神經細胞的語言─淺談神經傳導物質

一、前言

我們日常生活中的各種行為，每一個都與神經訊息的傳導有關，而神經傳導可以大致分為兩類：電性傳導與化學性傳導，而化學性的神經傳導為最常見的。化學性的神經傳導廣泛的存在於中樞神經系統以及周邊神經系統之中，例如交感神經系統與副交感神經系統由乙醯膽鹼以及正腎上腺素來負責神經的傳導；而神經傳導物質的傳導不正常也與許多疾病有關，例如像帕金森氏症及精神官能症與多巴胺以及血清胺的傳導有關；除此之外，神經傳導物質也許許多腦的生理活動有密切的關係。神經傳導化學為一門深奧但是有趣的學問，有此我們可以發現大腦是一個複雜且高度分化的組織，而其中的神經傳導更是不容小覷，現在就讓我們進入神經傳導物質的世界吧！

二、正文

1. 突觸（synapse）                                       

定義：突觸是神經元之間互通訊息的特殊區域，突觸本身可以分為化學突觸及電性突觸兩類。

化學性突觸：當神經衝動傳至神經末梢之後，接著與鈣離子有關的電壓敏感通道打開，細胞外液的鈣離子湧入細胞中促使裝有神經傳導物質的小泡以胞吐作用的方式將傳導物質送至突觸間隙。突觸後部的受體與神經傳導物質結合之後，打開離子通道，若打開的是鈉離子通道，神經細胞去極化，則為興奮性傳導物質；若打開的是鉀離子通道，神經細胞過極化，則為抑制性神經傳導物質。此外還有許多神經傳導物質會結合在G蛋白受體上，引起更複雜的細胞反應。

圖一：突觸的構造

2.成為神經傳導物質的要件

A.有前驅物【通常是胺基酸】及合成的酵素系統，且存於突觸末梢

B.當神經衝動來時，神經傳導物質從囊泡放到突觸間隙

C.有相對的受器，並能發揮興奮或抑制作用

D.在間隙或後膜有重攝取或降解酵素

E.用適當的方法來刺激後膜也能產生反應

F.有特定激動及抑制劑

3.神經傳導物質的分類

A.膽鹼類：乙醯膽鹼（Ach,acetylcholine）

B.單胺類：

a.兒茶酚胺類：正腎上腺素（NE,norepinephrine）多巴胺（DA,dopamine）

b.indole類：血清胺（5-HT,serontonin）

C.其他胺基酸類：谷胺酸

D.多肽類：內啡肽、速激肽

E.氣體類：NO（一氧化氮）

4.乙醯膽鹼

 

A.生合成：膽鹼+乙醯輔酶A→乙醯膽鹼+輔酶A

原料：

乙醯輔酶A（acetyl CoA）

a.葡萄糖氧化形成丙酮酸，再脫碳形成乙醯輔酶A

b.脂肪酸經過β-氧化後形成乙醯輔酶A

c.由檸檬酸循環合成

膽鹼（choline）

a.血液中卵磷質水解

b.乙醯膽鹼回收分解

圖二：乙醯膽鹼的合成

B.降解：主要是由乙醯膽鹼酯酶水解乙醯膽鹼，透過分子上官能基與酵素胺基酸殘基的作用，斷掉分子中的酯鍵，形成膽鹼與乙醯輔酶A。

C.生理功能

a.促進學習與記憶

在人體實驗中，注射乙醯膽鹼的激動劑在阿茲海默症患者發現能改善他們記憶退化的現象，因此，乙醯膽鹼在中樞神經之中極可能扮演著記憶與學習的調控角色，因此，有些病人會服用膽鹼類藥物來改善他們的記憶問題。

b.在中樞神經系統中對恆定性（體溫、心跳、睡眠）的調控

＃睡眠: 當皮質及紋狀體釋放乙醯膽鹼時，乙醯膽鹼會抑制中縫核分泌5-HT，而5-HT為觸發慢波睡眠（非REM）的神經傳導物質。

＃心血管:當下視丘的乙醯膽鹼濃度升高時，脈博及心跳均加速。

c.自律神經系統功能

乙醯膽鹼為交感神經節前神經元與節後神經元之間的神經傳導物質，同時也是副交感神經節前與節後神經元及節後神經元與臟器間的傳導物質。

d.重症肌無力

重症肌無力為一自體免疫疾病，抗原可能來自胸腺，患者骨骼肌運動終版上N型受體原本就比正常人少，再加上患者血清中有抗N型受體的抗體，因此大多數N型受體均受到抑制，進而影響到神經的傳導。

5.正腎上腺素

圖三：兒茶酚胺的結構

A.生合成

右圖為一兒茶酚胺的結構，多巴胺及正腎上腺素皆以此結構為基礎。

C.生理方面

a.造成情緒不穩定

＃狂躁症患者發病前脊髓液中正腎上腺素的衍生物濃度上升。

b.恆定性（心跳、攝食）

＃心血管:腦中正腎上腺素濃度升高，會因為作用在不同的受體上有不同的作用:

