第三章

中樞神經(jīng)遞質及其受體第一節(jié)

中樞神經(jīng)遞質的概念在化學傳遞中，即使突觸前膜和突觸后膜只相隔20nm左右，但由于神經(jīng)元的突觸后膜缺少電的興奮性，因此突觸前膜的電變化不能直接傳導至突觸后膜，必須通過化學物質的媒介，才干將信息傳遞至突觸后的細胞，這種起傳遞作用的化學物質稱為神經(jīng)遞質(neurotransmitter)。神經(jīng)遞質重要在神經(jīng)元中合成，并貯存于突觸體內，在沖動傳遞過程中釋放到突觸間隙，作用于下一種神經(jīng)元或靶細胞，從而產(chǎn)生生理效應。隨著腦內化學傳遞過程的進一步研究，理解到腦內許多構造含有多個不同的神經(jīng)遞質或神經(jīng)激素。同一種神經(jīng)遞質在不同的神經(jīng)核團中又可能含有不同的功效，不同神經(jīng)遞質之間又能夠互相作用和互相制約。現(xiàn)在已知在同一種神經(jīng)元中存在著兩種或兩種以上的神經(jīng)遞質。由此不難看出這將給研究中樞神經(jīng)遞質帶來一定的復雜性。中樞神經(jīng)遞質研究的歷史只有短短20數(shù)年，但是它在臨床診療和治療上已獲得了某些成效，如應用左旋多巴胺(L-dopa)能改善帕金森病，在理論方面，它對闡明人類腦的高級功效，如學習與記憶，睡眠與覺醒以及行為等含有非常重要的意義，尚有應用膽堿酯酶克制劑，治療老年癡呆癥，就是提高中樞神經(jīng)遞質乙酰膽堿的水平。一、中樞神經(jīng)遞質

神經(jīng)系統(tǒng)內存在著許多化學物質，但作為神經(jīng)遞質必須含有下列幾個條件：

1、生物合成這是最重要的原則。在神經(jīng)元內有專一的合成遞質的酶系統(tǒng)，如膽堿能神經(jīng)末梢有膽堿乙酰化酶(ChAc)，腎上腺能神經(jīng)末梢存在著酪氨酸羥化酶(TH)，多巴胺脫羧酶(AADC)和多巴胺-羥化酶(DH)等。

2、囊泡貯存

神經(jīng)遞質普通貯存于神經(jīng)元軸突末梢的囊泡中，這可避免被胞漿內其它酶所破壞。

3、釋放

神經(jīng)沖動到來時，神經(jīng)末梢內合成的神經(jīng)遞質由突觸前膜釋放出來，進入突觸間隙。

4、作用于受體

遞質通過突觸間隙作用在突觸后膜或突觸前膜的受體上。作用于突觸后膜的受體，可引發(fā)突觸后膜產(chǎn)生興奮性或克制性突觸后電位。

5、滅活

神經(jīng)遞質在發(fā)揮生理效應后通過滅活機制快速終止生理效應，以保持突觸傳遞的靈活性。滅活的方式有兩種，一種是被酶所破壞，如乙酰膽堿重要被突觸前、后膜上的膽堿酯酶水解而失活，另一種是被突觸前膜或后膜所攝取，如神經(jīng)末梢所釋放的去甲腎上腺素大部分又被突觸前膜所攝取，稱為重攝取或再攝取(reuptake或recapture)，其它部分或被突觸后膜所攝取，或進入血液循環(huán)和腦脊液等，也有一部分就在突觸間隙內被降解酶所破壞。

6、藥理學驗證

將外源性有關物質作用于突觸后膜時，能產(chǎn)生與神經(jīng)遞質的生理功效完全相似的生理效應，即引發(fā)同樣的興奮或克制效應。如在動物實驗中予以神經(jīng)遞質的拮抗劑，則能體現(xiàn)出對神經(jīng)遞質作用的拮抗效應。二、中樞神經(jīng)遞質的種類根據(jù)現(xiàn)在資料，中樞內僅有少數(shù)突觸的神經(jīng)遞質已完全明確，但有許多中樞突觸的神經(jīng)遞質，至今尚未得到充足的闡明。可能作為中樞遞質的化學物質種類諸多，比較重要的有下列幾個：1、膽堿類

