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1、同济大学神经生物学复习神经营养因子1、神经营养因子NTF是一类由神经所支配的组织（如肌肉）和星形胶质细胞产生的且为神经元生长与存活所必需的蛋白质分子。神经营养因子通常在神经末梢以受体介导式入胞的方式进入神经末梢，再经逆向轴浆运输抵达胞体，促进胞体合成有关的蛋白质，从而发挥其支持神经元生长、发育和功能完整性的作用。近年来，也发现有些 NT 由神经元产生，经顺向轴浆运输到达神经末梢，对突触后神经元的形态和功能完整性起支持作用。2、分类一 神经营养素家族NTs：又称为NGF 家族，氨基酸序列的同源性大于50%。包括nerve growth factor, NGF, Brain-derived neu

2、rotrophic factor , BDNF，NT-3、NT-4/5, NT-6二 其它 NTF：主要包括GDNF，是TGF-超家族成员之一 CNTF，属于成血细胞因子超家族神经营养素（neurotrophins）家族: NGF、BDNF、NT-3、NT-4/5等；细胞因子家族: 睫状神经营养因子（CNTF）、白细胞抑制因子(LIF)、白细胞介素6(interleukin-6) ；成纤维细胞生长因子家族: 碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)； 酸性成纤维生长因子(aFGF); 胶质细胞源性神经营养因子(GDNF）； 细胞外基质分子，如N-CAM，L1。3、神经营养因子的生物学效应* NT-3

3、: 是本体感觉神经元存活所必需* BDNF: 胆碱能、多巴胺能神经元。AD与PD* NGF:前脑基底节胆碱能神经元海马、皮质，构成胆碱能通路，与学习、记忆有关。与AD* GDNF: 多巴胺能、运动神经元强效营养作用。AD 与PD。促进运动神经元的生长与分化，是目前已知的效应最强的胆碱能运动神经元营养因子。基因修饰嗅鞘细胞能促进损伤区神经纤维再生。神经营养因子作用：神经元存活 阻止神经元死亡神经生长 刺激轴突和树突的延长神经再生发芽 刺激成人神经元轴突和树突发芽合成代谢作用 增加神经元胞体大小分化 诱导神经元表型蛋白的合成调节传输 增加神经递质、神经肽以及它们的合成酶的合成电性质 改变离子通道的

4、活性和水平掌握神经营养因子的生物学效应神经系统发育期（1）促进神经元存活、生长、分化成熟 （2）对神经递质的选择作用：神经元迁移中的环境影响 （3）诱导神经纤维定向生长 成年1）神经元对NT的依赖减少，只有部分神经元需一定水平的NT 维持其正常功能。2）维持神经元的可塑性（plasticity) ，在一定程度上保留有再生修复的能力。 3）NTF 对神经元具有神经保护作用。4）NGF:前脑基底节胆碱能神经元海马、皮质，构成胆碱能通路，与学习、记忆有关。与AD 5）BDNF: 胆碱能、多巴胺能神经元。6)GDNF: 多巴胺能、运动神经元强效营养作用。7)NT-3: 是本体感觉神经元存活所必需4.

5、神经营养因子受体及其信号转导NT通过与两种类型细胞表面受体，即Trk酪氨酸激酶和p75NR受体1 Trk* Trk receptor : 由原肌球蛋白和酪氨酸蛋白激酶（protein tyrosine kinase, PTK)融合产生, 催化自身或底物tyr 磷酸化。* 为跨膜糖蛋白，胞外区富含亮氨酸（LRM, leucine rich motif), 决定了与配体结合的特异，胞内区酪氨酸激酶区。 * （Trf受体/配基）TrkA/NGF, TrkB/BDNF, TrkC/NT-3* 经Ras 诱导的信号转导Trk receptor : 酪氨酸蛋白激酶（PTK), 催化自身或底物tyr 磷酸化

