第二章 锥体外系结构与生理功能

锥体外系是运动系统的一个组成部分,包括锥体系以外的所有运动神经核和运动神经传导束。然而,锥体外系的具体结构组成迄今尚存争议。前庭、小脑系统也属于锥体系以外的平衡运动系统,照理应属锥体外系,但解剖学中习惯把这两个系统独立分述。研究表明锥体外系的解剖和功能均与锥体系有密切关系,因此亦有人认为,锥体外系应包括全部的上运动神经元,其冲动主要经网状结构传到下运动神经元。本章包括以下内容,基底节的主要结构、基底节环路及神经递质、基底节的主要生理活动特点和功能。

一、锥体外系的解剖结构

锥体外系的主要组成部分是基底神经节(basal ganglia)。基底节由脑深部的一系列核团构成,有解剖和功能两种定义。解剖上,基底节指的是端脑深部的核团,位于大脑两半球深部,靠近间脑与中脑,一般认为,基底节包括以下成对的灰质团块:尾状核(caudate nucleus)、壳核(putamen)、苍白球(globus pallidus)[亦称旧纹状体(paleostriatum),分内侧部或称内节(globus pallidus,pars interna,internal segment,GPi)和外侧部或称外节(globus pallidus,pars externa,external segment,GPe)]、黑质(substantia nigra)[分致密部(substantia nigra,pars com-pacta,SNc)和网状部(substantia nigra,pars reticulata,SNr)]、丘脑底核(subthalamic nucleus)或称Luys核(Luys nucleus)、伏隔核(accumbens nucleus)。功能上,联系紧密的丘脑底核(位于间脑)、黑质和脚桥核(两者位于中脑)也归属于基底节,它们参与构成基底节的运动环路。基底节除了主要发挥运动功能以外,在认知、行为和情感方面也发挥重要作用。例如,边缘系统与基底节有广泛的相互联系,基底节的一些核团如杏仁核(旧纹状体)、伏隔核和腹侧苍白球与这些功能均有关。

基底节主要运动核团包括尾状核和壳核,这两个核团虽然被内囊分开,却有相同的起源、细胞结构、化学和生理特性,故合称新纹状体(neostriatum),或简称纹状体(striatum)。苍白球内侧部和黑质网状部虽然也被内囊分开,但实验证明它们属于同—个功能结构,有人称之为GPi-SNr复合体(GPi-SNr complex)。所以从功能上,—般把基底神经节分成5部分:纹状体(包括尾状核和壳核)、苍白球外侧部、GPi-SNrS复合体、黑质致密部及丘脑底核。从形态上,壳核和苍白球合称为豆状核(Lentiform nucleus)。基底节主要的信息传递环路来自皮层经丘脑中继返回皮层,黑质致密部(SNc)通过神经递质多巴胺对此环路进行重要的调节。其他参与调节的核团包括以去甲肾上腺素为神经递质的蓝斑(LC)、以5-HT为神经递质的中缝核(MRN)。

