内啡肽(Endorphins),亦称
安多芬或
脑内啡,是一组在大脑和神经系统中产生的肽类,它们是身体自我调节疼痛和情绪的重要化学物质。这些物质能够模拟阿片类药物如吗啡和海洛因的效果,但不引起药物依赖。内啡肽通过与特定的阿片受体结合,有效减轻疼痛感觉,同时增强快乐感和满足感,从而在自然疼痛管理和情绪调节中发挥关键作用。人体在进行剧烈运动、吃辣食、大笑或经历压力时会产生更多的内啡肽,这解释了为何这些活动有时能使人感到“高兴”的原因。内啡肽的发现为理解人类行为和情绪提供了生物学基础,同时指出了一种不依赖药物即可提升个体福祉的途径。研究内啡肽不仅有助于开发新的疼痛管理方法,还有助于治疗情绪障碍,如抑郁症和焦虑症。
发展历史
1970年,在一场骑马事故后,一名神经科学的研究生Candace Pert躺在医院的病床上,不断地接受吗啡注射,这是一种从鸦片类植物中提取的止痛药。这个经历使她有了强烈的好奇心,想知道吗啡的作用是怎么产生的。几年后,她和Solomon Snyder 发现吗啡通过和脑部某些特殊受体结合来产生效果,震惊了整个科学界(Pert& Snyder, 1973年)。
在1975年,脑内啡分别由两组独立的研究人员同时发现。
苏格兰的约翰‧休斯(John Hughes)及汉斯‧科斯特利兹(HansKosterlitz)首次由猪的脑袋中发现有α(alpha)、β(beta)及γ(gamma)3种脑内啡。当时他们称它为enkephalins(由大脑的希腊文εγκέφαλος 变化而成)。同一时间,另一组美国研究人员Rabi Simantov和Solomon H.Snyder在牛的脑袋中发现脑内啡。埃里‧西门(Eric Simon)(日后发现人类体内的吗啡受体)把它称为脑内啡,是内生吗啡的缩写。事实上吗啡本身并不是肽,但近期的研究发现,人类或动物的肌肉细胞组织能产生吗啡。
目前已经发现的有亮氨酸–脑啡肽、甲硫氨酸–脑啡肽、α–内啡肽、β–内啡肽等多种。这些肽类除具有镇痛功能外,尚具有许多其它生理功能,如调节体温、心血管、呼吸功能。
内啡肽是一类内源性阿片肽,能够与脑内的吗啡受体特异性结合,起到类似吗啡的作用,因此被称为“内源性吗啡样肽”。它们广泛存在于脊椎动物的神经细胞中,通过与阿片受体的结合,发挥镇痛、缓解压力和调节情绪等作用。根据分子结构的不同,内啡肽分为α-内啡肽(由17个氨基酸组成)、γ-内啡肽(18个氨基酸)和β-内啡肽(31个氨基酸),其中β-内啡肽分子量最大,功能最为复杂。这些内啡肽与脑啡肽(另一类内源性阿片肽)共同参与神经传导,调节痛觉和情绪。此外,在无脊椎动物的神经组织中也发现了具有免疫学类似反应的物质,表明其在更广泛的生物界中可能具有类似功能。研究表明,内啡肽、脑啡肽与脂肪酸释放激素、副肾皮质激素、黑素细胞刺激激素等都来源于一种共同的前体蛋白——前阿片黑素皮质素原(POMC)。POMC通过酶切作用生成多种活性肽,其中包括内啡肽、促肾上腺皮质激素(ACTH)和黑素细胞刺激激素(α-MSH),分别在镇痛、应激反应和黑色素调节中发挥重要作用
内啡肽也被称之为“快感荷尔蒙”或者“年轻荷尔蒙”,意味这种荷尔蒙可以帮助人保持年轻快乐的状态。
类型
内啡肽类由三种内源性阿片肽组成:α-内啡肽、β-内啡肽和γ-内啡肽。内啡肽均由前体蛋白原阿黑皮素合成,并且均在其N末端含有Met-脑啡肽基序:Tyr-Gly-Gly-Phe-Met。α-内啡肽和γ-内啡肽分别由Thr(16)-Leu(17)残基和Leu(17)-Phe(18)残基之间β-内啡肽的蛋白水解裂解产生。α-内啡肽的序列最短,β-内啡肽的序列最长。