6、。为跨膜糖蛋白，胞外区富含亮氨酸, 决定了与配体结合的特异，胞内区酪氨酸激酶区。 TrkA/NGF, TrkB/BDNF, TrkC/NT-3；经Ras 诱导的信号转导 TRKRasRaf1MEKMAPK（轴突生长、突触可塑性）CREBBCL-2促神经元存活1 RAS-MEK/MAP Kinase2 RAS-PI-3K/Akt（PKB） cell survival kinasePKB：丝氨酸/苏氨酸激酶(Ser/Thr),又名Akt.使凋亡蛋白磷酸化，BAD、caspase-9、forkhead 蛋白磷酸化，抑制凋亡。 转录因子CREB 磷酸化 BCL-2基因的表达促存活3 RTK can a

7、lso activate PLC.2、p75NTR* 结构特点： 跨膜受体（TNF)，胞外含有4个富含半胱氨酸的结构域，与配体的结合有关。 胞内不含配体诱导的酶激活域，含有一个死亡结构域（death domain, DD). 与NT结合无选择性。* 生物学效应：1 促存活与促凋亡（2）NT/p75NTR JNK-p53-BAX 凋亡（3） NT/p75NTR 神经营养因子受体相互作用因子（neurotrophin receptor interacting factor, NRIF) 凋亡2 通过影响Trk, 抑制神经元生长：(1)抑制raf-MEK-MAPK这一通路；(2)神经酰胺增加抑制AK

8、T和Raf活性，抑制神经元的存活与生长；(3) 激活生长调节蛋白Rho抑制神经元的生长。神经营养因子作用模式 ppt熟悉NTF 与神经疾病的关系脊髓遭受机械外伤后瞬间引起局部一定范围内的出血、水肿、坏死，直接导致损伤部位神经元死亡和神经纤维中断，局部脊髓功能丧失，称为原发性脊髓损伤。瞬间发生 神经元死亡 神经纤维中断原发性脊髓损伤后，由于一系列病理因素变化包括局部炎症反应及有害物质的蓄积，如钙离子超载、自由基和兴奋性氨基酸的蓄积等，导致脊髓组织进行性、自毁性破坏过程，包括损伤面积扩大、更多的神经元死亡，以及神经纤维变性、脱髓鞘等，统称为继发性脊髓损伤进行性 损伤范围扩大 传导深部感觉:薄束和楔

9、束 传导浅表感觉:脊髓丘脑束 中枢神经可塑性是指在受到损伤或内、外环境发生变化的情况下，中枢具有使其结构和功能随之发生相应变化的能力。干细胞基础1、什么是神经干细胞？神经干细胞（neural stem cells，NSCs）是指分布于神经系统的，具有自我更新能力和分化潜能的干细胞。主要位于海马齿状回颗粒下区(SGZ)和侧脑室管膜下区(SVZ)。2、如果进行自体细胞移植可能有几种途径：胚胎干细胞诱导多能干细胞：多能干细胞神经外胚层细胞神经前体细胞神经元和胶质细胞直接转分化：成纤维神经元、生殖干细胞神经元、神经干细胞进行神经系统细胞移植治疗的可能细胞来源 胚胎干细胞： iPS细胞： 生殖细胞来源的

10、多能干细胞： 成年神经干细胞： 其他来源：例如直接转分化 3、干细胞 (stem cells, SC)是一类具有自我复制能力的多潜能细胞，在一定条件下，它可以分化成多种功能细胞。信号转导1、乙酰胆碱受体：AchR Ach：乙酰辅酶A和胆碱在ChAT的催化下合成；VAChT；AChE 毒蕈碱受体M-AChR和烟碱受体N-AChR；M1/3/5-Gq；M2/4-Gi/o；外周N1/2; 中枢-BGT敏感和不敏感受体 突触前和突触后 基底前脑、交感副交感节前、脊髓前角运动神经元5-HT1R: Gi 偶联5-HT2R: Gq偶联5-HT3R: 离子通道5-HT4R、5-HT6R、5-HT7R： Gs偶

11、联5-HT3受体： 由5个亚单位组成 2个配体结合、慢 分布：脑干、孤束核、脊髓、节前节 后纤维 Na+、K+，去极化 4个跨膜螺旋+胞外N+胞外C 5-HT3A和3B最重要 功能：疼痛、情绪精神活动、胃肠道等谷氨酸受体 Glu：谷氨酰胺循环：神经元和胶质细胞；谷氨酰胺酶和谷氨酰胺合成酶 促代谢型谷氨酸受体：mGluRs Group 1 （Gq）：mGluR1和5 Group 2 （Gi） ：mGluR2和3 Group 3 （Gi） ：mGluR4、6、7、8 离子型谷氨酸受体： NMDAR AMPAR KARNMDAR4个亚单位围绕通道TM1、2、3、4NR1是必需亚单位，NR2起调节作用

