/VMList.htm,3,从细胞水平到分子水平 动静结合，逐步剖析,设计理念,4,主要内容,一、神经递质概述 二、几种经典的神经递质（其余递质自学） 乙酰胆碱（Ach） 多巴胺 （DA） 兴奋性氨基酸谷氨酸（Glu） 抑制性氨基酸GABA 三、神经肽 阿片肽 速激肽P物质,5,一、神经递质概述,6,1. Discovery of neurotransmitter,1904年，英国剑桥大学，Thomas Renton Elliott,刺激交感神经，释放肾上腺素？,德国，Otto Loewi,刺激迷走神经， 释放化学物质传递 神经冲动？,7,“In the night of Easter Saturday, 1921, I awoke, turned on the light, and jotted down a few notes on a tiny slip of paper. Then I fell asleep again. It occurred to me at six oclock in the morning that during the night I had written down something most important, but I was unable to decipher the scrawl. That Sunday was the most desperate day in my whole scientific life. During the next night, however, I awoke again, at three oclock, and I remembered what it was. This time I did not take any risk; I got up immediately, went to the laboratory, made the experiment on the frogs heart, described above, and at five o clock the chemical transmission of nervous impulse was conclusively proved.“, quoted from Loewi, O., From the Workshop of Discoveries, Lawrence: University of Kansas Press, 1953.,8,Otto Loewis Experiment，1921 蛙心灌流实验,“Vagusstoff”（Ach）,9,2. Conception,神经递质（neurotransmitter）: 神经递质主要在神经元中合成，而后储存于突触前囊泡内，在信息传递过程中由突触前膜释放到突触间隙，作用于效应细胞上的受体，引起功能效应，完成神经元之间或神经元与其效应器之间的信息传递。,10,3. Neurotransmitter Criteria, 递质合成： 必须在神经元内合成，并储存在突触囊泡内，神经元内有合成该递质的前体物质和酶系统。, 递质释放： 当神经元发生兴奋并进行信息传递时，神经递质便从神经元轴突末端的囊泡内释放入突触间隙,11, 效应过程： 神经递质作用于突触后膜上的特异性受体，产生突触后电位而发挥其生理作用, 失活： 突触间隙和突触后存在使这一递质失活的酶或其它失活方式(重新摄取回收)，以实现突触传递的灵活性,12, 可模拟性 将递质直接作用于突触后膜，可引起与刺激神经同样的效应, 可调控性 用递质激动剂或受体阻断剂能加强或阻断该递质的突触传递效应,递质,微电极,突触后膜与受体,13,4. Neurotransmitter vs Neuromodulator,神经调质（Neuromodulator）： 存在于神经系统，主要由神经元产生，能调节信息传递的效率和改变递质的效应的化学物质，它们不直接传递神经元之间信息。