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1、1,神经系统生物化学,(Biochemistry in the Nervous System),2,本章主要内容,神经组织的化学组成 神经组织的物质代谢 神经递质与受体 神经递质与神经系统疾病,3,神经系统,中枢神经系统,外周神经系统,(脑、脊髓),(脑神经、脊神经、植物性神经和神经节),4,树突,胞体,轴突,髓鞘,神经末梢,神经元,基本功能单位,大脑皮质,高级神经中枢,(突触),5,第一节 神经组织的化学组成,6,一、髓鞘的脂类组成,主要:鞘磷脂其次: 胆固醇 / 甘油磷脂 / 半乳糖苷脂 4 : 3 : 2,7,二 、髓鞘的蛋白质组成,主要: 酸性蛋白 碱性蛋白(18KD, 170AA,
2、pI=10.6 ),复合物,碱性蛋白,三磷酸肌醇,+,抗体,肢端麻痹症,(脱髓鞘病动物模型),8,第二节 神经组织的物质代谢,9,一、能量与糖代谢,特点: 能量代谢率高 耗氧量大,对缺氧敏感 正常:葡萄糖为主要能源 异常:可利用酮体 主要途径:有氧氧化 己糖激酶:低Km; 高Vmax 主要调节酶:磷酸果糖激酶,10,二、 脂代谢和核酸代谢,(一)脂代谢 神经鞘磷脂 胆固醇 脑苷脂 磷脂酰乙醇胺 磷脂酰胆碱 磷脂酰肌醇,慢,快,11,(二) 核酸代谢 特点: mRNA高 缺乏氨基甲酰磷酸合成酶II,尿苷,UMP,TMP,CMP,ATP,ADP,12,三、氨基酸代谢,特点: 有较多游离氨基酸 包括
3、:Glu、Asp、 -氨基丁酸Gln、牛磺酸等,13,四、脑物质代谢性疾病,(一)脱支酶缺乏症,低血糖性癫痫发作,(二) 3-磷酸甘油酸激酶缺乏症,溶血性贫血和神经症状,14,(三) 鞘脂累积病 鞘磷脂沉积症 先天性缺乏鞘磷脂酶,进行性痴呆、耳聋、惊厥发作,15,(四)氨基酸代谢病 病因: 先天性酶缺陷 氨基酸转运障碍 神经症状: 智力障碍 惊厥发作 共济失调等 如: 苯丙酮酸尿症,16,苯丙氨酸,酪氨酸,苯丙氨酸羟化酶,转氨酶,苯丙酮酸 苯乙酸 苯乳酸,苯丙酮酸尿症,神经损伤,脑组织,生化机制:,智力障碍、惊厥等,17,(五)遗传性核酸代谢病 病因: 先天性酶缺陷 如:痛风症,(自毁容貌综合
4、症),原发性病因:,先天性缺乏:次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶 (HGPRT),18,第三节 神经递质及其受体,19,一、神经递质概述,20,受体,神经递质,突触后膜,突触前膜,突触后膜,神经末梢,突触,受体,21,(一) 神经递质的特点1. 存在于神经末梢2. 受刺激时自突触前膜释放,作用于突触后膜受体3. 外源给予可出现相同生物效应 4. 药物可阻断效应5. 存在有効灭活机制,22,1. 胆碱类: 乙酰胆碱2. 单胺类: 多巴胺、去甲肾上腺素、 肾上腺素、5-羟色胺、 组胺3. 氨基酸类:兴奋性(Glu; Asp) 抑制性( -氨基丁酸; Gly)4. 神经肽类: 阿片肽类 P物质等,(二
5、)神经递质的分类,23,二、神经递质的代谢,24,(一) 乙酰胆碱 (Acetylcholine, Ach) 1. 生物合成原料: 胆碱 乙酰CoA,卵磷脂,水解,重新摄取,葡萄糖,氧化,脂肪酸,-氧化,25,胆碱,乙酰胆碱,胆碱乙酰 转移酶,乙酰CoA,CoA,过程:,26,三种方式,酶解失活,重新摄取,2. 灭活,扩散失活,27,乙酰胆碱,胆碱,乙酸,乙酰胆碱酯酶,+,(AchE ),有机磷农药,AchE OH,AchE 有机磷酰基,解磷定,28,两类,烟碱(nicotine) 受体(N 型),毒蕈碱(muscarine) 受体(M 型),3. 受体,(与G-蛋白偶联受体),(化学配体门控
