对乙酰胆碱的进一步认识

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乙酰胆碱调节心肌收缩示意图
教学中的问题:浙科版教材中没有出现“神经递质”的术语,只出现乙酰胆碱的名称,因为乙酰胆碱最早发现的神经递质,也是研究得最多的神经递质,以前我一直认为(1)乙酰胆碱是一种兴奋性递质,其实乙酰胆碱也可以是抑制性递质;(2)乙酰胆碱的受体是Na+离子通道蛋白,其实也有可能是K+离子通道蛋白,甚至有可能是Ca2+离子通道蛋白;(3)乙酰胆碱作用完成后被胆碱酶催化分解,其实有一部分可以由突触前膜重新吸收回去。下面是针对上述两个错误的认识,查找资料,对乙酰胆碱有关内容进行的总结整理。
神经递质在突触传递中是担当“信使”的特定化学物质,简称递质。随着神经生物学的发展,陆续在神经系统中发现了大量神经活性物质。但乙酰胆碱是最重要的递质,最早被鉴定的递质。
一、发现简史
科学家奥托·洛伊维在蛙心灌注实验中观察到,刺激迷走神经时蛙心活动受到抑制,如将灌流液转移到另一蛙心制备中去,也可引致后一个蛙心的抑制。显然在迷走神经兴奋时,有化学物质释放出来,从而导致心脏活动的抑制。后来证明这一化学物质是乙酰胆碱,乙酰胆碱是迷走神经释放的递质。
以后在许多其他器官中(例如胃肠、膀胱、颌下腺等),刺激其副交感神经也可在灌注液中找到乙酰胆碱。由此认为,副交感神经节后纤维都是释放乙酰胆碱作为递质的。释放乙酰胆碱作为递质的神经纤维,称为胆碱能纤维。
二、生理作用
乙酰胆碱是一种小分子的神经递质,主要参与神经肌肉突触的神经传递用来控制迷走神经和心脏肌肉纤维,以及在骨骼和内脏等的运动系统和某些中枢神经系统内。
乙酰胆碱有两种作用,实际上是由于存在两种不同的乙酰胆碱能受体而形成的。有兴奋性作用,也有抑制性作用。
一种受体广泛存在于副交感神经节后纤维支配的效应细胞上,当乙酰胆碱与这类受体结合后就产生一系列副交感神经末梢兴奋的效应,包括心脏活动的抑制、支气管平滑肌的收缩、胃肠平滑肌的收缩、膀胱逼尿肌的收缩、虹膜环形肌的收缩、消化腺分泌的增加等。这类受体也能与毒蕈碱相结合,产生相似的效应。因此这类受体称为毒蕈碱受体(M型受体—G蛋白偶联型受体),而乙酰胆碱与之结合所产生的效应称为毒蕈碱样作用(M样作用)。
许多神经递质受体是G蛋白偶联受体,有些效应蛋白是钠离子和钾离子通道。如,心肌细胞上的M-型乙酰胆碱受体与乙酰胆碱结合后,会间接导致钾离子通道打开,钾离子外流,引起质膜超极化,从而减缓心肌收缩速率。如下图所示:
阿托品是M型受体阻断剂,它仅能和M型受体结合,从而阻断乙酰胆碱的M样作用。
另一种胆碱能受体存在于交感和副交感神经节神经元的突触后膜和神经肌接头的终板膜上,当乙酰胆碱与这类受体结合后就产生兴奋性突触后电位和终板电位,导致节神经元和骨骼肌的兴奋。这类受体也能与烟碱相结合,产生相似的效应。因此这类受体也称为烟碱型受体(N型受体—离子通道型受体),而乙酰胆碱与之结合所产生的效应称为烟碱样作用(N样作用)。
该受体既是多亚基组成的受体,有信号结合位点,又是离子通道。如肌细胞质膜上的由乙酰胆碱激活的通道,选择性运输钠离子和钙离子,有资料表明,该过程中往往与钠离子内流有关,也可能与钙离子通透性改变有关,横纹肌细胞上的N-型乙酰胆碱受体,其与乙酰胆碱结合后,能引起质膜产生动作电位,引发肌肉收缩。
某些低等动物如软体、环节和扁形动物等的运动肌接头等,都是以乙酰胆碱为兴奋性递质。
脊椎动物副交感神经与效应器之间的递质也是乙酰胆碱,但有的是兴奋性的(如在消化道),有的是抑制性的(如在心肌)。
三、作用后的去路