α-内啡肽和γ-内啡肽主要存在于垂体前叶和中叶。虽然β-内啡肽的阿片活性受到研究,但α-内啡肽和γ-内啡肽都缺乏对阿片受体的亲和力,因此不会像β-内啡肽那样影响身体。一些研究将α-内啡肽活性描述为与精神兴奋剂相似,而 γ-内啡肽活性则分别与精神安定药相似。
产生途径
运动
有科学研究表明,人的大脑在运动中会产生“内啡肽”,这种物质与人心情的好坏息息相关。当运动达到一定量时,人体内的内啡肽分泌会增多,在内啡肽的激发下,人们会感到快乐和满足,可以帮助人排遣压力和不快。
大笑
大笑1分钟可以牵动13块肌肉,使机体产生内啡肽。内啡肽是一种天然的镇静剂。如果长期坚持每天笑3次,每次3分钟,能增强血管弹性,刺激机体释放内啡肽。
合成过程
内啡肽前体主要在垂体中产生。所有三种类型的内啡肽都是前体蛋白阿黑皮素原(POMC)的片段。在跨高尔基体网络中,POMC与膜结合蛋白羧肽酶E(CPE)结合。CPE促进POMC转运到未成熟的出芽囊泡中。在哺乳动物中,前肽转化酶1(PC1)将POMC裂解为促肾上腺皮质激素(ACTH)和β-促脂激素(β-LPH)。β-LPH是一种几乎没有鸦片活性的垂体激素,然后不断裂解成不同的肽,包括α-内啡肽、β-内啡肽和γ-内啡肽。肽转化酶2(PC2)负责将β-LPH裂解为β-内啡肽和γ-促脂激素。β-内啡肽的蛋白水解裂解导致α-内啡肽和γ-内啡肽的形成
作用机理
内啡肽通常在疼痛时从脑下垂体释放,可作用于中枢神经系统(CNS)和周围神经系统(PNS)。在三七总皂甙中,β-内啡肽是垂体释放的主要内啡肽。内啡肽通过结合周围神经的 μ 受体来抑制疼痛信号的传递,从而阻止神经递质物质P的释放。中枢神经系统中的机制相似,但通过阻断不同的神经递质来发挥作用:γ-氨基丁酸(GABA)。反过来,抑制GABA会增加多巴胺的产生和释放,多巴胺是一种与奖励学习相关的神经递质。
在身体受到一定刺激后,内啡肽会被释放出来,内啡肽通过与阿片受体结合释放信号行使神经功能。阿片受体分别含有不同的亚型,内啡肽与不同阿片受体结合以产生不同的生物效应。内源性阿片受体主要有G蛋白偶联受体(GProtein-Coupled Receptors,GPCRs):μ(μ opioid receptor,MOPR)、δ(δ opioid receptor,DOPR)、κ(κ opioid receptor,KOPR)和痛敏肽受体(nociceptin opioid receptor,NOPR)四种。
功能
内啡肽在人体对疼痛的抑制反应中发挥着重要作用。研究表明,经过训练的人进行的冥想可以触发内啡肽的释放。笑也可能刺激内啡肽的产生,提高人的痛阈。
剧烈的有氧运动可以引发内啡肽的产生。据推测,β-内啡肽的释放会导致“跑步者的高潮”现象。然而,一些研究支持这样的假设:跑步者的快感是由于内源性大麻素的释放而不是内啡肽的释放。内啡肽可能有助于运动对焦虑和抑郁产生积极作用。同样的现象也可能在运动成瘾中发挥作用。经常进行剧烈运动可能会导致大脑在休息期间下调内啡肽的产生以维持体内平衡,从而导致一个人更加剧烈地运动以获得同样的感觉。
内啡肽参与了许多与痛有关的行为反应。例如:孕妇胎盘血流中的内啡肽水平在临近分娩时会上升,这会减轻生产时的疼痛;长跑者和一些运动员体内的内啡肽水平也会有所增高,这会增强剧烈运动时抵御不适和疼痛的能力;厌食女子的体内也有高水平的内啡肽,其体重恢复正常时水平会下降,这可以解释为什么有些厌食女子在饥饿后会报告感觉很好,并有一种情不自禁地想进行身体锻炼的倾向。研究发现,实验室大鼠喜欢吃巧克力,但注射纳洛酮后巧克力就吃得少了。据推测,吃巧克力带来的愉悦可能与内啡肽的释放有一定关系。
