四、神经递质和受体.ppt

1、三、神经递质和受体,神经递质 Neurotransmitter 神经调质 Neuromodulator 受体 Receptor,基本概念,神经递质(Neurotransmitter, NT) 概念：由突触前神经元合成并在末梢处释放，能特异性地作用于突触后神经元或效应器上的受体，并在突触后神经元或效应器细胞上产生一定效应的信息传递物质。,递质的鉴定,突触前神经元中合成 递质存在于突触小泡内 与突触后膜上的受体结合 存在有使其失活的机制 有特异的受体激动剂和拮抗剂,递质和调质的分类,按分泌部位,按化学性质,中枢神经递质 外周神经递质,胆碱类 胺类 氨基酸类 肽类 嘌呤类 脂类、气体类等,胆碱类:

2、ACh 胺类: Dopamine (DA), Noradrenaline(NA，NE), Adrenaline(Adr,E), 5-HT, histamine (HA) 氨基酸类: 兴奋性：谷氨酸(Glu), 门冬氨酸 (Asp) 抑制性：甘氨酸(Gly), 氨基丁酸 (GABA) 肽类: VP, OXT, 阿片肽，脑肠肽，AngII 等 嘌呤类: 腺苷，ATP 气体: NO，CO 脂类: 花生四烯酸及其衍生物,一个神经元内可以存在两种或两种以上的神经递质或调质，末梢可同时释放两种或两种以上的递质 意义：在于协调某些生理功能,递质共存现象,Five Key Steps in Neurotran

3、smission,Synthesis Storage Release Receptor Binding Inactivation,受体(Receptor),受体(receptor): 细胞膜或细胞内能与某些化学物质发生特异结合并诱发生物效应的特殊生物分子。 配体(ligand)：能与受体结合的化学物质 激动剂(agonist)：能与受体发生特异性结合并产生生物效应的化学物质。 拮抗剂(antagonist)：能与受体发生特异性结合不产生生物效应的化学物质。,受体特性:,结合的特异性 选择的相对性 结合的可逆性 亲和性 上调(up regulation)：反应性(致敏现象)亲和力或数目 下调(d

4、own regulation)：反应性(脱敏现象)亲和力或数目,受体的分类,分布部位 突触前受体 突触后受体 生物效应 离子通道型受体（促离子型受体，ionotropic receptor） G蛋白耦联受体（促代谢型受体，metabotropic receptor） 结合递质 胆碱能受体(N、M) 肾上腺素能受体(、) 5-HT受体、氨基酸类受体等,Classes of Neurotransmitter Receptors,OUT,IN,-,IONOTROPIC,METABOTROPIC,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,+,+,+,+,Ionotropic Receptor,n

5、eurotransmitter,NT,Ionotropic Receptor,NT,Ionotropic Receptor,Ionotropic Receptor,Metabotropic Receptor,Receptor separate from channel G proteins 2d messenger system cAMP other types Effects Control channel Alter properties of receptors regulation of gene expression ,G protein: direct control,G prot

6、ein: direct control,Pore,G protein: Protein Phosphorylation,external signal: nt,2d messenger,secondary effector,external signal: NT,2d messenger,secondary effector,GS,norepinephrine,cAMP,protein kinase,G protein: Protein Phosphorylation,PK,G protein: Protein Phosphorylation,PK,ATP,cAMP,G protein: Pr

7、otein Phosphorylation,PK,ATP,cAMP,P,周围神经系统的递质和受体,-胆碱能纤维 -肾上腺素能纤维,Distribution of Peripheral Neurotransmitters,autonomic efferent fiber sympathetic fiber preganglionic fiber: ACh postganglionic fiber: ACh or NE Efferent Parasympathetic fiber preganglionic fiber: ACh Nerve postganglionic fiber: ACh fi

8、ber somatic motor fiber: ACh,乙酰胆碱及其受体,Acetylcholine is the first discovery neurotransmitter,Loewis experiment,乙酰胆碱的合成与分解,Acetylcholinesterase (AChE),外周胆碱能纤维,胆碱能纤维：神经末梢释放ACh作为 递质的纤维,分布 自主神经节前纤维 大多数副交感神经节后纤维 少数交感神经节后纤维 （汗腺和骨骼肌舒血管） 运动神经纤维,Important,胆碱能受体,毒蕈碱受体（阿托品） muscarinic receptor （M-受体，G蛋白耦联受体，M1M

