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乙酰胆碱信号转导途径 学号：2013211016 专业：发育生物学 姓名：刘怀禹 乙酰胆碱功能 乙酰胆碱(acetylcholine,Ach)是一种神经递质，能特异性的作用于各类胆碱受体，在组织内迅速被胆碱酯酶破坏，其作用广泛，乙酰胆碱(ACh)是中枢胆碱能系统中重要的神经递质之一，其主要功能是维持意识的清醒，在学习记忆中起重要作用。人的脑组织有大量乙酰胆碱，但乙酰胆碱的含量会随着年龄的增加而下降。正常老人比青年时下降30%，而老年痴呆患者下降更为严重，可达70%～80%。 乙酰胆碱受体种类 乙酰胆碱受体可分为毒蕈碱型和烟碱型两类。毒蕈碱型乙酰胆碱受体属于G蛋白偶联受体，烟碱型乙酰胆碱受体(nAChＲ)是配体门控离子通道半胱氨酸家族的典型成员，其中包括甘氨酸，γ-氨基丁酸(GABA-A和GABA-C)，和五羟色胺(5-HT3)受体。 nAChＲ可分为神经型和肌肉型两类。神经型乙酰胆碱受体包含α（α2-α10）和β（β2-β5）两种亚基，其中α亚基含邻位半胱氨酸，β亚基不含临位半胱氨酸。肌肉型nAChＲs的亚基组成略有不同，但二者也有相似性。研究人员把作用于骨骼肌和电动器官的亚基分别命名为α1，β1，δ，γ和ε。 nAChR又可分为中枢型和外周型。在中枢神经系统中分布最多的是α4β2和α7两种受体亚型，其中α4β2几乎在整个神经系统都有分布而α7亚型只在大脑皮层，下丘脑和海马及一些脑干核团中出现。 毒蕈碱样乙酰胆碱受体介导的信号转导途径 毒蕈碱样乙酰胆碱受体(muscarinic acety-lcholine receptors,MAChRs，简称M受体)在中枢神经系统参与运动控制、体温调节、心血管调节和记忆等过程，在周围神经系统介导平滑肌收缩、腺体分泌，以及心率、心肌收缩力的调节。M1组受体主要通过Gq/11(对百日咳毒素、霍乱毒素不敏感的G蛋白)激活蛋白激酶C,使膜结合的磷酯酰肌醇4,5-二磷酸(PIP2)分解为肌醇1,3,4-三磷酸(IP3)和甘油二酯(DG);也可通过Gs激活腺苷酸环化酶，引起平滑肌收缩，腺体分泌等效应。M2组受体与Gi/Go(对百日咳毒素不敏感、霍乱毒素敏感的G蛋白)偶联，抑制腺苷酸环化酶，使cAMP水平下降，蛋白激酶A(PKA)活性降低，产生抑制性效应，心脏收缩力降低就是通过此途径产生的。 信号转导途示意图 脱敏反应 在激动剂作用之后，胞膜上的受体大多迅速脱敏(rapid desensitization)，其特征是受体与异三聚体G蛋白功能性的脱偶联，由G蛋白偶联受体激酶(G protein-coupled receptor kinases,GRKs)和阻滞蛋白(arrestins)介导。部分受体在脱敏之后，通过膜内侧笼形蛋白(clathrin)介导的内吞作用离开细胞膜。内吞小泡内磷酸化失活的受体，在G蛋白偶联受体磷酸酶(G proteincoupled receptor phosphatase,GRP)的作用下脱磷酸化，并再次循环至细胞表面恢复功能(resensitization)。 烟碱乙酰胆碱受体介导的信号转导途径 烟碱乙酰胆碱受体（nAChR）是门控离子通道受体，主要分布于神经节细胞膜和骨骼肌细胞膜上，在神经兴奋性方面发挥着重要作用。大量研究发现给予尼古丁和其它烟碱受体激动剂后神经元烟碱型乙酰胆碱受体可发挥一定的神经保护作用，其中利用特异性的烟碱受体亚型激动剂证明α7和α4β2nAChR亚型激动也都分别可起到神经保护作用。 受体结构模型 三种形态的转化 作应机理 乙酰胆碱和nAChR结合后，乙酰胆碱受体偶联的离子通道开启, 增大阳离子进入脂膜的机会。这样，离子通道开启, 细胞磷脂双分子层两面的水溶液又有一个新的离子浓度梯度。胞外溶液具有高的钾离子浓度( 流出) , 胞内溶液具有高的钠离子浓度( 流入) 。浓度平衡的改变导致膜去极化。膜突触前膜的去极化激活电压门控离子通道，细胞内Ca2+水平升高，从而激活PKC通路、Ca2+依赖的蛋白激酶Ⅱ而发挥作用。在Ca2+水平升高的情况下MAPK或ERK1/2通路同样也被激活并发挥作用。最后乙酰胆碱被降解作用消除。 研究进展 尽管乙酰胆碱信号转导途径的研究已经积累了大量的数据，但从认识AChR激动后所发挥的作用到作用机制的探讨以及最终确定精确的治疗各种疾病的靶位并开发新的毒蕈碱和烟碱类化合物还有大量的工作要完成。除此以外，同样重