(一)纹状体

纹状体由尾状核、壳核及腹侧纹状体核团(包括杏仁核)组成,各核团将在基底节环路部分中讨论。纹状体的不同部分与大脑不同的部位联系发挥不同的作用,壳核与运动有关,尾状核与认知有关,而腹侧纹状体核团参与构成边缘系统。纹状体神经元中绝大部分(灵长类75%以上,啮齿类95%以上)细胞为中型棘状神经元(MSN),属于γ-氨基丁酸(GABA)能细胞,亨延顿舞蹈病(Huntington disease,HD)主要为MSN受累。MSN发出投射纤维到苍白球,接受来自皮层和丘脑的谷氨酸能的传入。丘脑的中央内侧核及束旁核纤维分别投射到壳核与尾状核,壳核与尾状核同时接受来自SNc的多巴胺能纤维传入、LC的肾上腺素能纤维传入及MRN的5-HT能纤维传入。谷氨酸能传入纤维神经末梢在树突棘的头部、多巴胺能传入纤维神经末梢在棘的颈部形成突触,DA调节谷氨酸能传入对MSN的作用。根据MSNs上DA受体的不同分为两种类型,一种存在D1及GABA受体外,还含有P物质和强啡肽,它们发出纤维直接投射到GPi;另一种存在D2及GABA受体外,还含脑啡肽,它们发出纤维投射到GPe,与到GPi的一级投射纤维构成基底节的间接通路。纹状体还存在无棘的中间神经元,至少分为四种细胞,且无纹状体外的投射。其中一种是具有大轴索神经末梢的大型无棘胆碱能细胞,它们主要接受来自皮层的谷氨酸能和SNc的DA能的传入,皮层传入的作用为兴奋性而SNc传入的作用为抑制性。这些细胞能够单独自发地发挥作用,故也被称为紧张性活动神经元(tonically active neurons,TANs),其自发作用是指它们能够持续地释放Ach,释放到细胞外Ach的水平受AChE和突触前毒蕈碱型受体的负反馈作用两者的调节,它们还接受腺苷、GABA、NE和5-HT的作用。不同皮质功能区投射至纹状体具有严格的定位关系。在灵长类来自感觉运动区的纤维主要定位投射至壳核,另外还投射至底丘脑核。皮质至基底节输入纤维为兴奋性,其递质是谷氨酸(Glu)。

(二)内侧苍白球和黑质网状部(GPi-SNrS复合体)

在组织学、纤维联系及神经疾病神经变性改变等方面,Gpi、SNr两者相似,内侧苍白球(GPi)和黑质网状部(SNr)具有相同的组织结构,两者之间的关系类似尾、壳核,因此SNr常被认为是Gpi的一部分,只是在解剖学上人为地进行了核团划分。除了与GPi相似的纤维联系外,SNr还发出纤维投射到上丘,上丘在眼球快速扫视运动的控制中发挥重要作用。从功能角度,Gpi和SNr可视作基底节输出核团的两个亚单位。与尾状核、壳核不同,Gpi/SNr神经元具有高频自发放电(60Hz),在运动参数改变时其放电频率可出现上调或下调。与尾状核、壳核一致的是Gpi/SNr放电活动变化与相应的皮质感觉运动区也有对应关系。

Gpi/SNr主要接受来自新纹状体的直接投射和间接投射(经外侧苍白球和底丘脑核),其传出纤维主要投射至丘脑腹外侧核/腹前核(VL/VA)及中央中核,另有少量纤维至脚桥核(PPN)和中脑上丘。至丘脑的投射经丘脑接替返回大脑皮质(与运动有关的纤维主要返回至SMA),至PPN及上丘的投射经多突触传递下行至脊髓。PPN还发出上行纤维至基底节和丘脑。Gpi/SNr是基底节的主要输出单位,输出纤维的递质是GABA,因而对靶区神经元可能起抑制作用。

(三)外侧苍白球

苍白球可以分为背部和腹侧部(腹侧纹状体)或以中央髓板为界分为内侧苍白球(GPi)及外侧苍白球(GPe)。新纹状体的输出纤维一部分直接投射到Gpi/SNr,一部分经外侧苍白球(Gpe)和丘脑底核(STN)间接到达Gpi/SNr。这两条通路分别称作直接通路和间接通路,间接通路有两支,其一是:新纹状体→Gpe→STN→Gpi/SNr,另一支是:新纹状体→Gpe→Gpi/SNr,Gpe传出纤维有小部分至丘脑网状核(NRT),后者有纤维至丘脑VL/VA。Gpe输出为抑制性GABA能纤维,STN输出为兴奋性Glu能纤维。因此,新纹状体MSN兴奋时,经直接通路传递使基底节输出减少,间接通路传递使基底节输出增加。

(四)丘脑底核

丘脑底核(STN)中主要的神经元为长树突的GABA能细胞,其中大约7.5%为中间神经元。其背外侧部管理运动,腹侧部与运动的联合协调有关,内侧部发出纤维到边缘系统。