9、5),烟碱受体（筒箭毒） nicotinic receptor （N-受体，配体门控通道）,N1，神经元型烟碱受体（神经节前后，六烃季胺）,N2，肌肉型烟碱受体（神经肌肉接头，十烃季胺）,心脏抑制 平滑肌收缩 消化腺分泌 汗腺分泌 骨骼肌血管舒张 脑神经元,Important,Ligand-gateed ACh Channels,N Receptor,G Protein-Operated ACh Channel,M receptor,M-ACh-R 亚型及作用机制,去甲肾上腺素及其受体,儿茶酚胺类Catecholamine ：含有邻苯二酚基本结构的胺类 去甲肾上腺素(Noradrenaline

10、 NA, norepinephrine NE): 肾上腺素 (Adrenaline Adr, epinephrine E) 多巴胺(Dopamine DA),NA的合成与转运过程示意图,外周肾上腺素能神经纤维,肾上腺素能神经纤维：以NE作为递质的神经纤维。 外周NE能纤维：交感神经节后纤维（除支配汗腺和骨骼肌血管纤维）,Important,肾上腺素能受体,1 兴奋 皮肤、肾、胃肠血管平滑肌 2 突触前膜， 减少递质释放,1兴奋心脏 2 抑制，骨骼肌、肝脏血管平滑肌舒张 3 脂肪分解,肾上腺能受体亚型及作用机制,异丙肾上腺素,肾上腺能受体的分布及功能,Mechanism of Action (

11、receptor),Epi,a1,G protein,PLC,IP3,Ca+2,肽类和嘌呤类递质及其受体,神经肽：作为递质的肽类 嘌呤类：腺苷，ATP,中枢神经系统的递质和受体,乙酰胆碱及其受体 去甲肾上腺素及其受体 多巴胺及其受体 5-羟色胺及其受体 组胺及其受体 氨基酸递质及受体 肽类递质及受体 其它递质、受体系统,乙酰胆碱及其受体,胆碱能神经元,脊髓前角运动神经元 丘脑后腹侧特异性感觉投射神经元 脑干网状结构上行激动系统 尾核、壳核、苍白球 边缘系统（梨状区、杏仁核、海马）,去甲肾上腺素及其受体,上行部分大脑皮层、边缘前脑、下丘脑,支配低位脑干部分低位脑干,下行部分脊髓后角胶质区、侧角、

12、前角,纤维投射部位,多巴胺及其受体,主要存在中枢，黑质内合成,纹状体,中脑边缘系统,结节漏斗,黑质,受体：D1D5，G蛋白耦联 D1、D5激活cAMP D2、D3、D4激活cAMP 躯体运动、精神情绪、垂体分泌、心血管活动调节,5-羟色胺及其受体,主要存在中枢，集中于中缝核内,纹状体、丘脑、下丘脑、边缘前脑、大脑皮层,低位脑干,脊髓后角、侧角、前角,中缝核,受体：5-HT15-HT7，有多种亚型。5-HT3是离子通道型受体，其余为G蛋白耦联受体，5-HT1A是突触前受体。 调节痛觉、精神情绪、睡眠、体温、性行为、垂体内分泌。,上行部,下行部,下丘脑后部的结节乳头核内组胺能神经元发出纤维投射到脑

13、和脊髓。 组胺有三种受体： H1 ： PLCPI3，DAGPKC H2 ：G蛋白cAMPPKA H3 ：突触前受体，抑制递质释放 调节：觉醒、性行为、腺垂体激素分泌、血压、饮 水、痛觉,氨基酸递质及受体,兴奋性氨基酸： 谷氨酸 (glutamate) 门冬氨酸 (aspartate) 抑制性氨基酸： GABA (-aminobutyric acid) 甘氨酸 (glycine),Glutamate,GABA,Glycine,谷氨酸的释放和摄取，以及神经元和胶质细胞之 间的“谷氨酸-谷氨酰胺”循环,Excitatory synaptic transmission is mediate by gl

