《脑的化学构筑》PPT课件.ppt

中枢神经解剖脑的化学构筑一 胆碱能神经元系统1.Ach的生物合成和酶解•生物合成•Ach是胆碱和乙酰辅酶A在胆碱乙酰化酶的作用下合成的胆碱普遍存在于蔬菜、种子、蛋黄、肾、肝中也能为肝脏合成，但不能为神经细胞合成胆碱的三种主要来源是：一是从血液中摄取卵磷脂水解释放出胆碱；二是由神经组织中的磷脂酰胆碱水解得到胆碱；三是更主要来源于释放至突触间隙的Ach经酶促降解后生成的胆碱这些胆碱被重摄取，通过特异地分布于胆碱能神经末梢上的高亲和力载体，在Na+、ATP存在的条件下，以主动快运转和作用快的方式将胆碱转运入胞浆，重新合成Ach• 酶解失活 释放到突触间隙的Ach主要经AchE水解从神经末梢释放的Ach在2ms内即被水解以迅速终止Ach的效应，保持突出传递的灵活性2.Ach能神经元的细胞定位和纤维联系•局部环路的Ach能细胞•局部环路神经元主要发现于纹状体、伏隔核和嗅结节可能还存在于大脑皮层和海马纹状体内Ach活性很高，但破坏皮层至纹状体的纤维和纹状体至苍白球和黑质的传出纤维，纹状体内的Ach浓度无变化这些研究表明，纹状体内的胆碱能神经元与传出和传入联系无关，它们属于内源性的局部环路Ach能细胞。

•Ach能投射神经元•基底前脑Ach能系统•基底前脑Ach能系统的胞体主要位于内侧隔核、斜束带垂直支和水平支、视前大细胞区、苍白球底板的无名质及其向前延伸的苍白球腹侧区、基核从这些核团发出的Ach能纤维主要投射至除纹状体以外的端脑中的所有结构和一些脑干区，包括：杏仁、海马、所有的边缘皮层和新皮层区、缰核和脚间核等•脑干Ach能系统•由脑桥被盖胆碱能系统和延髓中的胆碱能神经元组成脑桥被盖Ach能系统主要投射到丘脑、顶盖、缰核、脚间核、苍白球、外侧下丘脑和基底前脑等而延髓中的Ach能神经元，主要分布于一些脑神经核3. 与Ach有关的功能–运动、活动：姿势、反射和步态–温度调节–伤害性感觉–摄食行为、饮水和进食–攻击–睡眠与失眠–学习和记忆二 脑内的单胺能神经系统•单胺包括去甲肾上腺素（NA）、肾上腺素（A）、多巴胺（DA）和5-羟色胺（5-HT）其中NA、A和DA称为儿茶酚胺（CA）儿茶酚胺和5-羟色胺是中枢神经系统中的经典神经递质，含单胺神经递质的神经元称为单胺能神经元这些神经元的胞体和纤维几乎遍及整个中枢神经系统1.儿茶酚胺的生物合成•合成CA的原料是来自血液的L-氨基酸酪氨酸，在胞浆中经酪氨酸羟化酶羟化生成多巴。

多巴在芳香族氨基酸脱羧酶的作用下，脱羧生成DA，之后DA进入囊泡，在囊泡中经多巴胺--羟化酶催化生成NA，最后在肾上腺能神经元或肾上腺嗜铬细胞内经苯乙醇胺氮位甲基移位酶的催化下生成A2.去甲肾上腺素能神经元系统（1）NA能细胞群的分布–A1细胞群：定位于延髓外侧网状核–A2细胞群；位于延髓背内侧，连合核腹外侧和迷走神经背运动核外侧–A3细胞群：位于背侧副橄榄核，外侧延髓被盖区–A4细胞群：位于小脑核腹侧，蓝斑的尾端–A5细胞群：位于蓝斑下核的区域中–A6细胞群：位于蓝斑，是最大的NA细胞群–A7细胞群：位于脑桥外侧被盖区中 NA能上行投射系统，该系统可分为上行背侧束：胞体起自蓝斑A6细胞群，主要分布到中脑、丘脑、端脑边缘系统和大脑皮层此外，经小脑上脚进入小脑;（2）NA能通路上行腹侧束：A1、A2、A4、A5和A7A细胞群发出，到达中脑网状结构、隔区、丘脑背内侧核和下丘脑室旁核；NA能下行投射系统，也可分为背侧束和腹侧束：前者起源于A6和A7细胞群，纤维下行分布于延髓孤束核、延髓后角等，参与感觉传入和调节交感神经元的生理功能；后者细胞起源于A1和A2细胞群，终止于脊髓前角和侧角，参与躯体运动与内脏运动的调节。

