神經(jīng)介質(zhì)（化學(xué)突觸傳遞中的特定化學(xué)物質(zhì)）
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神經(jīng)介質(zhì)
化學(xué)突觸傳遞中的特定化學(xué)物質(zhì)
神經(jīng)介質(zhì)（neurohumour）又稱神經(jīng)遞質(zhì)，在化學(xué)突觸傳遞中擔(dān)當(dāng)信使的特定化學(xué)物質(zhì)。簡稱遞質(zhì)。隨著神經(jīng)生物學(xué)的發(fā)展，陸續(xù)在神經(jīng)系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)了大量神經(jīng)活性物質(zhì)。
種類介紹
1、乙酰膽堿：最早被鑒定的遞質(zhì)。脊椎動物骨骼肌神經(jīng)肌肉接頭、某些低等動物如軟體、環(huán)節(jié)和扁形動物等的運動肌接頭等，都是以乙酰膽堿為興奮性遞質(zhì)。脊椎動物副交感神經(jīng)與效應(yīng)器之間的遞質(zhì)也是乙酰膽堿，但有的是興奮性的（如在消化道），有的是抑制性的（如在心肌）。1932年，中國生理學(xué)家張錫鈞和J.H.加德姆所開發(fā)的以蛙腹直肌標(biāo)本定量測定乙酰膽堿的方法，對乙酰膽堿的研究起了重要作用，至今仍有應(yīng)用價值。
2、兒茶酚胺：包括去甲腎上腺素（NAd）、腎上腺素(Ad)和多巴胺（DA）。交感神經(jīng)節(jié)細(xì)胞與效應(yīng)器之間的接頭是以去甲腎上腺素為遞質(zhì)。
4、氨基酸遞質(zhì)：被確定為遞質(zhì)的有谷氨酸（Glu）、γ-氨基丁酸（GABA）和甘氨酸（Gly）。谷氨酸是甲殼類神經(jīng)肌肉接頭的遞質(zhì)。γ氨基丁酸首先是在螯蝦螯肢開肌與抑制性神經(jīng)纖維所形成的接頭處發(fā)現(xiàn)的遞質(zhì)。后來證明γ-氨基丁酸也是中樞的抑制遞質(zhì)。以甘氨酸為遞質(zhì)的突觸主要分布在脊髓中，也是抑制性遞質(zhì)。
5、多肽類神經(jīng)活性物質(zhì)：近年來發(fā)現(xiàn)多種分子較小的肽具有神經(jīng)活性，神經(jīng)元中含有一些小肽，雖然還不能肯定它們是遞質(zhì)。如在消化道中存在的胰島素、胰高血糖素和膽囊收縮素等都被證明也含于中樞神經(jīng)元中.。
前文已述及突觸傳遞是通過突觸前膜釋放化學(xué)遞質(zhì)來完成的（非突觸性化學(xué)傳遞的情況也是如此）。一個化學(xué)物質(zhì)被確認(rèn)為神經(jīng)遞質(zhì)，應(yīng)符合以下條件：①在突觸前神經(jīng)元內(nèi)具有全盛遞質(zhì)的前體物質(zhì)和合成酶系，能夠合成這一遞質(zhì)；②遞質(zhì)貯存于突觸小泡以防止被胞漿內(nèi)其它酶系所破壞，當(dāng)興奮沖動抵達(dá)神經(jīng)末梢時，小泡內(nèi)遞質(zhì)能釋放入突觸間隙；③遞質(zhì)通過突觸間隙作用于突觸后膜的特殊受體，發(fā)揮其生理作用，用電生理微電泳方法將遞質(zhì)離子施加到神經(jīng)元或效應(yīng)細(xì)胞旁，以模擬遞質(zhì)釋放過程能引致相同的生理效應(yīng)；④存在使這一遞質(zhì)失活的酶或其他環(huán)節(jié)（攝取回收）；⑤用遞質(zhì)擬似劑或受體阻斷劑能加強(qiáng)或阻斷這一遞質(zhì)的突觸傳遞作用。在神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)存在許多化學(xué)物質(zhì)，但不一定都是神經(jīng)遞質(zhì)，只有符合或基本上符合以上條件的化學(xué)物質(zhì)才能認(rèn)為它是神經(jīng)遞質(zhì)。關(guān)于神經(jīng)遞質(zhì)，首先是在外周迷走神經(jīng)對心臟抑制作用的環(huán)節(jié)上發(fā)現(xiàn)的。
