谷氨酸、GABA和甘氨酸能神經及受體

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一、谷氨酸

谷氨酸是中樞神經系統一種主要的興奮性遞質，約50%的谷氨酸參與調節中樞神經系統內的突觸傳遞，幾乎可調節正常腦內的所有功能，包括學習、記憶、運動、認知和發育。學習和記憶是腦的高級功能，是一個相當復雜的生理過程，目前認為其中樞主要在海馬，其神經生物學基礎是突觸可塑性。突觸的傳遞是谷氨酸通過其受體實現的。

離子型谷氨酸受體包括NMDA受體、AMPA受體和Kainate受體，它們是配體門控的離子通道，通過結合谷氨酸從而調控通道的開閉狀態。

代謝型谷氨酸受體（metabotropic glutamate receptors，mGluR），屬于谷氨酸受體的一種類型，是G 蛋白偶聯受體由谷氨酸激活，在神經元發育過程中通過 MAPK-cAMP-PKA 信號通路調節軸突生長。配體結合引起構象變化，通過鳥嘌呤核苷酸結合蛋白 (G 蛋白) 觸發信號傳導并調節下游效應物的活性，例如它抑制的腺苷酸環化酶。

金、銀、銅具有抗磁性

附：

小林秀彥：促智與神經遞質的研究「一」谷氨酸能系統

生物物理所等揭示谷氨酸受體GluK2的調控機制----中國科學院

腦能量代謝:星形膠質細胞-神經元耦合

膠質細胞介導性激素的神經系統作用

附論文：

1、《Regional selection of the brain size regulating gene CASC5 provides new insight into human brain evolution》

2、《Promoter variant rs on the neural cell adhesionmolecule 1 gene confers risk of schizophrenia in Han Chinese》

二、γ-氨基丁酸（GABA）

谷氨酸經谷氨酸脫羧酶（GAD)脫羧生成γ-氨基丁酸（GABA），是有抑制作用的神經遞質。分泌GABA的神經元稱為GABA能神經元。GABA是中樞神經系統的主要抑制性神經遞質，與谷氨酸的興奮作用相對。人類中有兩個 GAD 基因被確定為 GAD1 和 GAD2。這兩個基因產生的主要 GAD 同種型被確定為 GAD67 （GAD1 基因）和 GAD65 （GAD2 基因），這反映了它們的分子量。GAD1 和 GAD2 基因均在大腦中表達，GAD2 表達也發生在胰腺中，但水平顯著低于大腦中的水平。

GABA 通過與兩種不同的受體亞型結合發揮其作用。GABA-A (GABAA) 受體是離子型受體的成員，特別是 配體門控離子通道的 Cys 環亞家族 ，包括煙堿型 ACh 受體 (nAChR)、甘氨酸受體 (GlyR) 和 5-HT3 （血清素）受體。GABA-B (GABAB) 受體屬于 C 類家族 代謝型 G 蛋白偶聯受體 (GPCR)。GABA-A 受體是離子型受體家族的成員，是氯離子通道，響應 GABA 結合，增加氯離子流入 GABA 能神經元。GABA-B 受體與激活相關鉀通道的 G 蛋白偶聯，當被 GABA 激活時，鉀通道會從細胞中流出。苯二氮卓類的抗焦慮藥物通過增強 GABA-A 受體對 GABA 結合的反應來發揮舒緩作用。

GABAa受體是一種離子通道受體，由8個亞基組成，形成跨膜的氯離子通道。功能性 GABA-A 受體由多種不同亞基的組合產生。已在人類中鑒定出總共 19 個 GABA-A 受體亞基基因，它們編碼 α（α）、β（β）、γ（γ）、δ（δ）、ε（ε）、π（pi）、θ（ theta) 和 ρ (rho)。GABA-A 受體的整體多樣性進一步增加，因為其中幾個基因經歷了選擇性剪接。GABA-A 受體的各種分子組成的復雜性具有重要的功能和臨床后果，因為它們決定了給定受體復合物的特性和藥理學調節。此外，已知鋅離子通過嚴重依賴受體亞基組成的變構機制抑制受體來調節 GABA-A 受體活性。GABRG3（γ3亞基基因）編碼的蛋白質對這種鋅介導的調節至關重要。盡管產生功能性 GABA 門控離子通道的最低要求是包含 α 和 β 亞基，但大腦中最常見的類型是由兩個 α 亞基、兩個 β 亞基和一個 γ 亞基（α2β2γ）。GABA-A 受體結合兩個 GABA 分子，在異五聚體受體中，該結合位點由 α 和 β 亞基之間的界面產生。

GABAb受體是一種G蛋白偶聯受體，它是由7個亞單位組成的跨膜受體，能選擇性地被氯苯氨丁酸激活，不受苯二氮卓類影響。GABA-B 受體與 Gi 型 G 蛋白偶聯。G 蛋白與鉀通道（GIRK 或 Kir3）相連，G 蛋白的激活導致相關通道的電導增加。突觸后膜上的 GABA-B 受體激活通常導致內向整流鉀通道的激活，這是抑制性突觸后電位 (IPSP) 晚期的基礎。突觸前 GABA-B 受體的激活通過抑制電壓激活 的 N 或 P/Q 類型的Ca2+通道來減少神經遞質的釋放。

三、甘氨酸

甘氨酸在中樞神經系統中作為抑制性神經遞質發揮作用，參與調節處理運動和感覺信息的信號，從而允許運動、視覺和聽覺。 甘氨酸與主要抑制性神經遞質GABA共同釋放 。

甘氨酸作為神經遞質的作用是氨基酸與特定受體 GlyR 結合的功能。GlyR 是煙堿樣受體超家族的成員，該超家族包括 GABA A 受體 (GABA A R)、興奮性煙堿乙酰膽堿受體 (nAChR) 和 3 型血清素受體 (5HT 3 )。GlyR 是一種雜聚（五聚）復合物，由三個或四個 α-亞基和一個 β-亞基的復合物組成。人類基因組中有四種不同的α亞基基因（GLRA1、GLRA2、GLRA3、GLRA4）和一個β亞基基因（GLRB）。GlyR 是一種配體門控離子型受體，是一種氯離子通道。除甘氨酸外，GlyR 還可被其他幾種小氨基酸（如丙氨酸和牛磺酸）激活。

甘氨酸還參與調節通過谷氨酸與 N-甲基-D-天冬氨酸 (NMDA) 型谷氨酸受體結合而發揮的興奮性神經傳遞。