Synaptic Systems：Neuropeptides 神經肽?

神經肽（Neuropeptides）是一類由神經元分泌的小分子蛋白質，它們在神經系統中起著調節神經傳遞和調節情緒、行為等功能的作用。神經肽包括多種類型，如內啡肽、去甲腎上腺素、催產素等，它們在神經科學研究中具有重要的意義。  

合成與加工

神經肽由神經元合成和/或使用(Kastin, 2000, Russo, 2017)。它們最初是作為大型無活性前體蛋白質的前肽的一部分合成的(圖1)。前肽含有一個N端信號肽，這是新合成的基因產物進入內質網腔所必需的。信號序列在穿過內質網膜的過程中被切斷，在ER-Golgi中產生前肽，以進一步分選到受調節的分泌途徑中(Burbach, 2011)。為了釋放生物活性神經肽，前肽被內肽酶和外肽酶進一步切割，并在翻譯后進行修飾，例如糖基化、磷酸化、硫酸化、乙?；?、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. 神經肽的加工過程。神經肽是作為大而無活性的前體蛋白質(前肽)的一部分合成的。幾個蛋白水解切割步驟和翻譯后修飾導致生物活性肽的產生。   

內切蛋白水解和翻譯后修飾同時發生在反式高爾基網絡和多肽包裝的致密核心囊泡中。 致密核心囊泡在神經元中傳輸，可以在突觸間隙、細胞體和軸突上釋放多肽(Mains and Eipper, 1999, Russo, 2017)(圖2)。

圖2：神經肽的激活和釋放。神經肽最初在內質網合成，在跨高爾基網絡和多肽包裝的致密核心囊泡中被切割和翻譯后修飾。神經肽在致密核心囊泡中沿軸突運輸，在Ca 2+ 流入時釋放，并通過擴散分布。  

神經肽的釋放、分散和失活

神經肽經常與其他神經肽和神經遞質一起在單個神經元中共同釋放，導致各種效應（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典神經遞質的突觸囊泡共定位（Russo，2017年）。雖然密集核囊和突觸囊泡經常共同釋放，但它們使用不同的機制。像神經遞質一樣，神經肽在去極化或其他信號的作用下，通過鈣依賴的胞吐釋放（Russo，2017年）。然而，與突觸囊泡中的神經遞質不同，密集核囊中的神經肽在胞質[Ca2+]濃度較低時釋放。傳統神經遞質的釋放被認為發生在Ca2+進入的位置附近，而神經肽通常在離Ca2+進入的位置一定距離處釋放。因此，相對于Ca2+進入的位置，密集核囊的位置可能決定了分泌所需的Ca2+量（Mains和Eipper，1999年）。   

與經典的神經遞質不同，神經肽從釋放部位擴散，因此可以在相對較大的距離(nm到mm)上發揮作用(圖2)。這種擴散驅動的分布被稱為體積傳輸或分散(van den Pol, 2012, Russo, 2017)。由于肽沒有再攝取機制，它們只能慢慢地從細胞外空間移除。相比之下，經典的神經遞質通過專門的轉運蛋白迅速從突觸間隙移除。體積傳輸和缺乏再攝取的結合有助于神經肽的相對持久效應(Russo, 2017)。與神經遞質相比，神經肽的壽命較長，但其作用終止。細胞外蛋白酶會使其失活，在某些情況下，細胞外蛋白酶甚至可以通過裂解現有的神經肽來產生新的生物活性肽。(Russo, 2017)。  

受體激活

所有神經肽都通過細胞表面受體作為信號傳導器。幾乎所有的神經肽都作用于G蛋白偶聯受體，觸發第二信使級聯來調節細胞活性(H?kfelt et al., 2003, Russo, 2017)。與肽配體一樣，受體不僅廣泛分布在神經系統中，而且還分布在許多其他組織中(H?kfelt et al., 2003)。 