乙酰膽堿(acetylcholine,Ach)2、單胺類

（1）兒茶酚胺(catecholamine,CA)

①

多巴胺(dopamine,DA)

=2\*GB3②

去甲腎上腺素(norepinephrine,NE)

=3\*GB3③

腎上腺素(epinephrine,E)

（2）吲哚胺(indolakylarnlne,IA),5-羥色胺(5-hydroxytryptamtne，5-HT)

（3）氨基酸類

谷氨酸、天冬氨酸、-氨基丁酸(GABA)等

（4）其它

組織胺等

（5）肽類

現(xiàn)在已發(fā)現(xiàn)某些神經(jīng)肽含有遞質的功效第二節(jié)

中樞神經(jīng)遞質及其受體的功效和分布本節(jié)將重點講授下列神經(jīng)遞質的功效和分布一、

乙酰膽堿二、

克制性氨基酸

涉及-氨基丁酸(GABA)、甘氨酸等三、

興奮性氨基酸

涉及谷氨酸、天冬氨酸四、

去甲腎上腺素五、

多巴胺六、

5-羥色胺七、

組胺八、

神經(jīng)肽

一、乙酰膽堿乙酰膽堿(ACh)是腦內第一種被證明的神經(jīng)遞質。由于至今仍缺少高敏捷的、特異的檢測腦內ACh的辦法，有關腦內ACh方面的知識遠落后于單胺類神經(jīng)遞質。

1、中樞乙酰膽堿能通路

2、腦內乙酰膽堿受體絕大多數(shù)腦內膽堿受體是M-受體，N-受體僅占不到10％。無論是腦內的M-或N-受體，它們的藥理特性均與外周的M-或N-受體相似。

運用不同的M-受體阻斷藥可分辨4種M-受體亞型。哌侖西平{pirenzepine)和替侖西平(telenzepine)與M1受體有高親和力，himbacine和AFDX-116與M2受體有高親和力，

hexahydrosiladifenidol(HHSD)對M3受體有高親和力，tropicamide對M4受體顯示高親和活力，唯獨尚未能找到對M5受體有較高選擇性的藥品。

阿托品、東莨菪堿等現(xiàn)在慣用的M—受體阻斷藥與上述亞型受體都有相似的親和力。M-受體在腦內分布廣泛，密度較高的腦區(qū)涉及大腦皮層、海馬、紋狀體、伏隔核、隔核、韁核、腳間核、上丘；下丘和頂蓋前區(qū)等。腦內M—受體以M1—受體為主，占M—受體總數(shù)的50％～80％。

與之形成鮮明的對照，腦內N—受體由于缺少選擇性高的工具藥，含量又少，有關其藥理特性和功效所知甚少。3、中樞乙酰膽堿的功效中樞ACh重要涉及覺醒、學習、記憶和運動控制。M-受體激動藥可使腦電圖出現(xiàn)低幅快波的覺醒電活動。M-受體阻斷藥可取消激動藥的這種作用，而出現(xiàn)高幅慢波的睡眠腦電活動。

學習、記憶功效障礙是老年性癡呆的突出癥狀，病理研究顯示梅奈特(Meynert)基底核膽堿能神經(jīng)元明顯減少，神經(jīng)元丟失的程度與學習記憶障礙的程度親密有關。在研究學習、記憶障礙的動物模型中，諸多的模型都是用化學或物理的辦法破壞基底前腦復合體的膽堿能神經(jīng)元的胞體或它們投射到大腦皮層、海馬的纖維束，或在受體水平阻斷該膽堿能系統(tǒng)的活動，引發(fā)動物學習記憶下降。現(xiàn)在臨床最常應用的提高學習記憶的抗老年性癡呆的藥品是中樞膽堿酯酶克制劑多奈哌齊等，其重要的藥理作用是提高中樞乙酰膽堿的水平。

