生命科学基礎Ｃ 第５回　早い神経伝達と遅い神経伝達 和田　勝 東京医科歯科大学教養部

シナプス入力の統合 ３）軸索を伝導して ４）ここから伝達物質を放出 ２）ここで活動電位が発生 １）ここで多数のシナプス入力が統合

リガンド依存性チャンネル リガンド依存性チャンネルは、チャンネルであるとともに受容体という、二重の性格 １）リガンドに対する特異性 ２）チャンネルとしてのイオン選択性

リガンド依存性チャンネル アセチルコリン ナトリウムイオンチャンネル 開口 EPSPが発生 GABA 塩素イオンチャンネル 開口 アセチルコリン　ナトリウムイオンチャンネル　開口 EPSPが発生 GABA　塩素イオンチャンネル　開口 IPSPが発生

シナプス電位と活動電位 EPSP、IPSPの総和は段階的シナプス電位 軸索丘で閾電位を越えれば活動電位が発生 次のニューロン（あるいは筋肉などの効果器）へ伝えられる

介在ニューロン もっとも単純な神経系は、感覚ニューロンと運動ニューロンからなる 神経系が発達すると感覚ニューロンと運動ニューロンの間に、介在ニューロンが入る 中枢神経系は介在ニューロンの集合で、ここでいろいろな処理が行なわれる

感覚ニューロン 介在ニューロン 運動ニューロン

介在ニューロン 介在ニューロンの数が増え、介在ニューロン同士が複雑な連結をするようになる 介在ニューロンによる神経回路が、中枢神経系内につくられる 特定の神経回路が定型的行動パターンに対応する

早いシナプス伝達 さて、すでに話したように、アセチルコリンやGABAは、リガンド連結型受容体と結合 受容体に結合すると、チャンネルが開いてシナプス後電位を発生 これを早いシナプス伝達という

早いシナプス伝達 早いシナプス伝達に関わる主な伝達物質 アセチルコリン γアミノ酪酸（γ-aminobutyric acid、GABA） グリシン（glycine） グルタミン酸（glutamic acid） このうち、アセチルコリンとグルタミン酸は興奮性、GABAとグリシンは抑制性

グルタミン酸受容体 パッチクランプ の結果 ４個結合するらしい Naイオンを通す

GABA受容体 Clイオンを 通す

早いシナプス伝達 ここまでは早いシナプス伝達のお話 早いシナプス伝達は、比較的単純 神経系の多様なはたらきを作っているのは、もう一つのシナプス伝達様式があるから

遅いシナプス伝達 アセチルコリンの発見 カエルの心臓をリンガー液中に入れ、迷走神経を刺激すると心拍数が下がる リンガー液を別のカエルの心臓に作用すると、この心臓の拍動は抑制される 迷走神経から液性物質が分泌される

遅いシナプス伝達 この物質がアセチルコリンであると同定される 神経筋接合部にアセチルコリンがあることが確認され、神経伝達物質であると認定される 神経筋接合部でのアセチルコリンのはたらきはこれまで話したとおりである それでは、このアセチルコリンがどうやって心臓の拍動を抑制するのだろうか

アゴニストとアンタゴニスト 薬理学ではいろいろな薬物を使い、生理反応を代替できるか、あるいは阻害するかという研究をおこなう 代替できる薬物をアゴニスト（agonist）、阻害する薬物をアンタゴニスト（antagonist）と言う アゴニストは受容体に結合して本来の作用を起こすことができるが、アンタゴニストは受容体に結合はするが、本来の作用は起こさず、場所を塞いでしまう

アゴニストとアンタゴニスト アセチルコリンの場合 神経筋接合部では、アゴニストはニコチン、アンタゴニストは矢毒であるクラーレ 心臓の迷走神経では、アゴニストはムスカリン、アンタゴニストはベラドンナの成分であるアトロピン