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

差異表達與加工多樣性

由于選擇性剪接、串聯組織或前肽的細胞特異性差異化翻譯后加工，單個神經肽基因通常表現出多種表型(Albrechtsen和Rehfeld,2021)。當發現降鈣素基因產生編碼降鈣素肽或降鈣素基因相關肽(CGRPs)的mRNA時，選擇性剪接被發現(Amara et al.1982)。對于某些神經肽，前肽被差異化加工以產生不同長度的成熟肽，這些肽釋放出與受體結合的相同表位(圖3A)(Rehfeld et al.2008)。雖然相同前體的不同產物與相同的受體結合，但它們從循環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是否加工為生長抑素-28或生長抑素-14，這都是相關的(Albrechtsen和Rehfeld, 2021)。

圖3：神經肽的差異加工。 A：對于一些神經肽，前體肽的差異加工導致長度不同的成熟肽，但它們仍然共享相同的受體結合表位。 B：在某些情況下，前體肽包含不同的神經肽，可以在不同的組織中進行差異加工。    

基因表達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。 這些不同的神經肽存在于同一個前肽中，可以在不同的組織中進行差異化處理(Albrechtsen和Rehfeld,2021)。   

多肽的功能

神經肽在多種靶組織中起作用，其作用可以是局部的或遠距離的，因此幾乎所有的身體功能都可以被調節(Russo, 2017)。許多具有相似結構的神經肽具有非常不同的功能。例如，加壓素和催產素是兩種下丘腦肽，每種都由9個氨基酸組成(見圖4A和4B的腦切片的免疫組化染色)。這兩種肽在其中7個殘基上是相同的，被認為是進化早期基因重復的結果。這兩種肽的作用是不同的：催產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)。

神經肽一直以來都對疼痛傳遞感興趣。對轉基因小鼠的研究表明，缺乏P物質或其受體的小鼠對中度或重度疼痛沒有反應(H?kfelt et al., 2003)。另一種肽，降鈣素基因相關肽(CGRP)，在偏頭痛的病理生理學中發揮重要作用(參見圖5A和5B的脊髓切片染色)(Edvinsson et al., 2018, Russo, 2015)。

中樞神經系統對食物攝入的控制是另一個正在進行的研究課題。神經肽Y刺激碳水化合物攝入，而半乳糖胺刺激脂肪攝入(見圖6A和6B腦切片的免疫組化染色)。刺參相關肽和食欲素也有刺激作用。其他神經肽，如黑皮質素和可卡因-安非他命調節轉錄本，抑制食物攝入(H?kfelt et al., 2003)。

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

疾病與藥物開發

大量的神經肽和神經肽受體為藥物靶點的發現提供了許多機會。食欲素神經元僅位于側下丘腦，并支配大腦的廣泛區域(見圖7A和7B的免疫組化圖片)。 幾家制藥公司正以這些系統為靶點，開發治療肥胖癥的藥物(H?kfelt et al., 2003)。

在P物質發現70年后，第一種肽類藥物，一種P物質拮抗劑，被用于臨床試驗治療抑郁癥。肽類研究進展緩慢部分原因是合成選擇性和強效的血腦屏障穿透激動劑或拮抗劑的困難(H?kfelt et al., 2003)。近年來，針對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，它們通過阻斷CGRP信號通路來預防偏頭痛，是目前先進的技術(Sevivas和Fresco,2022年，Vandervorst等，2021年)。  

靶向神經肽的抗體

一般而言，我們的目標是開發針對活性肽的抗體，并使用加工過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)或免疫細胞化學(ICC，圖8B)中表現出優異的性能，可以作為您研究的有價值的實驗試劑！

神經肽和肽類激素

原作者：SySy--Dr. Beate Friedrich

參考文獻

• Albrechtsen and Rehfeld, 2021: On premises and principles for measurement of gastrointestinal peptide hormones.PMID: 33811948IF: 3.0?Q3

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• Ilnytska and Argyropoulos, 2008: The role of the Agouti-related protein in energy balance regulation. PMID: 18470724IF: 8.0?Q1

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• Nixon et al., 2015: Sleep disorders, obesity, and aging: the role of orexin. PMID: 25462194IF: 13.1?Q1

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• Russo, 2015: Calcitonin gene-related peptide (CGRP): A new target for migraine. PMID: 25340934IF: 12.5?Q1

• Van den Pol, 2012: Neuropeptide transmission in brain circuits. PMID: 23040809IF: 16.2?Q1

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