第4章 神经元的信息传递

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-8(cholecystokinin-8, CCK-8) 胃泌素释放肽(gastrin releasing peptide, GRP) 神经介素B(neuromedin B, NMB) 神经肽Y (neuropeptide Y, NPY)
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)
突触的分类
Ⅰ型 按突触膜的特征分类 不对称型 按突触小泡的形态分类(Uchizon&Bodian) S型 对称型 F型 Ⅱ型
按突触功能分类
兴奋型
抑制型
神经递 质(Neurotransmitter)
—在化学性突触传递过程中起信息传递作用的化学物质
神经递质的判定标准（ Criteria for neurotransmitter）
Releases of Chemical Transmitters from Pre-synaptic Membrane Chemical Transmitters Bind to Postsynaptic Receptors
Postsynaptic Receptors Gate Ion Channels Either Directly or Indirectly
•
• • •
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)
Electrical Synapses are bidirectional
Return
Fig. 2
Distinguishing Properties of Electrical and Chemical Synapses
Electrical Synapse
Distance between pre- and postsynaptic cell membranes Cytoplasmic continuity between pre- and postsynaptic cells
Return
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》
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
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
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 存在使该递质失活的酶或其他方式(如重摄取) 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

内膜素(endothelins, ET)
• • •

心钠素(atrial natriuretic factor, ANF)
• •
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) 》
Chemical Synapse
20 - 40 nm
3.5 nm
Yes
No Presynaptic vesicles and
Ultrastructural components
Gap-iunction channels
active zones; postsynaptic receptors Chemical transmitter Significant:at least 0.3 ms, usually 1- 5 ms or longer

胆囊收缩素样肽(cholecystokinin-like peptides)
• • •
铃蟾肽样肽(bombesin-like peptides)

胰多肽相关肽(pancreatic polypeptide-related peptides)
•
•
酪酪肽(peptide YY, PYY)
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) 脑钠素(brain natriuretic factor, BNF)
Synaptic transmission at chemical synapses involves several steps
Neurotransmitters act either directly or indirectly on ion channels that regulate current flow in neurons
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)
Agent of transmission
Ion current Virtually absent
Synaptic delay
Direction of transmission
Usually bidirectional
unidirectional
Current flows differently at electrical and chemical synapses
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)家族
-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
调质与递质并无明确的界限 – – 调质ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ从递质的概念中派生出来的 某些化学物质在一种情况下发挥递质的作用，而在另外的情况下是调质
-受体，则抑制交感神经末梢释放NE)
(例如，阿片肽作用于血管壁交感神经末梢上的-受体，可促进交感神经末梢释放NE，而作用于
递质的代谢 (Metabolism of neurotransmitters)

神经递质与神经调质(Neurotransmitters & neuromodulators)
神经调质(neuromodulator) ：有一些神经调节物本身并不直接触发所支配细胞的功能 效应，只是调制传统递质的作用 – – 可为神经细胞、胶质细胞或其它分泌细胞所释放，对主递质起调制作用 本身不直接负责跨突触信号传递或不直接引起效应细胞的功能改变，而是调节信 息传递的效率，增强或削弱递质的效应 • • 间接调制主递质在突触前神经末梢的释放及其基础活动水平 影响突触后效应细胞对递质的反应性，对递质的效应起调制作用
Ligand-gate Ion Channel Receptors G-protein coupled Receptors (Second-Messenger Pathways) Tyrosine Protein Kinase Receptors

Open or Close of Postsynaptic Ion Channels － Postsynaptic Potentials －Action Potentials of Postsynaptic cell
电突触通过缝隙连接(gap junction)直接完成细胞间的电信息传递Fig.1
化学性突触传递必须依赖于神经递质(Neurotransmitters)或神经肽 (Neuropeptides)作用于突触后膜的受体而完成细胞间的信息传递Fig.2
Fig. 1
Current flows at electrical synapse
神经元之间的信息传递
(Synaptic Transmission Between Neurons)
神经元之间信息传递的方式
神经元最主要的功能是通过突触(Synapse)进行细胞间的信息传递 突触有电突触(Electrical Synapse)和化学性突触(Chemical Synapse)， 但以化学性突触为主
Chemical Synapses
How do Signals from Pre-synaptic Cell Transmit to Post-synaptic Cell ? － Electrical-Chemical-Electrical Signals Transform


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)
递质的合成》
递质的储存》
递质的释放》
递质的失活》
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
Electrical Synapses
Gap-Junction Channels Connect Communicating Cells at an Electrical Synapse Electrical Transmission Allows the Rapid and Synchronous Firing of Interconnected Cells Electrical Synapses Provide Instantaneous Signal Transmission