(五)黑质

黑质(SN)一般分为SN致密部(SNc)和SN网状部(SNr),这两部分在结构和功能上差异很大,SNr在前面已经论述过,在此不再重复。SNc中大部分神经元为DA能细胞,发出投射纤维构成黑质纹状体系统。其功能除了促进运动外,很多证据表明还与奖赏行为的易化有关。这些细胞含有神经黑色素,因此在脑切片中呈现黑色,故该核团被命名为“黑质”,当它们死亡脱失时即出现帕金森病的运动症状。神经黑色素由DA-苯醌聚合生成,苯醌是一种氧自由基,因此通过神经黑色素的生成能够减轻DA能神经元的氧化应激反应。帕金森病脑内退化的黑质致密部的主要特征是铁含量升高,铜含量降低。神经黑色素能够与铁离子螯合、与许多毒性物质结合,参与一系列独特的生物反应,进一步增加了神经元的易损性。有些DA能细胞的树突伸入SNr,后者具有GABA能受体。

黑质致密部(SNc)主要含DA能神经元,其传出纤维主要投射至新纹状体。运动皮质也接受DA能纤维投射,其纤维来源于中脑腹侧被盖(VTA)。DA对锥体外系功能活动的影响复杂而广泛,它对直接通路和间接通路具有不同的作用。DA对直接投射至GPi/SNr的新纹状体MSN具有兴奋作用,对投射至Gpe的MSN具有抑制作用。如上所述,直接通路活动的结果是使基底节输出减少,间接通路活动的结果是使基底节输出增加。DA增强直接通路的活动而抑制间接通路的活动,两者均使基底节输出减少。一般认为丘脑-皮质投射对皮质的运动功能具有易化作用,来自基底节的抑制性输出对这一反馈通路具有抑制作用。由于黑质-新纹状体DA通路使基底节输出减少,因而具有易化运动的功能。

研究发现,DA对参与直接通路和间接通路的新纹状体神经元具有不同的作用。目前认为这与两种神经元具有不同类型的DA受体有关。参与直接通路的MSN主要含D1型DA受体,参与间接通路MSN主要含D2型DA受体,它们与特异的DA受体激动剂结合后分别使各自的细胞发生去极化和超极化。DA对新纹状体胆碱能中间神经元起抑制作用,后者对投射至Gpe的MSN可能具有抑制作用,因而抗胆碱能药物对DA缺失引起某些症状也有一定治疗作用。

(六)脚桥核

脚桥核(PPN)与基底节其他部分具有重要的相互联系,PPN的中脑运动调节功能最为重要。PPN区的组织结构非常复杂,由许多分界不完全明确的亚区构成,亚区的详细情况、在人类中的准确位置、纤维联系及神经递质仍在研究中。PPN本身分为致密(PPNc)与疏松(PPNd)两部分。在其附近还有中脑锥体外系区、脚周核及楔形下核。PPNc主要由胆碱能神经元组成,PPNd主要由谷氨酸能神经元组成,但也存在胆碱能神经元。

(七)外侧缰核

随着对基底节认识的不断深入,发现许多结构对基底节的功能发挥着重要影响。外侧缰核位于后丘脑靠近中线的部位,具有多种神经递质。外侧部对SNc、MRN发挥强有力的抑制作用,研究发现,其可能在负性行动结果出现时发挥这种抑制作用,从而抑制DA在奖赏效应中发挥易化作用。

(八)未定带

未定带(ZI)是一个明显的神经核团,像是丘脑网状核团的延伸,位于丘脑腹侧、福雷尔(Forel)区和从苍白球发出到丘脑的纤维束之间。ZI接受来自GPi、SNr、上行网状激活系统、小脑和大脑皮层多个不同区域的传入,传出细胞为GABA能,其纤维传入到中继中央正中/束旁(CM/Pf)核、腹前/腹外(VA/VL)丘脑核、MEA、内侧网状结构,与小脑、GPi/SNr和大脑皮层相互联系。

(九)其他核团

蓝斑核(LC)是基底节去甲肾上腺素能传入的核团,MRN是基底节5-HT能传入的核团。丘脑虽然不属于基底节结构,但却是GPi和SNr传出到皮层的重要中继站,其中两个主要的中继核团结构为VA/VL核和CM/Pf核,VA/VL核为经典的中继核团,CM/Pf核为中线丘脑核,对基底节发挥反馈作用,这些丘脑神经元为谷氨酸能细胞。

