神经肽各论.pptx

1、神经肽各论,内阿片肽,2,阿片（吗啡及类似的生物碱）：是一类历史悠久的镇痛药，能有效缓解手术后病人及晚期癌症病人的疼痛，在临床应用上占重要地位。 阿片类药物 吗啡、芬太尼、杜冷丁、 可待因等 易成瘾,3,内阿片肽研究历史,4,（一）内阿片肽的分类和分布,分类 阿黑皮素系统 b-EP（31肽）、 b-EP（1-26）、 b-EP（1-27）、b-EP（1-17）、 EP（1-16） 脑啡肽系统 M-ENK、L-ENK、甲七肽、甲八肽 强啡肽系统 强啡肽A（1-17）、强啡肽B（1-29）、强啡肽A（1-8）、a-新内啡肽,5,广泛分布于中枢神经系统，在其他组织和器官也有分布，如外周自主神经节、肾

2、上腺、消化道和生殖器官等。 在中枢神经系统，阿片肽呈不均匀分布，几类阿片肽系统在分布上也有重叠。,6,内阿片肽系统的分布特点,7,b-内啡肽能神经元 主要起源于下丘脑弓状核区，其纤维投射到下丘脑正中隆起、视前区、终纹核、室旁核、杏仁核以及隔核等，并沿第三脑室向前向上，然后投射到中脑导水管周围灰质、脑桥的蓝斑核、臂旁核等。另外，延髓孤束核也有b-内啡肽能神经元。,脑啡肽能神经元 分布最广泛，纹状体、杏仁核、下丘脑、中脑导水管周围灰质、低位脑干等，以纹状体的含量最高。 脑啡肽能神经元大部分是短轴突的中间神经元，形成局部回路；也有一些较长的通路，从杏仁核到终纹核，以及中缝核到脊髓背角和腹角的通路。,

3、8,强啡肽能神经元 与脑啡肽有重叠，以下丘脑含量最高，主要分布于视上核、室旁核等神经内分泌大细胞。在脊髓也有分布。,9,（二）内阿片肽的合成、释放和失活,生物合成 三个前体结构：前阿黑皮原（pre-proopiomelanocortin, pre-POMC）、前脑啡肽原（pre-proenkephalin）、前强啡肽原（pre-prodynorphin） 由250-270个氨基酸残基组成，氨端有一段由20个左右氨基酸组成的信号肽序列，脱掉信号肽即成为肽原。活性片段绝大多数由成对碱性氨基酸隔开。,10,前阿黑皮原（pre-POMC） 265个氨基酸残基；能产生阿片样肽、促黑素细胞激素、促肾上腺皮

4、质激素而得名。在不同脑区，经酶切和蛋白修饰形成ACTH、CLIP、b-内啡肽和三种MSH。,11,激素原转换酶1和2,b-EP,腺垂体：POMC主要生成ACTH和b-LPH（b-促脂素），一部分b-LPH又裂解生成b-EP。 垂体中间叶：b-LPH含量较少，主要被酶解生成b-EP（1-31）、b-EP（1-26）、 b-EP（1-27），以及各自的N端乙酰化物。ACTH则进一步被加工成a-MSH（13肽）和促皮质激素样中间肽（CLIP，22肽）。,前脑啡肽原 263个氨基酸残基，含有1个亮啡肽（LE）和6个甲啡肽（ME）顺序。 在ME的C端延长可形成甲七肽、甲八肽、及甲八肽酰胺。 F肽：34个

5、氨基酸残基，N端和C端均含有一个ME。 E肽：25个氨基酸残基 ，N端含ME、C端含LE；C端氨基酸 可进一步脱落形成22，20及12肽。,12,前强啡肽原 256个氨基酸残基 新内啡肽（neoendorphin，包括a-新内啡肽和b-新内啡肽）、强啡肽A(1-17)、强啡肽B(1-13)。 强啡肽A可降解成强啡肽A(1-8)，强啡肽B的C端延长可得到由29个氨基酸残基组成的leumorphin。 大强啡肽（big dynorphin）由32个氨基酸残基构成，N端为强啡肽A，C端为强啡肽B，中间由2个碱性氨基酸（K-R）连接。,内阿片肽的储存、释放和失活 储存于大囊泡内，可以与经典神经递质共存