12、；一般式2个NR1和2个NR2 NMDA受体具有独特的电压依赖性，其受体通道被Mg2+堵塞，去极化将Mg2+逐出而打开NMDA受体通道。受配体和膜电位的双重调节。 Na+、K+和Ca2+ 慢时程EPSP 一般和AMPAR共存在AMPAR和KARAMPAR：GluR1,2,3,4；KAR: GluR5,6,7&KA1,2Na+、K+通透，Ca2+基本不通透对膜电位不敏感，受配体直接调制2、受体的分类及各类受体介导信号的特点G蛋白偶联受体、受体酪氨酸激酶、离子通道受体、核受体GPCR （7-TM）：Gs、Gi、Gq、G12/13；、；AC-cAMP、PLC-IP3&DAG；PKA、PKC、CaMK

13、、小G蛋白、PDE；调控转录因子或关键酶或离子通道等。RTK （1-TM）：酪氨酸磷酸化，提供SH2蛋白结构域结合位点，形成蛋白复合物，传递信号，例如PI3K-AKT、MAPK.通道：配体门控或电压门控；通道开放或关闭；Na+、K+、Ca2+、Cl-；EPSC或IPSC。核受体：和配体结合调控靶基因的表达。3、G蛋白偶联受体信号转导的基本通路 比如乙酰胆碱 五羟色胺 谷氨酸，受体分为哪几类 配体激活这些受体时信号传导的途径一 cAMP信号途径（G蛋白偶联受体信号转导途径）配体(H)+细胞膜上的受体（R）H-R复合体膜上的AC被活化，催化ATP产生cAMP活化蛋白激酶引起细胞生物学效应（在ATP

14、存在下）cAMP信号途径分两类： 刺激型信号途径：Rs-Gs-AC cAMP途径 刺激型信号作用刺激性受体（Rs）和刺激性G蛋白(Gs)，Gs刺激AC活化，使AC分解ATP，产生cAMP产生效应。 抑制型信号途径：Ri-Gi-AC途径 cAMP抑制型信号与细胞表面抑制型受体Ri结合,受体活化、构象改变、结合并活化抑制型G蛋白(Gi)，Gi激活以后的过程与刺激型过程正好相反，AC被抑制,ATP分解被抑制, cAMP浓度下降,其生物学效应即受到抑制.结论:刺激型途径：刺激型配体+Rs+GsAC激活cAMP抑制型途径: 抑制型配体+Ri+GiAC抑制cAMPcAMP信号转导的基本过程1、第一信使产生

15、并与靶C靠近 2、配体与受体结合，激活AC系统 3、在Mg2+存在下，激活的AC催化ATP生成cAMP 4、cAMP浓度的变化可调节细胞所特有的代谢 活动发生变化，并表现出各种生理效应。二、cGMP信使体系1、环磷酸鸟苷（ cGMP ）是一种广泛存在于动物细胞中的胞内信使。2、cGMP是由鸟苷酸环化酶（GC）催化并水解GTP后形成。3、GC在细胞中有两种存在形式；即膜结合型GC和胞浆可溶型GC。膜结合型GC；主要结合于细胞膜上，也可以分布于核膜、内质网、高尔基复合体和线粒体等膜结构中；其主要存在于心血管组织细胞、小肠、精子及视网膜杆状细胞中。胞浆可溶型GC：主要游离于细胞质中；其主要分布于脑、

16、肺、肝等组织中。4、 cGMP形成后可通过激活cGMP依赖蛋白激活酶G（PKG），使相应的蛋白质磷酸化，引起细胞效应。5、 cGMP在脊椎动物视杆细胞中对光信号的转导中起重要作用：cGMP可直接作用于Na+通道，在光信号存在下，使Na+通道关闭，引起细胞超极化，神经递质释放减少，产生视觉反应。6、 cGMP的浓度与作用与cAMP相拮抗：如cAMP浓度升高，细胞内特异性蛋白质合成加快，细胞分化受到促进；而cGMP浓度升高则可加速细胞DNA复制，促进细胞分裂。三、二酯酰甘油/磷脂酰肌醇信号体系细胞外信号分子+受体通过膜上G蛋白激活磷脂酶C(PLC)催化脂质内层磷酯酰肌醇(PIP2、PI、PIP）水

