《突觸傳遞和調(diào)控l》課件

突觸傳遞和調(diào)控歡迎來到《突觸傳遞和調(diào)控》課程。本課程將深入探討神經(jīng)系統(tǒng)中信息傳遞的核心機(jī)制，揭示突觸傳遞的奧秘及其調(diào)控過程。突觸結(jié)構(gòu)與功能突觸前膜含有大量神經(jīng)遞質(zhì)囊泡，負(fù)責(zé)神經(jīng)遞質(zhì)的釋放。突觸后膜富含受體蛋白，負(fù)責(zé)接收神經(jīng)遞質(zhì)信號(hào)。突觸間隙寬度約20-40納米，神經(jīng)遞質(zhì)在此擴(kuò)散傳遞信息。神經(jīng)遞質(zhì)的合成與囊泡裝填1神經(jīng)遞質(zhì)合成在神經(jīng)元細(xì)胞體或軸突末梢進(jìn)行，涉及特定酶的催化作用。2囊泡形成高爾基體或內(nèi)質(zhì)網(wǎng)形成囊泡，運(yùn)輸至軸突末梢。3神經(jīng)遞質(zhì)裝填通過特異性轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，將神經(jīng)遞質(zhì)裝入囊泡。突觸小體及其結(jié)構(gòu)突觸小體膜由脂質(zhì)雙分子層構(gòu)成，含有特殊的蛋白質(zhì)復(fù)合物。突觸小體核心含有高濃度的神經(jīng)遞質(zhì)，以及維持其穩(wěn)定的輔助分子。囊泡蛋白如突觸融合蛋白（SNARE），負(fù)責(zé)囊泡與細(xì)胞膜的融合。突觸小體的動(dòng)態(tài)及其調(diào)控機(jī)制停泊突觸小體通過蛋白質(zhì)相互作用停泊在突觸前膜附近。活化鈣離子流入觸發(fā)突觸小體活化。融合突觸小體與細(xì)胞膜融合，釋放神經(jīng)遞質(zhì)。回收膜成分被內(nèi)吞，形成新的突觸小體。神經(jīng)遞質(zhì)的釋放1動(dòng)作電位到達(dá)引發(fā)鈣通道開放，鈣離子內(nèi)流。2囊泡融合鈣離子觸發(fā)SNARE蛋白介導(dǎo)的囊泡與膜融合。3遞質(zhì)釋放神經(jīng)遞質(zhì)通過融合孔釋放到突觸間隙。4信號(hào)傳遞遞質(zhì)擴(kuò)散至突觸后膜，與受體結(jié)合。神經(jīng)遞質(zhì)的作用與神經(jīng)遞質(zhì)受體離子型受體直接控制離子通道開放，如乙酰膽堿煙堿型受體。代謝型受體通過G蛋白激活第二信使系統(tǒng)，如多巴胺受體。信號(hào)放大單個(gè)神經(jīng)遞質(zhì)分子可激活多個(gè)受體，產(chǎn)生級(jí)聯(lián)反應(yīng)。神經(jīng)遞質(zhì)受體的分類與功能興奮性受體如谷氨酸受體，促進(jìn)神經(jīng)元去極化。抑制性受體如GABA受體，導(dǎo)致神經(jīng)元超極化。調(diào)節(jié)性受體如5-HT受體，調(diào)節(jié)神經(jīng)元的興奮性。自身受體位于突觸前膜，調(diào)節(jié)神經(jīng)遞質(zhì)的釋放。興奮性遞質(zhì)系統(tǒng)谷氨酸中樞神經(jīng)系統(tǒng)主要興奮性遞質(zhì)，參與學(xué)習(xí)記憶。乙酰膽堿神經(jīng)肌肉接頭處的傳遞物質(zhì)，也參與認(rèn)知功能。去甲腎上腺素調(diào)節(jié)警覺性和注意力，參與應(yīng)激反應(yīng)。抑制性遞質(zhì)系統(tǒng)1GABA主要抑制性遞質(zhì)，維持神經(jīng)系統(tǒng)平衡。2甘氨酸脊髓和腦干中的重要抑制性遞質(zhì)。3腺苷通過抑制神經(jīng)元活動(dòng)促進(jìn)睡眠。神經(jīng)遞質(zhì)的再攝取與代謝再攝取特異性轉(zhuǎn)運(yùn)體將遞質(zhì)重新吸收入突觸前神經(jīng)元。