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谷氨酸受体


 Figure 7.12. NMDA and AMPA/kainate receptors.



谷氨酸受体(Glutamate Receptors,GluRs)是负责介导谷氨酸(Glutamate)在中枢神经系统中的兴奋性信号传递的受体。谷氨酸是哺乳动物中枢神经系统中最主要的兴奋性神经递质。谷氨酸受体根据其功能和结构分为两大类:离子型谷氨酸受体(Ionotropic Glutamate Receptors,iGluRs)和代谢型谷氨酸受体(Metabotropic Glutamate Receptors,mGluRs)。

有几种类型的离子型谷氨酸受体已被确定。其中三个为 NMDA 受体、AMPA 受体和KAINATE 受体的配体门控离子通道。这些谷氨酸受体是以激活它们的激动剂命名的: NMDA (N-甲基-D-天冬氨酸)、AMPA (Α-氨基-3-羟基-5-甲基-4-异氧唑-丙酸) 和凯尼酸。所有的离子型谷氨酸受体是非选择性阳离子通道, 允许 Na + 和 K + 通过, 在某些情况下, 少量的 Ca2 +。与nACH 受体一样, 产生的突触后电流具有接近 0 MV 的反转电位;因此, AMPA、KAINATE 和 NMDA 受体激活总是产生兴奋的突触后反应。而且, 与其他配体门控通道受体一样, AMPA/KAINATE 和 NMDA 受体是由几个蛋白质亚基的关联形成的, 这些亚基可以通过多种方式结合在一起产生大量的受体亚型。


## 离子型谷氨酸受体


离子型谷氨酸受体是配体门控离子通道,介导快速的兴奋性突触传递。根据对不同药理学特异性激动剂的反应,iGluRs进一步分为三类:


### NMDA受体


N-甲基-D-天冬氨酸受体(N-Methyl-D-Aspartate Receptor,NMDAR)对合成的氨基酸激动剂N-甲基-D-天冬氨酸敏感。这种受体在中枢神经系统中广泛存在,具有高钙通透性,参与突触可塑性和长时程增强(Long-Term Potentiation,LTP)等重要生理过程。

谷氨酸受体的 NMDA 亚型也形成多亚基、非选择性阳离子通道, 类似于大多数其他配体门控离子通道受体。然而, 这些受体具有特别有趣的特性。也许最重要的是 NMDA 受体离子通道允许 Ca2+ 的进入, 除了一阶阳离子, 如 Na + 和 K +。因此, 由 NMDA 受体产生的 EPSP 可以增加突触后神经元内 Ca2+ 的浓度;然后, Ca2+ 浓度的变化可以作为第二信使来激活细胞内的信号级联。NMDA 受体的其他特性是, 打开通道需要存在共同激动剂 (甘氨酸), 而胞外 Mg2 + 会在超极化电压下阻止通道, 但不能在去极化电压下。因此, NMDA 受体允许突触后细胞的去极化, 或者通过大量的兴奋输入或突触前细胞的重复去极化来去除Mg2 +, NMDA 受体才允许通过阳离子。这些属性被广泛认为是突触中某些形式信息存储的基础。NMDA 受体亚基至少有五种形式 (NMDA-R1 和 NMDA-R2A 通过 NMDA-R2D);不同的突触有这些亚基的不同组合, 产生各种 NMDA 受体介导的突触后反应。


### AMPA受体


α-氨基-3-羟基-5-甲基-4-异恶唑丙酸受体(α-Amino-3-Hydroxy-5-Methyl-4-Isoxazolepropionic Acid Receptor,AMPAR)对合成的氨基酸激动剂AMPA敏感。这类受体在突触传递中发挥关键作用,调节快速的兴奋性突触传递。


### Kainate受体


Kainate受体(KAR)对海人藻酸(Kainic Acid)敏感,虽然其在中枢神经系统中的功能尚未完全明确,但研究表明它们在某些类型的突触传递和神经调节中具有重要作用。


## 代谢型谷氨酸受体


代谢型谷氨酸受体是G蛋白偶联受体,通过二级信使系统调节细胞内信号传递。mGluRs根据其序列同源性和信号传导机制分为三组:


### 第一组


第一组代谢型谷氨酸受体(Group I mGluRs)包括mGluR1和mGluR5,这些受体主要通过磷脂酶C(Phospholipase C,PLC)途径产生作用,参与调节神经元的兴奋性和突触传递。


### 第二组


第二组代谢型谷氨酸受体(Group II mGluRs)包括mGluR2和mGluR3,主要通过抑制腺苷酸环化酶(Adenylyl Cyclase)途径发挥作用,调节神经递质释放和突触可塑性。


### 第三组


第三组代谢型谷氨酸受体(Group III mGluRs)包括mGluR4、mGluR6、mGluR7和mGluR8,这些受体主要通过抑制腺苷酸环化酶途径调节突触前的神经递质释放。


## 参考文献


1. Mayer, M. L., & Armstrong, N. (2004). Structure and function of glutamate receptor ion channels. *Annual Review of Physiology, 66*(1), 161-181.

2. Conn, P. J., & Pin, J. P. (1997). Pharmacology and functions of metabotropic glutamate receptors. *Annual Review of Pharmacology and Toxicology, 37*(1), 205-237.

3. Hollmann, M., & Heinemann, S. (1994). Cloned glutamate receptors. *Annual Review of Neuroscience, 17*(1), 31-108.

4. Nakanishi, S. (1992). Molecular diversity of glutamate receptors and implications for brain function. *Science, 258*(5082), 597-603.

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