17、解产生IP3和DAG两种胞内信使。1、IP3/Ca2+信号途径：IP3（水溶性）产生后从膜上扩散到细胞质中，与内质网膜上的受体结合，使膜上的Ca2+离子通道开放， Ca2+从内质网释放入胞浆，启动细胞Ca2+内信号系统，使细胞产生相应的反应。2、DAG信号途径或DAG/PKC途径：脂溶性的DAG生成后留存于细胞膜上，在有Ca2+、磷脂酰丝氨酸存在下，激活蛋白激酶C（PKC）。PKC以磷酸化的方式对多种胞内蛋白质进行修饰，由此启动细胞的一系列生理和生化反应。DAG激活PKCPKC催化底物P化产生生物效应 底物：胰岛素、-肾上腺素、糖原合成酶、转铁蛋白、Na+-K+ATP酶、 Na+-H+交换器、

18、G蛋白等。3、IP3/Ca+和DAG/PKC的协调作用：IP3使细胞内Ca2+浓度 DAG激活PKC反馈抑制IP3受体，使细胞内Ca2+启动后的IP2分解，并激活磷酸转移酶，水解IP3，也使细胞内Ca2+PKC还刺激Ca2+泵，使细胞内的Ca2+泵入内质网或肌浆网膜上，降低了细胞内Ca2+浓度 。cAMP信号通路：细胞外信号与相应受体结合导致胞内第二信使cAMP的水平变化而引起细胞反应的信号通路。这一通路的效应酶是腺苷酸环化酶，通过腺苷酸环化酶调节胞内的cAMP的水平。cAMP信号通路的主要效应是通过蛋白激酶A完成的;蛋白激酶A由两个催化亚基和两个调节亚基组成,以钝化复合体形式存在; cAMP

19、与调节亚基结合,改变调节亚基构象,使调节亚基和催化亚基解离,释放出催化亚基;活化的蛋白激酶A催化亚基可使细胞内某些蛋白的丝氨酸或苏氨酸残基磷酸化,于是改变这些蛋白的活性; 磷脂酰肌醇信号通路：通过质膜上的磷脂酰肌醇(PIP2)代谢产生两个第二信使:1,4,5-三磷酸肌醇(IP3)和二酰基甘油(DAG);PIP2是真核细胞质膜中普遍存在的一种化学成分,位于质膜双分子层内表面;磷脂酶C-(PLC-)催化PIP2水解成IP3和DAG。cGMP信号通路：cGMP由鸟苷酸催化GTP形成，磷酸二酯酶可以降解cGMP形成GMP；第二信使cGMP在视觉信号传导过程中起重要作用;4、G蛋白循环(G protei

20、n cycle) 在G蛋白偶联信号转导系统中，G蛋白能够以两种不同的状态结合在细胞质膜上。一种是静息状态，即三体状态; 另一种是活性状态，G蛋白由非活性状态转变成活性状态，尔后又恢复到非活性状态的过程称为G蛋白循环(G protein cycle)。G蛋白的这种活性转变与三种蛋白相关联: GTPase激活蛋白(GTPase-activating protein，GAPs) 鸟苷交换因子(guanine nucleotide-exchange factors，GEFs) 鸟苷解离抑制蛋白(guanine nucleotide-dissociation inhibitors，GDIs) G蛋白与G

21、DP结合时是非活性状态，如果无活性的G蛋白与GDI结合，则处于被抑制状态(无活性)，如果G蛋白与GEF相互作用，将GDP换成了GTP，G蛋白则被激活，可启动下游反应。处于活性状态的G蛋白与GTPase激活蛋白(GAP)相互作用，会激活GTPase，使GTP水解成GDP， 此时的G蛋白又恢复到无活性状态。RGS蛋白是G蛋白信号转导的负调节子，在解离的G亚基、G亚基或以上水平发挥作用（不作用于以下水平）。RGS蛋白可能抑制GDP的解离而阻断G蛋白激活或激活GTP酶加速G蛋白失活。小分子G蛋白Ras超家族成员都是通过与鸟苷酸交换因子(guanine nucleotide exchange facto