6、 脊髓：脑啡肽、P物质 肾上腺髓质的交感神经末梢：脑啡肽、乙酰胆碱 肾上腺髓质的嗜铬细胞：脑啡肽、儿茶酚胺 释放： 离体实验：电刺激或高钾引起的去极化 整体情况：躯体应激引起b-EP等阿片肽的释放 针刺引起b-EP、脑啡肽的释放,14,失活 主要由酶促降解，少量弥散 脑啡肽：氨肽酶、脑啡肽酶、羧肽酶A 强啡肽：氨肽酶、脑啡肽酶、羧肽酶B、两种内切酶 b-内啡肽：N端乙酰化,脑啡肽的酶解部位,15,（三）阿片受体,分类 3类阿片受体：m、d、k 可能存在的受体：s、e 各型受体具有多源性：m1、m2；d1、d2；k1、k2,16,G蛋白偶联受体,阿片受体的特性 1）阿片类配体与受体亲和力高：结合

7、浓度约在 10-9mol/L 2）有一定的饱和性 3）立体特异性：旋光异构特性 4）亲和力与药效的相关性：亲和力越高，药效也越强,17,孤儿受体(orphan receptor)的分布及功能 19921993年，发现了一种与经典阿片受体有较高同源性的受体 ，其基本特征与阿片受体完全一致，即与G蛋白偶联，具有7个跨膜结构，由于当时没有找到这种受体的真正配体，也无从确定其功能，故称之为 orphan(孤儿) ORL1 受体。1995年，法国及瑞士的科学家同时发现了孤儿受体的真正内源性(endomorphin)配体，即脑内存在的一种结构与阿片肽相似但功能相反的神经肽孤啡肽(OFQ)阿片类物质依赖与阿

8、片对阿片受体的作用过程关系密切。 孤儿受体，又称为阿片样受体(opioid-receptor- like，ORL1)。有学者根据ORL 1-受体对拮抗剂的亲和力的不同，提出了此受体也有亚型之分。但这种观点尚不成熟。ORL 1-受体由 367个氨基酸组成，分子量约为 40520D， 氨基酸顺序在哺乳动物(人，小鼠，大鼠) 高度保守 ，同源性达99%，与，受体同源性达57-58 %。该受体也是G蛋白偶联受体，有7个跨膜区，3个胞浆环和3个胞内环。N端位于细胞外，C 端位于细胞内，在第，胞外环之间可形成二硫键。ORL1-受体的N端有3 个可糖基化位点，在细胞内环上存在蛋白激酶A及C的磷酸化位点。OR

9、L1-受体分布于大脑皮层、边缘系统、下丘脑、脑干及脊髓灰质等中枢部位，及肝、脾、小肠、输卵管和输精管等部位。在纹状体、小脑、骨骼肌、食管、肾、肾上腺和睾丸中是否存在ORL1-受体尚有争议。ORL 1表达最多的部位为下丘脑各核团，其次为大脑皮层梨状区、外侧隔区、海马、杏仁核、中脑的中缝背核、中央灰质、兰斑核、脊髓的背角及前角。ORL1-受体的分布表明它与机体的自稳、神经内分泌及自主神经系统的调节有关，同时还影响学习、记忆和情绪。 孤啡肽(OFQ) 孤啡肽又称痛敏素，是一种17肽，该肽的分子量为1810，其第一个氨基酸是苯丙氨酸F，末一个氨基酸是谷氨酰胺Q，因此称为OFQ。孤啡肽的结构序列与所有内

