神经传递
一个神经细胞(神经元)有两个主要功能：将动作电位(神经冲动,信号)沿着其轴索进行运送,以及将信号从一个神经元传递至另一神经元或传递至一个效应细胞引发出相应的反应.效应细胞包括骨骼肌细胞,心肌细胞以及由神经系统调节的各种外分泌与内分泌细胞.沿着轴索进行的神经冲动的传导是一种电活动,是由Na+
与K+ 离子经过神经元的细胞膜进行交换所形成.而不同的是,神经元之间,或神经元与非神经效应细胞之间的冲动传递都依赖特殊的神经递质对特殊的受体所起的作用.
某一特定的神经元在每次受到刺激后产生相同的动作电位,并以固定的速度将其沿着轴索传导.传导速度取决于轴索的直径与髓鞘化的程度.就具有髓鞘的神经纤维而言,传导速度(m/s)大约为直径(μ)的3.7倍；例如,一支大的(20μ)有髓鞘的纤维,其传导速度接近75m/s.直径为1~4μ的无髓鞘神经纤维,其传导速度为1~4m/s.
一个神经元可以同时接受来自其他神经元的许多刺激---兴奋性的与抑制性的---并将它们整合为不同的放电型式.神经冲动沿着轴索行进,达到下一个突触.一旦轴索传播开始,各种药物或毒素对轴索末端所释放的神经递质的数量能起到调节作用.例如,肉毒毒素可以阻滞乙酰胆碱的释放.其他化学性因素,通过对受体的调节,也能影响神经传递的作用.在重症肌无力中,抗体可以阻滞烟碱乙酰胆碱受体.
在神经元与神经元之间存在着突触；在周围,突触存在于神经元与效应细胞(如肌肉)之间；在中枢神经系统则有着更为复杂的布置.两个神经元之间的功能性接触可以发生在轴索与细胞体之间,轴索与树突(神经元接收信息的区域)之间,细胞体与细胞体之间,或者树突与树突之间.神经传递可以有所增减用以引发一个生理功能或者对变动的生理需要作出反应.许多神经科和精神科的疾病都是由于神经传递发生病理性的活动过度或活动不足所致.许多药物能调节神经传递；有的(例如致幻剂)能引起不良作用,而另一些(例如抗精神病药物)则能对病理情况起纠正作用.
神经系统内各种细胞的发育与维持有赖于许多特殊的蛋白质,例如神经生长因子(NGF),脑源神经营养因子(BDNF),与神经营养因子-3(NT-3).
神经传递的基本原则
参与大多数神经递质合成的各种酶都产生在神经细胞体内.这些酶作用于神经细胞所摄入的一些前体分子,形成相应的神经递质.神经递质贮存在神经末端部位的囊泡内(图166-1).每个囊泡内所贮存的递质数量(通常为数千个分子)称为一个量子.有些递质分子是经常不断地从神经末端处被排出,但其数量不足以引起一个重要的生理反应.一个到达神经末端的动作电位可以激活钙离子流,使囊泡膜与神经末端的膜融合,激发许多囊泡同时释放出神经递质分子,通过胞裂外排(exocytosis)将神经递质从开口处排出,进入突触间隙.
神经末端处神经递质的数量相对保持固定,与神经活动不相关,主要是通过对神经递质的形成实施严密的调节.这种调节在不同神经元中也各不相同,但调节的环节不外乎前体物质的摄入,以及神经递质合成与降解有关的一些酶的活力的变动.突触后受体的刺激或阻滞也能减少或增加突触前神经递质的合成.
神经递质弥散经过突触间隙,与受体作短暂结合,使受体激活,引起各种生理反应.根据受体性质的不同,所起反应可以是兴奋性(即发动一个新的动作电位),或抑制性(即抑制新的动作电位的发展).
神经递质-受体相互作用必须被迅速终止,以便同一受体可以反复地被快速激活.神经递质可以被迅速重新回收进入突触前神经末端,这是一种主动的过程(重摄取),也可能被受体附近的酶所破坏,或者在弥散进入周围区域后再被破坏.
神经递质合成,贮存,释放或降解的异常,以及受体数量或亲和性方面的改变,都能影响神经传递并引起临床疾病(表166-1).
主要神经递质
神经递质是通过动作电位作用于神经终端选择性地释放出的化学物质,能与邻近结构内特定的受体起相互作用,而且如果数量充足,可以引出特殊的生理反应.要作为一个神经递质,这个化学物质必须存在于神经终端之中,当动作电位到达时能从神经终端处被释放出来,而且在实验研究中将它施加于受体时总能产生同一的作用.有许多化学物质能起到神经递质的作用.目前至少已知有18种主要的神经递质；其中若干递质还具备稍有不同的几种形式.
谷氨酸与门冬氨酸这两种氨基酸是中枢神经系统主要的兴奋性神经递质.它们见于大脑皮层,小脑与脊髓.
γ-氨基丁酸(GABA)是脑内主要的抑制性神经递质.GABA是由谷氨酸经过谷氨酸脱羧酶的作用而得.在与其受体相互作用之后,GABA被主动地泵回神经终端并被代谢降解.甘氨酸的作用与GABA相似,它主要存在于脊髓的中间神经元内.甘氨酸可能是由丝氨酸经过代谢降解而得.
5-羟色胺(5-HT)是由缝核以及桥脑与上脑干的一些中线神经元所产生.色氨酸通过色氨酸水解酶的作用被水解为5-羟色氨酸,然后再经过脱羧成为5-HT.5-HT的水平受色氨酸的摄取与神经元内的单胺氧化酶所调控.
乙酰胆碱是延髓脊髓运动神经元,自主神经系统神经节前纤维,神经节后胆碱能(副交感神经)纤维,以及中枢神经系统内许多神经元(例如基底节,大脑运动区皮层)的主要神经递质.它是通过胆碱乙酰转移酶的作用,由胆碱与来自线粒体的乙酰辅酶A所合成.在获得释放后,乙酰胆碱刺激特殊的胆碱能受体,这种相互作用很快被局部的胆碱酯酶所终止,后者使乙酰胆碱被水解为胆碱与乙酸盐.乙酰胆碱的水平由胆碱乙酰转移酶和胆碱的摄取所调控.
多巴胺是某些周围神经纤维以及许多中枢神经元(例如,黑质,中脑,腹侧盖区,下丘脑)的神经递质.多巴胺能神经元在摄取酪氨酸后,将其转化为3,4-双羟苯丙氨酸(多巴),这是通过酪氨酸羟化酶的作用.然后又通过多巴脱羧酶的作用生成多巴胺.经释放后,多巴胺与多巴胺能受体起相互作用,剩余的多巴胺被主动重摄取进入突触前神经元.酪氨酸羟化酶与单胺氧化酶对神经终端内的多巴胺水平起着调节作用.
去甲肾上腺素(NE)是大多数神经节后交感神经纤维和许多中枢神经元(如蓝斑与下丘脑)的神经递质.它的前体物质是酪氨酸,酪氨酸在转化为多巴胺后,又经多巴胺-β-羟化酶的作用生成NE.经释放后,NE与肾上腺素能受体发生相互作用,作用过程的终止是通过NE被重摄取进入突触前神经元,继而被单胺氧化酶所降解,也可以被主要位于神经元外的儿茶酚氧位甲基转移酶(COMT)所降解.酪氨酸羟化酶与单胺氧化酶调节神经元内NE的水平.
|
