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神经肽总论神经生物学系 1 一 神经肽的研究历史 1931年VonEuler和Gaddum肠 脑提取SP 1936年确定为多肽 70年代初提纯并阐明其结构 11肽 1954年DuVignead下丘脑神经细胞分泌加压素 催产素 9个氨基酸组成的多肽 2 60年代Erspamer两栖动物皮肤提取一种活性肽 蛙皮素 后来发现这些肽也存在于脑内 或在脑内也能找到其结构类似物 1975年Hughes等发现脑啡肽 随后发现内啡肽和强啡肽等一大类阿片肽 3 实验技术 放射免疫分析 RIA 含量免疫细胞化学技术 ICC 定位多肽化学 氨基酸序列基因工程 受体克隆 4 神经肽 neuropeptide 主要存在于神经元内起着信息传递作用的一类生物活性多肽 按其作用方式不同分别起着递质 transmitter 调质 modulator 激素 hormone 的作用 5 6 二 神经肽的分类 至今 对神经肽的分类还没有合理的方法 这是由于同一种神经肽在体内分布广泛 且分布在不同组织中的神经肽所起的作用也不相同 目前的分类是 7 8 一 解剖学分类 按发现的部位分类 垂体肽 VP ADH 加压素 抗利尿激素 9肽OT催产素9肽ACTH促肾上腺皮质激素39肽 MSH 促黑素13肽GH生长激素191肽 9 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LHRH促黄体生成素释放激素10肽TRH促甲状腺素释放激素3肽 10 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 ICC示胃肠道中有相应的物质MENK 5肽 LENK 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 11 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 12 三 神经肽的合成和代谢 神经肽是在特定的细胞内合成 首先由其基因转录成mRNA 然后再翻译成无活性的前体蛋白 装入囊泡 经酶切 修饰等加工成有活性的神经肽 13 一 神经肽的生物合成 三个时期 即早 中 晚期 各期的任务 合成的部位 酶的参与 14 1 早期合成阶段任务 包括神经肽前体的合成以及肽链中引入一些化学基团等过程 如形成二硫键 糖基化 磷酸化 硫酸化 合成部位 主要在核糖体 内质网 高尔基器内进行 DNA转录前体mRNA经加工后切除内含子成熟mRNA翻译前肽原切除信号肽肽原 15 16 17 2 中期合成阶段该期为内切蛋白酶水解阶段 主要发生在高尔基复合体和分泌颗粒内 参加该阶段水解蛋白酶总称为内切酶 endoproteases 根据酶的特性可分为 丝氨酸蛋白水解酶 serineproteases 巯基蛋白水解酶 sulfhydrylproteases 金属蛋白水解酶 metalloproteases 酸蛋白水解酶 acidproteases 18 Proteolyticprocessingofproopiomelanocortin POMC prohormoneconvertases1and2 PC1andPC2 19 3 晚期合成阶段该阶段是在被切割下来的神经肽又在外肽酶作用和修剪下 进行a N 乙酰化 a 酰胺化 和形成焦谷氨酸 从而形成有活性的神经肽 主要在分泌颗粒或囊泡中进行 其外肽酶包括 1羧肽酶B样转化酶 carboxypeptidaseB likeconvertyenzymes 2a 甘氨酰胺转化酶 a glycineamidationenzyme 20 Thesynthesisandstorageofdifferenttypeofneurotransmitter 21 二 神经肽的储存和释放 大致密囊泡 神经肽和经典神经递质小透亮囊泡 经典神经递质电刺激 高频 和高钾引起的去极化均可引起神经肽的释放 泡吐 而且是钙依赖性的释放 旁分泌 作用于临近细胞自分泌 作用于自身 22 23 神经肽的释放 囊泡释放是递质释放的主要形式 囊泡的胞裂外排在所有的递质都相似 但在释放的速度上有所差异 