10、源性阿片肽骨架结构的第24氨基酸序列完全相同，表明这一多肽与阿片家族有某种亲缘关系。孤啡肽同孤儿阿片受体在体内有着广泛的分布，脑内杏仁核，丘脑，下丘脑海马锥体细胞层，边缘系统，皮层，脊髓背角浅表层，中央管区，低位颈段，胸段，高位腰骶段脊髓的中央外侧细胞柱，前脊髓(肠系膜)交感神经系及消化道等都检测到二者的存在。一般认为孤啡肽具有抗阿片的效应。在痛觉调制方面，大部分研究者的结论是，脑室注射孤啡肽可以引起正常皮肤对非伤害性刺激产生异常疼痛以及疼痛敏感性增加。也有实验表明，孤啡肽在大鼠体内不影响基础痛阈，但能剂量依赖性地对抗吗啡镇痛。但在脊髓方面，孤啡肽却能加强阿片镇痛作用。 5、内吗啡肽 科学家们

11、发现所研究的三种主要的阿片受体中只有受体没有专一性很强的内源性配体。自然界中存在的化合物中，吗啡是受体的选择性配体，但这种生物碱只存在植物体内，并且含量极微，不可能起重要作用，因此科学家们相信人体内一定存在着“内源性吗啡”。Zadina在合成人工肽的研究是无意中发现体内存在一种肽，而且这种肽能够与阿片受体结合，具有抗阿片样作用。深入的研究此肽及其另一种有类似结构，并同样存在于体内的肽之后认定此二者即为寻找已久的“内源性吗啡”，称之为内吗啡肽-1(endomorphin-1)和内吗啡肽-2(endomorphin-2)。它们对于研究外源性吗啡如吗啡生物碱、海洛因等对人体造成的成瘾性的产生机制和寻

12、找高效低毒镇痛剂都有着十分重要的意义。,18,内阿片肽对受体的选择性,19,阿片受体的激动剂和拮抗剂,20,放射受体结合分析法（radio-receptor binding assay, RRA）分析受体分型的有力工具,R：受体 *L：标记配体 L：非标记配体,125I、3H,基本原理：用放射性物质如I125，H3标记配体，通过放射性标记的配体和受体的特异性结合来分析受体或配体的性质和含量。,饱和曲线（saturation curve） 固定的受体数量和非标记性配体，当标记性配体的浓度从零开始上升时，形成的受体配体复合物（*LR）逐渐增多。,饱和曲线的作用？作Scatchard曲线，求受体的亲

13、和力常数（Ka值）或解离常数（Kd值）及受体的数量（最大结合量Bmax值）。,22,Scatchard曲线：以受体配体复合物（*LR）为横坐标，受体配体复合物与游离配体的比值为纵坐标。,KD：平衡解离常数（mol/L），物理意义为受体有一半结合配体时所需要的配体浓度 Bmax：受体最大结合量,23,竞争抑制曲线（competitive inhibiting curve） 固定的放射性配体浓度，一定量的受体和不同浓度的未标记配体。,待测L的定量标准 IC50（L半数抑制浓度）：抑制50%受体结合反应时所用抑制剂的浓度,24,RRA在阿片受体研究中的应用 选择性标记 用放射性核素标记配体，根据放射

14、性核素量分析配体的特异性结合。,25,RRA在阿片受体研究中的应用 选择性抑制 用放射性核素标记配体，与受体特异性结合后被非标记的配体取代或抑制。 比较多种选择性配体的IC50值，分析受体的分型或配体的选择性。,26,RRA在阿片受体研究中的应用 选择性失活 烷化剂（alkylatingagents）：又称烃化剂，具有活泼的烷化基团，能与细胞中DNA或蛋白质中的氨基、羟基和磷酸基等起作用，使DNA链断裂或使蛋白质丧失活性。,27,RRA在阿片受体研究中的应用 选择性保护,28,阿片受体的分布放射自显影（autoradiography，AR）、原位杂交技术检测mRNA,29,其他组织或细胞上阿片

