粤港澳中枢神经再生研究院 I 神经递质 神经肽 师玲玲 粤港澳中枢神经再生研究院 2016.9
复习 神经元和突触 神经元之间进行信息传递的特异性功能接触部位 离子通道 神经电信号 树突 轴突 突触 突触前膜 突触后膜
复习 神经元和突触 离子通道 介导离子的跨膜运动 神经电信号 突触 突触前膜 突触后膜
复习 神经元和突触 离子通道 神经电信号 局部电位 动作电位 突触 突触前膜 突触后膜
本次课 神经递质 神经肽 受体与信号转导
本次课 神经递质神经肽 定义 判断标准及分类 神经递质与神经肽 神经递质的合成 储存 释放和清除 递质共存 神经递质转运体
神经递质的定义 : Option 1 在化学性突触传递过程中起信息传递作用的化学物质 Option 2 由神经末梢 ( 突触前 ) 所释放的特殊化学物质, 能通过突触间隙作用于神经元或效应器 ( 突触后 ) 膜上特异受体, 完成信息传递
神经递质的判定标准 ( Criteria for neurotransmitter) 1 突触前神经元存在合成递质的前体和酶体系, 并能合成该递质 2 递质存在突触小泡内, 当冲动抵达末梢时, 小泡内递质能释放入突触间隙 3 递质释出后经突触间隙作用于后膜上特异受体而发挥其生理效应 4 存在使该递质失活的酶或其他方式 ( 如重摄取 ) 5 有特异的受体激动剂或拮抗剂, 并能够分别拟似或阻断该递质的突触传递作用
递质的分类 (Categories of neurotransmitters) 经典神经递质 (Classical neurotransmitters) 神经肽 (Neuropeptides) 其它类型 NO CO 组织胺 (Histamine) 腺苷 (ATP)
经典神经递质 (Classical neurotransmitters) 乙酰胆碱 (Acetylcholine, Ach) 单胺类 (Monoamine) 多巴胺 (Dopamine, DA) 去甲肾上腺素 (Norepinephrine, NE) 肾上腺素 (Epinephrine, E) 5- 羟色胺 (Serotonin or 5-hydroxytryptamine, 5-HT) 氨基酸类 (Amino acids) Glutamate( 谷氨酸 ),Aspartate( 天冬胺酸 ) Glycine( 甘氨酸 ), GABA ( - 氨基丁酸 )
神经肽 (Neuropeptides) - 神经系统存在的参与神经信息传递, 具有生物活性的肽类物质, 由 5~10 个氨基酸组成, 分子量在 500~5000 之间 速激肽 (tachykinins) P 物质 (substance P,SP) 神经激肽 A(neurokinin A,NKA) 神经激肽 B(neurokinin B,NKB) 内阿片肽 (endogenous opioid peptides) 内吗啡肽 (endomorphins,em-1,em-2) 脑啡肽 (enkephalins, EK) - 内啡肽 ( -endorphin, -EP) 强啡肽 (dynorphins,dyn) 孤啡肽 (orphanin), 不属内阿片肽, 但它的发现与阿片研究密切相关 增血糖素相关肽 (glucagon-related peptides) 血管活性肠肽 (vasoactive intestinal peptide,vip) 组异肽 (peptide histidine and isoleucine, PHI) 组甲肽 (peptide histidine and methionine, PHM) 垂体腺苷酸环化酶激活肽 (pituitary adenylate cyclase activating peptide, PACAP) 生长激素释放激素 (growth hormone releasing hormone, GHRH)
神经肽 (Neuropeptides) 家族 垂体后叶激素 (Posterior Pituitary Hormones) 加压素 (vasopressin, VP) 催产素 (oxytocin, OT) 胆囊收缩素样肽 (cholecystokinin-like peptides) 胆囊收缩素 -8(cholecystokinin-8, CCK-8) 铃蟾肽样肽 (bombesin-like peptides) 胃泌素释放肽 (gastrin releasing peptide, GRP) 神经介素 B(neuromedin B, NMB) 胰多肽相关肽 (pancreatic polypeptide-related peptides) 神经肽 Y (neuropeptide Y, NPY) 酪酪肽 (peptide YY, PYY) 内膜素 (endothelins, ET) 内膜素 -1(endothelin-1, ET-1) 内膜素 -2(endothelin-2, ET-2) 内膜素 -3(endothelin-3, ET-3) 心钠素 (atrial natriuretic factor, ANF) - 心钠素 ( -atrial natriuretic factor, -ANF) 脑钠素 (brain natriuretic factor, BNF)