小分子递质的释放比神经肽快 平均快50ms 24 钙通道 T N L型 的分布与递质释放 T型和N型位于突触区 L型位于突触外区 经典递质所需的钙离子来自T及N型钙通道 大致密核心囊泡中的神经肽释放所需的钙离子则经L型钙通道 作用于L通道的钙拮抗剂可阻断神经肽的释放 25 26 Thereleaseofneurotransmitterbyexocytosis 27 28 三 神经肽的失活 递质的失活方式有重摄取 酶解和弥散 但神经肽一般无重摄取机制 酶促降解是神经肽的主要失活方式 这与经典递质不同 神经肽可经氨肽酶 aminopeptidase 羧肽酶 carboxypeptidase 内切酶 endopeptidase 的作用而失活 29 例如脑啡肽的失活Tyr Gly Gly Phe Met氨肽酶羧肽酶 30 神经肽和经典神经递质有何不同之处 31 经典神经递质神经肽 分子大小 小 100 数百 大 数百 数千 含量 10 10 10 9mol mg10 15 10 12mol mg囊泡 小透亮 30 40 m 大致密 70 m 合成 胞体和末梢胞体囊泡释放 低频刺激 快高频 慢50ms失活 重摄取 酶解 弥散酶促降解功能 迅速而精确缓慢而持久 32 四 神经肽受体和胞内信号转导 1 神经肽受体除心房钠尿肽 ANP 受体外 所有已克隆的神经肽受体都属于鸟核苷酸调节蛋白 即G蛋白偶联的受体 33 ThebasicstructureofaG protein coupledreceptor Mostmetabotropicreceptorshavesevenmembrane spanningalphahelices atransmitterbindingsiteontheextracellularside andaG proteinbindingsiteontheintracellularside 34 35 2 ANP受体这类受体本身细胞内部分就具有酶活性的跨膜受体 36 37 38 HowdoessuchalargemoleculefitintothebindingpocketofaGprotein coupledreceptor Whichconformationhasthehighestaffinityforthereceptor Whichaminoacidresiduesarecriticalforbinding 39 五 神经肽的特点 一 合成的特殊性 1 合成过程的复杂性mRNA提供模板 在胞内核糖体翻译成无活性的前肽原 在内质网切除信号肽形成神经肽原 入囊泡转运至末梢 在转运中经多种酶的切割生成有生物活性的肽 2 同一前体在不同部位和不同组织生成的终产物不同 40 垂体前叶 ACTH和 LPH 垂体前叶中间部 MSH 41 二 作用方式的复杂性 神经递质神经调质激素 42 1 神经内分泌方式 最早发现 OT VP 2 神经递质传递方式3 神经调质作用方式4 其他作用方式 神经营养作用 MSH ACTH促进神经突起的生长保护神经元作用 VIP PACAP肌肉营养作用 CGRP免疫调节功能 SP LHRH 阿片肽对免疫细胞的增殖分化 细胞因子的产生具有作用 神经肽的作用方式 43 三 功能的多样性1 同一种肽可有多种功能如内源性阿片肽除有镇痛效应外 还对循环 呼吸 运动 内分泌 体温 免疫功能起调节作用 同是内源性阿片肽家族的不同成员对心血管系统的效应也不一样 如亮 脑啡肽使血压升高 心率増加 甲 脑啡肽使心率减慢 对血压升降不恒定 44 2 同一种神经肽随剂量 作用部位和物种的不同 其功能也不同如低剂量的促黄体素释放激素 LHRH 合理使用有促进生育的功能 而大剂量长期连续使用有抑制生育的作用 CCK在中枢小剂量有抗阿片肽的作用 大剂量有促进阿片释放的作用 45 3 同一种神经肽对不同细胞的作用不同 可产生多种生物效应如血管紧张素 Ang 作用于有关器官不同细胞上的ANG受体 可增加动物的饮水行为 增加抗利尿激素 ADH 的释放和醛固酮的分泌 增强NE的效应和血管收缩 46 六 神经肽与经典神经递质共存 1 概念同一神经元内可以含有二种或二种以上的化学信息物质 此现象称为递质共存 neurotransmittercoexistence 47 2 共存的现象 