（3）NA的生理功能•NA对心血管功能的调节：脑室内注射NA，引起动物血压降低和心率减慢，这种特异作用与受体的活动有关;•NA对体温的调节：动物的体温调节中枢在下丘脑，此区含有丰富的NA能神经末梢，在不同动物脑室内注射NA可引起体温降低或体温升高两种截然不同的反应，其动物种系差异很大;•NA对摄食的影响：在动物下丘脑外侧区即“饥饿中枢”放置NA，能增加动物摄食•NA与睡眠和觉醒：一般认为脑干中的NA神经元，尤其蓝斑核后部的NA能神经元与动物的快波睡眠有关提高脑内NA含量，可使动物产生睡眠•另外，提高中枢NA的作用，在行为上动物表现为一般活动加强，觉醒和防御反应加强，提示NA有助于中枢神经系统维持觉醒状态•NA与学习记忆：研究发现，提高中枢内NA含量，可提高动物条件反射的建立，并改善时间记忆的储存•NA与镇痛：NA与针刺镇痛有关（对抗）•NA与精神障碍：NA系统活动的失常可能与躁狂或抑郁有关，活动增强时出现躁狂症状，减弱时可能导致抑郁，这些推测尚有待于进一步证实3.肾上腺素能神经元•哺乳动物脑内A的含量仅占A和NA总量的5%~10%•（1）A能神经细胞的分布：共分为三群，分别是C1、C2和C3细胞群。

–C1细胞群：位于橄榄复合体颅侧，延髓的腹外侧和面神经核的尾侧–C2细胞群：位于延髓网状结构的背部，前庭核内侧–C3细胞群：位于延髓中缝的背侧，舌下神经起始部的内侧( 2）A能神经元纤维投射•部分终止于迷走神经背核和孤束核；部分终止于蓝斑、中脑中央灰质、丘脑和下丘脑（室旁核和弓状核）( 3）A能神经元的功能•与NA能神经元相比，对A能神经元的功能研究甚少，这是由于脑内NA的含量大大高于A的含量，因此A能神经元的作用易被NA能神经元掩盖但已有的研究表明，A能神经元参与血压的调节、食物和水的摄取、内分泌、体温和呼吸等4.多巴胺能神经元系统（１）DA能神经元的分布–A８细胞群：主要集中在网状结构中–A９细胞群：主要位于黑质–A１０细胞群：主要位于中脑腹被盖区–A１１细胞群：主要位于室周灰质–A１２细胞群：位于弓状核和室周前核–A１３细胞群：位于背下丘脑–A１４细胞群：位于丘脑下部前端的内侧–A１５细胞群：位于视前背侧区–A１６细胞群：位于嗅球的球层（２）DA能神经元的纤维投射•上行DA能神经元系统•中脑－纹状体系：起源于黑质（A９），终止于纹状体•中脑－皮层系：起源于A９和A１０，发出纤维广泛支配大脑皮层和端脑的广大区域，与情绪整合有关。

