神经生物学课件chapter.ppt
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1、第四章递质和内源性活性物质l一.关于神经递质的研究概况l二.鉴定递质的条件l三.递质的类型l四.递质受体l五.各经典递质和内源活性物质的合成、储存、释放、灭活l六.递质共存和共释放一.神经递质和内源性活性物质的研究概况l1.1904,Elliott,冲动传导到交感神经末梢,可能从那里释放肾上腺素,在作用于效应器细胞。l2.1921,Loewi,通过蛙心灌流发现“迷走素”l3.Dale,发现神经肌肉接头处的神经递质是ACH。Loewi,Dale共享1936年诺贝尔奖。l4.1921,Cannon,将刺激交感神经后,从肝脏中分离出的物质命名为“交感素”;1949,这种物质被von Eulur鉴定为
2、去甲肾上腺素,为此获1970年诺贝尔奖。l5.1960-今,50多种神经肽被发现。l6.1980-1988,FurchgottIgnarroMoncade三个研究小组相继发现NO为神经递质,三人共享1998年诺贝尔奖。二.鉴定递质的主要条件l1.存在:在突触前神经元内有该物质及其合成酶的存在l2.释放:从突触前末梢可释放足以在突触后细胞或效应器引起一定反应的物质。l3.相同的突触后效应:将适当浓度的该物质人工地施加到突触后细胞上应能引起与由神经诱发的相同反应。l4.灭活机制:应找到将该物质从突触间隙中除去的机制。三三.递质的类型递质的类型(Classification of neurotran
3、smitters)A.Acetylcholine B.monoamines 1,catecholamine 1.1.Norepinephrine(NE,NA)1.2.Dopamine(DA)1.3.Epinephrine(E,A,)2,indole amine 5-hydroxy tryptamine,serotonin,5-HTC.amino acids1.Excitatory Amino Acids:Glutamic Acid and Aspartic Acid 2.Inhibitory Amino Acids:GABA-Amino butyric Acid and Glycine D.p
4、eptides,neuropeptides E.others Purines ATP,Nitric Oxide,histamine,prostaglandin1 胆碱类 乙酰胆碱 Ach,Acetylcholine,2 单胺类 monoamines (1)儿茶酚胺catecholamine,CA a 去甲肾上腺素 norepinephrine(noradrenaline)b 多巴胺 dopamine c 肾上腺素 epinephrine (2)吲哚胺(indole amine,IA)5-羟色胺(5-hydroxytryptamine,5-HT,serotonin 血清紧张素)3 氨基酸类ami
5、no acids (1)抑制性氨基酸类:-氨基丁酸,甘氨酸 (2)兴奋性氨基酸类:谷氨酸,天冬氨酸4 多肽类,神经肽类 阿片肽,其他 神经肽5 其他可能的神经递质 putative 前列腺素,组胺,NO(内皮源性舒张因子),嘌呤类(ATP,腺苷可能是外周抑制性递质,腺苷可能是脑内调质)四四.递质的受体递质的受体 membrane R Receptor cytoplasm R (甾体激素受体甾体激素受体;甲状腺激素受体)甲状腺激素受体)nucleus R presynaptic R autoreceptor,synthesis,release.homologous R,heterogenous
6、R,for neighboring synapses postsynaptic R ionotropic R:nACh受体,受体,GABAA 受体,受体,metabotropic R:Adrenergic receptor,mACh受体受体 ligand-gated ion channel R:nACh R;Glu R1-Glu R4(AMPA Rs)Ionotropic glutamate R(iGluRs):defined by selective agonist AMPA/Kainate R:NMDA RPeptide-binding R:Adrenergic R:G protein-l
7、inked R:hormone R;photoreceptorNeurokinin A RRhodopsin:light;in retinal rod cell;7TM super family;opsin;ophthalmogy;bata-blocker;photo RCone opsins:colour vision;ionotropic R(促离子通道型受体)促离子通道型受体):受受体体本本身身不不是是独独立立的的蛋蛋白白质质,它它的的一一或或二二个个亚亚基基为为受受体体的的结结合合位位点点同同时时又又与与另另外外亚亚基基共共同同构构成成离离子子通通道道,此此类类受受体体能能引引起起通通
