神经肽引起的神经细胞电变化

关于神经肽引起的神经细胞电变化，我们引用两个资料。第一个是LHRH可引起明确的突触后电位——晚慢兴奋性突触后电位（lsEPSP），但并没有涉及引起它的信号通路是什么。这是20世纪80年代早期L. Y. Jan和Y. N. Jan的先驱性工作。第二个引起电变化的例子是关于无脊椎动物的神经肽——FMRF酰胺（L-phenylalanyl-L-methionyl-L-arginyl-L-phenylalanin-amide，FMRF-amide），它直接作用于离子通道。根据所发表的描述来看，这个肽的受体应该就是离子通道，这样的例子我们还没有在其他地方见到过。

脊椎动物神经系统有许多生物活性肽，对它们的研究成了神经生物学发展当中的一件大事。这些肽存在于不同的神经通路里面，通常在神经末梢是比较浓集的。当神经受刺激时，肽可以释放。已有几个实验表明，存在含肽的神经通路。因此，肽可能在细胞间通信中起重要作用，它可能是神经递质，也可能是激素或营养因子。肽作为神经递质的可能性，近年来得到广泛研究。一般说来，在中枢神经系统里，肽作为递质的证据并不令人信服，而且由于固有的困难，对肽的细胞作用的认识还很支离破碎。在中枢神经系统里面研究肽或自然递质的生理效应比较困难，但应用一个简单的模式系统将可以绕过困难。实验表明，蛙交感神经节的lsEPSP不是由乙酰胆碱而是由肽介导的，这个肽类似于哺乳动物的黄体生成素释放激素（LHRH）（图6-4、图6-5）［7］，相关的主要事实有以下一些。

图6-4　蛙交感神经节神经元

（a）带有节前轴突的交感神经元，轴突末梢内充满辣根过氧化物酶。（b）该神经元上某些纤维和末梢的简图。节前纤维环绕交感神经元的轴丘区域，并在神经元胞体上形成许多扣结。标尺表示15 μm。b图中1为轴突，2为扣结。（图引自［7］）

图6-5　胆碱能阻断剂对快EPSP、慢EPSP、晚慢EPSP 3种突触后电位所发生的效应

nAChR阻断剂二氢刺桐啶（dihydro-β-erythroidine，dHβE）、毒蕈碱型胆碱能阻断剂阿托品对快EPSP、慢EPSP以及晚慢EPSP的影响。在同一个B细胞上记录这两种药物的影响。箭头表明神经刺激时间。从左到右：快EPSP由对第7神经节以上交感神经链的单个刺激产生；慢EPSP由对交感神经链30 Hz的0.7 s电刺激引起；两个分别的第7、第8脊神经同时被刺激，以5 Hz的20 s，诱导产生晚慢EPSP（lsEPSP）。（图引自［7］）

①在牛蛙交感神经节里面记录到慢突触电位，即晚慢EPSP（lsEPSP），它可能是由肽介导的，此肽类似于LHRH。其理由是：a．突触前神经受到刺激时，有LHRH样肽释放出来；b．把LHRH放到灌流离体蛙交感神经节的浴液里，使LHRH可以作用于神经节细胞，即可模拟自然递质的作用，产生lsEPSP；c．作为自然肽或LHRH，其所引起lsEPSP的药理学特征，与突触前神经受到刺激时所引起的相类似［7］（图6-4）。

图6-6　由LHRH（a）和LHRH强效激动剂（b）所引起的神经元去极化反应

（a）LHRH；（b）LHRH类似物，它是一个强效的LHRH受体激动剂。去极化反应由压力注射肽而产生。在两种情况下，都用压力注射把肽加到浴液里面去，压力注射持续时间为5 s，压力为1.38 kPa。滴管里面的激动剂浓度是不一样的，LHRH在微滴管里面的浓度是10-4 mol/L，而LHRH激动剂的浓度是10-6 mol/L，提示LHRH激动剂至少比LHRH的作用强10倍多。（图引自［7］）

②交感神经节神经元也可以被P物质（substance P，SP）所去极化，但对于lsEPSP的产生，突触后SP受体与LHRH受体不一样。SP受体不能被LHRH拮抗剂所阻断，在SP引起的反应和LHRH引起的反应或lsEPSP之间，未能看到交叉脱敏［7］。

③SP样免疫反应性，存在于穿过神经节的一束轴突。这一分布与LHRH样免疫反应性在节前神经末梢的分布不一样。因此，SP受体和含有SP的节前纤维与负责产生lsEPSP的节前纤维和节后神经元上的受体是不同的［7］。

④生理学和解剖学的证据提示，对于lsEPSP的产生，肽能递质在其作用到神经节细胞之前，已经弥散了数微米［7］。

这个肽能传递的某些特征，与脊椎动物神经-肌肉接头化学传递的经典结果显然不同。交感神经节中的B细胞是两类神经节细胞之一，它缺少紧密靠近的突触前神经末梢，但是这些B细胞能够因突触前神经的刺激而起反应，产生肽的lsEPSP。因此，这个肽类递质一定要能从它的释放位点弥散，作用到突触后受体位点，其间有数微米的距离。事实上，肽分子在释放之后，可在几秒钟内保持它的活性，这种晚慢失活构成了肽反应的晚慢性。晚慢失活的后果是，突触前和突触后这两个结构紧密靠近的要求，对于肽的化学传递之有效发生，不是必要的。这样也就出现了一种可能性：在某个系统里面，例如中枢神经系统，受体（以及肽或递质）的分布并不一定严格地准对着效应器的分布；进一步而言，从一个神经元到另一个神经元的信息传递，并不一定要求两者靠得很近［7］。