15、受体的分布,30,广泛用于阿片受体激动剂和拮抗剂的筛选,受体亚型单一的组织为研究配体对受体的选择性提供了良好的条件,内阿片肽的功能非常广泛：对神经精神、呼吸、循环、消化、泌尿、生殖、感觉运动、免疫系统都有调节作用。,31,（四）内阿片肽的功能,镇痛作用 脑啡肽和b-内啡肽在脑内和脊髓均有镇痛作用，以脑内为主 强啡肽在脊髓发挥镇痛作用，而在脑内反而对抗吗啡镇痛。,镇痛作用 通过调节上行和下行痛觉通路而实现的，在痛感觉和痛信息传递两个过程中起作用。,33,，和k受体表达于背根神经节的感觉神经元胞体和初级感觉神经的周围末梢。,在外周，含阿片肽的免疫细胞迁移至炎症组织，在应激、IL-1作用下释放阿片肽

16、，激活感觉神经末梢上的阿片受体，产生镇痛作用。,上行通路中，m、d和k1受体均可表达于脊髓背根神经节、脊髓和延髓三叉神经核。 在下行痛觉抑制通路中，m和k受体分布在与痛觉调节功能有关的较高位结构中，如PAG、中缝核和中缝大核等。,脑啡肽能神经元胞体和末梢,b-内啡肽纤维沿第三脑室壁终止与PAG,吗啡及其同类药物的作用机制 抑制痛觉递质的释放 抑制痛觉递质的痛觉信号传入突触后膜,34,内分泌调节 内阿片肽和阿片受体在下丘脑含量非常丰富 阿片肽对下丘脑-垂体-内分泌腺体的多条途径有一定的影响，其中b-内啡肽的影响最为明显。,35,下丘脑-垂体-肾上腺轴（HPA轴） 应激情况下，如急性和慢性疼痛，引

17、起ACTH和皮质醇释放增加。 用外源性阿片肽（如吗啡）可以抑制ACTH，-内啡肽和皮质醇水平。 机制：可能与下丘脑POMC基因表达下调，从而导致ACTH和b-内啡肽分泌减少。,36,下丘脑-垂体-性腺轴（HPG轴） 阿片受体在下丘脑、垂体、睾丸、卵巢均有表达。 内源性阿片类，特别是下丘脑弓状核产生的-内啡呔，可能作用于杏仁核肾上腺素能神经末梢，通过突触前抑制，减少促性腺激素释放激素GnRH的释放，从而抑制黄体生成素（LH）和促卵泡激素（FSH）生成。 阿片类药物过量服用可以引起性功能低下。,37,生长激素（GH）/胰岛素样生长因子1轴 阿片肽对GH轴的作用比较复杂。 在动物实验，激活中枢m受体

18、，刺激生长激素释放激素（GHRH）释放，抑制生长抑素释放，导致GH的合成和释放。 催乳素（PRL） 阿片类药物，通过阻断多巴胺受体，抑制下丘脑多巴胺释放，间接增加催乳素的分泌。,39,催产素（OXY）、加压素（AVP） 内源性阿片肽作用于下丘脑m、k受体，抑制OXY生成，并限制其在神经垂体的释放。 内阿片肽对加压素释放的影响目前并不清楚，因为受到的影响因素比较多。 内啡肽：抑制抗利尿激素的释放； 强啡肽：作用于下丘脑m、k受体，分别引起加压素增加和减少。 在动物模型，吗啡既可以增加，也可以降低血管加压素的生成。,40,41,速激肽,42,速激肽（tachykinin）研究历史,速激肽（tach

19、ykinin）的结构 Phe-X-Gly-Leu-Met-NH2,43,哺乳类动物,非哺乳类动物,F：苯丙氨酸 V：缬氨酸 Y：酪氨酸 I：异亮氨酸,（一）合成,基因：前速激肽原A（pre-protachykinin, PPT-A） SP、NKA、NPK、NPg PPT-B NKB PPT-C EKA、EKB、EKC、EKD,（二）储存、释放和失活,速激肽与经典递质或神经肽共存 1）延髓腹侧神经元：SP，5-HT和TRH 2）初级传入神经元：SP，NKA和CGRP 3）中枢和外周神经系统：SP还与GABA、生长抑素、铃蟾肽、脑啡肽、强啡肽、谷氨酸脱羧酶和酪氨酸羟化酶等物质共存 失活：酶解失活

