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内皮素对前列腺及膀胱平滑肌张力的研究进展

首席医学网      2010年08月26日 00:25:33 Thursday  
 
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作者:陈 健    作者单位:(海南省人民医院泌尿外科 海南 570311)

【关键词】  内皮素 前列腺 膀胱平滑肌张力 研究进展

  慢性前列腺炎(CP)、良性前列腺增生症(BPH)所致的下尿路综合症(LUTS)和/或慢性盆痛症状与前列腺平滑肌及其周围括约肌张力有关,平滑肌及其周围括约肌张力增加可引起不同程度的下尿路梗阻症状。目前认为前列腺平滑肌及其周围括约肌张力主要受α肾上腺能受体(α-AR)调节,临床上应用α-阻滞剂治疗CP、BPH所致的LUTS起到了一定效果,但仍有不少病人的治疗效果欠满意[1],国外有学者[2、3]认为:除α-受体外,去甲肾上腺素、内皮素-1(ET-1)、血管紧张素Ⅱ亦可引起盆底肌肉敏感性和张力升高,进而形成慢性盆痛和LUTS。近年来的研究发现前列腺和膀胱组织中富含有内皮素-1(ET-1)及其受体,对前列腺和膀胱的病理生理产生重要影响,现结合文献就这方面的研究进展进行综述。

  1 ET及其分布、生理作用

  Yanagiswa等[4]于1988年首先从猪动脉的内皮细胞培养液中发现并分离内皮素(Endothelin, ET)出来,是迄今为止发现的人体内作用最强的收缩血管物质。ET是由21个氨基酸组成的多肽类细胞因子,不仅存在于血管内皮细胞,在心脏、肾脏、肺、子宫、前列腺、膀胱等组织、器官内亦广泛存在。ET经内皮素转化酶裂解为三种具有生物活性的亚型,即ET-1、ET-2、ET-3。其中ET-1主要分布于血管内皮细胞,在神经细胞、血管平滑肌细胞也可产生;ET-2主要在肾、肠道组织产生,其功能与ET-1相似;ET-3主要分布于脑组织中,可调节神经细胞及神经胶质细胞的功能,促进上述细胞的增殖与发育。胃肠道、肾脏及肺组织中亦发现有ET-3存在,目前研究最多的是ET-1。

  内皮素受体(ETR)属于G蛋白偶联受体(G-protein linked receptor,GPCR)超家族。GPCR由7个疏水跨膜α-螺旋结构,1个胞外被糖激化的N末端和1个胞内的C末端组成。G蛋白是由α、β、γ三个亚单位形成的异源三聚体蛋白。根据α亚单位基因序列的同源性可分为4类:Gαs家族、Gαi家族、Gαq家族和Gα12家族。每一类G蛋白都能激活其下游的多种效应器。如:Gαs家族能激活腺苷酸环化酶的活性;Gαi家族能抑制腺苷酸环化酶的活性和激活Ca2+离子通道的活性;Gαq家族能激活磷酸脂酶C的活性,磷酸脂酶C能水解二磷酸脂酰肌醇为两种第二信使物质:三磷酸肌醇和二酰基甘油;Gαq家族和Gα12家族能激活细胞内重要的转换分子,如丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)和多种早期基因。三种亚型ET均作用于两种相同的ETR-ETRA和ETRB,但亲和力不同。ETRA对ET-1和ET-2具有高度亲和力,对ET-3的亲和力较低;而ETRB与三种ET亚型分子的亲和力是一致的。ETRA主要介导平滑肌细胞的收缩与增殖效应,ETRB主要表达在内皮细胞,介导细胞凋亡、抗血管生成及内皮素清除等。

  2 ET的作用机制

  ET-1与ETA结合刺激以G蛋白激活磷酸肌醇特异性磷脂酶C(phospholipaseC,PCL)途径为主的第二信号系统;其主要分解产物三磷酸肌醇和二酰基甘油为第二信使传导其信号。三磷酸肌醇与受体结合后导致细胞内贮钙池中Ca2+的释放,使细胞内钙离子的浓度升高而引起平滑肌和血管收缩;二酰基甘油可激活蛋白激酶C,促进细胞靶蛋白磷酸化,提高细胞的反应性,导致钙离子通道开放增加,细胞外Ca2+内流,使细胞内钙离子的浓度升高引起平滑肌和血管收缩。ET-3与ETRB结合后激活Ca2+依赖性一氧化氮(NO)合成酶,使细胞内环鸟苷酸(cGMP)增加,产生血管舒张作用。ET-1 对细胞离子通道的作用主要有[5]:①ET-1能激活两种 Ca2+非选择性阳离子通道和存储调节性Ca2+通道,引发Ca2+内流②ET-1通过Na+-K+-2Cl-协同转运促使Cl-内流, 诱发平滑肌细胞收缩, 所涉及的主要通道是Ca2+依赖型Cl-通道。③ET-1通过 ETB 受体对Na+通道作用④ET-1通过ETA受体激活K+通道。