分類
（一）外周神經(jīng)遞質(zhì)
1、乙酰膽堿
在蛙心灌注實驗中觀察到，刺激迷走神經(jīng)時蛙心活動受到抑制，如將灌流液轉(zhuǎn)移到另一蛙心制備中去，也可引致后一個蛙心的抑制。顯然在迷走神經(jīng)興奮時，有化學(xué)物質(zhì)釋放出來，從而導(dǎo)致心臟活動的抑制。后來證明這一化學(xué)物質(zhì)是乙酰膽堿，乙酰膽堿是迷走神經(jīng)釋放的遞質(zhì)。以后在許多其他器官中（例如胃腸、膀胱、頜下腺等），刺激其副交感神經(jīng)也可在灌注液中找到乙酰膽堿。由此認(rèn)為，副交感神經(jīng)節(jié)后纖維都是釋放乙酰膽堿作為遞質(zhì)的。釋放乙酰膽堿作為遞質(zhì)的神經(jīng)纖維，稱為膽堿能纖維。
自主神經(jīng)系統(tǒng)神經(jīng)末梢的化學(xué)傳遞
人進(jìn)行了上頸交感神經(jīng)節(jié)的灌流，見到刺激節(jié)前纖維可以灌流液中獲得乙酰膽堿，所以節(jié)前纖維的遞質(zhì)也是乙酰膽堿。現(xiàn)已明確軀體運動纖維也是膽堿能纖維。節(jié)前纖維和運動神經(jīng)纖維所釋放的乙酰膽堿的作用，與菸堿樣作用（N樣作用）；而副交感神經(jīng)節(jié)后纖維所釋放的乙酰膽堿的作用，也毒蕈堿的藥理作用相同，稱為毒蕈堿樣作用（M樣作用）。
2、去甲腎上腺素
交感神經(jīng)節(jié)后纖維的遞質(zhì)比較復(fù)雜。本世紀(jì)初，有人見到腎上腺素對效應(yīng)器的廣泛作用與交感神經(jīng)的作用極為相似，因此設(shè)想交感神經(jīng)可能是通過末梢釋放腎上腺素而對效應(yīng)器起作用的。后來，在貓的實驗中觀察到，刺激支配尾巴的交感神經(jīng)可以引致尾巴上毛的豎立和血管收縮，同時該動物的去神經(jīng)支配的心臟活動加速；如果將自尾巴回流的靜脈結(jié)扎，再刺激這一交感神經(jīng)就只能引致尾巴上毛的豎立和血管收縮，卻不能引致心臟活動的加速。由此設(shè)想，支配尾巴的交感神經(jīng)末梢能釋放一種化學(xué)物質(zhì)，由靜脈回流于心臟，這種物質(zhì)在當(dāng)時稱為交感素。交感素比乙酰膽堿的性質(zhì)穩(wěn)定，當(dāng)有大量釋放時不易破壞，在一般情況下有可能經(jīng)血液循環(huán)作用于較為遠(yuǎn)隔的效應(yīng)器官。后來，在刺激支配其他器官的交感神經(jīng)時，均證明靜脈血中出現(xiàn)交感素。曾有人指出，交感素是去甲腎上腺素和腎上腺素的混合物，而主要是去甲腎上腺素。現(xiàn)已明確，在高等動物中由交感神經(jīng)節(jié)后纖維釋放的遞質(zhì)僅是去甲腎腺上素，而不含腎上腺素；因為在神經(jīng)末梢只能合成去甲腎上腺素，而不能進(jìn)一步合成腎上腺素，由于末梢中不含合成腎上腺素所必需的苯乙醇胺氮位甲基移位酶。釋放去甲腎上腺素作為遞質(zhì)的神經(jīng)纖維，稱為腎上腺素能纖維。但是，不是所有的交感神經(jīng)節(jié)后纖維都是腎上腺素能纖維，像支配汗腺的交感神經(jīng)和骨骼肌的交感舒血管纖維卻是膽堿能纖維。
自主神經(jīng)的節(jié)后纖維除膽三能和腎上腺素能纖維外，還有第三類纖維。第三類纖維末梢釋放的遞質(zhì)是嘌呤類和肽類化學(xué)物質(zhì)。有人在實驗中觀察到，刺激這類神經(jīng)時實驗標(biāo)本灌流液中可以找到三磷酸腺苷及其分解產(chǎn)物；而三磷酸腺苷對有腸肌的作用與這類神經(jīng)的作用極相似，兩者均可引致腸肌的舒張和腸肌細(xì)胞電位的超極化。因此認(rèn)為這類神經(jīng)末梢釋放的遞質(zhì)是三磷酸腺苷，是一種腺嘌呤化合物。