紋狀體在控制運動中起重要作用。乙酰膽堿—多巴胺兩系統(tǒng)功效平衡失調，如多巴胺系統(tǒng)功效低下使正常的運動出現(xiàn)障礙，ACh系統(tǒng)功效過強，可出現(xiàn)帕金森病的癥狀。相反，則出現(xiàn)杭廷頓(Huntington)舞蹈病的癥狀，治療前者可使用M—受體阻斷藥，后者可使用M-受體激動藥。二、克制性氨基酸①克制性氨基酸，涉及γ-氨基丁酸、甘氨酸、牛磺酸(taurine)和β-丙氨酸等，它們在腦內可使神經(jīng)元出現(xiàn)膜電位超極化，克制神經(jīng)元放電，產(chǎn)生克制性突觸后電位(1PSP)。②興奮性氨基酸，涉及谷氨酸、天冬氨酸、磺基丙氨酸(cysteicacid)和同型磺基丙氨酸(homocysteicacid)等，可使神經(jīng)元膜去極化，產(chǎn)生興奮性突觸后電位(EPSP)。1、γ-氨基丁酸γ-氨基丁酸(GABA)廣泛非均勻分布在哺乳動物腦內，而外周組織僅含微量。

用免疫組化技術顯示腦內GABA，反映腦內GABA的分布。研究表明，腦內廣泛存在GABA能神經(jīng)元，絕大多數(shù)都是短軸突的中間神經(jīng)元，重要分布在大腦皮層、海馬和小腦。

（1）GABAA受體GABA被認為是腦內最重要的克制性神經(jīng)遞質，腦內有30％左右的突觸是以GABA為神經(jīng)遞質；

腦內GABA受體重要是GABAA受體，少量是GABAB受體，GABAc受體現(xiàn)在僅發(fā)現(xiàn)在視網(wǎng)膜，見表1。表1

中樞GABA受體的分類與特性

GABAAGABABGABAc受體機制配基門控氯通道受體G蛋白偶聯(lián)受體配基門控氯通道受體受體亞基A1-6,β1-4,1-4,δ—1，2單通道電流30PS—8PS平均通道開放時間25ms——150ms選擇性激動劑muscimolTHIP巴氯芬(baclofen)CACA選擇性阻斷劑荷包牡丹堿(bicuculline)saclofenphadofen3-APMPA3-APPATHIPCACA:cis-4-aminocrotonicacid;3-APMPA:3-aminopropyl(methyl)phosphinicacid;3-APPA:3-aminopropylphosphinicacid;THIP:4,5,6,7-tetrahydroisoxazole(4,5-c)pyridine-3-ol.

2、甘氨酸

甘氨酸(Glycine)也廣泛分布

在哺乳動物腦內，特別是脊髓前角，它是低位中樞另一種克制性神經(jīng)遞質。甘氨酸能神經(jīng)元重要分布在脊髓及低位腦干，作為克制性中間神經(jīng)元參加對感覺傳入、運動神經(jīng)元活動的調節(jié)。

甘氨酸在不同的腦區(qū)扮演不同的角色，發(fā)揮相反的作用，在低位腦干和脊髓作為克制性神經(jīng)遞質，發(fā)揮突觸傳遞作用。在前腦，甘氨酸作為NMDA受體的調節(jié)物質，易化谷氨酸的突觸傳遞作用。三、興奮性氨基酸現(xiàn)在認為谷氨酸是重要的興奮性氨基酸，作為神經(jīng)遞質，參加突觸傳遞。除谷氨酸外，天冬氨酸(asparticacid)也能夠發(fā)揮相似的作用。

谷氨酸或天冬氨酸被釋放后，可與不同的興奮性氨基酸受體結合，可誘發(fā)突觸后神經(jīng)元興奮，產(chǎn)生興奮性突觸后電位。1、N-甲基-D-天冬氨酸(NMDA)受體受體在興奮性氨基酸受體中，NMDA受體最受人們關注。NMDA受體在腦內有廣泛分布，與非NMDA受體在分布上有許多重疊。NMDA受體激動時，其偶聯(lián)的陽離子通道開放，除Na+、K+離子通過外，還允許Ca2+離子通過，高鈣電導是NMDA受體的特點之一，也是它與谷氨酸興奮性神經(jīng)毒性、長時程突觸加強(LTP)、記憶學習行為親密有關的因素。2、非NMDA受體非NMDA受體涉及AMPA受體（氨基羧甲基惡唑丙酸受體）及KA受體(海人藻酸受體)，它們分別對AMPA和KA有較高的親和力。3、代謝型谷氨酸受體(mGluR)

mGluR是屬G蛋白的偶聯(lián)受體家族，由一條多肽鏈構成，有7個跨膜區(qū)。現(xiàn)在已克隆出8種不同亞型的mGluR(mGluRl-mGluRa8)。表2