20、参与SP失活的酶有氨肽酶、羧基末端水解酶、组蛋白酶M。,45,（三）受体,三种类型：NK1，NK2，NK3 NK1：SP、泡蛙肽 NK2：NKA、可辛尼、涎肽 NK3：NKB G蛋白偶联受体 激活后启动IP3/DAG通路，进而激活细胞内钙离子在内的信息传导系统。,46,（四）受体分布,NK1受体 中枢：尾壳核、杏仁中央核、杏仁-海马区、蓝斑、舌下神经核、延髓腹侧角的运动神经元等含量最高；其次为终纹床核、中央灰质中缝大核、中缝背核、孤束核等区 外周：平滑肌细胞、内皮细胞、免疫细胞、上皮细胞 NK2受体 外周神经组织、平滑肌细胞、免疫细胞 NK3受体 嗅球、前额叶皮层、海马、杏仁核、下丘脑室旁核、

21、视上核、弓状核、中脑腹侧被盖区、脚间核、孤束核、蓝斑、迷走神经背核、黑质、苍白球等,47,（四）受体分布,狗冠状动脉、兔肺动脉、大鼠门静脉分别仅含NK1、NK2、NK3受体，利用这些组织，筛选到多种人工合成的选择性较强的激动剂和拮抗剂。,48,SP、NKA、NKB并不是特异的NK1，NK2，NK3受体激动剂，它们与其他亚型的受体也都有一定的亲和力 NK1受体：SPNKA NKB NK2受体：NKA NKB SP NK3受体：NKB NKA SP 速激肽与各种亚型受体的结合能力因器官和种属而异,49,SP与痛 SP与纹状体-黑质多巴胺能神经系统 SP与自主神经活动 SP的外周作用 与免疫反应、呼

22、吸系统、消化系统的关系,50,（五）速激肽的功能,SP与痛：SP与痛觉的产生以及痛觉的传导存在密切联系,NKA及其受体兴奋产生致痛效应。 NKB及其受体兴奋则抑制痛觉传导，产生镇痛效应。NKB的镇痛作用可能是通过释放内阿片肽实现的，因为纳洛酮可以阻断NKB的作用。,SP与纹状体-黑质多巴胺能神经系统的关系,53,54,开胃素,55,开胃素 (orexin A and B or hypocretin 1 and 2),1998年，Yanigasawa等人在大鼠下丘脑腹外侧区发现两个与食欲相关的神经肽，分别命名为orexinA和orexinB。,焦谷氨酰残基,酰胺化,酰胺化,（一）Orexins的

23、合成,56,Human、rat、mouse,OrexinA、orexinB来源于同一个前体，由pre-proorexin（PPO）基因编码,（二）Orexins受体,OX1R、OX2R G蛋白偶联受体 氨基酸序列有64%的同源性，在种系间也高度保守。 OX1R对orexinA选择性比较高，是orexinB的2-3倍；OX2R对orexinA和orexinB的选择性都很强。,57,（三）Orexin能神经元及其受体分布,Orexin能神经元胞体主要位于下丘脑外侧区，呈双侧对称分布。也可存在于垂体、松果体、肾上腺、胃肠道、心脏、胰腺等部位。 其纤维广泛投射到整个CNS，其中最重要的投射区是下丘脑室旁核和中央内侧核、脑干和脊髓。,58,Orexins受体位于orexins神经元投射部位。 在外周，orexins受体也主要见于有orexin能神经元分布的器官内。 OX1R mRNA表达最丰富的区域是下丘脑腹内侧 区，在海马、中缝背核、蓝斑也有高表达。 O