镇痛作用
内啡肽有轻度镇痛作用,针刺使大鼠脑组织中内啡肽含量增高,可诱导镇痛.,内啡肽含量增高,镇痛效果也随之增强。患有慢性疼痛病症的病人内啡肽水平较低,通过电针炙提高内啡肽含量可缓解疼痛。临床中安慰剂的镇痛效应由内啡肽起到调节作用。
对动物的情绪和行为产生影响
动物实验,α-内啡肽可使动物镇静,β-内啡肽可使动物动作僵硬、运动减少、抽搐、鼠甩尾反射减少,γ-内啡肽能使正常驯服的大鼠变得狂暴而愤怒。
对垂体激素分泌产生影响
内啡肽可抑制多巴胺神经元的活动,转而促进催乳素释放因子分泌,从而促进垂体前叶分泌催乳素和生长激素,在正常情况下起着生理调节作用。垂体后叶激素(抗利尿激素和催产素)的释放,也受垂体中间叶内啡肽的调节。
系统
从70年代开始,Gilbert等发现
应激反应能引起机体特殊部位分泌多种
内源性阿片肽,并与不同的受体结合。经过不断努力,共发现了五种
阿片受体,分别是μ受体、δ受体、κ受体、σ受体和ε受体,其中μ受体又分为μ1和μ2受体。这些受体分布在
痛觉传导区以及与情绪和行为有关的区域,集中分布在
导水管周围灰质、内侧
丘脑、
杏仁核和脊髓胶质区。这些复杂的受体可以被不同的
激动剂激活,产生不同的
生物效应。例如主要分布于脑干的μ受体被
吗啡激活后,可产生镇痛和
呼吸抑制等作用,而主要分布于
大脑皮质的κ受体只产生镇痛作用而不抑制呼吸。与
阿片受体发生
特异性结合的
内源性肽类物质有内啡肽、
脑啡肽和
强啡肽,它们广泛存在于脑、
垂体、
胎盘、胃肠道和血浆中,表现出明显的
阿片活性,并参予与性格、情绪和行为有关的脑功能活动。内啡肽有α、β、γ、δ四种类型。其中β内啡肽大量存在于垂体中。脑啡肽是内源性阿片样物质中两种特殊的五肽化合物:
亮氨酸和
甲硫氨酸脑啡肽,含有与吗啡相似的活性基团。在离体
突触阿片结合测定中,脑啡肽、α内啡肽和γ内啡肽具有同吗啡一样的活性,而β内啡肽的活性则5~10倍于吗啡。内啡肽的镇痛作用只在大脑内给予时方能见到,但尚未证实外周
给药是否有镇痛活性。内源性肽类物质、阿片受体和内啡肽
神经元共同组成了
内啡肽系统。
80年代,根据
免疫学分析,人们搞清了三个内源性肽类物质前体分子的
DNA序列,分别命名为
脑啡肽原 、ACTH/内啡肽原和
强啡肽原。与典型的肽激素相似,阿片类前体无
生物活性,依靠酶分解转化才能产生具有活性的分子。所有天然内啡肽的始端都有四个相同的
氨基酸,即酪–甘–甘–
苯丙氨酸(
Tyr-
Gly-Gly-Phe)。各种内啡肽性质的不同,反映出除这部分以外其它结构的延伸。 应激激素以
免疫系统作为
标靶已逐步引起重视。手术或创伤后,患者常出现
免疫功能的紊乱,这可能与内啡肽有一定关系。Shavit等指出,
白细胞代谢产物能直接刺激垂体ACTH和β–内啡肽的释放,阿片制剂作用于
中枢神经系统会 影响机体免疫功能,从而提出了免疫-
阿片类物质相互作用的理论。
阿片制剂和类阿片物质可与
单核细胞、
粒细胞、
淋巴细胞和
补体相结合,ACTH和类阿片物质已在淋巴细胞、
浆细胞、
巨噬细胞和
血小板中检出。
白细胞干扰素虽不能从类阿片物质前体因子中衍生,但在结构上与其十分相似,并具有类
阿片肽或ACTH相似的生物效应。在离体试验中阿片类药物会影响免疫功能的测定,而在
体内试验时,如果注用阿片制剂或其他
拮抗药也能改变免疫过程和结果。
对异物抗原敏感的免疫系统能激发神经-内分泌的一系列连锁反应。在这个过程中阿片类物质也起着作用,甚至由此而造成
感染性休克。临床已应用
纳洛酮治疗临床感染性休克,显示了一定的疗效。