  3 ET-1及其受体对前列腺的影响

  3.1 ET-1及其受体在正常前列腺中的分布:内皮素由前列腺组织中的上皮柱状细胞分泌,前列腺组织中的ET主要为ET-1,在精液中的浓度是血液循环中的500倍。Lau[6]等通过放射自成像技术及放射配体结合技术研究发现, 动物及人前列腺上皮细胞和平滑肌细胞中均存在 ETA及 ETB 受体,且前列腺的不同部位中 ET受体亚型分布也有所不同。在前列腺外周带,ETRA及ETRB结合位点主要分布在腺上皮及平滑肌细胞;在移行带,ET受体存在于平滑肌细胞内[7]。

  3.2 ET-1对前列腺平滑肌收缩功能的影响:ET-1可与其受体结合,使前列腺平滑肌产生显著的、持续性收缩,这种收缩效应约为同等数量α肾上腺素受体介导的收缩强度80%。Angela等[8]发现ET-1能导致前列腺平滑肌收缩,并对α1肾上腺素受体介导的平滑肌收缩可产生协同作用,利用ETRA拮抗剂(BQ123)、ETRB拮抗剂(S6C)、非选择性拮抗剂(S6B)均可对其收缩反应进行阻断,其中BQ123可明显减弱其收缩作用,说明ET-1主要是通过ETA受体介导产生平滑肌收缩。已有报道[9,10]ETA受体阻滞剂YM598可减轻ET-1诱导的尿道压力升高,并呈药物剂量依赖性。国内许露伟等[11]研究发现, 前列腺增生患者中ET-1 主要在前列腺上皮细胞胞质中表达, 间质细胞表达则极弱, 提示 ET-1 由增生前列腺上皮细胞分泌后, 通过旁分泌途径作用于前列腺间质平滑肌细胞, 导致前列腺组织的收缩和增生。

  3.3 ET-1的促细胞增殖与凋亡的影响:ET-1与ETRA结合能促进细胞增殖,与ETRB结合调控清除多余的ET-1进而间接的诱导细胞凋亡,ETRB对ETRA有反馈抑制作用。Katarzyna等[12]研究发现,采用ETRA拮抗剂ABT-627可抑制良性前列腺增生患者的前列腺平滑肌细胞生长,同时Ⅱ期及Ⅲ期临床研究提示可延缓部分病人的病情发展。

  4 ET-1及其受体对膀胱的影响

  4.1 ET-1及其受体在膀胱的分布及作用:Tejada 等在1992 年运用免疫组化、原位杂交、Northern 等方法, 对人、兔膀胱 ET- 1 研究发现ET-1由膀胱上皮细胞、平滑肌细胞及成纤维细胞合成,在膀胱组织中广泛存在。膀胱顶部的ET-1受体密度高于膀胱底和尿道部,膀胱顶部主要为ETA受体,膀胱底和尿道ETRA和ETRB两者的比例则几乎相同。ET- 1 作为一种激素对膀胱壁的结构和肌肉张力进行着调节,亦可通过旁分泌调节胆碱能神经活动。此外,Khan等[13]亦发现ETRA及ETRB拮抗剂能够抑制部分膀胱出口梗阻患者的膀胱逼尿肌及膀胱颈平滑肌细胞的增生。

  4.2 ET与膀胱逼尿肌过度活动的关系:在良性前列腺增生和间质性膀胱炎所致的逼尿肌的过度活动和/或膀胱疼痛的病理条件下,调节在膀胱和/或脊髓的 ETA 能够达到有效治疗。Ogawa 等[14]在鼠排尿反射的研究中发现, 激活脊髓内 ETA能够抑制排尿反射, 而膀胱 ETA在辣椒辣素感觉 C-纤维的激活下则诱发膀胱逼尿肌过度活动,所以靶向作用于外周 ETA的拮抗剂可作为治疗膀胱逼尿肌过度活动和/或疼痛的有效方法。Bajory等[15]采用活体荧光电视显微镜检查技术分析 ET- 1 在动物模型膀胱缺血- 再灌注微循环损伤中的作用;研究发现在膀胱缺血- 再灌注后功能性毛细血管密度、红细胞流速及微小动静脉直径均明显减少, 而巨噬细胞等大分子渗漏明显增加。采用 ETA阻断剂( BQ610)进行预处理的样本中缺血- 再灌注诱导的炎症明显减弱, 但也不能完全防止微循环衰竭;研究提示ET- 1在缺血- 再灌注诱导膀胱炎所致的微循环损伤过程中起重要作用, 采用 ETA拮抗剂预处理可以减少微循环损伤。

