神經(jīng)肽（Neuropeptides）是一類由神經(jīng)元分泌的小分子蛋白質(zhì)，它們?cè)谏窠?jīng)系統(tǒng)中起著調(diào)節(jié)神經(jīng)傳遞和調(diào)節(jié)情緒、行為等功能的作用。神經(jīng)肽包括多種類型，如內(nèi)啡肽、去甲腎上腺素、催產(chǎn)素等，它們?cè)谏窠?jīng)科學(xué)研究中具有重要的意義。  

合成與加工

神經(jīng)肽由神經(jīng)元合成和/或使用(Kastin, 2000, Russo, 2017)。它們最初是作為大型無(wú)活性前體蛋白質(zhì)的前肽的一部分合成的(圖1)。前肽含有一個(gè)N端信號(hào)肽，這是新合成的基因產(chǎn)物進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔所必需的。信號(hào)序列在穿過(guò)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜的過(guò)程中被切斷，在ER-Golgi中產(chǎn)生前肽，以進(jìn)一步分選到受調(diào)節(jié)的分泌途徑中(Burbach, 2011)。為了釋放生物活性神經(jīng)肽，前肽被內(nèi)肽酶和外肽酶進(jìn)一步切割，并在翻譯后進(jìn)行修飾，例如糖基化、磷酸化、硫酸化、乙酰化、添加寡糖和N端焦谷氨酸形成(Hook, 2008, Sun and Zhao, 2017, Mains and Eipper, 1999)。常見(jiàn)的修飾是C端酰胺化(Eipper, 1992)。已知的生物活性肽中約有一半是α-酰胺化(圖1)(Mains and Eipper, 1999)。

圖1. 神經(jīng)肽的加工過(guò)程。神經(jīng)肽是作為大而無(wú)活性的前體蛋白質(zhì)(前肽)的一部分合成的。幾個(gè)蛋白水解切割步驟和翻譯后修飾導(dǎo)致生物活性肽的產(chǎn)生。   

內(nèi)切蛋白水解和翻譯后修飾同時(shí)發(fā)生在反式高爾基網(wǎng)絡(luò)和多肽包裝的致密核心囊泡中。 致密核心囊泡在神經(jīng)元中傳輸，可以在突觸間隙、細(xì)胞體和軸突上釋放多肽(Mains and Eipper, 1999, Russo, 2017)(圖2)。

圖2：神經(jīng)肽的激活和釋放。神經(jīng)肽最初在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成，在跨高爾基網(wǎng)絡(luò)和多肽包裝的致密核心囊泡中被切割和翻譯后修飾。神經(jīng)肽在致密核心囊泡中沿軸突運(yùn)輸，在Ca 2+ 流入時(shí)釋放，并通過(guò)擴(kuò)散分布。  

神經(jīng)肽的釋放、分散和失活

神經(jīng)肽經(jīng)常與其他神經(jīng)肽和神經(jīng)遞質(zhì)一起在單個(gè)神經(jīng)元中共同釋放，導(dǎo)致各種效應(yīng)（H?kfelt等，2003年，van den Pol，2012年）。在突觸中，密集核囊與含有谷氨酸等經(jīng)典神經(jīng)遞質(zhì)的突觸囊泡共定位（Russo，2017年）。雖然密集核囊和突觸囊泡經(jīng)常共同釋放，但它們使用不同的機(jī)制。像神經(jīng)遞質(zhì)一樣，神經(jīng)肽在去極化或其他信號(hào)的作用下，通過(guò)鈣依賴的胞吐釋放（Russo，2017年）。然而，與突觸囊泡中的神經(jīng)遞質(zhì)不同，密集核囊中的神經(jīng)肽在胞質(zhì)[Ca2+]濃度較低時(shí)釋放。傳統(tǒng)神經(jīng)遞質(zhì)的釋放被認(rèn)為發(fā)生在Ca2+進(jìn)入的位置附近，而神經(jīng)肽通常在離Ca2+進(jìn)入的位置一定距離處釋放。因此，相對(duì)于Ca2+進(jìn)入的位置，密集核囊的位置可能決定了分泌所需的Ca2+量（Mains和Eipper，1999年）。   