但也有人認(rèn)為這類神經(jīng)釋放的遞質(zhì)是肽類化合物，因為免疫細(xì)胞化學(xué)的研究證實自主神經(jīng)某些纖維末梢的大顆粒囊泡中含有血管活性腸肽，刺激迷走神經(jīng)時能引致血管活性腸肽的釋放。血管活性腸肽能使胃腸平滑肌舒張，胃的容受性舒張可能就是由于迷走神經(jīng)節(jié)后纖維釋放血管活性腸肽遞質(zhì)而實現(xiàn)的。第三類纖維是非膽堿能和非腎上腺素能纖維，主要存在于胃腸，其神經(jīng)元細(xì)胞體位于壁內(nèi)神經(jīng)叢中；在胃腸上部它接受副交感神經(jīng)節(jié)前纖維的支配。
（二）中樞神經(jīng)遞質(zhì)
1、乙酰膽堿
閏紹細(xì)胞（Renshawcell）是脊髓前角內(nèi)的一種神經(jīng)元，它接受前角運動神經(jīng)元軸突側(cè)支的支配，它的活動轉(zhuǎn)而反饋抑制前角運動神經(jīng)元的活動。目前知道，前角運動神經(jīng)元支配骨骼肌的接頭處遞質(zhì)為乙酰膽堿，則其軸突側(cè)支與閏紿細(xì)胞發(fā)生突觸聯(lián)系，也必定釋放乙酰膽堿作為遞質(zhì)。用電生理微電泳法將乙酰膽堿作用于閏紹細(xì)胞，確能引致其放電；用N型受體阻斷劑后，乙酰膽堿的興奮作用即被阻斷，說明這一突觸聯(lián)系的乙酰膽堿作用與神經(jīng)肌接頭處一樣都是N樣作用。
位于丘腦后部腹側(cè)的特異感覺投射神經(jīng)元是膽堿能神經(jīng)元，它們和相應(yīng)的皮層感覺區(qū)神經(jīng)元形成的突觸是以乙酰膽堿為遞質(zhì)的。例如，刺激視神經(jīng)時，枕葉皮層17區(qū)等處的乙酰膽堿釋放增多。
腦干網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)上行激動系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)似乎都存在乙酰膽堿遞質(zhì)。例如，腦干腦狀結(jié)構(gòu)內(nèi)某些神經(jīng)元對乙酰膽堿敏感；刺激中腦網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)使腦電出現(xiàn)快波時，皮層的乙酰膽堿釋放明明顯增加；用組織化學(xué)法顯示腦干網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的乙酰膽堿上行通路，發(fā)現(xiàn)其與腦干網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)上行激動系統(tǒng)通路有相似之外。
尾核含有豐富的乙酰膽堿、膽堿乙酰移位酶和膽堿酯酶，尾核內(nèi)有較多的神經(jīng)元對乙酰膽堿敏感，殼核與蒼白球內(nèi)某些神經(jīng)元也對乙酰膽堿敏感。由此看來，紋狀體內(nèi)存在乙酰膽堿遞質(zhì)系統(tǒng)。
此外，邊緣系統(tǒng)的梨狀區(qū)、杏仁核、海馬內(nèi)某些神經(jīng)元對乙酰膽堿也起興奮反應(yīng)，這種反應(yīng)能被阿托品阻斷，說明這些部位也可能存在乙酰膽堿遞質(zhì)系統(tǒng)。
綜上所述，乙酰膽堿肯定是中樞的遞質(zhì)，而且分布比較廣泛。
2、單胺類遞質(zhì)
多巴胺遞質(zhì)系統(tǒng)主要包括三部位：黑質(zhì)-紋狀體部分、中腦邊緣系統(tǒng)部分和結(jié)節(jié)、漏斗部分。黑質(zhì)-紋狀體部分的多巴胺能神經(jīng)元位于中腦黑質(zhì)，其神經(jīng)纖維投射到紋狀體。腦內(nèi)的多巴胺主要由黑質(zhì)制造，沿黑質(zhì)-紋狀體投射系統(tǒng)分布，在紋狀體貯存（其中以尾核含量最多）。破壞黑質(zhì)或切斷黑質(zhì)-紋狀體束，紋狀體中多巴胺的含量即降低。用電生理微電泳法將多巴胺作用于紋狀體神經(jīng)元，主要起抑制反應(yīng)。中腦位于邊緣部分的多巴胺能神經(jīng)元位于中腦腳間核頭端的背側(cè)部位，其神經(jīng)纖維投射到邊緣前腦。結(jié)節(jié)-漏斗部分的多巴胺能神經(jīng)元位于下丘腦弓狀核，其神經(jīng)纖維投射到正中隆起。