アセチルコリンのアゴニスト ここで回転できるので両方の受容体に結合 ニコチン受容体と呼ぶ ムスカリン受容体と呼ぶ

ムスカリン受容体 アセチルコリンが迷走神経の節後繊維から放出されて抑制的にはたらくのは、アセチルコリンがムスカリン受容体と結合するため この受容体は、ホルモン受容体のところで述べたＧタンパク質連結型受容体 ヒトムスカリン受容体（青い部分は膜貫通ドメイン） 1 11 21 31 41 51 1 MNNSTNSSNN SLALTSPYKT FEVVFIVLVA GSLSLVTIIG NILVMVSIKV NRHLQTVNNY 60 61 FLFSLACADL IIGVFSMNLY TLYTVIGYWP LGPVVCDLWL ALDYVVSNAS VMNLLIISFD 120 121 RYFCVTKPLT YPVKRTTKMA GMMIAAAWVL SFILWAPAIL FWQFIVGVRT VEDGECYIQF 180 181 FSNAAVTFGT AIAAFYLPVI IMTVLYWHIS RASKSRIKKD KKEPVANQDP VSPSLVQGRI 240 241 VKPNNNNMPS SDDGLEHNKI QNGKAPRDPV TENCVQGEEK ESSNDSTSVS AVASNMRDDE 300 301 ITQDENTVST SLGHSKDENS KQTCIRIGTK TPKSDSCTPT NTTVEVVGSS GQNGDEKQNI 360 361 VARKIVKMTK QPAKKKPPPS REKKVTRTIL AILLAFIITW APYNVMVLIN TFCAPCIPNT 420 421 VWTIGYWLCY INSTINPACY ALCNATFKKT FKHLLMCHYK NIGATR

ムスカリン受容体 副交感神経迷走神経末端から放出 心臓のアセチルコリン（ムスカリン）受容体と結合 Ｇタンパク質を活性化 Ｋチャンネルを開く

交感神経と副交感神経 副交感神経である迷走神経の節後繊維から放出されたアセチルコリンが、心臓に抑制的にはたらくのは、ムスカリン受容体と結合するため それでは、交感神経が興奮性にはたらくのは？ 交感神経の節後繊維からはノルアドレナリンが分泌される

交感神経の心臓への作用 交感神経の節後繊維からはアドレナリンが分泌される 心臓ではアドレナリンは受容体に結合し、アデニル酸シクラーゼを活性化してcAMPを産生する アドレナリン受容体β１（青い部分は膜貫通ドメイン） 1 11 21 31 41 51 1 MGAGVLVLGA SEPGNLSSAA PLPDGAATAA RLLVPASPPA SLLPPASESP EPLSQQWTAG 60 61 MGLLMALIVL LIVAGNVLVI VAIAKTPRLQ TLTNLFIMSL ASADLVMGLL VVPFGATIVV 120 121 WGRWEYGSFF CELWTSVDVL CVTASIETLC VIALDRYLAI TSPFRYQSLL TRARARGLVC 180 181 TVWAISALVS FLPILMHWWR AESDEARRCY NDPKCCDFVT NRAYAIASSV VSFYVPLCIM 240 241 AFVYLRVFRE AQKQVKKIDS CERRFLGGPA RPPSPSPSPV PAPAPPPGPP RPAAAAATAP 300 301 LANGRAGKRR PSRLVALREQ KALKTLGIIM GVFTLCWLPF FLANVVKAFH RELVPDRLFV 360 361 FFNWLGYANS AFNPIIYCRS PDFRKAFQGL LCCARRAARR RHATHGDRPR ASGCLARPGP 420 421 PPSPGAASDD DDDDVVGATP PARLLEPWAG CNGGAAADSD SSLDEPCRPG FASESKV

交感神経の心臓への作用 cAMPはPKA（Ａキナーゼ）を活性化し、心臓ではPKAは電位依存性カルシウムチャンネルを開くことによって、興奮しやすくして心臓の鼓動を早めている 心臓に対する交感神経系と副交感神経系の拮抗的なはたらきは、このような仕組みで達成されている

自律神経系と運動神経系

シナプスは薬物の作用点 伝達物質の受容体は毒や薬物の標的であり、これを利用すると薬を開発することができる クラーレはニコチン受容体に作用して、筋肉を弛緩させるが、ムスカリン受容体には作用しないため、心臓には影響しない

シナプスは薬物の作用点 向精神薬は、中枢のシナプスに作用する benzodiazepin “tranquilizers”やbarbiturate drugsは、GABAとともにそれぞれ異なる受容部に結合し、低いGABA濃度でチャンネルを開くように作用し、GABAの作用を増強する

シナプスにおける伝達 早いシナプス伝達は信号を伝える 早いシナプス伝達には興奮性伝達と抑制性伝達がある 遅いシナプス伝達もある 遅いシナプス伝達によって､信号の伝わり方が修飾されるようだが､その話は次回へ続く