＃攝食:在下視丘中，掌管食慾的有兩個中樞（LHA餓中樞 VMH飽中樞），兩個中樞互相拮抗，當下視丘中勝腎上腺素濃度升高，會刺激餓中樞，進而有進食的行為，也有學者認為是正腎上腺素刺激飽中樞的α受體造成抑制的作用。

圖四：酪氨酸的代謝途徑

6.多巴胺

多巴胺及正腎上腺素均為酪胺酸之衍生物，無論是在生合成上或者是在酵素的降解途徑上，均與正腎上腺素差不多。

A.生理

a.減弱黑質及紋狀體中多巴胺神經元會使運動減少，多巴安投射路徑中黑質-紋狀體路徑會引起好奇、探究等反應。

b.一般抗憂鬱的藥都作用在多巴胺神經元中，EX:L-dopa

c.與多巴胺有關的疾病

＊帕金森氏症（震盪性麻痺）

＊突觸後麻痺

＊亨丁頓舞蹈症

＊退化性運動障礙

＊精神分裂症

圖五：色氨酸代謝路徑

7.血清胺

由前頁生化途徑來看，血清胺（5-HT）的前體是色氨酸，在成為5-HT的前體之前，它必須要經過血腦障壁（BBB），色氨酸進入血腦障壁的途徑是耗能的，而且據研究指出與血漿蛋白結合的色氨酸比較容易通過血腦障壁。與兒茶酚胺類神經傳導物質一樣，都有反回饋的作用，可對5-HT的濃度做調節。

A.生理與疾病

a.焦慮作用: 5-HT1受體是抑制性的；但5-HT2,3,4受體皆為興奮性受體，活化這些受體會造成焦慮作用，故血清胺在腦中會因不同的路徑而有不同的生理反應。

b.5-HT及多巴胺、正腎上腺素皆為人體中管理情緒的重要傳遞物質。

c.5-HT有止吐的作用

8.其他胺基酸類

A.谷氨酸

谷氨酸為一種興奮性的神經傳導物質，由克氏循環中α-酮戊二酸代謝而成，與一般神經傳導物質不同的地方是谷氨酸在釋放的時候並不依賴鈣離子，而是直接從細胞中釋出，而且，神經膠細胞也可以回收或釋出谷氨酸，在普遍神經元中有興奮性突觸後電位（EPSP）的作用。

B.興奮性胺基酸的受體

興奮性胺基酸受體分為NMDA及非NMDA受體：

NMDA受體：使鈉鉀離子的通透性增加之外，還使鈣離子流入細胞中，產生慢而持久的EPSP效應。

非NMDA受體（AMDA及KA受體）： 導致一價離子的通透性增加，產生快而短暫的EPSP效應。

在神經細胞中，非NDMA受體與NDMA受體並存，興奮性胺基酸受體激活之後，非NMDA受體會快速EPSP效應，NDMA受體使鈣離子由受體或是門控鈣離子通道進入，兩種效應互相疊加使神經元產生迅速但持久的反應。

圖六：興奮性胺基酸的受體

C.興奮性胺基酸與生理：

a.視網膜的神經傳導與谷氨酸有關，錐細胞去極化之後，會分泌谷氨酸至雙極細胞中。

b.谷氨酸與腦細胞的突觸長時間抑制（LTD）有關，此機制與記憶有關。

D.Γ-胺碁丁酸（GABA）

Γ-胺碁丁酸（GABA）是一種抑制性的神經傳導物質，在腦中由谷氨酸脫羫型成，在腦中有抗焦慮的作用，會激活細胞的氯離子通道，使細胞過極化。而GABA也可以對下視丘所分泌的激素進行調控。

E.組胺

在免疫學上，組胺存在肥大細胞中，參與過敏及發炎反應，但因組胺無法跨越血腦障壁，故腦中的組胺自成一個系統，為一興奮性神經傳導物質，組胺酸在脫掉一個羧基後形成組胺，組胺在腦中參與腦清醒的作用，在電生理實驗中發現組胺強烈的強化多種興奮性的訊號讓腦清醒，在邊緣系統之中也參與情緒與記憶的調節。

圖七：組胺的合成

9.神經肽總論

目前神經肽的分類並不一致，最初依其釋放之部位可分為垂體激素（GH）、下視丘激素（GHRH）及腸胃道激素，而現今將其分為內鴉片肽、速激肽、內膜素等。

一般的神經傳導物質需要有胺基酸的前體以及合成酶，兩者進入突觸的囊泡後不斷的合成傳導物質，神經末梢傳導物質的含量取決於傳導物質合成速率、胞質運輸速率等因素；但神經肽的合成方式與此不同，不是在神經末梢合成，而是在細胞的核醣體合成無活性的前體，在經過內質網、高基氏體等轉譯後修飾形成有活性的神經肽。