去甲腎上腺素系統(tǒng)比較集中，極大多數(shù)的去甲腎上腺素能神經(jīng)元位于低位腦干，尤其是中腦網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、腦橋的藍(lán)斑以及延髓網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的腹外側(cè)部分。按其纖維投射途徑的不同，可分為三部分：上行部分、下行部分和支配低位腦干部分。上行部分的纖維投射到大腦皮層，邊緣前腦和下丘腦。下行部分的纖維下達(dá)脊髓背角的膠質(zhì)區(qū)、側(cè)角和前角。支配低位腦干部分的纖維，分布在低位腦干內(nèi)部。
5-羥色胺遞質(zhì)系統(tǒng)也比較集中，其神經(jīng)元主要位于低位腦干近中線區(qū)的中縫核內(nèi)。按其纖維投射途徑的不同，也可分為三部分：上行部分、下行部分和支配低位腦干部分。上行部分的神經(jīng)元位于中縫核上部，其神經(jīng)纖維投射到紋狀體、丘腦、下丘腦、邊緣前腦和大腦皮層。腦內(nèi)5-羥色胺主要來自中縫核上部，破壞中縫核上部可使腦內(nèi)5-羥色胺含量明顯降低。下行部分的神經(jīng)元位于中縫核下部，其神經(jīng)纖維下達(dá)脊髓背角的膠質(zhì)區(qū)、側(cè)角和前角。支配低位腦干部分的纖維，分布在低位腦干內(nèi)部。
3、氨基酸類
例如谷氨酸、門冬氨酸、甘氨酸和γ-氨基丁酸。
在腦脊髓內(nèi)谷氨酸含量很多，分布很廣，但相對來看，大腦半球和脊髓背側(cè)部分含量較高。用電生物微電泳法將谷氨酸作用于皮層神經(jīng)元和脊髓運動神經(jīng)地，可引致突觸后膜出現(xiàn)類似興奮性突觸后電位的反應(yīng)，并可導(dǎo)致神經(jīng)元放電。由此設(shè)想，谷氨酸可能是感覺傳入神經(jīng)纖維（粗纖維類）和大腦皮層內(nèi)的興奮型遞質(zhì)。
用電生理微電泳法將甘氨酸作用于脊髓運動神經(jīng)元，可引致突觸后膜出現(xiàn)類似抑制性突觸后電位的反應(yīng)。閏紹細(xì)胞軸突末梢釋放的遞質(zhì)就是甘氨酸，它對運動神經(jīng)元起抑制作用。
γ-氨基丁酸在大腦皮層的淺層和小腦皮層的浦肯野細(xì)胞層含量較高。用電生理微電泳法將γ-氨基丁酸作用于大腦皮層神經(jīng)元和前庭外側(cè)核神經(jīng)元（直接受小腦皮層浦肯野細(xì)胞支配），可引致突觸后膜超極化。由此設(shè)想，γ-氨基丁酸可能是大腦皮層部分神經(jīng)元和小腦皮層浦肯野細(xì)胞的抑制性遞質(zhì)。此外，紋狀體-黑質(zhì)的纖維，也是釋放γ-氨基西酸遞質(zhì)的。
上述的抑制是突觸后膜發(fā)生超極化而發(fā)生的，因此是突觸后抑制。所以甘氨酸和γ-氨基丁酸均是突觸后抑制的遞質(zhì)。已知，γ-氨基丁酸也是突觸前抑制的遞質(zhì)；當(dāng)γ-氨基丁酸作用于軸突末梢時可引致末梢支極化，使末梢在沖動抵達(dá)時遞質(zhì)釋放量減少，從而產(chǎn)生抑制效應(yīng)（參見第二節(jié)）。γ-氨基丁酸對細(xì)胞體膜產(chǎn)生超極化，而對末梢軸突膜卻產(chǎn)生去極化，其機(jī)制尚不完全清楚。有人認(rèn)為，γ-氨基丁酸的作用是使膜對CI-的通透性增升高；在細(xì)胞體膜對CI-的通透性升高時，由于細(xì)胞外CI-濃度比細(xì)胞內(nèi)CI-濃度高，CI-由細(xì)胞外進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，因此產(chǎn)生超極化；在末梢軸突膜對CI-通透性升高時，由于軸漿內(nèi)CI-濃度比軸突外CI-高，CI-由軸突內(nèi)流向軸突外，因此產(chǎn)生去極化。所以γ-氨基丁酸的作用是使CI-通透性升高，造成超極化還是去極化，取決于細(xì)胞內(nèi)外CI-的濃度差。
