信号通路10—Neuroscience

信号通路10—Neuroscience
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▲图 Neuroscience信号通路图
一、概述
神经科学（Neuroscience）是神经系统的科学研究。

它是生物学的多学科分支，包括解剖学，生物化学，分子生物学，神经元和神经回路的生理学。

它还涉及数学，药理学，物理学，工程学和心理学等领域。

在脊椎动物中，神经系统可以分为两部分，中枢神经系统（脑和脊髓）和外周神经系统。

神经元是广泛神经网络的基础。

神经递质将来自一个神经元的信号通过突触间隙传播到另一个神经元时产生突触信号。

这些神经递质，例如多巴胺，谷氨酸和GABA，被储存在突触前神经元的突触小泡中。

在接受合适的信号后，囊泡融合到突触前膜并将它们的内容物释放到突触间隙中，导致神经递质与突触后膜上的几种受体结合。

主要的神经递质：
氨基酸：谷氨酸，天冬氨酸，D-丝氨酸，γ-氨基丁酸（GABA），甘氨酸；
气体递质：一氧化氮（NO），一氧化碳（CO），硫化氢（H2S）；
单胺：多巴胺（DA），去甲肾上腺素，肾上腺素，组胺，血清素（SER，5-HT）；痕量胺：苯乙胺，N-甲基苯乙胺，酪胺，3-碘甲苯胺，章鱼胺，色胺等；
肽：生长抑素，物质P，可卡因和安非他明调节的转录物，阿片样肽；
嘌呤：三磷酸腺苷（ATP），腺苷；
其它：乙酰胆碱（ACh），花生四烯酸乙醇胺等。