Jan和Jan的证据显示，导致lsEPSP的肽类神经递质在作用到突触后细胞之前，可以弥散几个微米。这提示，在肽能神经末梢和突触后细胞之间，肽的支配一般不需要严格的物理靠近，不同形式的肽能支配的B和C细胞都表明，肽能递质可通过弥散到达靶［7］。

实验结果的总结如图6-7所示。从神经节细胞上记录的lsEPSP一定是由突触前末梢释放出来的肽类递质所致，C细胞上的lsEPSP是由靠近它们的突触前纤维的细胞表面释放出来的肽类递质以及由离开C细胞数微米的突触前纤维释放的肽类递质所致。这种说法受到以下事实的支持：实验发现，C细胞的lsEPSP一般比B细胞来得快一些。lsEPSP达到顶峰的时间和慢波的持续时间，在C细胞的lsEPSP中分别是35±10 s和2.2±1.0 min，在B细胞分别是43±13 s和（4～5）±（1～2）min。两者的时间有差别。另外，LHRH样肽在其作用到神经节细胞之前，已经弥散了相当距离，可见其失活也是比较慢的。的确，当通过短暂脉冲电刺激，或短暂地给予LHRH以引起B细胞一个慢反应之后，再给予短暂脉冲的LHRH拮抗剂，则可以阻断所引起的慢反应，而拮抗剂本身对膜电位没有明显效应，对胆碱能反应也没有明显效应。显然，LHRH或肽递质有相当的时间保留在神经节细胞附近。这个延时保存肽的时间，似乎也可以部分地解释，反应为什么是晚慢的［7］。

图6-7　交感神经链最后两个神经节（第9、10神经节）的神经支配图

第3、4、5脊神经支配两个神经节的B细胞，第7、8脊神经支配两个神经节的C细胞之图解。第9、10神经节是交感神经链上的最后两个神经节。B细胞大，直径30～70 μm；C细胞小，直径10～50 μm。胆碱能轴突支配B细胞，它来自第3、4、5脊神经，而支配C细胞的节前纤维来自第7、8脊神经。LHRH阳性神经末梢仅出现在C细胞上面。很有可能的是，LHRH样肽和乙酰胆碱是由支配C细胞的同一节前纤维释放的。N：烟碱型乙酰胆碱受体（nAChR）；M：毒蕈碱型乙酰胆碱受体（mAChR）；P：LHRH受体。这3类受体中，只有nAChR已被定位，它的位置在靠近突触终扣的直接底下。（图引自［7］）

如果用压力方法把FMRF酰胺注射到海兔腹腔神经节爆发性神经元L4、L6的胞体附近，则FMRF酰胺可引发双相反应。第一相是去极化，以后是超极化。在电压钳实验中，FMRF酰胺诱导一个内向电流，它在给予药物后100～200 ms发生，到达峰值在2～10 s；以后随之以外向电流，其潜伏期为2～5 s，达峰值时间为15～65 s，整个反应约维持1～5 min。进一步根据离子选择性、动力学、电流-电压（I-V）曲线，实验分析FMRF酰胺所引起的两个电流。实验表明，内向电流由电导增加所引起，其逆转电位大约为+18 mV，此电流依赖于细胞外钠离子浓度，与钙、氯、钾离子无关，对TTX、六甲铵、箭毒不敏感。外向电流由另一个电导增加所引起，其逆转电位大约为-61 mV，类似于短暂钾电流快速电位。在同一个细胞上，此电流对于细胞外钾浓度的变化敏感，与氯、钙、钠浓度的变化没有关系。外向电流可被1 mmol的4-氨基吡啶所部分阻断，不能被四乙基铵（tetraethyl ammonium，TEA）、箭毒阻断。在-70～-40 mV范围内，这两个电流都不是明显电压依赖的。以上资料表明，在这些神经元里，FMRF酰胺激活了两类离子通道。在海兔中，FMRF酰胺作为神经递质或激素的可能性由于这些材料而增强了。这里报道的特征化离子机制，可以导致内源性肽对爆发性起搏点神经元的强调制作用（图6-8、图6-9）［8］。

图6-8　FMRF酰胺的双相反应

L6神经元的爆发性活动的记录显示，当给予FMRF酰胺后，正常的节律性活动被打乱。当压力注射肽到胞体附近以后，细胞开始是去极化，引起两个锋电位，这两个锋电位的出现时相不属于以前的爆发时相范围内。比之正常的爆发间间隔，细胞有一个相当长时间的超极化［8］。

图6-9　FMRF酰胺引起的膜电流

电压钳在40 mV时记录的电流显示双相反应，当把FMRF酰胺给予L6的胞体以后，先有一个短潜伏期的内向电流，随之以一个时间更长、幅度更大的外向电流［8］。