與經(jīng)典的神經(jīng)遞質(zhì)不同，神經(jīng)肽從釋放部位擴(kuò)散，因此可以在相對(duì)較大的距離(nm到mm)上發(fā)揮作用(圖2)。這種擴(kuò)散驅(qū)動(dòng)的分布被稱為體積傳輸或分散(van den Pol, 2012, Russo, 2017)。由于肽沒(méi)有再攝取機(jī)制，它們只能慢慢地從細(xì)胞外空間移除。相比之下，經(jīng)典的神經(jīng)遞質(zhì)通過(guò)專門的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白迅速?gòu)耐挥|間隙移除。體積傳輸和缺乏再攝取的結(jié)合有助于神經(jīng)肽的相對(duì)持久效應(yīng)(Russo, 2017)。與神經(jīng)遞質(zhì)相比，神經(jīng)肽的壽命較長(zhǎng)，但其作用終止。細(xì)胞外蛋白酶會(huì)使其失活，在某些情況下，細(xì)胞外蛋白酶甚至可以通過(guò)裂解現(xiàn)有的神經(jīng)肽來(lái)產(chǎn)生新的生物活性肽。(Russo, 2017)。  

受體激活

所有神經(jīng)肽都通過(guò)細(xì)胞表面受體作為信號(hào)傳導(dǎo)器。幾乎所有的神經(jīng)肽都作用于G蛋白偶聯(lián)受體，觸發(fā)第二信使級(jí)聯(lián)來(lái)調(diào)節(jié)細(xì)胞活性(H?kfelt et al., 2003, Russo, 2017)。與肽配體一樣，受體不僅廣泛分布在神經(jīng)系統(tǒng)中，而且還分布在許多其他組織中(H?kfelt et al., 2003)。 

與神經(jīng)遞質(zhì)受體(微摩爾Kds)相比，神經(jīng)肽受體具有相對(duì)較高的配體親和力(納摩爾Kds)。這樣，少量擴(kuò)散肽仍然可以激活受體。這一事實(shí)和它們的長(zhǎng)壽命使神經(jīng)肽在相對(duì)較低的濃度下在相對(duì)較長(zhǎng)的距離上保持活性(Russo, 2017)。  

差異表達(dá)與加工多樣性

由于選擇性剪接、串聯(lián)組織或前肽的細(xì)胞特異性差異化翻譯后加工，單個(gè)神經(jīng)肽基因通常表現(xiàn)出多種表型(Albrechtsen和Rehfeld,2021)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)降鈣素基因產(chǎn)生編碼降鈣素肽或降鈣素基因相關(guān)肽(CGRPs)的mRNA時(shí)，選擇性剪接被發(fā)現(xiàn)(Amara et al.1982)。對(duì)于某些神經(jīng)肽，前肽被差異化加工以產(chǎn)生不同長(zhǎng)度的成熟肽，這些肽釋放出與受體結(jié)合的相同表位(圖3A)(Rehfeld et al.2008)。雖然相同前體的不同產(chǎn)物與相同的受體結(jié)合，但它們從循環(huán)中清除的差異影響了它們的作用。因此，proCCK是否主要加工為CCK-33、CCK-12或CCK-8，或者prosomatostatin是否加工為生長(zhǎng)抑素-28或生長(zhǎng)抑素-14，這都是相關(guān)的(Albrechtsen和Rehfeld, 2021)。

圖3：神經(jīng)肽的差異加工。 A：對(duì)于一些神經(jīng)肽，前體肽的差異加工導(dǎo)致長(zhǎng)度不同的成熟肽，但它們?nèi)匀还蚕硐嗤氖荏w結(jié)合表位。 B：在某些情況下，前體肽包含不同的神經(jīng)肽，可以在不同的組織中進(jìn)行差異加工。    

基因表達(dá)不同生物活性肽的另一種方式是基因本身編碼含有不同神經(jīng)肽的前肽(圖3B)，例如阿片肽基因和一些速激肽基因。 這些不同的神經(jīng)肽存在于同一個(gè)前肽中，可以在不同的組織中進(jìn)行差異化處理(Albrechtsen和Rehfeld,2021)。   