1 不同的经典递质共存 黑质 DA与GABA 交感神经节 NA ACh 2 经典递质与神经肽共存 5 HT与SP TRH CCK共存于脊髓 延髓 3 不同的神经肽共存 SP与CGRP共存于结状神经节 心血管及支气管感觉神经 48 49 3 递质共存的生物学意义 1 突触后的相互调节作用协同作用拮抗作用 2 突触前的相互调节作用抑制释放促进释放 50 一个神经元释放两种或两种以上的神经调节物 可使神经调节的范围更扩大 更精确 它们相互配合 相互补充 使神经调节更加多样化 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 它们在不同的刺激条件 释放的比例有所不同 以适应不同的需要 51 七 神经肽的生理作用 神经肽最重要的功能是脑和身体各系统功能的整合 这些功能包括 对痛觉的调节 生长发育 生殖的调节 水盐代谢 体温调节 水和食物摄取 心血管的作用 消化 呼吸调控 行为和记忆等 神经肽还参与许多自主神经反应 影响神经发育和再生 52 一 对痛觉的影响 1 SS 内阿片肽的激动剂 镇痛 纳洛酮阻断 2 VP OT 中枢镇痛 增强电针镇痛作用 不依赖于内源性的阿片肽系统 53 3 阿片肽 镇痛 EP最强 持久 M ENK L ENK短暂镇痛 针刺镇痛的重要物质 纳洛酮阻断 4 SP 初级传入 痛觉传递递质 5 CGRP 在脊髓水平能促进痛信号的传递 54 二 对心血管的影响 1 CRH 静脉大剂量扩血管 降压 中枢激活交感抑制副交感而升压 心率增加 2 VP 生理剂量无明显作用 失血时VP释放增加 升高血压 3 OT 强烈收缩脐动 静脉 防止娩后出血 55 4 阿片肽 小剂量M ENK降压降心率 大剂量升压 主要通过 受体发挥作用 5 SP 使周围血管舒张 血压下降 6 VIP 药理剂量全身动脉和小动脉强烈舒张 增强心肌收缩力 增加心输出量 7 CGRP 中枢心率增加 升压 外周加快心率 扩血管 降压 56 三 对胃肠道的影响 1 SS 抑制胰腺分泌 抑制胃肠道功能 运动 分泌 吸收 2 CCK 收缩胆囊 刺激胰液 胃酸分泌 3 OT 抑制胃肠运动 促进胃酸分泌 4 SP 引起小肠收缩 幽门括约肌收缩 5 VIP 抑制胃酸 胃蛋白酶分泌 抑制吸收6 CGRP 抑制胃液基础分泌 抑制胃肠运动 57 四 对应激 行为 体温 学习记忆的影响1 CRH 中枢引起应激行为反应 失眠 摄食减少 通过下丘脑室旁核的CCK和单胺类递质介导 2 SS 运动失调 肌肉强直 自发运动减少 癫痫样脑电图 3 ACTH 促进学习记忆 第4 10个氨基酸是关键 该片段可提高大鼠注意力 记忆力 缓解焦虑 58 4 VP 促进动物被动逃避行为的获得 延缓主动逃避行为的消退 故有加强学习记忆功能 5 VIP 可引起寒战 升高体温 6 MENK EP 升高体温 7 NPY 促进小鼠学习记忆 摄食 饮水 59 五 对免疫功能的调节 1 SS 是神经 内分泌 免疫系统中的重要介质 外周的SS可抑制人外周血中单核细胞产生 干扰素 还可抑制NK细胞活性 60 2 ACTH 通过刺激糖皮质激素分泌间接引起免疫抑制 通过于免疫细胞上的ACTH受体结合直接调节免疫细胞的功能 3 SP 促进单核细胞吞噬 趋化 游走活性 促进B细胞合成IgA 刺激肥大细胞分泌组胺 61 小结 掌握 1 神经肽的概念2 神经肽与经典神经递质的区别3 神经肽的合成 释放及失活4 递质共存的概念 类型及意义 62 熟悉 1 神经肽的分类2 神经肽的作用方式3 神经肽的功能 63 颌下腺中共存的ACh和VIP的相互协同作用 ACh和VIP共存于部分颌下神经节细胞中 调节腺体的分泌和血管舒张活动 低频刺激ACh释放 可引起腺体分泌和血管舒张 显示出胆碱能效应 高频刺激VIP释放 致血管舒张 VIP只引起血管舒张并无明显的促唾液分泌功能 但它可显著加强ACh的促唾液分泌作用 此外VIP在与受体结合的过程中 还可通过对M胆碱受体的变构作用 提高受体对ACh的亲和力 同时VIP还能与ACh相互协作 共同提高颌下腺细胞内第二信使cAMP的含量 64 猫纹状体中DA和CCK共存 若多巴胺能神经末梢释放CCK 则该区DA的释放被抑制 外源性应用CCK也可抑制DA释放 65 大鼠颌下腺和大脑皮质中