8、道道的的快快速速改改变变,产产生生兴兴奋奋性性或或抑抑制制性性突突触触后后电电位位,在在1 1msms内内产产生生在在1010msms内消失。内消失。如如:nAch受受体体,GABAA 受受体体,甘甘氨氨酸酸受受体体和和谷谷氨氨酸酸受受体体(3种种促促离离子子型型受受体体,1种种促促代代谢谢型型受受体体),它它们们介介导导了了中中枢枢和和周围神经系统的快速突触传递。周围神经系统的快速突触传递。metabotropic R(代谢型受体代谢型受体):信信号号通通过过G G蛋蛋白白介介导导的的细细胞胞内内的的生生物物化化学学反反应应,这种反应类似于一种代谢反应。这种反应类似于一种代谢反应。促代谢型型
9、受体促代谢型型受体:7TM,如如:adrenergic R,1A,1B,2A,2B,2C;1,2,3;DA(D1-D5)5HT(5HT1A,5HT1B,5HT 1D,5HT 1E,5HT1F,5HT 2A,2B,2C,3-5,6)Ach(M1,M2,M3,M4,M5)五.各经典递质和内源活性物质的合成、储存、释放、灭活l1.乙酰胆碱(Acetylcholine,Ach)l1)合成(Biosynthesis)l ChATlacetyl coenzyme A+choline Acetylcholine+CoA 乙酰辅酶乙酰辅酶 A+胆碱胆碱 胆碱乙酰化酶胆碱乙酰化酶 乙酰胆碱乙酰胆碱+辅酶辅酶 A
10、 Ach synthesized in terminal;胆碱乙酰化酶胆碱乙酰化酶(ChAT)synthesized in cell body;2)储存():胞浆储存():胞浆50%,小泡内,小泡内50%(五)各经典递质和内源活性物质的合成、储存、释放、灭活 1.已酰胆碱(Acetylcholine,Achl3)释放(release):l闸门学说:递质释放是从蛋白质介导的膜闸门中直接排出的结果。l量子释放学说:突触小泡相当于递质量子,小泡内容物的释放相当于量子释放,小泡的外排作用和递质的释放是同步的。l4)扩散(diffusion)(五)各经典递质和内源活性物质的合成、储存、释放、灭活 1.已
11、酰胆碱(Acetylcholine,Ach5)灭活()灭活(Inactivation):):酶解(enzyme degradation)AChE(acetylchione acetylhydroase;乙酰胆碱酯酶;乙酰胆碱酯酶;AChE synthesized in cell body;Ach+H2O 乙酰胆碱酯酶乙酰胆碱酯酶 acetate+choline(Na dependent choline transporter)BChE(acetylchione acylhy-droase;丁酰胆碱酯酶;假性丁酰胆碱酯酶;假性乙酰乙酰胆碱酯酶)胆碱酯酶)重新摄取(reuptake)6)影响因素)
12、影响因素7)胆碱能神经元的分布与投射()胆碱能神经元的分布与投射(location and Projection local circuit neuron,Projection neuron)胆碱能躯体运动和内脏运动系统胆碱能躯体运动和内脏运动系统胆碱能脑干网状结构上行激活系统胆碱能脑干网状结构上行激活系统胆碱能大脑皮层和边缘系统胆碱能大脑皮层和边缘系统胆碱能小脑系统胆碱能小脑系统8)胆碱能受体 nAchR:ligand-gated ion channel;mAChR:metabotropic R;N,CNS(Renshaw cell),PNS M,CNS:M1:postsynaptic R;
13、M2:presynaptic R nAchR:in PNS:fast transmission and neuromuscle junctionmAChR:smooth muscular,cardiac muscle and glands and respond to Ach released from the autonomic nervous system M1,nervous tissue M2,heart,nerve,smooth muscular M3,external glands 中枢神经元烟碱受体 中枢型 -BGP(-银环蛇毒素)/烟碱结合蛋白N型受体:(烟碱受体)骨骼肌/电器