興奮性氨基酸離子通道受體的分型及特性酸位點NMDA受體AMPA受體KA受體谷氨酸位點甘氨選擇性激動劑NMDA甘氨酸絲氨酸AMPA5-fluorowillardine海人藻酸domoate選擇性阻斷劑AP5GGS19755CGP37849犬尿喹啉酸5，7-雙氯犬尿喹啉酸GYKl52466NBQXNS102通道阻滯劑地佐環(huán)平(dizocilpine)苯環(huán)利定(phencyclidine)——

離子選擇性Na+，K+,Ca2+Na+，K+Na+，K+

AP5：D-amino-5-phosphonopentanoam;CGSl9755：4-phosphonomethyl-2-piperidinecarboxyticacid；CGP37849：D，L(E)-2-Amino-4-methylphosphono-3-pentanoicacid；GYKl52466：1-(4-aminophenyl)-4-methyl-7，8-methylendioxy-5H-2，3-benzodiazepinehydrochloride；NBQX：6-nitro-7-sulphamobenzo(f)quinoxaline-2，3-dione．

表3

興奮性氨基酸促代謝受體(mGluR)的分型及特性

第1組第2組第3組mGlulmGlu5mGlu2mGlu3mGlu4mGlu6mGlu7mGlu8選擇性激動劑DHPGDCG-IV2R，4R-APDCL-AP4

選擇性阻斷劑4CPGMCCGMAP4G蛋白Gq/11Gi/oGi/o第二信使系統(tǒng)IP3,DG↑cAMP↑cAMP↓cAMP↓L-AP4：L-amino-4-phosphonobutanoate；

4CPG：S-4-carboxyphenyglycine；DCG-IV：2s，1'R，2'R，3'R-2(2'，3'-dicarboxyclopropyl)glycine；DHPG：3，5-dihydrophenylycine；

MAP4：methyl-1-AP4；MCCG：2s，1's，2's-2-methyl-2-(2'-carboxycyclopropyl)glycine.興奮性氨基酸是腦內半數(shù)以上突觸的神經(jīng)遞質。通過上述受體的介導，不僅參加快速的興奮性突觸傳導，并且在學習、記憶、神經(jīng)元的可塑性，神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育及某些疾病發(fā)病機制中如缺血性腦病、低血糖腦損害、癲癇、腦外傷和老年性中樞退行性疾病等發(fā)揮重要作用。四、去甲腎上腺素腦內去甲腎上腺素（NA）能神經(jīng)元胞體分布相對集中在腦橋及延髓，但NA神經(jīng)末梢在腦內彌散廣泛分布。NA能神經(jīng)元胞體密集在藍斑核(locusceruleus)，大鼠及人的藍斑核各有1500個和1個NA能神經(jīng)元。腦內腎上腺素受體也存在α1、α1和β受體。

根據(jù)藥品作用、損傷NA神經(jīng)元、動物實驗和臨床資料提示腦內NA能神經(jīng)系統(tǒng)參加覺醒、情感、痛覺調節(jié)、學習和記憶、心血管調節(jié)和藥品依賴等生理、病理機制。