22、rs,GEFs)结合而被活化。GEFs能增加这类小分子G蛋白对GTP的摄取,并使之形成有活性的GTP结合构象。G蛋白（由G蛋白偶联受体介导的信号转导） 1）、G蛋白的概念：指鸟苷酸结合蛋白配体G蛋白偶联受体G蛋白2）、G蛋白的结构特征： 由、3个不同的亚单位构成异三聚体（异聚体），、二个亚单位极为相似且结合为二聚体，共同发挥作用。 -亚单位上有GDP或GTP结合位点。在未受刺激状态下，与GDP结合，无活性。一旦配体与受体结合（受刺激），即与GTP结合并与、分离，此时是功能状态，能激活效应器。当亚单位 与、 复合物重新结合，即信号关闭。 G蛋白本身的构象改变可进一步激活效应蛋白，使效应蛋白活化，

23、并引起细胞生物学效应。3）G蛋白类型: Gs：对效应蛋白起刺激和激活作用,相应的为刺激性受体（Rs）。 Gi：对效应蛋白起抑制作用,相应的为抑制性受体（Ri）。G蛋白亚型 Gs 与接受兴奋性配体的受体偶联，激活腺苷酸环化酶 Gi 与接受抑制性配体的受体偶联，激活AC Gq 与M1-AChR、1-肾上腺素受体、5-HT受体偶联， 激活磷脂酶C（PLC） 5、信号转导途径如何被调控受体信号转导是如何被调控的 对配体的调控：调控神经递质的释放(VGCC)，调控递质的重摄取，调控递质的降解(AChE)； 对受体反应性的调控：受体的脱敏（GRK-Arrestin 介导的G蛋白解偶联）； 对受体细胞内定位

24、的调控：受体循环到细胞膜及GRK-Arrestin 介导的受体内吞； 对受体数量的调控：受体的转录翻译及受体的降解； 对效应蛋白的调控：PDE、GEF、RGS 受体与受体之间的串话：Gs & Gi；GPCR & RTK；GPCR对离子通道的调控。受体的调控： 传递能力的调控：脱敏和复敏 分布的调控：上膜、内吞和再循环 量的调控：降解 机制：受体磷酸化 G蛋白偶联受体激酶 膜磷脂修饰 书上有 受体内吞、降解、再循环GEF、GAP、G蛋白和RGS 受体的修饰和蛋白-蛋白相互作用 GRK、arrestin2、受体分类*按解剖学定位一 细胞膜受体 1含离子通道的受体 配体依赖性 电压依赖性 2G-蛋白

25、偶联受体 A 族：视紫红质、 2肾上腺素受体受体族 B 族：胰高血糖素/ 血管活性肠肽/ 降钙 素受体族 C 族：神经递质/钙受体样受体族 3具有酪氨酸激酶活性的受体二 细胞内受体 1. 胞浆受体：位于靶细胞浆内，如性激素受 体、肾上腺皮质激素受体 2. 胞核受体：位于靶细胞核内，如甲状腺素 受体*按受体跨膜信息传导机制分类离子通道受体：通道蛋白空间构象的改变，通道的开发或关闭GPCR受体：cAMP，cGMP，IP3-DAG酪氨酸激酶受体：受体酪氨酸磷酸化，MAPKKK-MAPKK-MAPK核受体：信号-核受体复合物调控基因转录G蛋白偶联受体1. 结构： 7次跨膜、N端、C端、3胞外环、3个胞

26、内环1. 和G蛋白偶联1. GTP-GDP ； GEF、RGS1. 效应器：AC、PLC、通道、PDE、小G蛋白配体门控离子通道 N-AChR 5-HT3R NMDAR和非NMDAR GABAAR Glycine受体掌握细胞信号转导的重要性细胞信号转导的组成部分及分类信号转导的具体机制信号转导的调控机制研究信号转导的理论与实际意义神经递质兴奋性突触 兴奋性递质：谷氨酸、Asp、ACh、NE、5-HT抑制性突触 抑制性递质：GABA、甘氨酸神经递质是指由突触前神经元合成并在末梢处释放，经突触间隙扩散，特异性地传递突触后神经元或效应器细胞上的受体引致信息从突触前传递到突触后的一些化学物质。神经调质