二、基底节的环路

(一)总体环路

基底节的连通性在其功能的发挥中至关重要,具体联系通路复杂。经典基底节环路包括了从皮层经基底节再到皮层的两个平行环路,即直接和间接通路。直接通路始于皮层谷氨酸能细胞,其传出到具有D1受体的纹状体细胞。纹状体具有D1受体的GABA能细胞直接投射到GPi,GPi的GABA能细胞投射到丘脑VA/VL核,丘脑谷氨酸能细胞传出到大脑皮层。四级神经元构成的直接通路中两级神经元为抑制性,最终发挥兴奋性作用。间接通路始于皮层谷氨酸能细胞,其传出到具有D2受体的纹状体细胞。纹状体具有D2受体的GABA能细胞投射到GPe,其GABA能细胞投射到STN,其谷氨酸能传出纤维投射到GPi,从GPi经丘脑到大脑皮层的传导路径与直接通路相同。六级神经元构成的间接通路中三级神经元为抑制性,最终发挥抑制性作用。SNc对直接和间接通路都具有调节作用,通过对D1和D2受体的调节,兴奋纹状体内直接通路细胞的活动抑制间接通路细胞的活动,结果兴奋直接通路抑制间接通路。显而易见,SNc的功能障碍使直接通路的兴奋作用减低而出现帕金森病中所表现的动作缓慢,其他运动障碍也可简单地作出类似的解释。在经典模型之外存在着众多联系通路,其中许多通路的功能相当重要。图2-1画出了比较完整的联系通路模型。

(二)基底节的功能结构及皮质-基底节-丘皮质并行环路

根据基底节及其相关结构的解剖学和生理学研究成果,近年来认识到基底节并非单一而孤立的运动调节单位。除运动功能外,基底节还与眼球运动、认知活动、情感活动等功能有关。基底节实际上包含多个相对独立的功能单位。基底节对多种功能的调节作用主要是通过与丘脑、大脑皮质之间构成多个独立的功能环路实现的。这些环路起源于特定的皮质功能区,在丘脑及锥体外系也有相应的功能区,各节点之间的纤维呈严格的定位投射,最终返回到相应的皮质功能区。各环路是平行不交叉的,环路之间没有信息交流。由于结构相似,各环路可能具有相同的信息处理模式。目前至少已发现5个功能不同的并行环路,分别是:运动环路、动眼环路、背外侧前额叶环路、外侧眶额叶环路和前扣带回环路,后三者与认知、情感、性格等精神行为活动有关。

运动环路起源于皮质各运动区[运动皮质(MC)、辅助运动区(SMA)、皮质运动前区(premotor cortex)]及躯体感觉代表区,皮质输出纤维下行投射至壳核,然后经直接通路和间接通路到达基底节输出单位GPi/SNr。GPi输出主要投射至“运动”丘脑,即丘脑腹外侧核前部(VLo)和腹前核(VA),由此再投射至皮质运动区(主要至SMA)。SNr主要投射至丘脑腹前核巨细胞部(VAmc),再由此投射至前额皮质。GPi/SNr还发出少量纤维至PPN和上丘。最近通过跨突触逆行示踪技术发现在运动环路内部还可能存在独立的亚运动环路,每一亚环路起源于不同皮质运动区(MC、SMA、APA),在锥体外系及丘脑也有相应的亚运动功能区。如上所述,不同皮质运动区在运动调控中所起的作用可能是不同的,例如SMA与运动准备关系较密切,MC与运动执行和终止关系较密切。

图2-1 基底节环路

RT.丘脑网状核,VLa.丘脑腹外侧核前部,CM/Pf.丘脑中央内侧核/束旁核

三、锥体外系的生理功能

锥体外系主要调节运动系统,因其与边缘系统有关联,也可能有其他功能。对于这一认识,源于人们对锥体外系患者的临床症状和病理损伤部位关系的研究。基底神经节尤其纹状体,是锥体外系皮质下的一个重要结构。在鸟类以下的动物,纹状体是中枢神经系统的高级部位,负责运动功能的最高级整合。在哺乳动物,由于大脑皮质的高度发展,纹状体退居皮质下中枢的地位,但对随意运动的稳定、肌张力的调节和躯体运动的协调等仍起重要的作用。