,14,神经递质与神经调质比较,15,5. 分类（Classification）,乙酰胆碱,肾上腺素、去甲肾上腺素、多巴胺等,谷氨酸、天冬氨酸；甘氨酸、-氨基丁酸(GABA),NO、CO,（腺苷）,16,6. 递质失活 （Inactivation of Neurotransmitters）,17,18,19,1,2,3,4,扩散,酶解,胶质细胞摄取,重摄取,20,7. Co-localization 递质共存 一个神经元含有两种或以上的神经递质或神经调质。,同一细胞相同受体 同一细胞不同受体 一种作用于突触后细胞，一种作用于突触前自身受体（反馈调节） 一种作用于突触后细胞，一种作用于其他神经末梢上的突触前受体（突触前调节） 作用于不同类细胞,21,递质共存的生理意义： 协同传递信息 通过突触前调节，加强或减弱突触传递 直接作用于突触后受体，以相互拮抗或协同的方式来调节器官活动,22,23,二、几种经典神经递质,（一） 乙酰胆碱 （二） 多巴胺 （三） 谷氨酸 （四） -氨基丁酸,24,（一）乙酰胆碱 (acetylcholine, Ach),1. 胞体定位及纤维投射 2. 代谢过程 3. 生理功能,25,（一）乙酰胆碱 (acetylcholine, Ach),1. 胆碱能神经元胞体定位及纤维投射,中枢神经系统中，定位于很多核团和脑区。 脑内胆碱能神经元分为两类：,局部环路神经元（Local Circuit Neuron） 投射神经元（Projection Neuron）,26,胆碱能局部环路神经元,这类神经元在核团内组成局部环路，不向核团外发出投射纤维，属于中间神经元； 主要位于大脑皮质、纹状体、海马、杏仁核、小脑以及脊髓背角。,27,胆碱能投射神经元,运动系统：脑和脊髓发出，如脑干内躯体运动核，特殊内脏运动核、脊髓前角、脊髓侧角。 胆碱能网状结构上行激活系统：背侧被盖束和腹侧被盖束。（脑干胆碱能系统） 大脑皮质和边缘系统：包括下述五条径路，隔区海马径路、缰核脚间核径路、斜角带核杏仁核径路、基底核皮质径路，新纹状体大脑皮质、黑质。（基底前脑胆碱能系统） 脑干和小脑的胆碱能系统：中脑被盖核、脑桥网状核和延髓的某些核团发出的胆碱能纤维投射到小脑。,主要分布在基底前脑和脑干，向其他脑区发出纤维投射：,28,从脑干发出的投射,29,2. 乙酰胆碱的生物合成 (Biosynthesis),乙酰辅酶A+胆碱 乙酰胆碱+辅酶A,胆碱乙酰转移酶,（ChAT）,30,Metabolism,肝脏,31,3. 乙酰胆碱受体,M型受体(Muscarine ，毒覃碱受体 )：M1M5;属于G蛋白耦联受体 N型受体(Nicotine，烟碱受体)：属配体门控离子通道受体（Na+、K+、Ca2+、Mg2+）,32,4. 乙酰胆碱的失活 (Inactivation),Ach失活主要有三种方式: 酶水解（enzyme degradation） （AChE） 扩散（diffusion） 重摄取（reuptake）,33,5. 乙酰胆碱的生理功能,镇痛和针刺镇痛 拟胆碱药产生 镇痛；针刺镇痛 ACh释放，活动 觉醒与睡眠 ACh中缝背核5-羟色胺能系统触发的慢波睡眠，促进快波睡眠 学习与记忆 体温调节（种族差异） 摄食和饮水 感觉和运动功能（神经肌接头） 心血管活动的调节（在中枢升高血压）,34,（二） 多巴胺（dopamine，DA）,胞体定位和纤维投射 2. 代谢过程 3. 生理功能,35,胞体定位和纤维投射 脑内多巴胺能神经元分布比较集中，主要定位于中脑的黑质致密区以及腹侧被盖区、下丘脑及脑室周围。,36,脑内DA能神经纤维主要投射至纹状体、广泛的边缘系统和新皮质。 人类中枢DA通路可分为四个系统： 黑质纹状体系统 中脑边缘皮质系统 结节漏斗系统 下丘脊髓束,37,The dopamine pathways in the brain Three major pathways： 黑质 尾核-壳核(纹状体)： 感官刺激、运动 2.