27、可由神经元、胶质细胞或期其他细胞产生和释放，作用于特定受体，通过调节神经递质的释放及基础水平影响突触后效应细胞对递质的反应性，间接调节递质的传递效应.。分类：胆碱类，单胺类（多巴去甲肾上腺5HT组胺）氨基酸类（谷氨酸天门冬 r氨基丁酸甘氨酸）递质的基本条件合成：突触前神经元位置：突触前终端释放：刺激后，分子释放到突触间隙，并激活特定受体模拟：实验应用，分子产生的反应类似的内源性反应灭活：一个特殊机制存在，使递质释放后消除或降低乙酰胆碱周围神经系统分布：产生：支配骨骼肌的运动神经纤维 副交感：节前和节后神经元 交感：节前神经元 部分节后神经元支配汗腺和血管烟碱型受体 （N1、N2-骨骼肌）5-H

28、T 脑干中缝核团广泛投射 与抑郁、焦虑有关 Most receptors are metabotropic, but 5-HT3 is ionotropic.组胺：蛋白偶联受体 在中枢神经系统，觉醒，注意力，节律 在周边影响炎症和血管舒张。NO：促冠脉扩张乙酰胆碱受体AchR：1Ach：乙酰辅酶A和胆碱在ChAT的催化下合成；VAChT；AChE ；2毒蕈碱受体M-AChR（中枢&交感N节）和烟碱受体N-AChR（神经肌肉接头和自主神经节兴奋性突触传递）；M1/3/5-Gq；M2/4-Gi/o；外周N1/2; 中枢-BGT敏感和不敏感受体；突触前和突触后；基底前脑、交感副交感节前、脊髓前角运动

29、神经元5-HT3受体：由5个亚单位组成； 2个配体结合、慢；分布：脑干、孤束核、脊髓、节前节 后纤维；Na+、K+，去极化；4个跨膜螺旋+胞外N+胞外C；5-HT3A和3B最重要；功能：疼痛、情绪精神活动、胃肠道等GABA A配体门控离子通道Cl内流超级化 B 代谢型G耦R抑制Ca内流超极化 抗惊厥药：增加合成；兴奋GABA A和B；阻GABA再摄取；抑制GABA代谢；增强GABA神经传递谷氨酸受体 Glu：谷氨酰胺循环：神经元和胶质细胞；谷氨酰胺酶和谷氨酰胺合成酶促代谢型谷氨酸受体：mGluRs；Group 1（Gq）：mGluR1和5；Group 2 （Gi） ：mGluR2和3；Grou

30、p 3 （Gi）：mGluR4、6、7、8；离子型谷氨酸受体：；NMDAR；AMPAR；KARNMDAR4个亚单位围绕通道TM1、2、3、4NR1是必需亚单位，NR2起调节作用；一般式2个NR1和2个NR2NMDA受体具有独特的电压依赖性，其受体通道被Mg2+堵塞，去极化将Mg2+逐出而打开NMDA受体通道。受配体和膜电位的双重调节。；Na+、K+和Ca2+；慢时程EPSP；一般和AMPAR共存在GPCR对离子通道直接与间接调控 间接调节: PKA, PKC, 酪氨酸蛋白激酶等对离子通道 的磷酸化; 直接调节:亚基和离子通道的直接结合 .多巴胺PD 1）受体均为配体门控7次跨膜D1、D5GsAC PKA CAMPD2、D3、D4Gi/o ACcAMP组胺功能G蛋白偶联；CNS觉醒注意力节律；外周炎症血管舒张色氨酸受体除5HT3是离子通道受体均为G耦联R 合成：Tph2 清除：MAOA和Sert治压抑紧张强迫Glycine甘：脑干脊髓抑制，由丝氨酸来 受体ab离子型去极化Cl通道感知觉1.视觉感受野视觉感受野指能够引起某个视觉神经元发生反应的视网膜区域。视觉系统在处理图像信息时，可以通过对不同形式的感受野逐级进行抽提（只保留有用信息）。2.眼优势和眼优势柱一个