神经递质的种类及化学本质
2023-12-05
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神经递质(neurotransmitter)是神经元之间或神经元与效应器细胞如肌肉细胞、腺体细胞等之间传递信息的化学物质。在神经元的信息传递过程中,当一个神经元受到来自环境或其他神经元的信号刺激时,储存在突触前囊泡内的递质可向突触间隙释放,作用于突触后膜相应受体,将递质信号传递给下一个神经元。神经递质主要以旁分泌方式传递信号,因此速度快、准确性高。递质信号的终止可依赖于突触间隙或后膜上相应的水解酶分解破坏,或者被突触前膜特异性递质转运体重摄取。
代谢周期
递质的代谢包括合成、储存、释放和灭活四个环节。
例如:乙酰胆碱、去甲肾上腺素。
去甲肾上腺素(NA)的合成主要在去甲肾上腺素能神经末梢内进行。由肾上腺素能神经末梢的胞浆摄取血中酪氨酸,在酪氨酸羟化酶和脱羧酶催化下转变成多巴胺,再经多巴胺β-羟化酶催化合成去甲肾上腺素,储存于囊泡中。当神经冲动到达神经末梢时,囊泡向突触前膜靠近,以胞裂外排的方式释放去甲肾上腺素到突触间隙,激动突触后膜上相应的受体产生一系列生理效应。释放后的去甲肾上腺素,大部分(75%~90%)被突触前膜再摄入神经末梢内,转入囊泡内储存,仅有小部分被突触间隙的儿茶酚氧位甲基转移酶(COMT)和单胺氧化酶(MAO)灭活。
递质分类
按照神经递质的生理功能,可把神经递质分为兴奋性递质和抑制性递质,但也不尽然,有时同一物质既可以是兴奋性也可以是抑制性递质,如5-HT作用于不同受体,作用就不同。按照神经递质的分布部位,可分为中枢神经递质和周围神经递质,同样也不是绝对的,几乎所有的外周递质均在中枢存在。按照神经递质的化学性质,可分为胆碱类(乙酰胆碱)、单胺类(儿茶酚胺类有去甲肾上腺素、肾上腺素、多巴胺,还有5-HT、组胺等)、氨基酸类(谷氨酸、Y-氨基丁酸、甘氨酸等)、多肽类(神经肽)、嘌呤类(腺苷、腺苷三磷酸)和气体物质(一氧化氮等)。根据神经递质的分子大小,可将中枢神经系统中递质分成两大类:小分子神经递质和神经肽类递质,神经肽类递质由3~30个氨基酸组成,共一百余种。
几种主要的神经递质和功能概述
中枢神经递质
乙酰胆碱(Ach)
乙酰胆碱是周围神经中神经—肌肉接头及自主性神经节的神经递质。脊髓前角的运动神经元是胆碱能神经元,其轴突支配骨骼肌,释出的乙酰胆碱能引起肌肉收缩。前角运动神经元的轴突在离开脊髓前,发出一个侧支与闰绍细胞——一种中间神经元形成突触,其递质也是乙酰胆碱。Ach对中枢神经元的作用似以兴奋为主。
单胺类
1.去甲肾上腺素(NE)含NE的神经元胞体主要位于低位脑干,如延髓的网状结构腹外侧、脑桥的蓝斑及中脑网状结构等部位。下行纤维到达脊髓灰质的胶质区、前角和侧角,与躯体运动及内脏活动的调节有关。去甲肾上腺素能神经元的轴突分支很多,支配范围很广,其功能可能不在于传递特异的信息,而是为神经系统的其他活动创造有利条件。不能肯定NE在中枢神经系统内是属于兴奋性递质或抑制性递质,但可能在特定部位有其特定作用。
2.多巴胺(DA)
含DA的神经元,其胞体主要分布在黑质、脚间核和丘脑下部等处。在脊髓内尚未发现多巴胺神经元的分布。DA是锥体外系统中的一个重要递质,与躯体运动功能密切相关。
3.5-羟色胺(5-HT)
5-HT在脑内合成,不能通过血脑屏障。含5-HT的神经元主要分布于脑干背侧的中缝核。下行纤维分布于脊髓的前角、后角和侧角,在颈、腰骶膨大处较为密集,能调节躯体运动和内脏活动。随受体不同,可呈抑制或兴奋效应,但以前者为主。
1.γ-氨基丁酸(GABA)
脑内含量很高,可能是大脑皮质部分神经元和小脑浦肯野细胞的抑制性递质,主要引起突触后抑制。
2.谷氨酸
在脑脊髓内含量很多,分布很广。在脊髓内,后根的谷氨酸含量高于前根,用微电泳法作用于脊髓运动神经元,可引起突触后膜出现类似兴奋性突触后电位的去极化反应,推测谷氨酸可能是感觉传入纤维的兴奋性递质。
肽类物质只符合递质某些条件,但作为中枢递质证据仍不充分。
1.P物质可能是初级感觉神经元释放的兴奋性递质,有强烈抗吗啡作用。
2.前列腺素能影响去甲肾上腺素的释放。
3.内啡肽(吗啡因子)是一种小分子肽,同吗啡受体有特殊亲和力。
由传出神经末梢所释放的神经递质,称外周神经递质,主要有乙酰胆碱(ACh),去甲肾上腺素(NA)和肽类递质三类。
乙酰胆碱目前已知,交感和副交感神经的节前纤维,副交感神经节后纤维,部分交感神经节后纤维(支配汗腺的交感神经和骨骼肌的交感舒血管纤维)和躯体运动神经等5种纤维的末梢都释放ACh。凡释放ACh作为递质的神经纤维,称胆碱能纤维。
去甲肾上腺素大部分交感神经节后纤维的末梢(除上述交感胆碱能纤维外)均释放NA。凡释放NA作为递质的神经纤维称肾上腺素能纤维。
肽类
支配消化道的外周神经纤维,除胆碱能纤维和肾上腺素能纤维外,近年来还发现有第三类纤维,其作用主要是抑制胃肠运动。这类神经元的胞体位于壁内神经丛中,其纤维能释放肽类化合物,包括血管活性肠肽、促胃液素和生长抑素等,这类神经纤维称肽能神经纤维。也有学者认为,这类神经纤维末梢释放的是三磷酸腺苷(ATP),属嘌呤类物质,故也有称其为嘌呤能神经纤维。
在神经元之间进行信息传递的还有一类神经调制物或称神经调质,它与经典神经递质不同,神经调质并不直接触发所支配细胞的功能效应,只是调节神经递质的作用,
其特征如下:
1.为神经细胞、胶质细胞和其他分泌细胞所释放,对主递质起调节作用。本身不直接负责跨突触信号传递或引起效应细胞的功能改变。
2.间接调制主递质在室触前神经末档的释放及其基础活动水平。
3.影响突触后效应细胞对递质的反应性,对递质的效应起调节作用。
4.调质作用缓慢,可以在突触或非突触部位发挥作用,非突触部位指突触间隙可达400nm(一般突触间隙20mm左右),而且没有形成固定的解剖关系,调质在突触前释放,扩散一段距离;最长可达几微米,以“旁分泌”的方式作用于邻近较大范围的细孢,细胞能否产生反应决定于该细胞上是否有相应的受体。
递质与调质并不存在绝对的界限,有些神经肽既是递质又是调质,如脑啡肽、P物质,在不同的部位发挥不同的作用。去甲肾上腺素从自主神经末梢释放出来,经过长距离的弥散,影响的神经元比较广泛,可能起调质作用。
目前认为单胺类、胆碱类、氨基酸为递质,神经肽则多为调质。