多肽的功能

神經(jīng)肽在多種靶組織中起作用，其作用可以是局部的或遠(yuǎn)距離的，因此幾乎所有的身體功能都可以被調(diào)節(jié)(Russo, 2017)。許多具有相似結(jié)構(gòu)的神經(jīng)肽具有非常不同的功能。例如，加壓素和催產(chǎn)素是兩種下丘腦肽，每種都由9個(gè)氨基酸組成(見(jiàn)圖4A和4B的腦切片的免疫組化染色)。這兩種肽在其中7個(gè)殘基上是相同的，被認(rèn)為是進(jìn)化早期基因重復(fù)的結(jié)果。這兩種肽的作用是不同的：催產(chǎn)素引起乳汁分泌和子宮收縮，而加壓素引起腎臟水潴留和血管收縮(Mains和Eipper,1999)。

神經(jīng)肽一直以來(lái)都對(duì)疼痛傳遞感興趣。對(duì)轉(zhuǎn)基因小鼠的研究表明，缺乏P物質(zhì)或其受體的小鼠對(duì)中度或重度疼痛沒(méi)有反應(yīng)(H?kfelt et al., 2003)。另一種肽，降鈣素基因相關(guān)肽(CGRP)，在偏頭痛的病理生理學(xué)中發(fā)揮重要作用(參見(jiàn)圖5A和5B的脊髓切片染色)(Edvinsson et al., 2018, Russo, 2015)。

中樞神經(jīng)系統(tǒng)對(duì)食物攝入的控制是另一個(gè)正在進(jìn)行的研究課題。神經(jīng)肽Y刺激碳水化合物攝入，而半乳糖胺刺激脂肪攝入(見(jiàn)圖6A和6B腦切片的免疫組化染色)。刺參相關(guān)肽和食欲素也有刺激作用。其他神經(jīng)肽，如黑皮質(zhì)素和可卡因-安非他命調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄本，抑制食物攝入(H?kfelt et al., 2003)。

總之，神經(jīng)肽的各種功能與這組信號(hào)分子本身一樣多樣。以下是一些神經(jīng)肽及其功能的列表：

疾病與藥物開(kāi)發(fā)

大量的神經(jīng)肽和神經(jīng)肽受體為藥物靶點(diǎn)的發(fā)現(xiàn)提供了許多機(jī)會(huì)。食欲素神經(jīng)元僅位于側(cè)下丘腦，并支配大腦的廣泛區(qū)域(見(jiàn)圖7A和7B的免疫組化圖片)。 幾家制藥公司正以這些系統(tǒng)為靶點(diǎn)，開(kāi)發(fā)治療肥胖癥的藥物(H?kfelt et al., 2003)。

在P物質(zhì)發(fā)現(xiàn)70年后，第一種肽類藥物，一種P物質(zhì)拮抗劑，被用于臨床試驗(yàn)治療抑郁癥。肽類研究進(jìn)展緩慢部分原因是合成選擇性和強(qiáng)效的血腦屏障穿透激動(dòng)劑或拮抗劑的困難(H?kfelt et al., 2003)。近年來(lái)，針對(duì)CGRP及其受體的單克隆抗體作為一種新的偏頭痛治療方法被引入，它們通過(guò)阻斷CGRP信號(hào)通路來(lái)預(yù)防偏頭痛，是目前先進(jìn)的技術(shù)(Sevivas和Fresco,2022年，Vandervorst等，2021年)。  

靶向神經(jīng)肽的抗體

一般而言，我們的目標(biāo)是開(kāi)發(fā)針對(duì)活性肽的抗體，并使用加工過(guò)的肽或切割活性肽的末端部分，包括已知的修飾，用于免疫。我們的抗體在免疫組化(IHC和IHC-P，如圖8A)或免疫細(xì)胞化學(xué)(ICC，圖8B)中表現(xiàn)出優(yōu)異的性能，可以作為您研究的有價(jià)值的實(shí)驗(yàn)試劑！

神經(jīng)肽和肽類激素

原作者：SySy--Dr. Beate Friedrich

參考文獻(xiàn)

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