生物化学与分子生物学/儿茶酚胺类

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生物化学与分子生物学

神经组织生化
- 神经递质的代谢
  - 乙酰胆碱
  - 儿茶酚胺类
  - 5－羟色胺
  - 氨基酸和寡肽

儿茶酚胺类是指含有邻苯二酚基本结构的胺类。体内具有生物活性的儿茶酚胺包括多巴胺(dopamine,DA)、去甲肾上腺素(norepinephrine,noradrenaline,NE)和肾上腺素(epinephrine,adrenalin,E)。它们的结构如下。

去甲肾上腺素和肾上腺素既是肾上腺髓质所分泌的激素，又是交感和中枢神经系统中去甲肾上腺素能纤维的神经递质。NE在中枢内分布广泛，含量较多，E则少，因此我们着重介绍NE的代谢。DA则主要集中在锥体外系，也是一种神经递质。

(一)儿茶酚胺的生物合成

神经组织中儿茶酚胺的合成原料来自血液中的酪氨酸，其合成过程如图14-6。

儿茶酚胺类的生物合成"/>

图14-6　儿茶酚胺类的生物合成

在上述过程中，第一步有酪氨酸羟化酶参加，它位于去甲肾上腺素能神经纤维的胞浆内，含量少，活性低，成为NE生成的限速酶，四氢生物蝶呤是它的辅酶，O2和Fe＋＋也是合成时必不可少的因素；第二步反应是由胞浆中芳香族氨基酸脱羧酶所催化，这酶的特异性不高，和一般氨基酸脱羧酶一样，要求磷酸吡哆醛作为辅酶；第三步是多巴胺羟化酶催化的氧化反应，氧化发生在β碳原子上，此酶不存在于胞浆而是附于囊泡内壁，属于含Cu＋＋的蛋白质，并需要维生素C为辅助因子。

从以上各酶的亚细胞水平分布可以了解，合成NE的最后一步只能在囊泡内进行，NE合成量不仅受酪氨酸羟化酶限速调节，而且当神经末梢胞浆中游离的NE浓度过高时，还可以因反馈性抑制酪氨酸羟化酶的作用而减少NE的合成。

苯乙醇胺－N-甲基转移酶主要见于肾上腺髓质细胞，可使NE甲基化生成肾上腺素。此酶在脑内虽有少量存在，但一般认为正常时哺乳类脑内的肾上腺素含量极少。有人认为，如果苯乙醇胺N甲基转移酶活性过高，可以使多巴胺直接变成N甲基多巴胺等物，造成这些递质的代谢紊乱，这可能是精神分裂症的原因之一。

(二)去甲肾上腺素(NE)

1.贮存和释放　NE在囊泡内合成后就地贮存。它和ATP、嗜铬颗粒蛋白等疏松地结合在一起，这样，就使NE不易渗入胞浆而遭单胺氧化酶的破坏。当神经冲动到达末梢时，突触前膜附近的囊泡便与前膜融合，破裂并生成小孔。这时囊泡内的NE连同嗜铬颗粒蛋白等一起被释放入突触间隙。

2.突触间隙中NE的去向　释放入突触间隙的NE能与突触后膜上的NE受体结合，产生生理效应。然后，约有3/4的NE重新被突触前膜所摄取。摄入胞浆后的NE又可进入囊泡贮存。重摄取是一种耗能过程，与突触前膜上的Na＋，K＋ATP酶系统及囊泡膜上的Mg＋＋－ATP酶系统有关。另外一部分NE则为后膜所摄取，并在那里被分解灭活。还有一部分是在突触间隙中被破坏或逸入血液。除了被突触前膜和囊泡重摄取的NE可再供利用外，其余的NE大都遭到酶促降解而灭活。NE的酶促降解如图14?所示，单胺氧化酶(MAO)和儿茶酚－O－甲基转移酶(catecholotransmethylase,COMT)是催化儿茶酚胺分解的两种主要的酶，它们不仅存在于神经组织内，而且广泛地分布于非神经组织，神经元的线粒体膜上也很多。NE受MAO作用，首先氧化脱氨基生成醛，后者再变成醇或酸。3-甲氧基－4-羟基苯乙二醇(MHPG)是中枢内NE的主要降解产物。在外周则以氧化成香草基扁桃酸(VMA)为主。血液循环中的NE(主要是激素)，则在肝、肾等组织经COMT作用变成甲氧基代谢产物而排泄。现在，临床上常测定尿中VMA含量，作为了解交感神经功能的指标，患嗜铬细胞瘤和神经母细胞瘤时，由于肿瘤组织也产生NE或E，其代谢产物VMA相应增多，故在诊断上颇有意义。

关于NE在突触部位的动态可用图14-8表示。

去甲肾上腺素的分解代谢

图14-7　去甲肾上腺素的分解代谢

突触部位NE的动态

图14-8　突触部位NE的动态

中枢神经系统内的去甲肾上腺素能神经元胞体集中在延脑和桥脑，其通路都已研究明确。但是NE在中枢究竟是抑制性还是兴奋性的递质，目前尚不能肯定，可能随部位不同而异。NE所引起的生理效应也很难用简单的术语“兴奋”、“抑制”来表达。根据一些动物实验观察到，NE可引起动物嗜睡，体温降低，出现摄食行为。有人认为，脑内NE减少，可表现出精神抑郁；反之，过量可表现出狂躁。总之，脑内NE的功能可能和体温、摄食行为、镇痛、心血管系统和精神状态的调节有密切关系。

(三)多巴胺(DA)

在儿茶酚胺类递质的生物合成过程中，多巴胺是去甲肾上腺素的前体。体内凡有NE的组织，其中必然也有DA。由于DA在中枢某些部位中浓度很高，而且它的分布又与NE不平行，所以一般认为它本身也是一种独立的神经递质。

脑内多巴胺的作用是多方面的，它可能和躯体运动功能的加强，垂体内分泌机能的加强以及精神活动的调节都有关系。

多巴胺能神经末梢中的囊泡是贮存DA的场所。这种囊泡不同于NE囊泡，前者不含多巴胺β羟化酶，所以不致将DA羟化成NE。此外，在去甲肾上腺素能纤维中，NE囊泡对贮存物的要求是β位置上有羟基，而DA结构上没有β羟基。DA的贮存、释放和酶促降解都和NE十分相似，而更新速度则较NE快。脑内DA的代谢产物主要是3-甲氧基－4-羟基苯乙酸(homovanillic acid简写HVA，又名同型香草酸)

多巴胺(DA)