5-羟色胺与多巴胺的关系及对运动疲劳的影响

程明晨 季苇

（北京师范大学体育与运动学院 北京 100875）

5-羟色胺与多巴胺的关系及对运动疲劳的影响

程明晨 季苇

（北京师范大学体育与运动学院 北京 100875）

单胺类神经递质在脑内广泛分布，关于单胺类神经递质与中枢疲劳之间的关系研究多数集中于5-羟色胺（5-HT）。在大强度长时间运动后，脑内5-HT产生增多是一个基本的事实，补充支链氨基酸可以延缓运动疲劳的出现，其机制在于支链氨基酸的相对充足使得血浆中的色氨酸透过血脑屏障的数量减少，从而使脑内的5-HT不至于产生过多而过早地引起运动疲劳。该文以5-HT为切入点，简单论述5-HT的合成、储存、释放与消除，及5-HT神经元在基底节中的纤维投射，与DA的相互关系，及其对运动疲劳的影响。

5-羟色胺 基底神经节 多巴胺 运动疲劳

运动疲劳是一种复杂的生理现象，发生在中枢神经系统和外周肌肉两个层面，中枢神经系统疲劳可能是更为重要的影响因素。由于5-HT在抑郁，感觉和知觉，睡眠和情绪调控中发挥重要作用，使得5-HT成为关注焦点。

1　5-TH的合成、储存、释放、消除和作用的受体

5-TH由色氨酸经过两步生化反应合成，第一步在色氨酸羟化酶作用下，将色氨酸转化为5-羟色氨酸，这一步是限速的；第二步5-羟色氨酸在芳香族氨基酸脱羧酶作用下脱羧生成5-TH。5-TH的摄取和储存与儿茶酚胺有很多相似之处，5-TH能神经末梢含有致密中心囊泡，在胞浆中合成的5-TH很快被囊泡所摄取和储存。血小板被看作是一种游动的5-TH能神经末梢，也有摄取和储存5-TH的能力。5-TH的消除有重摄取和酶解失活两种方式，以重摄取为主，主要由突触前膜上5-TH特异性转运体完成，该转运体是由630个氨基酸组成的肽链，一些5-TH重摄取抑制剂通过与该肽链的特定部位结合抑制其活性，从而提高突触间隙5-TH浓度。5-HT的生物效应是通过多种受体介导的，目前人类5-HT受体（5-HTR）至少存在7种类型，且大多已被克隆，这7种类型又可进一步分成若干亚型，按受体转导方式不同，可分为G-蛋白偶联体超家族和配体门控离子通道族两大类，目前所克隆的受体中除5-HT3R属配体门控离子通道族外，其余均为G-蛋白偶联体超家族［1］。

2　5-HT与基底神经节

5-HT分布广泛，是一种具有多种生理作用的神经递质，主要作用于前脑，其神经元胞体主要集中于中缝核群，通常划分为两大核群，一是相对较小的尾部核群，主要是延髓中缝核，投射到脊髓核团：二是相对较大的腹侧核群，分散于脑桥和中脑部位，主要是背侧中缝核和中部中缝核，投射到前脑的5-HT神经元中有85%起源于这些核团［2］。基底节接受大量来自中脑中缝核的5-HT能神经调控，这些神经分布至今没有搞清楚，尤其是大鼠，所以，关于基底节5-HT神经调控的详细研究主要集中于猴子，而人体中5-HT对基底节的调控更知之甚少。关于5-HT对人类基底节调控研究主要通过抗体标记5-HT转运体（SERT）和5-HT合成限速酶——色氨酸羟化酶（TPH）［3］。

3　5-HT与DA的关系

自20世纪60年代第一篇单胺类神经元报道发表以来，脑中5-HT和DA的相互关系引起了众多科学家的兴趣。Fuxe报道了在黑质和腹侧被盖区5-HT能纤维末梢的存在。随后发现，起源于中缝背核的5-HT能神经末梢支配黑质和腹侧被盖区，而起源于中缝神经核的5-HT能神经末梢只支配腹侧被盖区而不支配黑质。一些精神类药物通过干预5-HT和DA的转运而达到治疗目的，这给5-HT和DA关系研究提高了更多机会。先前研究初步证实，中枢5-HT能系统抑制了DA的功能［4］。

纹状体接受大量起源于中脑黑质致密部的DA能投射，同时还接受5-HT能神经投射，5-HT调控DA神经元的机制至今没有弄清楚，原因有两点：一是5-HT拥有众多受体亚型，且大部分在纹状体上都有分布，缺少针对特定受体亚型的选择性药物；二是5-HT及部分复合物可直接在DA神经末梢内发挥作用，导致DA分泌增多，并依赖于细胞膜上DA转运体介导DA释放［5］。

4　5-HT与运动疲劳

耐力运动导致的中枢疲劳与神经递质的累积有关，尤其是 5-HT，其含量的增加或减少分别加速或延缓疲劳的产生。人体实验表明长期运动训练可改变中枢神经系统内5-HT含量、受体蛋白表达及敏感性，从而影响中枢神经对机体运动能力的调控［6］。Newsholme等在1987年第一个提出5-HT可能是中枢疲劳的介导物质。长时间运动中，5-HT及主要代谢物（5-HIAA）在一些脑区中积累，且在疲劳时达到峰值。脑内5-HT代谢增加很可能是血浆中游离色氨酸增多以及与支链氨基酸比值增加而引起的，增加或减少脑内5-HT含量对运动疲劳的出现均有影响［7］。

［1］韩济生.神经科学［M］.北京：北京大学医学出版社，2009，382-400.

［2］JM Monti，H Jantos.The Roles of dopamine and serotonin，and of their receptors，in regulating sleep and waking［J］. Progress in Brain Research，2008，172（1）：625-646.

［3］C Miguelez，Morera Herreras T，Torrecilla M，et al.Interaction between the 5-HT system and the basal ganglia：functional implication and therapeutic perspective in Parkinson's disease［J］.Frontiers in Neural Ciruits，2014，17（8）：21.

［4］R Samanin，S.Garattini The serotonergic system in the brain and its possible functional connections with other aminergic systems［J］.Life Sciences，1975（8）：1201-1209.

［5］BW Balleine，M Liljeholm，SB Ostlund.The integrative function of the basal ganglia in instrumental conditioning ［J］.Behavioural Brain Research，2009，199（1）：43-52.

［6］张蕴琨.运动性中枢疲劳的影响因素及其机制研究进展［J］.体育科研，2013，34（3）：33-38.

［7］S Kish，J Tong，A Rajput，et al.Preferential loss of serotonin markers in caudate versus putamen in Parkinson’s disease［J］.Brain，2008，131（1）：120-131.

G804

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2095-2813（2016）04（c）-0159-02

10.16655/j.cnki.2095-2813.2016.12.159