神经递质和受体 PP课件.ppt

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1、三、神经递质和受体,神经递质 Neurotransmitter 神经调质 Neuromodulator 受体 Receptor,化学性突触传递的中介物质和相关结构,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,神经调质(Neuromodulator),定义： 神经元合成和释放的一类对递质信息传递起调节作用的

2、化学物质。 调制作用(modulation)： 调节神经信息传递的效率，增强或削弱递质的效应,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: 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, 阿片肽，脑肠肽，AngII 等 嘌呤类: 腺苷，ATP 气体: NO，C

3、O 脂类: 花生四烯酸及其衍生物,递质的共存,递质共存（coexistence）：,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,递质的代谢,合成：主要在胞体 (ACh、 胺类 酶催化合成， 肽类 基因指导翻译） 储存：囊泡 释放： Ca2+ 依赖性释放 失活： 重摄取：主要为单胺类 酶降解：ACh-E 稀释扩散,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)：

4、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）亲和力或受体数目； 下调(down 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、、) 5-HT受体、氨基酸类受体等,Classes of Neurotransmitter Receptors,OUT,IN,-,IONOTROPIC,METABOTROPIC,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,+,+,+,+,G protein: direct control,G protein: direct control,Pore,G protein: Protein Phosphorylation,PK,G protein: Protein Phosphorylation,PK,ATP,cAMP,G protein: Protein Phosphorylation,PK

6、,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,乙酰胆碱及其受体,Acetylcholine is the first discovery neurotransmitter,Loewis experiment (1921,1926),乙酰胆碱的合成与分解,Acetylcholinesterase (AChE),ACh由酶的降解作用是突触内终止ACh作用的主要途径,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

7、体,毒蕈碱受体（阿托品） muscarinic receptor （M-受体，G蛋白耦联受体，M1M5),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,G Protein-Operated ACh Channel,M receptor,Ligand-gateed ACh Channels,N Receptor,胆碱能受体激动剂： N-ACh-R： ACh、烟碱（烟碱样作用

8、） M-ACh-R： ACh 、毒蕈碱（毒蕈样作用） 胆碱能受体拮抗剂： N1：筒箭毒碱、六烃季铵 (hexamethonium) N2：筒箭毒碱、十烃季铵(decamethonium) M：阿托品（atropine),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 NA, norepinephrine NE): 肾上腺素 (Adrenaline Adr, epinephrine E) 多巴胺(Dopamine DA),儿茶酚胺类递质合成,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。

9、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 （Adrenergic Receptor） 能与Adr和NA结合的受体（G蛋白耦联受体）,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,肾上腺素能受体特征,肾上腺素能受体与M受体具有高度同源性，结构十分相似，作用机制也通过G蛋白介导。 受体（主要是1受体）产生的效应主要是兴奋性的，受体（主要是2受体）产生的效应主要是抑制性的。 NA对受体的作用较受体强； Adr对和受体的作用都强；异丙肾上腺素主

10、要对受体有强烈作用。,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,胞体集中在低位脑干: 中脑网状结构、蓝斑、延髓网状结构腹外侧 在CNS，NA受体主要是1和1亚型，脊髓内以受体占多数,去甲肾上腺素能神经元：以NE作为

11、递质的神经元 肾上腺能神经元：以E作为递质的神经元,多巴胺及其受体,主要存在中枢，黑质内合成,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,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。,组胺及其受体,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

12、垂体激素分泌、血压、饮 水、痛觉,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和脊髓。,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),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,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

13、+外流 KA-glu-R,AMPA-glu-R：Na+内流、K+外流, 谷氨酸（Glutamate, Glu）及其受体,两类受体,Excitatory synaptic transmission is mediate by glutamate receptors,NMDA receptors (NMDARs),AMPA receptors,Kainate receptors,metabotropic Glu receptors,OUT,IN,GLU,AMPA,K+,K+,Na+,Ca2+,Na+,(Ca2+?),GLU,KA,a,*,两类促离子型谷氨酸受体示意图,NMDA,Non-NMDA,

14、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 、GABAc： Cl- 通道 GABAB：促代谢型受体（IP3，DG），激活后可增加K+通道的电导。,GABAA受体示意图,巴比妥酸,酒精,苯二氮,镇静药,肽类递质及受体,阿片样肽及受体： -内啡肽、脑啡肽和强啡肽 三种受体： （ -内啡肽） （强啡肽）,发现的最多一类递质或调质,包括：下丘脑神经元调节肽，阿片样肽，脑肠肽，速激肽等

