乙酰胆碱信号转导途径

受体结构模型
三种形态的转化
作应机理
• 乙酰胆碱和nAChR结合后，乙酰胆碱受体偶联的离子通 道开启, 增大阳离子进入脂膜的机会。这样，离子通道开 启, 细胞磷脂双分子层两面的水溶液又有一个新的离子浓 度梯度。胞外溶液具有高的钾离子浓度( 流出) , 胞内溶液 具有高的钠离子浓度( 流入) 。浓度平衡的改变导致膜去极 化。膜突触前膜的去极化激活电压门控离子通道，细胞内 Ca2+水平升高，从而激活PKC通路、Ca2+依赖的蛋白激酶 Ⅱ而发挥作用。在Ca2+水平升高的情况下MAPK或ERK1/2通 路同样也被激活并发挥作用。最后乙酰胆碱被降解作用消 除。
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Biblioteka Baidu乙酰胆碱信号转导途径
学号：2013211016 专业：发育生物学 姓名：刘怀禹
乙酰胆碱功能
• 乙酰胆碱(acetylcholine,Ach)是一种神经递质，能特异 性的作用于各类胆碱受体，在组织内迅速被胆碱酯酶破坏， 其作用广泛，乙酰胆碱(ACh)是中枢胆碱能系统中重要的神 经递质之一，其主要功能是维持意识的清醒，在学习记忆 中起重要作用。人的脑组织有大量乙酰胆碱，但乙酰胆碱 的含量会随着年龄的增加而下降。正常老人比青年时下降 30%，而老年痴呆患者下降更为严重，可达70%～80%。
毒蕈碱样乙酰胆碱受体介导的信号转导途径
• 毒蕈碱样乙酰胆碱受体(muscarinic acety-lcholine receptors,MAChRs，简称M受体)在中枢神经系统参与运动 控制、体温调节、心血管调节和记忆等过程，在周围神经 系统介导平滑肌收缩、腺体分泌，以及心率、心肌收缩力 的调节。M1组受体主要通过Gq/11(对百日咳毒素、霍乱毒 素不敏感的G蛋白)激活蛋白激酶C,使膜结合的磷酯酰肌醇 4,5-二磷酸(PIP2)分解为肌醇1,3,4-三磷酸(IP3)和甘油二酯 (DG);也可通过Gs激活腺苷酸环化酶，引起平滑肌收缩，腺 体分泌等效应。M2组受体与Gi/Go(对百日咳毒素不敏感、 霍乱毒素敏感的G蛋白)偶联，抑制腺苷酸环化酶，使 cAMP水平下降，蛋白激酶A(PKA)活性降低，产生抑制性效 应，心脏收缩力降低就是通过此途径产生的。
乙酰胆碱受体种类
乙酰胆碱受体可分为毒蕈碱型和烟碱型两类。毒蕈碱型乙 酰胆碱受体属于G蛋白偶联受体，烟碱型乙酰胆碱受体(nAChＲ) 是配体门控离子通道半胱氨酸家族的典型成员，其中包括甘氨 酸，γ-氨基丁酸(GABA-A和GABA-C)，和五羟色胺(5-HT3)受体。 nAChＲ可分为神经型和肌肉型两类。神经型乙酰胆碱受体 包含α（α2-α10）和β（β2-β5）两种亚基，其中α亚基含邻位半 胱氨酸，β亚基不含临位半胱氨酸。肌肉型nAChＲs的亚基组成 略有不同，但二者也有相似性。研究人员把作用于骨骼肌和电 动器官的亚基分别命名为α1，β1，δ，γ和ε。 nAChR又可分为中枢型和外周型。在中枢神经系统中分布最 多的是α4β2和α7两种受体亚型，其中α4β2几乎在整个神经系统 都有分布而α7亚型只在大脑皮层，下丘脑和海马及一些脑干核 团中出现。
烟碱乙酰胆碱受体介导的信号转导途径
• 烟碱乙酰胆碱受体（nAChR）是门控离子通道受体， 主要分布于神经节细胞膜和骨骼肌细胞膜上，在神经兴奋 性方面发挥着重要作用。大量研究发现给予尼古丁和其它 烟碱受体激动剂后神经元烟碱型乙酰胆碱受体可发挥一定 的神经保护作用，其中利用特异性的烟碱受体亚型激动剂 证明α7和α4β2nAChR亚型激动也都分别可起到神经保护作 用。
信号转导途示意图
脱敏反应
• 在激动剂作用之后，胞膜上的受体大多迅速脱敏(rapid desensitization)，其特征是受体与异三聚体G蛋白功能性的 脱偶联，由G蛋白偶联受体激酶(G protein-coupled receptor kinases,GRKs)和阻滞蛋白(arrestins)介导。部分受体在脱敏 之后，通过膜内侧笼形蛋白(clathrin)介导的内吞作用离开 细胞膜。内吞小泡内磷酸化失活的受体，在G蛋白偶联受 体磷酸酶(G proteincoupled receptor phosphatase,GRP)的作 用下脱磷酸化，并再次循环至细胞表面恢复功能 (resensitization)。
研究进展
• 尽管乙酰胆碱信号转导途径的研究已经积累了大量的 数据，但从认识AChR激动后所发挥的作用到作用机制的探 讨以及最终确定精确的治疗各种疾病的靶位并开发新的毒 蕈碱和烟碱类化合物还有大量的工作要完成。除此以外， 同样重要的是了解不同亚型的AChR在信号转导中所扮演的 角色。这些工作对于相关疾病的病理研究以及药物的研发 是极其重要的。