4、肽類
早已知道神經(jīng)元能分泌肽類化學(xué)物質(zhì)，例如視上核和室旁核神經(jīng)元分泌升壓素（九肽）和催產(chǎn)素（九肽）；下丘腦內(nèi)其他肽能神經(jīng)元能分泌多種調(diào)節(jié)腺垂體活動的多肽，如促甲狀腺釋放激素（TRH，三肽）、促性腺素釋放激素（GnRH，十肽）、生長抑素（GHRIH，十四肽）等。由于這些肽類物質(zhì)在分泌后，要通過血液循環(huán)才能作用于效應(yīng)細(xì)胞，因此稱為神經(jīng)激素。但現(xiàn)已知，這些肽類物質(zhì)可能還是神經(jīng)遞質(zhì)。例如，室旁核有向腦干和脊髓投射的纖維，具有調(diào)節(jié)交感和副交感神經(jīng)活動的作用（其遞質(zhì)為催產(chǎn)素），并能抑制痛覺（其遞質(zhì)為升壓素）。在下丘腦以外腦區(qū)存在TRH和相應(yīng)的受體，TRH能直接影響神經(jīng)元的放電活動，提示TRH可能是神經(jīng)遞質(zhì)。
腦內(nèi)具有嗎啡樣活性的多肽，稱為阿片樣肽。阿片樣肽包括β-內(nèi)啡肽、腦啡肽和強(qiáng)啡肽三類。腦啡肽是五肽化合物，有甲硫氨酸腦啡肽（M-ENK）和亮氨酸腦啡肽（L-ENK）兩種。腦啡肽與阿片受體常相伴而存在，微電泳啡肽可命名大腦皮層、紋狀體和中腦導(dǎo)水管周圍灰質(zhì)神經(jīng)元的放電受到抑制。腦啡肽在脊髓背角膠質(zhì)區(qū)濃度很高，它可能是調(diào)節(jié)痛覺纖維傳入活動的神經(jīng)遞質(zhì)。
腦內(nèi)還有胃腸肽存在，例如膽囊收縮素（CCK）、促胰液素、胃泌素、胃動素、血管活性腸肽、胰高血糖素等。CCK有抑制攝食行為的作用。許多膽堿能神經(jīng)元中含有血管活性腸肽，它可能具有加強(qiáng)乙酰膽堿作用的功能。此外，腦內(nèi)還有其他肽類物質(zhì)，例如P物質(zhì)、神經(jīng)降壓素、血管緊張素Ⅱ等。P物質(zhì)是十一肽，它可能是第一級感覺神經(jīng)元（屬于細(xì)纖維類）釋放的興奮性遞質(zhì)，與痛覺傳入活動有關(guān)。神經(jīng)降壓素在邊緣系統(tǒng)中存在。血管緊張素Ⅱ的主要作用可能在于調(diào)節(jié)單受類纖維的遞質(zhì)釋放。
5、其他可能的遞質(zhì)
近來年研究指出，一氧化氮具有許多神經(jīng)遞質(zhì)的特征。某些神經(jīng)元含有一氧化氮合成酶，該酶能使精氨酸生成一氧化氮。生成的一氧化氮從一個神經(jīng)元彌散到另一神經(jīng)元中，而后作用于鳥苷酸環(huán)化酶并提高其活力，從而發(fā)揮出生理作用。因此，一氧化氮是一個神經(jīng)元間信息溝通的傳遞物質(zhì)，但與一般遞質(zhì)有區(qū)別：①它不貯存于突觸小泡中；②它的釋放不依賴于出胞作用，而是通過彌散；③它不作用于靶細(xì)胞膜上的受體蛋白，而是作用于鳥苷酸環(huán)化酶。一氧化氮與突觸活動的可塑性可能有關(guān)，因為用一氧化氮合成酶抑制劑后，海馬的第時程增強(qiáng)效應(yīng)被完全阻斷。此外，組織胺也可能是腦內(nèi)的神經(jīng)遞質(zhì)。
信使乙酰膽堿阿托品骨骼肌胰高血糖素
突觸傳遞多肽類邊緣系統(tǒng)兒茶酚胺氨基酸
抑制性5-羥色胺閏紹細(xì)胞神經(jīng)元突觸小泡
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