生理学家应用动物脑毁损试验等,发现很难精确肯定锥体外系每个组成部分的功能。锥体外系的结构和功能的一个重要特点,是各部分的非均等性。不同区域和不同类型的细胞接受和执行功能不同:①直接通路:纹状体-GPi-SNr复合体通路,其被感觉-运动皮层的Glu能投射和黑质纹状体纤维的DA能投射所激活,可导致GPi-SNrS复合体活动的抑制,从而使丘脑失抑制,丘脑皮质投射被加强,进而易化皮质的再次兴奋。所以,由直接通路可产生一个正反馈环路;②间接通路:纹状体-丘脑底核-GPi-SNr复合体通路,其被皮质纹状体纤维的Glu能投射兴奋后,导致纹状体-丘脑底核-GPi-SNr复合体的兴奋,从而加强对丘脑的抑制而抑制皮质的兴奋。所以,经间接通路可产生一个负反馈环路,抑制运动。换句话说,两条通路对基底神经节传出核团的作用是相反的。有人认为基底神经节的功能像一个制动器或开关。基底神经节的抑制性活动,防止产生不必要的运动,开关功能则指基底神经节可选择何时启动何种运动程序。基底神经节的冲动发放主要与对侧肢体运动有关。在GPi-SNr复合体有面部的投射定位,所以发生局限性的运动障碍,如Meigs综合征(颊舌-咀嚼运动障碍)可能是面部代表区损害的缘故。

大量的临床病理资料和动物实验提示,尾状核和壳核可能与维持机体姿势的固定不变有关,这两个核的破坏会产生不自主的舞蹈样动作。例如,尾状核头部变性萎缩时会出现舞蹈样动作,如亨廷顿(Huntington)病。壳核的病变与不自主的手足徐动症、肝豆状核变性的运动障碍、扭转痉挛、舞蹈病等有关。亦有人提出,刺激尾状核头部可以抑制皮质运动,阻止癫痫发作强直期的出现而直接进入阵挛期;刺激一侧尾状核的头部可抑制疼痛而被用作疼痛的治疗。

在人和猴的实验中证明,苍白球与肢体的肌张力、肢体的姿势有关。破坏猴双侧苍白球,出现实验动物的肌张力增高、姿势障碍、翻正反射丧失。在感觉运动完好时,电刺激苍白球及丘脑的腹外侧核,可使脊髄-运动神经元的传出活动暂时消失。此外,苍白球的破坏可产生无动性缄默(akinetic mutism)的临床症状,黑质致密部是DA能神经元所在地,由于其通过不同的DA受体兴奋纹状体的GABA/SP/DYN能神经元而抑制GABA/ENK能神经元,所以其对直接通路与间接通路的作用也是相反的,即促进前者而抑制后者,最终对运动都起易化作用。给灵长类动物注射吡啶类衍生物1-甲基-4-苯基-1,2,3,6-四氢吡啶(1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine,MPTP),可选择性破坏黑质而产生类帕金森样的少动-强直综合征。应用左旋多巴或溴隐亭可改善该症状,提示黑质DA能神经元的变性与帕金森病的发生有关。临床和动物实验证明丘脑底核与偏身投掷症(hemiballismus)有关。在猴的实验中,若损害该核达20%会出现对倒肢体的投掷运动,这一症状的持久与否与苍白球或豆状束的完整性及该核的病损是否扩展有关。