中脑腹侧被盖区 边缘系统： 认知及情绪活动 3.丘脑弓状核，下丘脑室周区 漏斗，垂体前叶 调节下丘脑-垂体-内分泌系统,38,39,3. 代谢过程,酪氨酸,L-多巴,多巴胺,酪氨酸羟化酶 (TH),多巴脱羧酶 (DDC),去甲肾上腺素,肾上腺素,多巴胺-羟化酶,苯乙醇胺氮位甲基转移酶,40,4. 失活,突触前膜重摄取（1/3） 突触后膜摄取 酶解（单胺氧化酶MAO，儿茶酚胺-氧位-甲基转移酶COMT） 逸漏入血,再循环,分解，经肾脏排出,41,5. 多巴胺在中枢神经系统中作用,（1）调节锥体外系的运动功能 黑质致密区纹状体DA通路纹状体内中间神经元(属胆碱能及 GABA神经元) 纹状体黑质网状区(GABA、 SP通路)构成一个环路； 苍白球丘脑前核 GABA通路丘脑大脑皮层(可能是 ACh神经元) 大脑皮层纹状体Glu通路，又构成另一环路。,42,帕金森综合症：也称为震颤麻痹综合症，和基底核以及黑质脑细胞快速退化、无法制造足够的多巴胺以及胆碱作用增强有关。脑内需要多巴胺来指挥肌肉的活动；缺乏足够的多巴胺就产生各种活动障碍。（运动始发困难、肌肉僵硬、静止性震颤）,患帕金森氏症的名人 毛泽东 邓小平 阿道夫希特勒 穆罕默德阿里 凯瑟琳赫本 哈利S杜鲁门 道格拉斯麦克阿瑟,43,症状： 遗传性神经退行性疾病，动作增多、快速、肌张力降低。 病因： 纹状体内GABA和Ach神经元严重退变，导致DA系统功能亢进,亨廷顿舞蹈症（Huntingtons disease）,44,（2）调控精神活动： 中脑边缘皮质通路，与精神及情绪活动相关； 精神分裂症(恒定思维障碍、幻觉、妄想、行为)与此系统功能失调有关 （3）调节脑垂体内分泌功能： D2 受体的活动催乳素-促黑素细胞激素和内啡肽的释放 ； （4）对脑血管功能的调节： 脑及脑膜血管有DA能支配，DA可使大脑内动脉收缩； （5）DA在痛和镇痛中的作用： 对吗啡镇痛可产生一定的对抗作用,45,约翰福布斯纳什（John Forbes Nash Jr.，1928年6月13日），1994年诺贝尔经济学奖。,“纳什均衡”,46,第74届奥斯卡 最佳影片奖 最佳导演奖 最佳改编剧本奖 最佳女配角奖,47,(三) 兴奋性和抑制性氨基酸,谷氨酸Glutamate：兴奋性氨基酸 -氨基丁酸GABA：抑制性氨基酸,48,GABA, an inhibitory neurotransmitter, stops action potentials. Glutamate, an excitatory neurotransmitter, starts action potentials or keeps them going.,GABA and glutamate regulate action potential traffic.,49,Glutamate and GABA: A System in Balance,50%,3040%,50,1. 谷氨酸,(1).神经元分布： 分布广泛。以大脑皮质、小脑、纹状体的含量最高，脑干、下丘脑次之，脊髓中也有分布。,51,(2). 中枢谷氨酸能的纤维投射,大脑皮质的传出性联系 皮质-纹状体投射，皮质-伏隔核投射，皮质-丘脑投射，皮质-中脑被盖投射，皮质-黑质投射，皮质-脑桥投射 与海马有关的神经联系 其他（小脑颗粒细胞蒲肯野，下橄榄核 蒲肯野，）,52,(1)蒲肯野细胞 （唯一的传出神经元） (2)星状细胞（抑制性） (3)篮状细胞（抑制性） (4)高尔基细胞（抑制性） (5)颗粒细胞 (唯一的兴奋性神经元),53,(3). 代谢,Glu：谷氨酸 Gln：谷氨酰胺,-酮戊二酸 谷氨酸,转氨酶,谷氨酰胺 谷氨酸,谷氨酰胺酶,54,(4). 受体,谷氨酸受体,离子型受体,代谢型受体,NMDA受体,非NMDA受体,I型,II型,III型,AMPA受体,KA受体,55,(5). 