破坏性疾病起因于神经元结构或功能丧失，通常被称为神经变性疾病。

全世界最常见的神经退行性疾病之一是阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease，AD）。

其特征在于存在异常APP处理和β-淀粉样肽聚集形成的细胞外淀粉样蛋白斑。

另一种神经变性疾病，帕金森病（Parkinson’s disease），当遗传突变或环境毒素导致错误折叠的α-突触核蛋白聚集形成lewy体时发生。

二、相关蛋白
1. 5-羟色胺受体
5-hydroxy trptamine receptor，5-HT receptor。

5-HT受体，是在中枢和外周神经系统中发现的一组G蛋白偶联受体（GPCR）和配体门控离子通道（LGIC）。

它们介导兴奋性和抑制性神经传递。

5-羟色胺受体被其天然配体5-羟色胺活化。

5-羟色胺（5-HT），又称血清素(serotonin)，是一种重要的神经递质。

5-HT主要分布于松果体和下丘脑，可能参与痛觉、睡眠和体温等生理功能的调节。

5-HT受体复杂，已发现7种5-HT受体亚型，5-HT1-5-HT7。

具体分为：5-HT1A、5-HT1B、5-HT1D、5-HT1E、5-HT1F、5-HT2A、5-HT2B、5-HT2C、5-HT3、5-HT4、5-HT5A、5-HT5B、5-HT6、5-HT7共14种。

其中仅5-HT3受体与配体门控通道离子通道偶联，其余6种均与G蛋白偶联，他们的结构包括7个跨膜区段，3个胞浆环和3个细胞外环。

5-羟色胺受体调节许多神经递质的释放，包括谷氨酸，GABA，多巴胺，肾上腺素/去甲肾上腺素和乙酰胆碱，以及许多激素，包括催产素，促肾上腺皮质激素和物质P等。

选择性5-羟色胺再摄取抑制剂（SSRIs）是一类通常用作抗抑郁药物治疗重度抑郁障碍和焦虑症的药物。

2. AChR
Acetylcholine receptor，乙酰胆碱受体。

乙酰胆碱受体包括两种：一是烟碱型乙酰胆碱受体（nAChR，也称为“离子型”乙酰胆碱受体），对尼古丁特别敏感。

尼古丁ACh受体也是Na +，K +和Ca2 +离子通道。

二是毒蕈碱型乙酰胆碱受体（mAChR，也称为“代谢型”乙酰胆碱受体）对毒蕈碱特别敏感。

烟碱和毒蕈碱是两种主要的“胆碱能”受体。

3. Dopamine Receptor
多巴胺受体是一类在脊椎动物中枢神经系统（CNS）中突出的G蛋白偶联受体。

神经递质多巴胺是多巴胺受体的主要内源性配体。

多巴胺受体涉及许多神经过程，包括快乐，认知，记忆，学习和精细运动控制，以及调节神经内分泌信号。

目前已分离出五种多巴胺受体(DA2R) , 根据它们的生物化学和药理学性质,可分为D1 类和D2 类受体。

D1 类受体包括D1 和D5 受体(在大鼠也称D1A和D1B受体)，激活后升高细胞内cAMP 水平。

D2 类受体包括 D2 , D3 和 D4 受体，激活后降低细胞内cAMP水平。

4. GABA Receptor
γ-Aminobutyric acid，简称GABA。

GABA受体是响应于神经递质γ-氨基丁酸（GABA）的一类受体，是成熟脊椎动物中枢神经系统中的主要抑制性化合物。

有两类GABA受体：GABAA和GABAB。

GABA A受体是配体门控离子通道（也称为离子型受体）; 而GABAB受体是G蛋白偶联受体，也称代谢型受体。

在人类中，有19种亚基：
6种α亚基（GABRA1，GABRA2，GABRA3，GABRA4，GABRA5，GABRA6）；
3种β亚基（GABRB1，GABRB2，GABRB3）；
3种γ亚基（GABRG1，GABRG2，GABRG3）；
以及δ（GABRD），ε（GABRE），π（GABRP）和θ（GABRQ）；
有3个ρ亚基（GABRR1，GABRR2，GABRR3）。

五个亚基可以以不同的方式组合形成GABAA通道。

产生GABA门控离子通道的最低要求是包含α和β亚基，但脑中最常见的类型是包含两个α，两个β和一个γ（α1β2γ2）的五聚体。

GABAB受体有两种亚型的受体，GABAB1和GABAB2，以异源二聚体形式出现。

5. Glutamate receptor
谷氨酸受体。

主要位于神经元细胞膜上的突触受体。

脑的主要兴奋性神经递质，也是GABA的前体。

谷氨酸受体分为两类：一类为离子型受体，包括：N-甲基-D-天冬氨酸受体（NMDAR）、红藻氨酸受体(KAR)和α-氨基-3 羟基-5 甲基-4 异恶唑受体（AMPAR），它们与离子通道偶联，形成受体通道复合物，介导快信号传递。

另一类属于代谢型受体(mGluRs)，它与膜内G-蛋白偶联，这些受体被激活后通过G-蛋白效应酶、脑内第二信使等组成的信号转导系统起作用，产生较缓慢的生理反应。

八种不同类型的mGluR分为3组：I（mGluR1和mGluR5），II（mGluR2和3）和III（mGluR4,6,7和8）。

6. Histamine receptor
组胺受体是一类结合组胺作为其主要内源性配体的G蛋白偶联受体。

有四种已知
7. Substance P
物质P，又称P物质。

物质P（SP）是速激肽神经肽家族成员的十一肽（由11个氨基酸残基链组成的肽）。

它是神经肽，作为神经递质和神经调节剂。

它在脑和脊髓中发现，并与炎症过程和疼痛有关。

物质P的内源性受体是神经激肽1受体（NK1受体，NK1R）。

8. Gap Junction
间隙连接是动物细胞中通过连接子(connexons)进行的细胞间连接。

它们直接连接两个细胞的细胞质，这允许各种分子，离子和电脉冲直接通过细胞之间的调节门。

一个间隙连接通道由连接跨细胞间隙的两个连接子（或半通道）组成。

在脊椎动物中，间隙连接半通道主要是连接蛋白的同源或异六聚体。

由两个相同的半通道形成的间隙连接通道称为同型，而由不同半通道形成的间隙连接通道是异型的。

反过来，同一连接蛋白组成的半通道称为同源体，而由不同连接蛋白组成的半通道则是异聚体。

通道组成被认为影响间隙连接通道的功能。

9. P2 receptor
P2受体指：P2X受体和P2Y受体。

P是指嘌呤能的，P2指ATP受体，而不是P1腺苷受体。

P2X受体是ATP激活的通道，允许离子通过细胞膜。

有7个亚型：P2X1~P2X7。

P2Y受体是ATP活
化的G蛋白偶联受体（GPCR），启动细胞内反应链。

有8个亚型：P2Y1、2、3、4、6、11、12、13、14。