四、与锥体外系结构生理有关的神经递质

(一)多巴胺

帕金森病患者脑内多巴胺(DA)明显减少以及多数治疗手段都是通过对多巴胺的调节来治疗帕金森病,因此多巴胺在帕金森病中具有突出的地位。多巴胺主要来源于外侧SNc、中间腹侧被盖区(VTA)和红核后区。SNc通过黑质纹状体系统的投射纤维支配纹状体,VTA和红核后区通过中脑边缘系统及中脑皮层系统的投射纤维分别支配腹侧纹状体(伏隔核)和背外及腹内前额皮层域。左旋多巴(L-dopa)在通常称为多巴脱羧酶的芳香族氨基酸脱羧酶(AAADC)的作用下脱羧形成DA,合成的多巴胺通过囊泡单胺转运体2(VMAT2)运输到突触囊泡中。左旋多巴在人体内由酪氨酸在酪氨酸羟化酶(TH)的作用下生成,酪氨酸是脑内的必需氨基酸,并不能像在身体其他部位可以由苯丙氨酸生成。DA在单胺氧化酶(MAO)的作用下代谢为3,4-二羟苯乙酸(DOPAC),在儿茶酚-O-甲基转移酶(COMT)的作用下代谢为3-甲氧酪胺(3-MTX也称为3-氧-甲基多巴),DA在这两种酶的先后作用下最终的代谢产物为高香草酸(HVA)。MAO有MAO-A和MAO-B两种亚型,存在于神经元和胶质细胞的线粒体内,COMT是一种细胞膜结合酶,DA的作用通过多巴胺转运体(DAT)再摄取到突触前多巴胺能神经末梢而终止,再摄取后由VMAT2转运到突触囊泡中。多巴胺神经元内具有MAO-A,不具有COMT,没有进入囊泡的DA代谢为DOPAC。存留在细胞质内的DA可能与氧化应激有关。

DA受体有5种亚型,分为D1样受体和D2样受体两家族(Missale et al,1998;Beaulieu and Gainetdinov,2011)。D1样受体家族包括D1和D5受体,其兴奋腺苷酸环化酶,使腺苷三磷酸(ATP)转化为环磷酸腺苷(cAMP),随着cAMP浓度的升高脑内兴奋性活动增多。D2样受体家族由D2、D3和D4受体组成,抑制腺苷酸环化酶以降低cAMP浓度,随着cAMP浓度的降低脑内兴奋性活动减少。一些D2家族的受体位于多巴胺突触前神经末梢通过负反馈作用调节DA的释放。

(二)乙酰胆碱

胆碱能神经元分为两种作用不同的类型,一种作为中间神经元,纹状体的“大型无棘中间神经元”就是胆碱能神经元,另一种是投射神经元。脑内主要有两种胆碱能投射系统,一种是大家熟悉的始于前脑基底核团,该系统与记忆等功能相关,在阿尔茨海默病(AD)时发生功能障碍;另一投射系统始于中脑-脑桥被盖复合区,包括PPN。它们在基底节的运动调节中发挥重要作用。神经元内胆碱和乙酰辅酶A在胆碱乙酰化酶(ChAT)的作用下合成的Ach通过囊泡乙酰胆碱(ACh)转运AChT进入囊泡贮存。神经末梢释放的Ach由来自突触前和突触后神经末梢的乙酰胆碱酯酶(AChE)及胶质细胞的丁酰胆碱酯酶(BuChE),也称为拟胆碱酯酶的作用下分解。分解产物胆碱通过胆碱转运体(VAChT)转运再进入突触前的神经元。

ACh受体包括毒蕈碱型和烟碱型两种受体。烟碱型受体(nAChR)为离子通道型受体,主要位于神经肌肉接头和自主神经节内。nAChR活动时非选择性阳离子通道开放,钠、钾离子及少量钙离子通行。毒蕈碱型受体(mAChR)为代谢型受体,存在于脑内外。mAChR活动时与一系列G蛋白相偶联(Eglen,2005,2006)。nAChR有多种亚型,根据其亚单位组成不同而命名,mAChR有M1~M5五种亚型。基底节有nAChR和mAChR两种受体,它们分别发挥兴奋和抑制作用。

(三)谷氨酸

谷氨酸(Gin)是脑内主要的兴奋性神经递质,在皮层到纹状体的传出及STN到内侧苍白球(GPi)的传出通路中发挥兴奋作用。谷氨酸参与许多细胞生物过程,是脑内最重要抑制性神经递质GABA的前体。谷氨酸由谷氨酰胺在谷氨酰胺酶的作用下生成,通过囊泡谷氨酸转运体转运到突触囊泡中。释放后兴奋性氨基酸转运体(EAAT)把其转运到胶质细胞而终止其作用,在胶质细胞内通过谷氨酰胺合成酶的作用生成谷氨酰胺,谷氨酰胺转运体把谷氨酰胺从胶质细胞内转运到神经元内。