对神经元的作用 中枢神经系统兴奋性突触传递 参与学习记忆（可塑性） 神经毒性作用,56,(1) 中枢GABA能神经元的胞体定位,大脑皮质各层、小脑皮质、海马、纹状体、中脑网状结构、黑质等,(2) 神经纤维通路 纹状体黑质 小脑前庭外侧核 小脑皮质小脑深核,2. GABA,57,(3)主要生理功能 抗焦虑 GABA受体是一个由GABA受体- Cl-通道-安定受体组成的超分子结构。 抗惊厥作用 镇痛作用 调节内分泌（催乳素和黄体生成素，促肾上腺皮质激素和促甲状腺素 ） 对摄食的影响（GABA可抑制动物的摄食） 大脑发育、学习记忆、视觉通路信息传递调控,58,三、神经肽(Neuropeptide),（一）神经肽概述,59,经典递质,神经肽,1. 经典神经递质和神经肽的比较,分子量 含量 合成 储存 释放 作用方式 清除,60,经典神经递质和神经肽的比较,61,神经激素类：催产素、加压素；促甲状腺素释放激素、促肾上腺皮质激素(ACTH)、促肾上腺皮质释放激素(CRF) 等 阿片肽：甲硫脑啡肽，亮脑啡肽，-内啡肽，强啡肽，-新内啡肽 脑肠肽类：P物质 (SP)、血管活性肠多肽(VIP)、胰高血糖素、胰岛素、胆囊收缩素(CCK)等 其它：血管紧张素、降钙素基因相关肽、降钙素、神经肽 Y(NPY)、心钠素、脑钠素、甘丙肽等,2. 神经肽的分类,62,3.神经肽的生物合成、储存、释放与失活,神经肽前体翻译后加工的细胞内过程,63,神经递质：神经肽 突触后膜受体 突触后电位 神经调质： 突触前膜受体 调节释放 神经肽 突触后膜 突触传递效率 非突触性受体 第二、三信使 蛋白合成 激素：神经内分泌（TRH,OT,脑肠肽，）,4作用,64,不仅作用于中枢神经系统，也可作用于外周。 同一种肽在中枢不同部位可以表现不同的、甚至相反的作用。 强啡肽：脊髓蛛网膜下腔镇痛； 脑室对抗吗啡镇痛。 SP： 脊髓参与伤害性信息传递； 脑内镇痛。,65,镇痛，情绪效应，成瘾性 N：Tyr-Gly-Gly-Phe 阿片肽分类：内啡肽、脑啡肽、强啡肽 阿片肽受体： 、 、 （G蛋白偶联受体） 经典的阿片肽家族 前阿黑皮素：-内啡肽的前体； 前脑啡肽：甲硫脑啡肽和亮脑啡肽的前体； 前新内啡肽-强啡肽：-新内啡肽和强啡肽的前体。 其他阿片肽：蛙皮素、孤啡肽,（二） 阿片肽,66,受体分布与功能 型阿片受体的分布与痛觉及感觉运动整合作用的通路相平行。（前脑，中脑，脑干） 型阿片受体的功能尚不清楚，可能参与运动整合作用、嗅觉与识别功能。 型阿片受体的分布特性可能与水平衡调节、摄食活动、痛感觉及神经内分泌功能有关。,67,镇痛作用 激活下行性痛调制系统：导水管周围灰质和间脑室周灰质延髓的中缝大核和巨细胞旁网状核脊髓后角胶状质。 抑制上行性痛信息传递系统 阿片肽能神经元通过边缘系统，调制疼痛引起的痛情绪反应、行为上的应激,阿片肽的作用,68,其他效应 在黑质-纹状体-多巴胺系统中阿片类参与运动功能的调节，但因受体不同，可产生不同的效应。 阿片类经下丘脑垂体轴，调节内分泌的释放。 参与应激反应、呼吸和心血管运动、摄食与饮水、精神异常和情绪的调节及学习与记忆的调节。,69,P物质(Substance P, SP) 神经激肽A（neurokinin A，NKA) 神经激肽B（neurokinin B，NKB),（三） 速激肽家族,70,SP与痛的关系 SP与纹状体黑质多巴胺能神经系统的作用： 对纹状体黑质系统中多巴胺能神经元具有紧张性兴奋作用，促进环路中递质信息的传递。 SP与植物性神经活动： 对交感神经节前神经元产生紧张性兴奋作用。 SP的外周作用： 参与免疫反应、呼吸活动、消化道活动及炎症反应等。,71,Summary,神经递质与神经肽的比较 几种经典神经递质的胞体定位、投射与功能 兴奋性氨基酸与抑制性氨基酸在神经系统中的作用,72,神经递质的概念；确定神经递质的条件；递质共存 几种经典递质的胞体定位、重要神经纤维通路及主要生理功能 经典神经递质与神经肽的比较 神经肽的主要作用 与镇痛有关的神经递质或神经肽有哪些？,复