第五章 传出神经系统药理学概述
第一节 传出神经系统分类
(一)按解剖学分类:
1.自主神经系统(植物神经):
包括交感神经和副交感神经。它们自中枢神经系统发出后,都要经过神经节中的突触更换神经元,然后才到达所支配的器官(效应器)。因此,植物神经有节前纤维和节后纤维神经之分)。
交感神经自丘脑下部下行→直达脊髓的胸腰段,在脊髓侧角换神经元后→进入交感神经节(多数交感神经节位于交感神经链),在神经节中更换神经元后,发出节后纤维到达效应器。
副交感神经起源于脑干和脊髓骶部,在副交感神经节(效应器附近或效应器)交换神经元,发出节后纤维到达效应器。
2.运动神经系统:
自中枢神经发出后,中途不更换神经元,直接到达所支配的骨骼肌, 所以运动神经无节前和节后分纤维之分。
(二)传出神经系统的递质:
问题:传出神经系统的信号传递是依赖化学物质还是通过电的传递?
1.化学传递学说的发展:
1921 德国科学家Loewi,用离体双蛙心灌流实验证明,用电刺激迷走神经时,迷走神经释放了一种能抑制心脏的物质,1926 证明迷走神经释放的是乙酰胆碱(Acetylcholine,简写ACh),1946 Von Euler证明拟交感胺物质为去甲肾上腺素(Norepinephrine,简写NE or Noradrenaline,简写NA)。
神经冲动的传递是一种突触传递,依靠化学传递物,即递质(Transmitter,或 Mediator)传递。
(二)传出神经按神经末梢释放的递质分类:
1.胆碱能神经包括:
1)副交感神经节前、节后纤维。
2〕交感神经节前纤维,以及小部分交感神经节后纤维(支配汗腺的分泌神经及骨骼肌血管舒张神经)。
3〕运动神经。
4〕支配肾上腺髓质的交感神经节前纤维。
2.肾上腺素能神经:
几乎全部交感神经节后纤维。
第二节 胆碱能神经传递Cholinergic Neurotransmission
一、传出神经突触的超微结构
(一)突触连接
①神经元之间的衔接处即突触(Sinapse)。
②神经末梢与效应器细胞之间的衔接处称接点(Junction),也可称突触(Sinapse)。
③运动神经与骨骼肌的连接叫神经肌肉接头(neuromuscular Junction)。
(二)突触结构包括三部:
①突触前膜:是邻近间隙的神经末梢的细胞膜。
②突触后膜:是邻近间隙的次一级神经元或效应器细胞上的膜,骨骼肌细胞的突触后膜也称终板膜(endplate membrane)。
③突触间隙:是神经末梢与次一级神经元或效应器细胞之间存在的间隙 (synaptic cleft)(15-1000nm)15-1000nm。
二、ACh 的生物合成、储存、释放、和消除
1.乙酰胆碱的生物合成:
2.ACh的储存:
ACh合成后,进入囊泡(vesicle),与ATP和囊泡蛋白共同贮存于囊泡中。
3.ACh的释放:
当神经冲动传到神经末梢时,神经末梢膜去极化,细胞膜钙通道开放,Ca2+内流,胞浆内Ca2+↑,囊泡向突触前膜滚动,与突触前膜融合形成裂孔,囊泡中的递质及内容物外排(exocytosis)。一次胞裂外排可排出200-300个以上囊泡同时伴ACh释放。囊泡释放ACh呈量子式,每一个囊泡的一次ACh释放量就是一个量子。
4.ACh的消除:
由乙酰胆碱酯酶(Acetylcholinesterase, AchE)分解为乙酸和胆碱,一个分子的AchE可水解6×105 个ACh分子/min。
三、胆碱受体分类及效应机制
(一)M型胆碱受体(M受体):
1.M受体的分布:
主要分布于胆碱能神经节后纤维所支配的效应器,如心脏、胃肠平滑肌、膀胱逼尿肌、瞳孔括约肌和各种腺体。M受体家族可分为5种亚型,较为公认的是M1、M2、M3三种亚型。
2.三种亚型M受体的效应信号转导机制。
M受体属于与鸟甘酸结合调节蛋白(G蛋白)耦联的超家族受体,M受体激动后与G蛋白耦联,进而激活磷脂酶C(PLC),增加第二信使IP和DAG的形成,产生一系列效应。
M胆碱受体激动后与G蛋白耦联也可抑制腺甘酸环化酶、或激活K+通道和抑制Ca2+通道,产生生物效应。
(二)N胆碱受体(N受体)