神经肽 (Neuropeptides) 家族 甘丙肽 (galanin, GAL) 神经降压肽 (neurotensin, NT) 降钙素基因相关肽 (calcitonin-gene related peptide, CGRP) 生长激素抑制素 (somatostatin, SST) 和大脑皮质抑制素 (corticostatin) 促皮质激素释放因子 (corticotrophin releasing factor, CRF) 血管紧张素 (angiotensin, AT)
递质的代谢 (Metabolism of neurotransmitters) 递质的合成 递质的储存 递质的释放 递质的失活
合成 : 底物和酶是合成的限速因素 小分子递质在突触前末梢由底物经酶催化合成 酶在胞体内合成, 经慢速轴浆运输方式运输到末梢, 底物通过胞膜上的转运蛋白 ( 或称转运系统 ) 摄入 神经肽的合成方式完全不同 在胞体内合成大分子前体, 然后在运输过程中经裂解酶裂解 修饰而成
合成 : 底物和酶是合成的限速因素 小分子递质在突触前末梢由底物经酶催化合成 酶在胞体内合成, 经慢速轴浆运输方式运输到末梢, 底物通过胞膜上的转运蛋白 ( 或称转运系统 ) 摄入 神经肽的合成方式完全不同 在胞体内合成大分子前体, 然后在运输过程中经裂解酶裂解 修饰而成 Return
储存 : 囊泡储存是递质储存的主要方式 递质合成后储存在囊泡内, 囊泡内可以有数千个递质分子 待释放的活动囊泡聚集在突触前膜活动区, 为递质的胞裂外排作好准备 小分子递质如乙酰胆碱 氨基酸类递质储存在直径 40~60 nm 的小囊泡中, 在电镜下囊泡中央清亮, 为小的清亮囊泡 神经肽储存在直径约 90~250nm 的大囊泡中, 电镜下, 囊泡中央电子密度较高, 为大的致密核心囊泡 单胺类递质储存的囊泡既有小的致密核心囊泡, 也有大的 ( 直径 60~120 nm) 不规则形状的致密囊泡
释放 : 递质的释放及其调控 递质释放过程 动作电位 Na + 内流 突触前膜的去极化 电压门控式钙通道的开放 Ca 2+ 内流 囊泡 的膜同突触前膜的融合 泡裂外排 递质释放入突触间隙 突触前末梢的去极化是诱发递质释放的关键因素引起突触前膜递质的释放不是 Na + K + 移动本身而是由 Na + 内流时造成的膜的去极化不伴随离子移动的人工去极化也能诱发囊泡的释放 钙离子进入突触前膜是递质释放过程的触发因子
神经递质在突触间隙内的消除 重摄取 : 依赖神经递质转运体 (Transporter) 重摄取是消除经典神经递质的主要方式 氨基酸类递质可同时被神经元和神经胶质细胞摄取 单胺类递质只能被神经元重摄取 酶解 酶解是消除神经肽的主要方式, 也是消除经典神经递质的最终方式 弥散
神经递质转运体 H + 依赖性突触囊泡转运体 单胺类转运体 (Vesicular monoamine transporter, VMAT) 乙酰胆碱转运体 (Vesicular ACh transporter, VAChT) Na + / K + 依赖性细胞膜转运体 : 兴奋性氨基酸递质转运体 Na + / Cl - 依赖性细胞膜转运体 单胺类递质转运体 (Vesicular monoamine transporter, VMAT) 抑制性氨基酸递质的转运体 (gamma-aminobutyric acid transporter,gaba) A 单胺类转运体 B 胆碱 C GABA D 谷氨酸
神经递质转运体 H + 依赖性突触囊泡转运体 单胺类转运体 (Vesicular monoamine transporter, VMAT) 乙酰胆碱转运体 (Vesicular ACh transporter, VAChT) Na + / K + 依赖性细胞膜转运体 : 兴奋性氨基酸递质转运体 Na + / Cl - 依赖性细胞膜转运体 单胺类递质转运体 (Vesicular monoamine transporter, VMAT) 抑制性氨基酸递质的转运体 (gamma-aminobutyric acid transporter,gaba)
递质共存 (Neurotransmitter coexistence Dale s principle)
粤港澳中枢神经再生研究院 II 受体与信号转导 师玲玲 粤港澳中枢神经再生研究院 2016.9
复习 神经元和突触 神经元之间进行信息传递的特异性功能接触部位 离子通道 神经电信号 树突 轴突 突触 突触前膜 突触后膜
复习 神经元和突触 离子通道 介导离子的跨膜运动 神经电信号 突触 突触前膜 突触后膜
复习 神经元和突触 离子通道 神经电信号 局部电位 动作电位 突触 突触前膜 突触后膜