14、utamate receptors,NMDA receptors (NMDARs),AMPA receptors,Kainate receptors,metabotropic Glu receptors,OUT,IN,K+,K+,Na+,Ca2+,Na+,(Ca2+?),GLU,KA,a,*,两类受体 A、促代谢型（metabotropic）glu受体： 与G蛋白耦联 L-AP4-glu-R、ACPD-glu-R B、促离子型（ionotropic）glu受体： 配体门控离子通道 NMDA-glu-R ：Na+ 、Ca2+ 内流、K+外流 KA-glu-R,AMPA-glu-R：Na+内流、K

15、+外流, 谷氨酸（Glutamate, Glu）及其受体,两类促离子型谷氨酸受体示意图,NMDA,Non-NMDA,NMDA受体双重特性 化学门控性和电压门控性, 抑制性氨基酸：,甘氨酸（gly）主要分布在脊髓和脑干中。 脊髓闰绍细胞释放的递质，其受体为离子通道（Cl-） 甘氨酸也能与NMDA受体结合，产生兴奋效应。 GABA：主要存在于大脑皮层浅层、小脑皮层浦肯野纤维及纹状体黑质纤维中。 GABA受体分为三型： GABAA： Cl- 通道 GABAB：促代谢型受体（IP3，DG），激活后可增加K+通道的电导。 GABAC：Cl- 通道,GABAA受体示意图,巴比妥酸,酒精,苯二氮,镇静药,降

16、低Ca2+通道的电导,阿片肽在CNS的分布,受 体 第二信使 拮抗剂 通道效应 递质主要分布,外周：胆碱能Nf 所有自主N节前纤维、大多数副交感N节后纤维、少数交感N节后纤维、骨骼肌N纤维；汗腺。 中枢：胆碱能N元 脊髓前角运动N元、丘脑后部腹侧的特异感觉投射N元、脑干网状结构上行激动系统、纹状体、边缘系统等。,筒箭毒 十烃季铵,Na+ 和其他小离子,阿托品,筒箭毒 六烃季铵,M2 (心),Ca2+,IP3/DG,cAMP,IP3/DG,cAMP,K+,N2 （肌肉型烟碱受体）,N1 （N元型烟碱受体）,M1,M4 (腺体),M3,N,M,化学门控通道,M5,乙酰胆碱（ACh）,递质 受 体

17、第二信使 拮抗剂 通道效应 递质主要分布,外周：肾上腺素能Nf 多数交感N节后纤维； 中枢：肾上腺素能N元 低位脑干及上行投射到皮层、边缘前脑、下丘脑以及下行到达脊髓后角、侧角、 前角的纤维。,1 (心) 2 平滑肌,IP3/DG,cAMP,cAMP,K+,酚妥拉明,酚妥拉明,育亨宾,心得宁 阿提洛尔,丁氧胺,K+ Ca2+,儿茶酚胺：去甲肾上腺素(NE、NA ) 和肾上腺素(E、Adr),1,2 （突触前膜小肠）,3 脂肪组织,递质 受 体 第二信使 通道效应 递质主要分布,-氨基 丁酸,多巴胺,IP3/DG,cAMP,D1，D5,D2，D3，D4,cAMP,K+ Ca2+,黑质-纹状体、

18、结节-漏斗、 中脑边缘系统。,5-HT,中缝核内及上行投射到纹状体、下丘脑等以及下行到 脊髓背角、侧角、前角。,5-HT1（A B D）,5-HT2(A C),cAMP,K+,K+,其他的递质,5-HT3,5-HT4,Na+,cAMP,GABAA,GABAB,-,IP3/DG,K+ Ca2+,CI-,大脑皮层的浅层和小脑皮层浦肯野细胞层。 黑质-纹状体,消化道,反射弧中枢部分的活动规律,反射的中枢控制：,适宜刺激,感受器,传入神经,反射中枢,传出神经,效应器,内分泌腺,效应器,激素,高级中枢,整合,单线式联系（single line connection）,中枢神经元的联系方式,辐散式联系 （

19、Divergence）,Divergent Synapse,A junction that occurs between a presynaptic neuron and two or more postsynaptic neurons (ratio of pre to post is less than one).,The stimulation of the postsynaptic neurons depends on temporal summation,多见于运动传出通路 结构形式：多个神经元与少数或一个神经元发生联系。 意义： a、使CNS内神经元活动能够集中； b、使兴奋或抑制能