1.N受体的分布:N受体根据分布不同,分为NM(nicotinic muscle, 或称N2受体)受体和NN(nicotinic neur, 或称N1受体)受体。NM受体分布于神经肌肉接头(骨骼肌细胞膜),NN受体分布于神经节。
2.N受体的信号传导通路:NM受体和NN受体均属配体门控型离子通道型受体,当ACh与N受体结合后,N受体发生构象改变,离子通道开放,调节Na+、K+、Ca2+跨膜电位,细胞产生局部去极化,即终板电位。具有NM受体的骨骼肌细胞表现为细胞外钙内流和细胞内钙释放,肌肉收缩;具有NN受体的神经节次一级神经元表现为兴奋的继续传递。
第三节 去甲肾上腺素能神经传递Noradrenergic Neurotransmission
一、去甲肾上腺素的生物合成、释放、贮存、作用终止的方式
1.交感神经的超微结构: 交感神经末梢有许多细微的神经分支,分布于平滑肌细胞之间。其分支都有连续的膨胀并呈稀疏串珠状,称为膨提(varicosity)。
2.去甲肾上腺素生物合成:主要在神经末稍部位合成,其前体为酪氨酸(tyrosine),在酪氨酸羟化酶(Tyrosine hydroxylase,TH)催化下生成多巴(L-dopa),再经多巴脱羧酶(ALAAD)催化生成多巴胺(dopamine,DA),上述步骤在胞浆中进行。多巴胺进入囊泡,再经多巴胺b-羟化酶(DbH)催化,生成去甲肾上腺素(Norepinephrine,NE)。酪氨酸羟化酶特点:为合成NE的限速酶。①活性低,反应速度慢。②对底物要求专一,③受胞浆中的DA或NA的反馈抑制。
3.去甲肾上腺素的贮存:NA与ATP和嗜铬颗粒蛋白结合,贮存于囊泡。
4.传出神经递质的释放:1)胞裂外排:(exocytosis);2)量子化释放;3)某些物质可促进NA释放:如麻黄碱,间羟胺。
5.NE作用终止方式:通过再摄取1(uptake1)和再摄取2(uptake2)两种方式再摄取1(75-95%)为储存型;进入囊泡贮存,以供再次释放,在囊泡外的NE被单胺氧化酶(MAO)代谢。再摄取2(uptake2)为代谢型,被非神经组织如心肌、平滑肌等摄取,经氧位甲基转移酶(COMT)和MAO代谢。
二、肾上腺素受体分类及效应机制
1.肾上腺素受体分类。
能与肾上腺素或去甲肾上腺素结合的受体称为肾上腺素型受体,分为α、β两型。α受体又分为α1和α2。在突触前膜的α2兴奋时,抑制递质释放(负反馈),β受体又分为β1和β2在突触前膜的β2兴奋时,促进递质释放(正反馈)。
2.α受体亚型:α和α受体又可分为多种亚型。
3.α受体激动效应的信号转导。
第四节 传出神经系统的生理功能
大多数器官受肾上腺素能神经和胆碱能神经双重神经支配。多数情况下,这两类神经兴奋时所产生的效应是拮抗的。然而正是它们对立统一的作用,维持了机体功能的协调一致。
第五节 传出神经系统药物的作用环节与药物分类
一、传出神经系统药物的作用环节
(一)直接作用于受体:
1.激动药(agonist)-针对受体。
2.阻断药(blocker)-针对受体(或拮抗药antagonist--针对递质或药物)。
(二)影响递质:
1.影响递质释放:
↑释放:麻黄碱、间羟胺↑NE释放、氨甲酰胆碱↑ACh释放。
↓释放:可乐定、碳酸锂―↓NE释放。
2.影响递质转运、贮存:利舍平、可卡因、去甲丙米嗪。
3.影响递质转化:胆碱酯酶抑制剂。
二、传出神经系统药物分类
思考题
1.简述胆碱能受体和肾上腺素受体的类型、分布和生理效应。
2.简述传出神经系统药物的基本作用。
推荐阅读文献
1.Jordan D. The autonomic nervous system and behaviour. Acta Neurol (Napoli).1991;13: 539-548.
2.Yates BJ, Stocker SD. Integration of somatic and visceral inputs by the brainstem: functional considerations. Exp Brain Res. 1998;119:269-275
经系统的信号传递是依赖化学物质还是通过电的传递
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