由于NA和腎上腺素（E）都作用于相似的受體，腦內NA含量遠比E高(50～100倍)，NA和E無論在遞質合成、貯存、遞質釋放、受體互相作用及重攝取等突觸活動十分相似。至今并無特異的工具藥可分辨出2種遞質突觸傳遞過程及功效。五、多巴胺自60年代發(fā)現(xiàn)多巴胺（DA）不僅是腦內去甲腎上腺素合成的前體，并且是重要的神經(jīng)遞質。在中樞神經(jīng)系統(tǒng)內，DA神經(jīng)元分布相對集中，投射通路較清晰和支配范疇較局限，在大腦的運動控制、情感思維和神經(jīng)內分泌方面發(fā)揮重要的生理作用，與帕金森病、精神分裂癥的病理親密有關。六、5-羥色胺腦內5-羥色胺（5-HT）能神經(jīng)元與NA能神經(jīng)元的分布相似，重要集中在腦橋、延腦中線旁的中縫核群，共構成9個5-HT能神經(jīng)核團(B1～B9)。

根據(jù)受體偶聯(lián)的信號轉導系統(tǒng)和它們氨基酸次序的同源性，可把5-HT受體分成不同的亞型。共有5-HT1~77種受體，每種受體可存在不同的亞型。

藥理作用、損毀實驗、動物行為和臨床的資料提示腦內5-HT能系統(tǒng)參加心血管活動調節(jié)、覺醒—睡眠周期調節(jié)、痛覺調制、精神情感活動和下丘腦—垂體的神經(jīng)內分泌活動的調節(jié)。七、組胺

盡管很早就懂得腦內存在組胺(histamine)，但由于缺少特異性高的工具藥及檢測辦法的限制，有關組胺在中樞作用的研究進展緩慢。直至70年代后，腦內組胺的研究才有了較快的發(fā)展，但仍滯后于其它單胺遞質。

組胺受體：現(xiàn)在鑒別出3種組胺受體亞型，H1、H2和H3

現(xiàn)在對組胺腦內的生理作用仍不清晰，推測腦內組胺參加飲水、攝食、體溫調節(jié)、覺醒和激素分泌調節(jié)活動。臨床上影響腦內組胺作用的藥品用途有限，它的中樞作用往往是臨床上抗組胺藥品的副作用。八、神經(jīng)肽

50年代中期已從下丘腦分離純化出加壓素和催產(chǎn)素，是最早擬定的神經(jīng)肽。神經(jīng)肽受體

與典型遞質相似，多個神經(jīng)肽都有各自的受體及不同的受體亞型。神經(jīng)肽是它們的天然配體，但某些人工合成非肽類化合物也能夠是神經(jīng)肽受體的選擇性配體。如膽囊收縮素—A(CCK-A)受體可選擇地被A71623激動，被devazepide阻斷。速激肽—2(NK-2)受體又可分別被GR64349激動和GR94800阻斷。幾乎全部的神經(jīng)肽受體都屬于G蛋白偶聯(lián)受體家族，享有這個家族分子生物學的共同特點。阿片受體μ、δ、κ受體通過Gi/o蛋白與腺苷酸環(huán)化酶或鈣通道或鉀通道偶聯(lián)，引發(fā)cAMP下降或膜對Ca2+或K+通透性變化。第三節(jié)

研究中樞遞質的普通辦法

在中樞神經(jīng)系統(tǒng)內存在著血—腦屏障，使有些影響遞質的藥品難以進入中樞，同時又由于多個功效不同的神經(jīng)元排列十分密集，難以分辨，因此研究中樞神經(jīng)遞質時，在其辦法上需要考慮周到。近年來應用了化學刺激或損毀的辦法及微量測定技術，對中樞遞質的定性、定量、定位以及對中樞神經(jīng)系統(tǒng)藥品作用的研究起到了一定的增進作用。一、在不同水平上研究中樞遞質的辦法

1、在動物的頸動脈和頸靜脈中取血，并分析其化學成分的差別，從中能夠反映出腦代謝的特性。

2、腦組織培養(yǎng)，將離體腦組織切片置于特定的培養(yǎng)基內保溫哺育，能夠在幾小時內保持組織在體時的代謝特性。

3、將腦分區(qū)測定神經(jīng)遞質的含量，由于某些腦區(qū)的遞質含量甚微，因此可將幾個動物的同一腦區(qū)合并測定。

4、亞細胞分析，將腦組織勻漿用差速離心法得到突觸膜粗制品，然后用蔗糖密度梯度高速分層離心法，得到較純的突觸體。用放射受體結正當測定突觸后膜上受體的活性，也可用同樣的辦法使突觸體內的囊泡和線粒體分離，分離后的囊泡經(jīng)多次冰凍-融化解決后，使囊泡破裂，并將所含的遞質釋放，再通過離心使其與囊泡分離，然后進行測定。

