神经递质各论

Glu
GABA
谷氨酸
➢ 英文名称：glutamic acid，glutamate ➢ 化学名称：α-氨基戊二酸
分子式：C5H9NO4 分子量：147.13076 谷氨酸是蛋白质的主要构成成分，谷氨酸盐在自然界 普遍存在的。多种食品以及人体内都含有谷氨酸盐， 它即是蛋白质或肽的结构氨基酸之一，又是游离氨基 酸
wenku.baidu.com AMPA受体
• AMPA（α-amino-3-hydroxyl-5-methyl-4-isoxazolepropionate）受体
• 由四种亚单位（GluR1-4）组成的同源四聚体或异源四聚体 • S1和S2区组成了配体结合区
AMPA受体
• AMPA受体介导的谷氨 酸能兴奋性突触后电流 （EPSC），主要以快 时程为特征。
▫ 胶质细胞：System N ▫ 神经末梢：System A
谷氨酸-谷氨酰胺循环的意义
➢重摄取
➢脑中谷氨酰胺合成酶的活性强，所生成的谷氨酰 胺，与谷氨酸不同，可以通过血脑屏障而进入血 中，这样，脑组织从血中摄入葡萄糖，通过代谢 ，还血液以谷氨酰胺，清除了脑中的氨，以免氨 的积存危害脑的功能
谷氨酸的代谢
囊泡转运体
谷氨酸的存储
• VGLUT1 (red) ：大脑皮层 cortex (Ctx), 海马 hippocampus (Hc) ，
齿状回dentate gyrus (Dg)，纹状体基底外侧核amygdala (Bl)
• VGLUT2 (blue)：丘脑 thalamus, 下丘脑hypothalamus （腹内侧核
谷氨酸的代谢
❖ 谷氨酸的合成 ❖ 谷氨酸的储存 ❖ 谷氨酸的释放（受体） ❖ 谷氨酸的失活
谷氨酸的合成
➢ 脑中游离氨基酸以谷氨酸(Glu)含量最高，它比其在血 浆中的浓度要高出200倍以上
➢ 谷氨酸难以通过血脑屏障，脑内谷氨酸来源于自身的合 成
➢ 同位素示踪实验表明脑内谷氨酸合成的原料是来自血糖 的葡萄糖
• 脑内正常的谷氨酸能突 出传递主要是由快时程 的AMPA受体介导完成 的。
• 快速激活 • 快速失敏
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AMPA受体
• 通常只允许单价阳离子通过：Na+、K+ • GluR2亚单位决定了AMPA受体对Ca2+的通透性
GluR2亚单位决定了AMPA受体对Ca2+的通透性
External Solution:
➢ 葡萄糖进入脑细胞后先转变成α－酮戊二酸（α-keto-glutarate）
谷氨酸的合成
途径一：
• 由α-酮戊二酸在转氨酶的作用下加氨基而生成:
• 底物： α-酮戊二酸（葡萄糖经三羧酸循环产生的中间代 谢产物） 氨基酸（能透过血脑屏障的氨基酸，如亮氨酸、 异亮氨酸、缬氨酸等）
谷氨酸的合成
途径二：
， VMH), 脑干brainstem，大脑皮层第四层神经元，纹状体中间核 amygdala (M)
• VGLUT3 (green) ：大脑皮层第二层神经元
谷氨酸的存储
囊泡谷氨酸转运体相关疾病
➢ 囊泡谷氨酸转运体VGLUT的增多常见于神经损伤中
• 神经元缺氧性损伤：中风 • 应激 stress • 甲基苯丙胺 methamphetamine（脱氧麻黄碱） • 癫痫
Na+ Ca2+
Na+ Ca2+
• GluR2亚单位对Ca2+的通透 性是由GluR2 mRNA转录 后编辑决定的——GluR2亚 单位Q/R位点编辑
Q：谷氨酸 Ca2+-permeable R：精氨酸 Ca2+-impermeable
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氨基酸类神经递质
❖吊着氨基酸上课，高考真从“点滴”做起？
氨基酸递质
兴奋性氨基酸递质（excitatory amino acid）
谷氨酸(Glu) 天冬氨酸(ASP)
抑制性氨基酸递质 (inhibitory amino acid)
γ-氨基丁酸(GABA) 甘氨酸（Ala）
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兴奋性氨基酸
谷氨酸（Glu）
由α-酮戊二酸经过谷氨酸脱氢酶作用产生谷氨酸
谷氨酸脱氢酶
谷氨酸的合成
途径三：
鸟氨酸 鸟氨酸转氨酶 瓜氨酸
谷氨酸
谷氨酸的合成
途径四：
由谷氨酰胺经谷氨酰胺酶脱氨基产生
谷氨酸的代谢
❖ 谷氨酸的合成 ❖ 谷氨酸的储存 ❖ 谷氨酸的释放（受体） ❖ 谷氨酸的失活
谷氨酸的存储
囊泡谷氨酸转运体VGluT
▫ 可以作为谷氨酸能神经元的标记物 ▫ VGluT1-3，脑内分布的特异性 ▫ 是谷氨酸的高选择性、低亲和力（Km=1-2mmol/l）的
❖ 谷氨酸的合成 ❖ 谷氨酸的储存 ❖ 谷氨酸的释放（受体） ❖ 谷氨酸的失活
谷氨酸的囊泡释放
谷氨酸能神经元脑内分布
• 感觉和运动投射系统 • 皮质内神经网络 • 皮质至基底节、丘脑
的投射通路 • 视觉传导通路
谷氨酸受体
离子型谷氨酸受体
NMDA
AMPA and Kainate receptors generally allow the passage of
Na+/ K+依赖性转运体
谷
氨
酸
膜
转
运
体
功
能
肌萎缩性脊髓侧 索硬化症
异
常
与
疾
病
谷氨酸转运体与肌萎缩侧索硬化症（ ALS ）
谷氨酸-谷氨酰胺循环
➢ 摄入胶质细胞的谷氨酸在谷 氨酰胺合成酶的作用下转变 成谷氨酰胺
➢ 谷氨酰胺进入突触前末梢， 在谷氨酰胺酶作用下脱氨基 生成谷氨酸
谷氨酰胺转运体
Na+依赖性转运体
Na+ and K+
NMDA receptors allows the passage of both Na+
and Ca++ ions. More permeable to Ca++
离子型谷氨酸受体
• 由4个亚单位组成 • 亚单位组成的不同决定了受体功能的差异，以及对激动剂/拮抗剂的选
择性 • NMDA受体；AMPA受体和Kainate（KA）受体『非NMDA受体』
➢ 过表达VGLUT可增加单个谷氨酸囊泡的释放量
• 导致兴奋性毒性损伤excitotoxic neurodegeneration
谷氨酸的代谢
❖ 谷氨酸的合成 ❖ 谷氨酸的储存 ❖ 谷氨酸的释放（受体） ❖ 谷氨酸的失活
谷氨酸的失活
➢谷氨酸重摄取是灭活突触内谷氨酸递质的主要机制
➢谷氨酸膜转运体
• 谷氨酸高亲和力（Km=umol/l）转运体 • Na+/ K+依赖性膜转运体 • EAAT1-5，位于突触前膜或胶质细胞膜上