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signal transduction in the nervous system

signal transduction in the nervous system. The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2000. B9502064 陳逸璘 B9502066 彭士匯 B9502083 蔡宜珊 B9502084 蔡承男 B9502090 戴維辰 B9502091 賴韻如 B9502093 蕭聖暉. Arvid Carlsson Paul Greengard. Scientists. 研究內容. Arvid Carlsson.

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Presentation Transcript

  1. signal transduction in the nervous system The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2000 B9502064陳逸璘 B9502066彭士匯 B9502083蔡宜珊 B9502084蔡承男 B9502090戴維辰 B9502091賴韻如 B9502093蕭聖暉

  2. Arvid Carlsson Paul Greengard Scientists

  3. 研究內容 Arvid Carlsson • 以reserpine將神經末梢的神經傳導物質排空時，動物出現自發性活動功能喪失的異常現象 • 若給予L-dopa(多巴胺的前驅物)則顯著恢復其功能 • 若給予其他神經傳遞物質則無治療功效 (出處：A Paradigm Shift in Brain Research，Science 2 Nov.2001 :Vol. 294. no. 5544, pp. 1020 – 1023) 主要貢獻 發現多巴胺為一種神經傳導物質 • 多巴胺與運動的控制有關 • 缺乏多巴胺會導致帕金森氏症

  4. Reversal of reserpine's effects by DOPA. (Top) Rabbits treated with reserpine (5mg/kg intravenously). (Bottom) The same rabbits 15min after D-L-DOPA (200mg/kg intravenously).

  5. 研究內容 Paul Greengard • 神經訊息傳遞物質的傳遞是屬於持續幾秒甚至幾小時的慢速突觸傳導 • 蛋白質磷酸化在神經訊息傳遞方面扮演重要角色 (出處：The Neurobiology of Slow Synaptic Transmission ，Science 2 Nov.2001 :Vol. 294. no. 5544, pp. 1024 – 1030) 主要貢獻 發現傳導靠化學變化而發生 • 瞭解多巴胺和其他神經傳遞物質如何對神經系統發揮作用

  6. Nerve Transduction 神經傳遞 • 傳遞層面 • 電（細胞膜表面電位變化，最大120M/S） • 化學(離子的分泌，突觸的聯繫）

  7. Neurotransmitters 神經遞質 • 神經遞質 • 交感神經（正腎上腺素、腎上腺素、多巴胺） • 副交感神經（乙醯膽鹼）

  8. Dopamine 什麼是多巴胺？ • 多巴胺屬兒茶酚胺類，由酪胺酸（tyrosine)經過酵素作用生成。 • 多巴胺主要分佈在基底核，其前驅物左多巴（Ｌ－ＤＯＰＡ）可通過血腦障壁

  9. 酪胺酸 tyrosine hydroxylase 酪氨酸羥化酶 +OH 左多巴 dopa decarboxylase 左多巴脫羧酶 多巴胺 dopamine β-hydroxylase 多巴胺β-羥化酶 +OH 正腎上腺素 Phenylethanolamine-N-methyltransferase(PNMT) 苯乙烯胺-N-甲基轉移酶 腎上腺素

  10. Basal nuclei 基底核 • 是包埋於大腦髓質中的灰質團塊，位於大腦基底部。基底核包含蒼白球 (globus pallidus)，尾核 (caudate nucleus)，視丘下核 (subthalamic nucleus)，被殼 (putamen) 和黑質(substantia nigra)區域 ， 這些腦部區域主要負責動作的協調 主要包括屏狀核、尾狀核、豆狀核、杏仁

  11. Corpus Striatum 紋狀體 • 紋狀體：尾狀核、豆狀核合稱紋狀體。主要功能是維持骨骼肌的張力，協調肌群運動。 • [註]新紋狀體(Neostriatum)：由殼核、尾狀核組成

  12. Secretion of Dopamine 多巴胺的分泌 • 位於大腦黑質區中腦的神經細胞軸突會延伸至紋狀體，並由神經末梢釋放出多巴胺，多巴胺會引發紋狀體中的神經興奮。 在大腦中傳遞的分布圖。由下而上，分別是「腦幹」、「杏仁核」及「紋狀體」。