受体 (Receptor): 能与生物活性物质 ( 如神经递质 激素 药物 毒素等 ) 结合并能传递信息 引起生物学效应的跨膜或细胞质内的生物大分子 基本特性 : 特异性 : 特异识别饱和性 : 数量饱和性可逆性 : 离子键 氢键和范德华力, 可逆
受体的种类与结构 离子通道型受体,Ligand-gate Ion channel Receptors N-AChR, Glutamate-R, GABA A -R, Glycine-R, 5-HT-R, P2X-R, etc. G 蛋白耦联受体,G-protein coupled Receptors mglur1-7, E-R and NE-R( 1, 2, 1, 2); m-achr (m1-m5), Dopamine-R(D1-D5), GABA B- R and the receptors for all neuropeptides 与酶相关的单跨膜受体,Tyrosine Protein Kinase Receptors 上皮生长因子 (EGF) 受体, 胰岛素和胰岛素样生长因子 (IGF)-1 受体, 血小板源性生长因子 (PDGF) 受体, 成纤维细胞生长因子 (FGF) 和角化细胞生长因子 (KGF) 受体等
离子通道型受体
离子通道型受体
例 :K+ channel
受体的种类与结构 离子通道型受体,Ligand-gate Ion channel Receptors N-AChR, Glutamate-R, GABA A -R, Glycine-R, 5-HT-R, P2X-R, etc. G 蛋白耦联受体,G-protein coupled Receptors mglur1-7, E-R and NE-R( 1, 2, 1, 2); m-achr (m1-m5), Dopamine-R(D1-D5), GABA B- R and the receptors for all neuropeptides 与酶相关的单跨膜受体,Tyrosine Protein Kinase Receptors 上皮生长因子 (EGF) 受体, 胰岛素和胰岛素样生长因子 (IGF)-1 受体, 血小板源性生长因子 (PDGF) 受体, 成纤维细胞生长因子 (FGF) 和角化细胞生长因子 (KGF) 受体等
G 蛋白耦联受体 G 蛋白 ( Guanine nucleotide regulatory protein), 以前称 GTP 结合蛋白, 鸟苷酸调节蛋白 N 蛋白 G F 蛋白等, 是细胞信息传递的耦联因子 α β γ 三个亚基组成, 总分子量在 10 万左右 α 亚基 ( 亲 ):39-46 kda, 它具有 GDP GTP 和受体的结合位点, 并具有内在的 GTP 酶活性, 有分子特异性, 即不同的 G 蛋白有不同的 α 亚基 β( 疏 ):37 kda /γ( 亲 ):8 kda 作用模式 : 无活性 : 当 GDP 和 α β γ 亚基紧密结合在一起时, 为 G 蛋白的基础状态 ; 有活性 : 若 GTP 和 α 亚基结合, 同时与 β γ 亚基脱耦联, 此时 GTP-α 可与效应器蛋白结合, 发挥调节因子的作用
G 蛋白耦联受体
G 蛋白耦联受体
G 蛋白耦联受体基本模型 :Basic Operation Mode of G-proteins G 蛋白 ( Guanine nucleotide regulatory protein), 以前称 GTP 结合蛋白, 鸟苷酸调节蛋白 N 蛋白 G F 蛋白等, 是细胞信息传递的耦联因子
G 蛋白耦联受体
胞浆内第二信使 (Second Messengers) 信使物质 : 细胞外界的信息分子特异地与细胞膜表面的受体结合, 刺激细胞产生胞内调节信号, 并传递到细胞特定的反应系统而产生生理应答, 这一过程称为细胞跨膜信息传递 ( 即信息的获取和传递的过程 ) 具有信息传递功能的分子称为信使物质 第一信使 : 细胞外信使物质称第一信使, 包括经典的神经递质 神经肽 多肽激素和细胞因子 ( 如白细胞介素和生长因子 ) 等 第二信使 : 第一信使作用于靶细胞后刺激胞浆内产生的信息分子称第二信使, 是细胞外信息与细胞内效应之间必不可少的中介物, 包括 : 环核苷酸类 (camp, cgmp) 细胞膜肌醇磷脂代谢产物 (IP 3,DAG) Ca 2+ No 花生四烯酸的代谢产物? 第三信使另一类负责细胞核内外信息传递的物质称第三信使, 包括生长因子 转化因子及其受体 转导蛋白及某些癌基因产物, 参与基因调控 细胞增殖和分化等过程.
Paradigm of signal transduction from extra-membrane to intracell
G 蛋白耦联第二信使级联效应模式图 :Signal amplification by G-protein-coupled second messenger cascades
粤港澳中枢神经再生研究院 I II 神经递质 神经肽 受体与信号转导
树突 轴突 突触 突触前膜 突触后膜
受体