15、等,阿片肽在CNS的分布,其它递质、受体系统,嘌呤类及其受体 嘌呤递质： ATP、腺苷(CNS、PNS均发现）。 嘌呤受体： A受体（A1 A2A A2B A3）-嘌呤介导咖啡因和茶碱受体 P受体（P2U、P2X、P2Y、P2Z）。 其它递质： NO、CO等气体分子直接进入细胞，激活鸟苷酸环化酶。,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

16、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 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

17、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、 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

18、质-纹状体,消化道,四、反射活动的基本规律,反射(reflex):在CNS参与下，机体对内外环境刺激的规律性 应答反应。,反射弧(reflex arc)是反射的结构基础和基本单位。,反射分为： 非条件反射（unconditioned reflex) 条件反射（conditioned reflex),非条件反射 条件反射 形成 生来就有 后天获得 反射弧 简单固定 复杂多变 中枢 皮层下中枢 大脑皮层 性质 低级 高级 数量 有限 无限 意义 初步适应 高度适应（灵活、预见）,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,1.单

19、线式联系,中枢神经元的联系方式,意义： 一个神经元的兴奋可引起许多神经元同时兴奋或抑制。,2.辐散式联系 （Divergence）,多见于感觉传入通路,结构形式： 一个神经元的轴突分支与多个神经元发生突触联系。,3.聚合（Convergence）,(2) 意义： a、使CNS内神经元活动能够集中； b、使兴奋或抑制能在后一个神经元上发生整 合而及时加强或减弱。,多见于运动传出通路,(1) 结构形式：多个神经元与少数或一个神经元发生联系,4.环状（Circuit）,意义： 反馈的结构基础 a、如果环路中神经元的生理效应一致，兴奋通过环路 传递将加强和延续。是正反馈和后发放的结构基础。 b、如果环

20、路中有些神经元是抑制性的，则兴奋通过环 路后活动将减弱或终止。是负反馈的结构基础。,结构形式： 神经元间构成环路,5.链状（Chain）,意义：扩大兴奋；贮存信息。,结构形式： 一个神经元的轴突分支与多个神经元联系。,1单向传布： 2突触延搁(delay)：0.3 0.5ms.,中枢兴奋传递的特征（突触传递的特征）,3兴奋的总和： 时间性总和(temporal summation) 空间性总和(spatial summation),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 自身的功能状态,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

21、之间的环状联系以及中间神经元的作用。,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,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：,侧支性抑制: 回返性抑制:,突触后抑制:,兴 奋 冲 动 传 入,侧支兴奋 抑制性中间N元,抑

22、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,突触前抑制（presynaptic inhibition）, 结构基础: 轴-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。,-广泛存在于机体的感觉传入途中, 意义: 可将各种不必

23、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。, 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,实验A：刺激轴突A时，胞C产生 10mV的EPSP； 实验B：先刺激轴突B，再刺激轴突A 时，胞C产生5mV的EPSP。,先刺激轴B,轴B兴奋释放递质(GABA),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

24、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,Excitatory Synapse,A active B more likely to fire Add a 3d neuron ,+,Presynaptic Inhibition,Excitatory Synapse,Axon-axon synapse C is inhibitory ,+,Presynaptic Inhibition,Excitatory Synapse,+,Presynaptic Inhibition,C active less NT from A

25、when active B less likely to fire ,分为： 突触前易化可以定义为相继的神经冲动触发突触前末梢递质释放量增加，导致突触后电位幅值加大。 机制： 某些因素突触前AP时程Ca2+内流延长、增多递质释放去极化 EPSP。 如：5-TH引起K通道磷酸化而关闭，动作电位复极延长,Postsynaptic facilitation(表现为EPSP总和）,Presynaptic facilitation,中枢易化,Excitatory Synapse,A active B more likely to fire ,+,Presynaptic Facilitation,Exci

26、tatory Synapse,+,Presynaptic Facilitation,C active (excitatory) more NT from A when active (Mechanism:AP of A is prolonged and Ca 2+ channels are open for a longer period.) B more likely to fire ,小结：神经元的信息传递,化学性突触传递： 定向 非定向：曲张体 电突触：缝隙连接,定向的化学突触传递,结构、分类 传递过程：电（AP）-化学（递质）-电（PSP） PSP: EPSP, IPSP 传递特征 突触后神经元的兴奋与抑制：总和 中枢抑制：突触后抑制：传入侧支抑制，回返抑制 突触前抑制 中枢易化：突触后易化，突触前易化 神经递质和受体,小结：,再 见,