  13. Pathways

  14. Glutamate 促進 抑制 間接促進 間接抑制 NMDA AMPA Dopamine GABA D2 GABAA D1 Ca2+ cAMP PP2B PKA DARPP-32 pDARPP-32 PP1 NMDA AMPA P P

  15. 特別強調 • PK: 可使蛋白質磷酸化。 本報告出現的PK有PKA。 • PP: 可使蛋白質去磷酸化。 本報告出現的PP有PP1、PP2A、PP2B三種。

  16. DARPP-32 control

  17. First messenger Adenylyl cyclase G protein GTP G-protein-linked receptor ATP cAMP Protein kinase A Cellular responses Dopamine Pathway

  18. Back

  19. Glutamate Pathway

  20. Back

  21. GABA Pathway

  22. Back

  23. Different sites, different functions DARPP-32磷酸化的位置不同，他的功能就會不同！ Ⅳ Ⅱ Ⅰ Ⅲ Ⅲ Ⅳ Ⅱ Ⅰ CDK5 = cyclin-dependent kinase 5 PKA = cAMP-dependent protein kinase CK = casein kinase “T”代表Threonine，數字代表從N端開始算第幾個a.a.

  24. Dopamine v.s. Glutamate Dopamine>Glutamate

  25. Dopamine v.s. Glutamate Dopamine<Glutamate

  26. Related Diseases 相關疾病介紹

  27. 屬於神經退化性疾病。 症狀：肢體僵硬、動作緩慢、顫抖及步伐不穩。 病因：不明，可能是基因或毒物引起 病理特徵：中腦的黑質組織(substantia nigra)多巴胺神經細胞大量流失，造成控制活動功能的基底核內多巴胺含量不足，導致基底核後的神經傳遞衰弱，使得訊息在送到大腦皮質運動區的過程受阻。 Parkinson’s Disease 帕金森氏症

  28. Parkinson Therapy 帕金森的治療 BBB(Blood Brain Barrier) DA decarboxylase DA 副作用 Carbidopa decarboxylase L-Dopa DA

  29. 帕金森的治療 缺點：只能紓解症狀，不能根本治療 副作用：疾病進展時，便需要更多劑量的L-Dopa來抑制症狀，會造成諸如不自主的揮動、精神異常及幻覺等嚴重副作用。 Parkinson Therapy

  30. 精神分裂症 發生率：約1% 症狀：妄想、易產生幻覺、不正常的沒組織的想法或（和）語言 、工作和社交能力崩潰、緊張症 病因：遺傳、多巴胺的過度反應所造成。 Schizophrenia

  31. 精神分裂症的療法 常用藥物：chlorpromazine 功效： 作用機制類似多巴胺，可以和多巴胺受體結合。 因而阻擋多巴胺和多巴胺受體結合，所以可以降低多巴胺在突觸的傳導，而降低多巴胺的過度反應。 Schizophrenia Therapy

  32. Contribution & Future 貢獻與展望 • 畢生研究神經系統如何透過不同的神經物質和分子機轉來傳遞神經訊息，使得人腦能夠正常運作，進而發揮思考、記憶、運動、情緒等功能。 • 由於他們的研究了解了大腦疾病 如帕金森症、精神分裂症、憂鬱症、阿滋海默症的病因，進而發展出新的治療藥物，對全人類作出重大貢獻。

  33. Reference • Science 2 November 2001:Vol. 294. no. 5544, pp. 1020 – 1030 • http://www.wretch.cc/blog/GenKiXY&article_id=2801673 • http://www.cerebromente.org.br/n08/doencas/drugs/gaba_i.htm • http://www.bris.ac.uk/Depts/Synaptic/info/glutamate.html • http://en.wikipedia.org/ • http://brc.se.fju.edu.tw/nobelist/200x/2000.htm • http://sci.nctu.edu.tw/index.php?now=room&page=room_show.php&now_page=1&articl\ • e_id=149&person_name=%E6%BD%98%E9%9C%87%E6%BE%A4 • http://med.mc.ntu.edu.tw/~neuro/3_parkinson_41.htm • http://www.dls.ym.edu.tw/neuroscience/nsdivide_c.htm • http://sa.ylib.com/read/readshow.asp?FDocNo=720&CL=19 • http://www.sciscape.org/news_detail.php?news_id=272 • http://www.sciscape.org/news_detail.php?news_id=839 • http://nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/2000/index.html • 諾貝爾生理醫學桂冠

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