•中脑－间脑系：起自A９和A１０，投射至外侧缰核、丘脑底核和下丘脑下行DA能神经元系统中脑－脑干系：起源于A９和A１０，投射至中缝背核和外侧臂旁核下丘脑－脊髓系：起源于A１１和A１３，投射至延髓、脊髓后角•DA对锥体外系运动功能的调节：DA神经元在纹状体锥体外系运动的调控中至关重要中脑DA能神经元的损伤或缺失，引起纹状体内DA缺乏，可导致多种运动障碍性疾病，包括帕金森氏病等３）DA的主要生理功能•DA与精神活动：中脑边缘DA能系统和中脑皮层DA能系统参与精神活动包括情感、认知、思维、理解和推理等的调节精神分裂症的DA学说• DA与垂体激素分泌：当垂体功能异常亢进时，DA激动剂可成功地抑制垂体功能；• DA对心血管功能的调节：在中枢神经系统不同部位的DA能神经元对心血管系统的作用不尽相同有抑制也有兴奋作用；DA对胃肠道活动的影响：• 中枢DA能系统参与胃蛋白酶、胃酸、胰腺碱性物和酶的分泌等胃肠道功能的调节DA缺乏易引起溃疡病•DA与中枢催吐作用：兴奋孤束核等处的DA受体可出现中枢性呕吐•DA对眼内压的影响：兴奋眼内DA受体，眼内压升高•DA与视网膜信息传递的影响：光反应调节。

•DA与痛和镇痛：增强中枢神经系统中DA系统功能活动的药物可明显地对抗吗啡镇痛，减弱中枢神经系统中DA能系统功能活动的药物则能增强吗啡镇痛5.脑内的5-羟色胺能神经元系统主要存在于消化道、血液和中枢神经系统中；来自色氨酸（１）5-HT神经元胞体的分布：脑干中缝核群B1-9群（２）5-HT能神经元的纤维投射：投射广泛（３）5-HT的生理功能•5-HT对心血管功能活动的调节：5-HT在心血管调节的作用与动物种属和脑的不同部位有关•5-HT与呼吸活动：提高5-HT活性，呼吸抑制•5-HT对体温调节：•5-HT对睡眠的影响：对于人类，5-HT主要影响快波睡眠，含量与快波睡眠呈线性关系睡眠和觉醒的机制很复杂，正常睡眠和觉醒的维持有赖于5-HT和NA相互制约和相互协调•5-HT和性行为：与中枢DA增强性行为的情形相反，中枢5-HT有抑制性行为的作用•5-HT与摄食：抑制摄食的作用•5-HT与痛和镇痛：许多研究表明，增强脑和脊髓内的5-HT能神经活动可以镇痛或增强镇痛药物和针刺镇痛的作用，相反，若降低这些神经元的活动，可导致痛觉过敏或明显地减弱药物镇痛和针刺镇痛的作用另外，在痛和镇痛的调节中，5-HT和NA有相互制约的影响。

•5-HT与内分泌：参与下丘脑－垂体－肾上腺轴的作用；影响TRH、TSH、GH、PRL等内分泌物质的分泌•5-HT与精神活动：脑内5-HT含量过高和过低都可引起精神障碍精神分裂症患者脑内5-HT代谢异常，忧郁症患者脑内5-HT含量明显降低三脑内的氨基酸能神经元系统•中枢神经系统作为经典神经递质的乙酰胆碱和单胺类只占脑内神经递质的一小部分，大部分神经递质是氨基酸类，包括谷氨酸、天冬氨酸、-氨基丁酸和甘氨酸其中谷氨酸和天冬氨酸对神经元有很强的兴奋作用，被称为兴奋性氨基酸；-氨基丁酸和甘氨酸对神经元行使抑制作用，被称为抑制性氨基酸（1）兴奋性氨基酸的分布和纤维联系•兴奋性氨基酸在脑内的含量极高，尤其是谷氨酸，其含量可超过其他氨基酸的几倍甚至10倍以上，但在各脑区之间的差别很少超过两倍，大脑皮层（颞叶、额叶、枕叶）、小脑、纹状体含量较高，丘脑、下丘脑和脑干次之；而天冬氨酸以小脑、丘脑和下丘脑含量最高，其次是大脑皮层、纹状体和脑干–学习记忆功能：海马的谷氨酸参与了学习和记忆的神经基础2）兴奋性氨基酸的生理功能兴奋性氨基酸和精神分裂症：目前认为，精神分裂症的发病可能与脑内DA和谷氨酸系统之间的平衡失调有关。