20、在后一个神经元上发生整 合而及时加强或减弱。,Convergent Synapse,Presynaptic neurons,Postsynaptic neuron,A junction between two or more presynaptic neurons with a postsynaptic neuron (the ratio of pre to post is greater than one). The stimulation of the postsynaptic neuron depends on the Spatial Summation.,1单向传布： 2突触延搁(de

21、lay)：0.30.5ms.,突触传递的特征,3总和： 时间性总和(temporal summation) 空间性总和(spatial summation),-65mV,- 70mV,AT REST,Vm,Time,+,-,Temporal Summation,Repeated stimulation same synapse ,-65mv,- 70mv,AT REST,vm,Time,+,-,Spatial Summation,Multiple synapses,- 70mv,EPSP IPSP,4兴奋节律的改变： 反射活动中，传入神经与传出神经的冲动频率不同 多个synapses 自身的功

22、能状态,5.对内环境变化敏感和易疲劳：反射弧中最易发生疲劳的环节。 6后发放： 刺激停止，传出神经仍然发放冲动。 主要原因：神经元之间的环状联系以及中间神经元的作用。,中枢抑制和中枢易化,突触后抑制（postsynaptic inhibition） - 传入侧支性抑制(afferent collateral inhibition) - 回返性抑制(recurrent inhibition) 突触前抑制（presynaptic inhibition）,中枢抑制,结构基础：是抑制性中间神经元 机制：,兴奋冲动,抑制性中间N元,释放抑制性递质,突触后N元产生IPSP,突触后N元发生抑制,分类：,侧支

23、性抑制: 回返性抑制:,突触后抑制:,传入侧支性抑制:,兴 奋 冲 动 传 入,侧支兴奋 抑制性中间N元,抑制性中间N元释放抑制性递质,抑制另一N元,突触后膜产生IPSP,传入侧支性抑制:,意义:调控其它N元，以便 活动协调同步。,兴奋一N元,突触后膜产生,EPSP,回返性抑制:,意义:调控N元本身，使其活动及时终止。,N元兴奋冲动沿轴突传出,侧支兴奋 抑制性中间N元,抑制性中间N元 释放抑制性递质,原兴奋的N元抑制,突触后膜产生IPSP,兴奋效应细胞,突触后膜产生,EPSP,Recurrent inhibition,突触前抑制（presynaptic inhibition）, 结构基础: 轴

24、-轴-胞串联突触。 概念： 通过改变突触前膜电位使突触后神经元兴奋性降低的抑制称为突触前抑制。 意义: 可将各种不必要的或非主要的信息，在传入途中即被抑制掉，进而保证了重要信息上传到高级中枢，使个体的思维、注意力、精力得到高度集中。,-广泛存在于机体的感觉传入途中,Excitatory Synapse,A active B more likely to fire Add a 3d neuron ,+,Presynaptic Inhibition,Excitatory Synapse,Axon-axon synapse C is inhibitory ,+,Presynaptic Inhibit

25、ion,Excitatory Synapse,+,Presynaptic Inhibition,C active less NT from A when active B less likely to fire , 机制：,先刺激轴B,轴B兴奋释放递质(GABA),轴A部分去极化(Cl-电导),在此基础上再刺激轴A,轴A产生AP幅度,轴A Ca2+内流量,轴A释放递质量,胞CEPSP幅度,胞C不易达到阈电位而抑制,特征：是去极化抑制。,实验A：刺激轴突A时，胞B产生 10mV的EPSP； 实验B：先刺激轴突C，再刺激轴突A 时，胞B产生5mV的EPSP。,先刺激轴B,轴B兴奋释放递质(GABA

26、),轴A上的GABAB受体,轴A上K+通透性增加,轴A产生AP时程,轴A Ca2+内流量,轴A释放递质量,胞CEPSP幅度,胞C不易达到阈电位而抑制,轴B兴奋释放递质,轴A上相应的受体,轴A内递质的释放对Ca2+敏感性,特征：是去极化抑制,Concept: the inhibition occurs at the presynaptic terminals before the signal ever reaches the synapse. The basic structure: an axon-axon synapse (presynaptic synapse), A and B. Ne

27、uron A has no direct effect on neuron C, but it exert a Presynaptic effect on ability of B to Influence C. The presynatic effect May decrease the amount of neuro- transmitter released from (Presynaptic inhibition) or increase it (presynaptic facilitation).,Presynaptic Inhibition,B,C,A,C,Activation of the presynaptic receptors increases Cl- conductance, to de