酶解代謝特定酶類如單胺氧化酶分解多余的神經(jīng)遞質(zhì)。重新利用部分再攝取的遞質(zhì)被重新包裝入囊泡。清除膠質(zhì)細(xì)胞協(xié)助清除突觸間隙中的遞質(zhì)。突觸可塑性的概念與分類短時(shí)程可塑性持續(xù)數(shù)毫秒到數(shù)分鐘，如易化和抑制。長時(shí)程可塑性持續(xù)數(shù)小時(shí)到數(shù)天，如LTP和LTD。結(jié)構(gòu)可塑性突觸形態(tài)和數(shù)量的長期改變。代謝可塑性神經(jīng)遞質(zhì)代謝和受體表達(dá)的改變。長時(shí)程增強(qiáng)的機(jī)制1NMDA受體激活高頻刺激導(dǎo)致鎂離子阻斷解除，鈣離子內(nèi)流。2鈣調(diào)蛋白激酶II活化鈣離子激活CaMKII，引發(fā)一系列信號(hào)級(jí)聯(lián)反應(yīng)。3AMPA受體插入更多AMPA受體被插入突觸后膜，增強(qiáng)突觸傳遞效能。4基因表達(dá)改變長期LTP涉及新蛋白質(zhì)合成和基因表達(dá)變化。長時(shí)程抑制的機(jī)制1低頻刺激持續(xù)的低頻刺激觸發(fā)LTD。2鈣離子內(nèi)流緩慢但持續(xù)的鈣離子內(nèi)流。3磷酸酶激活如鈣調(diào)磷酸酶被激活。4AMPA受體內(nèi)吞突觸后膜AMPA受體數(shù)量減少。短時(shí)程可塑性的機(jī)制成對(duì)脈沖易化第二次刺激引起更大的突觸反應(yīng)，持續(xù)毫秒級(jí)。突觸后激活短期內(nèi)突觸后膜敏感性增加，持續(xù)數(shù)秒。突觸前抑制神經(jīng)遞質(zhì)釋放暫時(shí)減少，導(dǎo)致信號(hào)傳遞減弱。神經(jīng)遞質(zhì)及其受體的調(diào)控1受體磷酸化蛋白激酶對(duì)受體進(jìn)行磷酸化修飾，改變其功能。2受體內(nèi)吞長期刺激導(dǎo)致受體從膜表面內(nèi)吞，降低敏感性。3基因表達(dá)調(diào)控環(huán)境因素和神經(jīng)活動(dòng)影響受體基因的表達(dá)水平。4輔助蛋白調(diào)節(jié)輔助蛋白與受體相互作用，調(diào)節(jié)其功能和定位。神經(jīng)遞質(zhì)調(diào)控的生理意義神經(jīng)可塑性神經(jīng)遞質(zhì)調(diào)控是學(xué)習(xí)和記憶形成的基礎(chǔ)。神經(jīng)系統(tǒng)平衡維持興奮和抑制的平衡，防止過度興奮。環(huán)境適應(yīng)神經(jīng)遞質(zhì)水平調(diào)整幫助機(jī)體適應(yīng)環(huán)境變化。神經(jīng)遞質(zhì)調(diào)控失常與疾病帕金森病多巴胺能神經(jīng)元退化，導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)障礙。抑郁癥5-羥色胺等遞質(zhì)水平失衡。精神分裂癥多巴胺系統(tǒng)功能異常。癲癇興奮性和抑制性遞質(zhì)平衡失調(diào)。神經(jīng)遞質(zhì)在學(xué)習(xí)記憶中的作用1谷氨酸LTP形成的關(guān)鍵遞質(zhì)，促進(jìn)記憶編碼。2乙酰膽堿增強(qiáng)注意力，促進(jìn)工作記憶。3多巴胺參與獎(jiǎng)賞學(xué)習(xí)，強(qiáng)化記憶。4去甲腎上腺素提高警覺性，增強(qiáng)記憶鞏固。神經(jīng)遞質(zhì)在獎(jiǎng)賞系統(tǒng)中的作用多巴胺釋放愉悅體驗(yàn)觸發(fā)腹側(cè)被蓋區(qū)多巴胺能神經(jīng)元激活。信號(hào)傳遞多巴胺傳遞至伏隔核和前額葉皮層。