• 兴奋性氨基酸与神经变性疾病：一些神经变性疾病的发生可能是由于兴奋性氨基酸能神经元的过度活动引起脑内某些区域中神经元损伤或凋亡所致如老年性痴呆• 兴奋性氨基酸的神经毒性作用：有研究表明，兴奋性氨基酸在缺氧、缺血、脑外伤和持续癫痫所导致的急性神经元损伤中起关键性作用在这些病变中，神经元兴奋性氨基酸释放增加，重摄取减少以及死亡细胞中兴奋性氨基酸的大量溢出而引起细胞外兴奋性氨基酸浓度大幅度增加，导致细胞变性死亡2. 抑制性氨基酸•抑制性氨基酸主要包括-氨基丁酸（GABA）和甘氨酸，现在认为，GABA是高位中枢的抑制性递质，甘氨酸为低位中枢（脊髓和脑干）中间神经元的抑制性递质•（1）抑制性氨基酸神经元的分布和纤维联系•与单胺能末梢的分布相似，GABA能神经末梢在脑内分布也很广泛，约有30%的神经末梢的突触以GABA为神经递质，其含量是脑内单胺类递质的1000倍以上•GABA能神经元主要分布于：脑的新皮层、尾核、苍白球、内侧隔核、伏隔核、斜角带核、齿状回、海马间脑的丘脑网状核、下丘脑尾侧部、丘脑底核，以及中脑的上丘、黑质、中缝背核小脑皮层和脊髓灰质在中枢各部位中，黑质的GABA含量最高，苍白球次之。

（2）抑制性氨基酸的主要生理功能•GABA的抗焦虑作用：•GABA的抗惊厥作用：降低脑内GABA含量可使动物产生惊厥，提高则导致抑制，使动物运动减少•GABA与内分泌：GABA参与腺垂体和神经垂体激素分泌的调节包括提高PRL和LH的含量，抑制ACTH和TSH的分泌•GABA与摄食：提高脑内GABA含量，动物摄食明显减少•GABA与镇痛：研究结果不一致，有增强也有抑制作用四 一氧化氮（NO）神经元在脑内的分布•神经组织中的内源性NO的生物合成途径是：L-精氨酸在NOS（NO合成酶）催化下生成的研究发现，从神经元释放的NO作为细胞内信使行使多种重要的生理功能，参与突触可塑性过程，促进递质释放；而血管内皮细胞的NO作为内皮内源性舒张因子调节脑血流量1. 中枢神经系统中NOS的定位–端脑：大脑皮层、海马、杏仁核、纹状体–间脑：下丘脑各核群，内侧丘脑核等–中脑、脑桥和延髓：顶盖、下丘外皮质、后连合；延髓网状结构、孤束核和延髓腹外侧、迷走神经背运动核、舌下神经核、三叉神经脊束核2. NO的主要生理功能•NO中枢神经系统的突触传递过程中的作用•在中枢神经系统中，NO通过NMDA受体通道（一类特殊的谷氨酸受体通道，与Ca+流有关），影响离子电流，因此NO通过这种通道对很多Ca+调节的神经元过程产生很强的调节作用。

例如突触传递、可塑性、发育和神经毒性等•NO对神经毒性的影响•NO参与谷氨酸引起的毒性作用，但研究结果并不一致有些结果支持NO具有神经保护作用，而另一些结果证明NO是一种神经毒剂•NO对学习行为的影响•海马和NMDA受体参与动物学习行为的调节NMDA介导的Ca2+内流对某种特殊任务的学习是必要的，其靶物质可能是NOS,训练前给大鼠全身注射NOS抑制剂，可明显地延长逃跑的潜伏期•NO对一些递质释放的影响•在不同脑区，NO可影响突触前神经递质的释放，以调节突触功能NO调节神经递质释放的分子机制可能是NO调节Ca2+流，从而改变不同的突触小泡的释放功能。