5、腦灌流辦法，用人工腦脊液對腦表面，腦室系統(tǒng)或腦實質進行灌流，通過灌流，腦組織中的化學成分可進入灌流液，因此分別進行灌流能夠分別理解有關腦室周邊腦區(qū)的代謝活動，同樣，某些化學物質也可通過腦灌流辦法將灌流液透入腦組織。據(jù)預計，從側腦室灌入而從小腦延腦池流出的一次灌流實驗中發(fā)現(xiàn)受影響的腦組織約占全腦的10～20％，因此腦室灌流可反映部分腦組織內部的狀況，因此，這是研究腦化學的慣用辦法。二、變化中樞遞質含量的辦法

1、電刺激損毀

由于同一類型的神經(jīng)元常聚集于一種核團內，如去甲腎上腺素能的胞體位于藍斑核，而5—羥色胺能神經(jīng)元的胞體分別位于中縫核和黑質，因此刺激或損毀這些核團或由它發(fā)出的纖維束就可影響腦內及腦脊液內該遞質的含量。

2、化學刺激損毀

應用化學藥品研究中樞遞質含有特異性高和選擇性強的特點，它能夠分別對同一腦區(qū)不同類型神經(jīng)元的功效進行分析研究，如在下丘腦外側區(qū)的同一種埋藏瘺管中注入NE或Ach，可分別引發(fā)攝食或飲水活動，這闡明同一腦區(qū)內含有不同功效的神經(jīng)元。另外，還可用特殊的化學物質分別損毀不同的神經(jīng)末梢，如6—羥基多巴胺(6-OHDA)可破壞腎上腺素能神經(jīng)末梢，而5，6-雙羥色胺則可破壞5-HT能神經(jīng)末梢。因此，將這些物質稱為神經(jīng)的“化學切斷劑”。不同藥品能分別影響神經(jīng)末梢內神經(jīng)遞質的合成，貯存，釋放等環(huán)節(jié)，因此，研究者能夠應用藥品的特性選擇性地研究中樞神經(jīng)遞質的不同環(huán)節(jié)。

藥品可通過不同的給藥途徑而達成不同的效果，通過血液循環(huán)給藥，可使大部分藥品通過毛細血管進入腦組織液，有一部分藥品經(jīng)脈絡叢進入腦脊液，再彌散或轉運入腦實質。由于第四腦室末端，松果體、垂體后葉，下丘腦等部位的血液豐富，血管通透性大，因此，藥品容易進入，但是，由于腦內存在血-腦屏障，因此在給藥時應根據(jù)藥品的特性，如Ach及單胺類物質不易入腦，面它們的前體（膽堿、多巴與5-羥色胺酸)容易入腦，因此可應用這些藥品的前體研究中樞神經(jīng)遞質的性質：另外，還能夠通過腦室注射或直接注入腦組織，或者通過埋藏瘺管的慢性實驗等給藥辦法，使藥品直接影響中樞的不同腦區(qū)而產(chǎn)生一定的生理效應。為了更精確地定位，可采用微電泳的辦法對腦內神經(jīng)元進行定位研究。這種辦法不僅能夠觀察藥品對神經(jīng)元的突觸前，后膜的影響，并且對腦組織損傷也小，因此，還能夠重復地進行研究。三、神經(jīng)化學實驗技術

由于神經(jīng)遞質，神經(jīng)激素，神經(jīng)肽等神經(jīng)傳遞物質在中樞的含量極微，因此必須應用敏捷度高，特異性強、檢出量小的熒光分析。放射受體分析，放射免疫分析和酶標記免疫分析等辦法進行研究。

1、熒光分析法和氣相色譜法

熒光分析法比較簡樸，它可測到10-8一10-9g的單胺類物質，在組織提取液中有多個有機成分，應用氣相色譜可將此種成分進行分離，并做定性與定量測定。