6、离子通道受体),29,(二)儿茶酚胺类 (catecholamine, CA),三种,去甲肾上腺素(norepinephrine,NE ) (noradrenaline, NA),多巴胺 (dopamine, DA),肾上腺素(epinephrine, E) (adrenaline, A),30,A: R=CH3 , -OH,DA: R=H,NA: R=H, -OH,31,1. 生物合成 原料: 酪氨酸( Tyr ) 限速酶: 酪氨酸羟化酶 (tyrosine hydroxylase, TH),32,过程:,TH,Tyr,多巴,DA,NA,A,脱羧酶,羟化酶,转甲基酶,胞液,囊泡,胞液,BH4
7、,O2,H2O,CO2,O2,SAM,(四氢生物蝶呤),(S-腺苷蛋氨酸),33,两种方式,酶解失活,重新摄取,2. 灭活,单胺氧化酶 (MAO),儿茶酚氧位甲基转移酶,34,NA与A,-受体,-受体,3. 受体,1,2,3,1, 2, 3,DA,D1受体,D2受体,35,(三) 5-羟色胺 (5-hydroxytryptamine, 5-HT),血清紧张素(serotonin) 1. 生物合成 原料: 色氨酸( Trp ) 限速酶: 色氨酸羟化酶(tryptophane hydroxylase, TPH),36,过程:,TPH,Trp,5-羟色氨酸(5-HTP),脱羧酶,5-HT,CO2,3
8、7,两种方式,酶解失活,重新摄取,2. 灭活,38,5-HT,MAO,5-羟吲哚乙醛,5-羟吲哚乙酸(5-HIAA),醛脱氢酶,酶解失活:,39,三种,5-HT1,5-HT1C,3. 受体,5-HT1D,5-HT2,5-HT3,5-HT1A,5-HT1B,40,(四) 组胺 (histamine, HA),1. 生物合成原料:组氨酸( His ),41,His,HA,组氨酸脱羧酶,小血管扩张物质 促胃蛋白酶与胃酸的分泌 过敏时释放,CO2,过程:,42,2. 灭活 酶解失活,HA,甲基转移酶,3-甲基咪唑乙酸,MAO,3-甲基组织胺,SAM,43,三种,H1,3. 受体,H2,H3,44,(五
9、) 兴奋性氨基酸 (excitatory amino acids, EAA),1. 生物合成 原料: -酮戊二酸 草酰乙酸,Glu,Asp,45,-酮戊二酸,-酮酸,氨基酸,Glu,草酰乙酸,-酮酸,氨基酸,Asp,转氨酶,转氨酶,过程:,46,3. 受体,2. 灭活 重新摄取,五种,NMDA,AMPA,KA,L-AP4,ACPD,(亲代谢型),47,Ca2+,细胞膜,膜外,膜内,NMDA受体,Glu,Gly,Glu ,Gly: 协同激动剂,Ca2+,48,(六)抑制性氨基酸 (inhibitory amino acids),1. 生物合成原料:Glu Ser,Glu,GABA,Glu脱羧酶,
10、Ser,Gly,羟甲基转移酶,CO2,-氨基丁酸(GABA),Gly,过程:,49,两种,GABAA,3. 受体,GABAB,2. 灭活 重新摄取,50,三、神经递质与神经系统疾病,51,受体,肌肉收缩无力,发病机制:自身免疫系统疾病,产生乙酰胆碱受体的抗体,(一) 胆碱能递质与重症肌无力,结合,受体功能,外周神经肌肉接头处胆碱能递质系统病变,52,(二) 多巴胺递质与帕金森氏病 (Parkinsons disease, PD)中枢神经锥体外系器质性病变,震颤、肌强直、动作减少,DA与Ach失平衡,纹状体DA,黑质DA能神经元 退行性病变,病理学特征:,53,(三)GABA递质与癫痫(epilepsy)特征: 惊厥发作,黑质、纹状体、杏仁核内GABA,发病机制:,惊厥发作,54,(四)EAA递质与缺血性脑损伤EAA毒性作用,Ca2+内流,激活NMDAR,EAA,脑缺血,Ca2+超载,神经损伤,55,复习题,1. 神经组织物质代谢有哪些特点? 2. 苯丙酮酸尿症发病的生化机制是什么? 3. 试述 Ach、CA、兴奋性与抑制性氨基酸 递质的合成过程、主要灭活方式和受体类型。 4. 简述 PD 的病因和脑缺血时EAA的毒性作用。,