獎(jiǎng)賞感知激活相關(guān)腦區(qū)，產(chǎn)生愉悅感和動(dòng)機(jī)。行為強(qiáng)化促進(jìn)與獎(jiǎng)賞相關(guān)的行為重復(fù)。神經(jīng)遞質(zhì)在情緒調(diào)節(jié)中的作用5-羥色胺調(diào)節(jié)情緒穩(wěn)定性，抗抑郁。去甲腎上腺素參與應(yīng)激反應(yīng)，調(diào)節(jié)警覺性。多巴胺參與愉悅感和動(dòng)機(jī)形成。GABA抑制性遞質(zhì)，緩解焦慮。神經(jīng)遞質(zhì)在運(yùn)動(dòng)控制中的作用多巴胺調(diào)節(jié)基底神經(jīng)節(jié)功能，控制運(yùn)動(dòng)啟動(dòng)和協(xié)調(diào)。乙酰膽堿神經(jīng)肌肉接頭處的關(guān)鍵遞質(zhì)，控制肌肉收縮。谷氨酸興奮性遞質(zhì)，參與運(yùn)動(dòng)皮層和小腦的信號(hào)傳遞。神經(jīng)遞質(zhì)在生理節(jié)奏中的作用1褪黑素調(diào)節(jié)睡眠-覺醒周期。2乙酰膽堿促進(jìn)REM睡眠。3組胺維持覺醒狀態(tài)。4腺苷累積促進(jìn)睡眠。神經(jīng)遞質(zhì)在內(nèi)分泌調(diào)節(jié)中的作用下丘腦-垂體軸釋放激素調(diào)節(jié)多種內(nèi)分泌腺體。去甲腎上腺素刺激腎上腺素和糖皮質(zhì)激素分泌。多巴胺抑制泌乳素分泌，調(diào)節(jié)生長激素釋放。5-羥色胺參與調(diào)節(jié)促腎上腺皮質(zhì)激素釋放激素的分泌。神經(jīng)遞質(zhì)在睡眠覺醒中的作用1覺醒促進(jìn)系統(tǒng)組胺、乙酰膽堿、去甲腎上腺素維持覺醒。2睡眠促進(jìn)系統(tǒng)GABA和腺苷促進(jìn)睡眠。3晝夜節(jié)律調(diào)節(jié)褪黑素參與睡眠-覺醒周期調(diào)節(jié)。4REM睡眠調(diào)控乙酰膽堿促進(jìn)REM睡眠。神經(jīng)遞質(zhì)在疼痛調(diào)節(jié)中的作用內(nèi)源性阿片肽如內(nèi)啡肽，參與疼痛抑制。5-羥色胺下行抑制通路中的關(guān)鍵遞質(zhì)，調(diào)節(jié)疼痛感知。谷氨酸參與疼痛信號(hào)的傳導(dǎo)和中樞敏化。GABA在脊髓水平抑制疼痛信號(hào)傳導(dǎo)。突觸可塑性研究的新進(jìn)展光遺傳學(xué)技術(shù)利用光控制特定神經(jīng)元活動(dòng)，研究突觸可塑性。單細(xì)胞測序揭示單個(gè)神經(jīng)元在可塑性過程中的基因表達(dá)變化。超分辨率顯微技術(shù)觀察突觸結(jié)構(gòu)微小變化，研究形態(tài)可塑性。神經(jīng)遞質(zhì)與腦疾病的關(guān)系阿爾茨海默病乙酰膽堿系統(tǒng)功能障礙。帕金森病多巴胺能神經(jīng)元退化。抑郁癥5-羥色胺、去甲腎上腺素失衡。精神分裂癥多巴胺、谷氨酸系統(tǒng)異常。神經(jīng)遞質(zhì)在神經(jīng)保護(hù)中的作用1神經(jīng)營養(yǎng)因子如BDNF，促進(jìn)神經(jīng)元存活和突觸可塑性。2抗氧化作用某些神經(jīng)遞質(zhì)如褪黑素具有抗氧化作用。3抗炎作用某些神經(jīng)遞質(zhì)調(diào)節(jié)神經(jīng)炎癥反應(yīng)。4細(xì)胞凋亡調(diào)控神經(jīng)遞質(zhì)參與調(diào)控神經(jīng)元生存和死亡。神經(jīng)遞質(zhì)靶向治療藥物的開發(fā)1靶點(diǎn)識(shí)別確定特定神經(jīng)遞質(zhì)系統(tǒng)的關(guān)鍵分子靶點(diǎn)。2先