A.合成

a.前體再核醣體上合成，N端會有一段信號肽，其中由疏水性胺基酸構成，可附在內質網上，當整段前體都進入內質網後，信號肽會被切除，此時會在肽鏈上加入糖，之後經過轉送單位送到高基氏體中進行磷酸化等作用。

b.此時的肽鏈除了神經肽片段之外，還有一些無活性的片段，這些無活性的片段會被內切酶分割，切位通常為成對的鹼性胺基酸。

c.接下來的階段主要在分泌顆粒中進行，被剪接下來的神經肽會再進行一些外切酶的修飾，有些可能會乙醯化或醯胺化形成有活性的神經肽。

C.釋放與分布

與一般的神經傳導物質一樣，他們的釋放也與鈣離子進入突觸前細胞有關，比較特別的是，神經肽在細胞之中可以獨自存在，也可以與其它的傳導物質共存。

2.釋放與分布

與一般的神經傳導物質一樣，他們的釋放也與鈣離子進入突觸前細胞有關，比較特別的是，神經肽在細胞之中可以獨自存在，也可以與其它的傳導物質共存。

＊傳導物質共存生理意義

在突觸後的調節作用：

協同作用：唾腺細胞接受副交神經的支配，副交感神經之中含有Ach及VIP，Ach可以使唾腺分泌稀的唾液，並增加唾液的血流量，VIP並不直接影響唾液的分泌，卻增加血流量，讓Ach受器的親和力增加，進而影響Ach的作用。

拮抗作用：在腎上腺髓質細胞中存有NE及腦啡肽，再正常情況下，NE對腦啡肽的釋放拮抗，且兩者在血壓的調控上也互相拮抗。

在突觸前的調節作用：

抑制釋放：在紋狀體中，DA與CCK共存，當多巴胺能神經釋放CCK時，該區DA的釋放即受到抑制。

促進釋放：脊髓神經中有5-HT,SP及TRH，高鉀離子的濃度會使5-HT釋放，5-HT有抑制此釋放作用的功能，SP有抑制5-HT自身抑制的功能，此外SP可以透過突觸前受體促進5-HT的釋放，而TRH則有增強SP及5-HT釋放的功能。

10.氣體神經傳導物質                                             圖八：鳥氨酸循環

一氧化氮在心血管上有舒張平滑肌的作用，目前研究顯示NO在中樞神經系統中扮演訊息傳遞的角色。NO的前體為精胺酸，精胺酸主要的代謝途徑即為鳥胺酸循環，精胺酸經過NO合成酶水解為瓜氨酸及NO，瓜氨酸在經過精胺酸代琥珀酸重新合成精胺酸。NO為一個特殊的分子，它不儲存在囊泡之中，而是以擴散作用的方式散佈到靶細胞，靶細胞再活化GMP環化酶，此機制引起平滑肌鬆弛。在突觸的可塑性中有重要作用，如長時間增強（LTP）或長時間抑制（LTD）均與NO有關。

11、神經肽各論

A.P物質

P物質（SP）為一種速激肽，可以使神經細胞痛閾降低，受傷時形成痛覺，也有調節腸胃道平滑肌的作用。除此之外SP也參與發炎反應，當組織受損時，SP會增加為血管的通透性，並使肥大細胞釋出組胺。

B.內鴉片肽

鴉片類藥物以強大的鎮痛作用、情緒效應以及成癮性成為一類重要的藥物，因此神經科學家以放射性標記法證明腦內有鴉片類的受體，以其藥理性質可分為內啡肽、強啡肽、腦啡肽及孤啡肽四大類，也找出了μ,ε,κ,σ,δ五類受體。

內鴉片肽的釋放與一般神經傳導物質一樣都是經由鈣離子信號釋放，而降解則是由細胞中的蛋白內切酶分解。

不同的鴉片受體對同個生理反應有不同的效應，例如激動κ受體引起利尿，但激動μ卻引起抗利尿的作用，與一般的神經傳導物質一樣都可以調節心跳、內分泌、呼吸、體溫、恆定、鎮痛等生理功能，另外內鴉片肽也參與精神活動、神經修復等機制。

三、結論

其實神經傳導物質包羅萬象從一般我們常見的如：乙醯膽鹼、多巴胺等還有許多的神經傳導物質他們因為功能較複雜因此沒有拿出來討論，例如像組織胺，免疫學上，組織胺在肥大細胞中，參與過敏及發炎反應，但是其實他在腦中有自己的一個傳導路徑，與大腦的清醒有關。其實最近新聞上才剛登出了一篇報導，有學者發現常會分泌出一種脂類的化合物，這種化合物會去刺激腦中下視丘管理飽足感的中樞，廣義上來說這種化合物及可算是一種神經傳導物質，我認為神經傳導物質這門學問是需要大家去開發的，也許往後，當我們能控制這些傳導路徑時，控制生理反應就會相對變得簡單許多。

四、引註資料

A. 建中生物研究社。刺「經」激素。社團課程資料

B. 藝軒出版社。藥理學精義

C. 復旦大學出版社。神經生物學（中國大陸2002）

D. www.wikipedia.org（2008/11/30）

E. 復旦大學出版社。神經肽（中國大陸2002）

G.圖片來源

圖一、三、四、五、七來源為wikipedia

圖二來源為james.pirruccello.us

圖六來源為thebrain.mcgill.ca