14、官烟碱受体 周围型 神经节烟碱受体l受体(Receptor)能够对特定的生物活性物质具有识别、选择性的结合能力的生物大分子。l激动剂:能够与受体特异性的结合并产生生物效应的化学物质称为激动剂(agonist)。l拮抗剂:仅能与受体发生特异性的结合,但不产生生物效应的化学物质称为拮抗剂(antagonist).l反向激动剂(负性拮抗剂):与受体的非活性构像状态有亲和力,与受体结合后产生与激动剂作用相反的效应的化学物质称为反向激动剂(inverse agonist)。nAch Receptor Structure,Agonist,Antogonist,PNS ,nicotine (烟碱烟碱)(筒箭
15、毒碱)(筒箭毒碱)N1 N-M junction 十烃季胺十烃季胺 N2 植物神经节植物神经节 六六 烃季胺烃季胺 CNS 8,3 -BGP (-银环蛇毒素)mAch Receptor 7TM 阿托品阿托品8)Relative Physiology Function 1.motivation2.thermoregulation3.pain perception4.Foodintake5.aggression6.sleep and waking7.Learning and memory8.Disorder:AD,PDRelative Physiology FunctionMotor functi
16、onLearning and memorySleep and wakefulnessEaton-lambert syndrome:lower Ach AchE disfigurement:lower actively enzyme 有机磷毒剂中毒:有机磷毒剂中毒:真性乙酰胆碱酯酶和假性乙酰胆碱酯酶的强烈抑制剂真性乙酰胆碱酯酶和假性乙酰胆碱酯酶的强烈抑制剂AD(Alzheimer):degeneration in chlionergic neruonsPD:AChEMyasthenia gravis:骨骼肌烟碱受体自家免疫性疾病。Anti-R antibody in plasma 2.单胺能神经
17、系统(单胺能神经系统(monoamine)儿茶酚胺生物合成 去甲肾上腺素能神经系统去甲肾上腺素能神经系统 肾上腺素能神经系统(肾上腺素能神经系统(adrenergic)section N2 多巴胺能神经系统多巴胺能神经系统 (dopaminergic)section N1 吲哚胺 5-羟色胺能神经系统羟色胺能神经系统 section N1儿茶酚胺生物合成儿茶酚胺生物合成:Tyrosine tyrosine hydroxylase(TH)tyr氨酸羟化酶氨酸羟化酶 L-Dopa dopa decarboxylase(DDC)多巴胺脱羧酶多巴胺脱羧酶Dopamine dopamine bata-h
18、ydroxylase(DBH)多巴胺多巴胺 羟化酶羟化酶Norepinephrine(NE),noradrenaline(NA)phenylethanolamine-N-methyl transferase(PNMT)苯乙醇胺氮位甲基移位酶苯乙醇胺氮位甲基移位酶epinephrine(NE),adrenaline(NA)Enzyme of degradation:(Monoamine oxidase,MAO)单胺氧化酶单胺氧化酶 Catechlo-O-methyl transferase,COMT)儿茶酚胺儿茶酚胺氧位甲基移位酶氧位甲基移位酶l酪氨酸(tyrosine,tyr)l 酪氨酸羟化酶
19、(tyrosine hydroxylase,TH)lL-多巴(L-dopa)l 多巴脱羧酶(dopa-decarboxylase,DOPA-DC)l多巴(dopamine,DA)l 多巴胺-羟化酶(DA-hydroxylase,DH)l去甲肾上腺素(noradrenaline,NA)l 苯乙醇胺-N-甲基转位酶l (phenylethanolamine-N-methyl-transferase,l PNMT)l肾上腺素(adrenaline,AD/epinephrine,E)多巴胺能神经系统多巴胺能神经系统Biosynthesis Inactivation reuptake enzyme de
20、gradation(MAO,COMT)location and Projection A8,A9,A10-A16;midbrainReceptor D1,D2,D3,D4,D5-DA Receptor Structure,Agonist,Antogonist,D1:446aa;7TM;SKF 38393;SCH23390D2,D3,D4,D5,l酪氨酸(tyrosine,tyr)l 酪氨酸羟化酶(tyrosine hydroxylase,TH)lL-多巴(L-dopa)l 多巴脱羧酶(dopa-decarboxylase,DOPA-DC)l多巴(dopamine,DA)l 多巴胺-羟化酶(DA
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