烟碱型乙酰胆碱受体

烟碱型乙酰胆碱受体（英文：Nicotinic Acetylcholine Receptor, nAChR），是乙酰胆碱作用的两种主要受体类型之一（另一种为毒蕈碱型乙酰胆碱受体）。它是一类配体门控离子通道，因其可被烟碱选择性激活而得名。nAChR介导ACh在神经系统中的快速兴奋性突触传递，是神经肌肉接头处信号传递的唯一下游分子，并在中枢神经系统中广泛参与调节神经环路活动、认知功能和奖赏机制。

结构与分类

nAChR属于Cys-loop配体门控离子通道超家族。其功能单位是一个由5个亚基围成的五聚体，中央形成离子通道孔道。

• 亚基组成： 已发现17种哺乳动物nAChR亚基（α1-α10， β1-β4， γ， δ， ε）。不同亚基的组合决定了受体的药理学和生理学特性。

• 主要类型：

  1. 肌肉型nAChR： 存在于神经肌肉接头的终极膜上。成年型通常由 (α1)₂β1δε 亚基组成，胚胎型为 (α1)₂β1δγ。该受体对ACh和拮抗剂简箭毒碱高度敏感，是引发骨骼肌收缩的必需通道。

  2. 神经元型nAChR： 广泛分布于中枢及周围神经系统（如自主神经节、肾上腺髓质、脑内）。主要分为两类：

     • 同源五聚体： 由5个相同的α亚基组成，主要是 α7亚型（(α7)₅）。其特征是对Ca²⁺的高通透性、快速脱敏，以及对α-银环蛇毒素的高度敏感。

     • 异源五聚体： 最常见的是由 α4和β2 亚基组成的 (α4)₂(β2)₃ 受体（占脑中nAChR的90%以上）。此外还有α3β4（在自主神经节和奖赏通路中重要）、α6β2β3（在黑质纹状体多巴胺能神经元中）等多种组合。

激活机制与功能

1. 信号转导： 两个ACh分子结合到受体上α亚基与相邻亚基之间的界面后，引起蛋白质构象变化，导致中央离子通道瞬间开放（约1毫秒）。

2. 离子通透性： 通道开放主要允许Na⁺和Ca²⁺内流，同时K⁺外流。净效应是引起突触后膜快速去极化（产生兴奋性突触后电位），如果达到阈值则触发动作电位。

3. 快速脱敏： 在持续或高浓度ACh存在下，通道会迅速进入非激活的脱敏状态，这是一种重要的负反馈调节。

生理功能

1. 神经肌肉传递： 在骨骼肌运动终极，nAChR是介导随意运动的最终共同通路。ACh结合引起终极电位，进而触发肌肉动作电位和收缩。

2. 自主神经节快速兴奋： 在交感与副交感神经节，介导节前纤维到节后神经元的快速信号传递。

3. 中枢神经系统功能（极为重要且复杂）：

   • 调节神经递质释放： 位于突触前末梢的nAChR（尤其是α7和α4β2型）可调控多巴胺、谷氨酸、GABA、去甲肾上腺素等多种神经递质的释放，从而广泛调制神经环路。

   • 认知功能： 前脑胆碱能系统（基底核-皮层投射）通过nAChR（特别是α4β2和α7）增强注意力、学习、记忆和工作记忆。其功能减退是阿尔茨海默病等痴呆症的标志之一。

   • 奖赏与成瘾： 中脑腹侧被盖区的多巴胺能神经元高度表达nAChR（含α4β2， α6β2β3， α7等亚型）。尼古丁通过激活这些受体，间接引起伏隔核多巴胺释放，产生奖赏效应，这是烟草成瘾的核心分子基础。

   • 疼痛调控： 脊髓和上行痛觉通路中的nAChR具有镇痛作用。

   • 神经保护与神经可塑性： α7 nAChR激活可通过Ca²⁺内流触发多种细胞内信号通路，具有抗炎和神经营养作用。

药理学与临床意义

• 激动剂：

  • 尼古丁： 烟草中的主要成瘾物质，研究受体功能的工具药。

  • 伐尼克兰： α4β2 nAChR的部分激动剂，用于戒烟治疗（既能缓解渴求，又能减弱吸烟带来的奖赏感）。

• 拮抗剂：

  • 简箭毒碱、α-银环蛇毒素： 经典的竞争性拮抗剂（前者用于肌肉松弛，后者为研究工具）。

  • 美卡拉明： 神经元型nAChR的非选择性拮抗剂。

• 与疾病的关系：

  • 重症肌无力： 一种自身免疫病，患者体内产生抗肌肉型nAChR的抗体，导致受体被破坏或功能阻断，引起进行性肌无力。

  • 先天性肌无力综合征： nAChR亚基基因突变导致通道功能异常。

  • 阿尔茨海默病： 皮层和基底前脑胆碱能神经元退变，nAChR（尤其是α4β2）数量显著减少。

  • 精神分裂症： 与α7 nAChR功能缺陷相关，患者感觉门控抑制受损。

  • 帕金森病： 黑质多巴胺能神经元上的nAChR（α6β2β3）是潜在的治疗靶点。

  • 尼古丁依赖： 直接由nAChR介导。

  • 癫痫： 某些nAChR亚基（如CHRNA4, CHRNB2）突变导致常染色体显性遗传夜间额叶癫痫。

参考文献

1. Changeux, J. P. (2010). Nicotine addiction and nicotinic receptors: lessons from genetically modified mice. Nature Reviews Neuroscience, 11(6), 389-401.

2. Albuquerque, E. X., Pereira, E. F., Alkondon, M., & Rogers, S. W. (2009). Mammalian nicotinic acetylcholine receptors: from structure to function. Physiological Reviews, 89(1), 73-120.

3. Gotti, C., Clementi, F., Fornari, A., et al. (2009). Structural and functional diversity of native brain neuronal nicotinic receptors. Biochemical Pharmacology, 78(7), 703-711.

4. Dani, J. A., & Bertrand, D. (2007). Nicotinic acetylcholine receptors and nicotinic cholinergic mechanisms of the central nervous system. Annual Review of Pharmacology and Toxicology, 47, 699-729.

5. Hogg, R. C., Raggenbass, M., & Bertrand, D. (2003). Nicotinic acetylcholine receptors: from structure to brain function. Reviews of Physiology, Biochemistry and Pharmacology, 147, 1-46.