(四)γ-氨基丁酸

γ-氨基丁酸(GABA)是脑内主要的抑制性神经递质,其涉及基底节的主要抑制性联系通路。GABA在谷氨酸脱羧酶(GAD)的作用下由谷氨酸生成,之后由囊泡抑制性氨基酸转运体转运到突触囊泡。释放后其作用通过GABA转运体(GAT)转运到突触前神经末梢而终止。当突触末梢中有过量的GABA时,其将被GABA转氨酶分解。

GABA受体分为A、B和C三类受体,GABA-A和GABA-C为促离子型受体,通过Cl-、K+通道开放而发挥抑制作用,对GABA-C受体了解较少。根据构成亚单位的不同GABA-A受体又分为两种,一种对苯二氮类药物敏感,即苯二氮类药物能够与其结合,而另一种则相反。GABA-A受体相关敏感通道开放时,苯二氮类药物能够提高GABA-A突触的抑制作用。GABA-B为促代谢型受体,通过激动K+通道和抑制Ca2+通道而发挥较GABA-A长时间抑制作用。

(五)去甲肾上腺素

在去甲肾上腺能神经元内DA在多巴胺羟化酶(DBH)作用下生成NE,之后其由VMAT2转运到突触前囊泡中,释放后其通过NE转运体再摄取到突触前神经末梢内。与DA的代谢相似,NE在MAO-A、MAO-B或COMT的作用下代谢分解,发挥主要作用的代谢酶同样为突触前神经末梢中的MAO-A。NE受体家族庞大,包括alA、IB、1D,a2A、2B、2C和P1、2、3。突触后神经末梢存在各种受体,α2受体存在于突触前神经末梢,它们激活后进一步抑制去甲肾上腺素(NE)释放。

(六)5-羟色胺

5-羟色胺(5-HT)通过由中缝核(MRN)到基底节的投射纤维到基底节发挥作用。色氨酸在色氨酸羟化酶的作用下生成5-羟色氨酸(5-HTP),5-HTP在芳香族氨基酸脱羧酶(AAADC)作用下生成5-HT。与多巴胺、NE转运储存相同,其生成后由VMAT2转运到囊泡中。释放后其在MAO-A的作用下代谢或通过血清素转运体(SERT)转运到血清素能神经元内。血清素能神经元内含有MAO-A和MAO-B两种酶。

5-HT受体分为5-HT1~5-HT7 7个家族。5-HT3位于使细胞膜去极化的门控Na+和K+通道,其他受体家族与G蛋白偶联。5-HT1和5-HT5A降低cAMP,5-HT4、5-HT6和5-HT7升高cAMP。5-HT2升高肌醇三磷酸(IP3)和二酯酰甘油(DAG)。5-HT1A和5-HT1B/D位于突触前发挥减少5rHT释放的负反馈作用,位于突触后的5-HT受体包括5-HT1A、5-HT1B/D、5-HT2A、5-HT2C、5-HT3、5-HT4、5-HT5、5-HT6和5-HT7。5-HT作用复杂,5-HT1A受体激活后一般发挥抑制作用,但有时也促进DA的释放。

(七)腺苷

腺苷是脑内源性嘌呤核苷。ATP、ADP和cAMP参与细胞能量代谢,腺苷除了参与细胞能量代谢,还起到神经递质的作用。腺苷受体包括A1、A2A、A2B和A3四种亚型,都与G蛋白偶联。咖啡因是重要的腺苷受体拮抗剂。A1受体发挥抑制性作用,A2受体发挥兴奋性作用,升高cAMP的水平。腺苷A2A受体与纹状体DA D2受体共同存在于GABA能的中型棘状神经元,它们发出纤维投射到外侧苍白球(GPe)参与构成纹状体苍白球“间接”通路。腺苷通过激动A2A受体而减少DA与D2受体的结合,而腺苷拮抗剂能够增强DA与D2受体的结合。

(于永鹏)

参考文献

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