  4.3 ET与下尿路梗阻( bladder outlet obstruction,BOO)的关系:Khan等[16,17]研究发现膀胱出口梗阻早期ETR的数量减少,梗阻3周后,膀胱逼尿肌内ETRB上调,并可介导其收缩反应,6周后逼尿肌内ETA和ETRB均上调。ET-1亦可通过自分泌途径调节膀胱逼尿肌的张力。Wada 等[18]运用放射自显影等技术研究发现: ET- 1 在家兔的膀胱圆顶部、三角区及尿道的平滑肌能产生显著的收缩反应。选择性 ETA拮抗剂( BQ610)使 ET- 1浓度反应曲线向右移位, 最大收缩反应在家兔的下尿路的任何区域都没有减少。而选择性 ETB拮抗剂( IRL1038)在这些组织中的收缩反应没有显著作用,起收缩作用的主要是 ETA。ET- 1 可以使人、兔的膀胱逼尿肌肌束产生浓度依赖性收缩反应。Andersson 等[19]研究表明, 在治疗良性前列腺增生导致的不完全梗阻性膀胱中, 使用 ETA拮抗剂将成为一种有效途径。

  5 ET与感觉神经的关系

  ET-1 在人体应用时有致痛作用[20], 小鼠腹腔内注射后会引起腹痛[21],大鼠足底注射ET-1 后可引起咬后肢等伤害性反应的行为学改变[22]。研究发现[23]ET-1 可引起背根神经元细胞河豚毒素抵抗性(TTX-R) 钠通道电流的增强, 使细胞的静息电位绝对值减少, 从而易引发神经冲动, 进而增加了神经元细胞动作电位产生的频率。TTX-R 钠通道电流的增强增加了传入神经冲动的机会[24], 这可能是ET-1引起疼痛的机制之一。Pomonis等[25]通过动物实验发现, ETRA 和 ETRB 分布在脊髓背侧根部神经节和外周神经, ET作为外周组织的神经递质被认为与在外周组织中出现的伤害性疼痛有直接关系。在外周组织,ET-1能够活化C-疼痛神经传入纤维, ET 受体抑制剂可能有效的降低 C- 纤维传入路径的高兴奋性和疼痛反应;并推论出辣椒素C-感觉纤维的痛觉传入对ETA的激活作用能够诱导膀胱逼尿肌的过度活动。ET-1 使感觉神经元细胞ND7/104 细胞内钙离子浓度上升[26] , 这种作用可被ETA 阻滞剂BQ123 阻断。Wacnik等[27]在正常及肿瘤痛鼠模型中研究发现,ETA 拮抗剂( BQ123)可以部分阻断痛敏行为。故认为ET-1 作用于外周伤害性感受器的ETA 受体是ET-1 引起疼痛的原因。而ETB 受体位于神经胶质细胞及皮肤组织的角质细胞上[28]。ET-1 作用于ETB 受体, 可在局部促进阿片肽的合成, 发挥一定的止痛作用[29]。 Alla 等[30]在动物模型中, 局部注射选择性的ETB激动剂, 在钠洛酮敏感的状况下 ETB的激活作用抑制 ET- 1 诱导的疼痛行为和伤害性知觉。有不同的研究显示ETB 受体参与了非热痛觉过敏的其它伤害性反应, 小鼠腹腔内注射联苯醌(phenylbenzoquinone) 可引起扭体反应, 而在ETB 受体基因敲除小鼠腹腔内注射联苯醌不能引起扭体反应[31]。以上的研究说明,ETA在外周组织中为急性或神经性的疼痛中提供重要的信号, 而 ETB和慢性炎症性疼痛的传递有关。

  6 ET受体拮抗剂和转换酶抑制剂

  ETR拮抗剂可分为:ETRA拮抗剂、ETRB拮抗剂及非特异性ETR拮抗剂。Akira等[32]研究发现BQ123及BQ788能够与ETR结合,对ET-1导致的收缩反应产生竞争性抑制。两者合用可产生协同作用。目前研究最为广泛的 ET受体拮抗剂是 ETA 受体拮抗剂,Masashi等[33]研究发现,在使用α1-受体阻滞剂坦索罗辛时,ET-1亦可引起尿道压力升高,因此认为,在α1-受体阻滞剂治疗前列腺增生症或下尿路功能障碍效果欠佳时,ET受体阻滞剂,特别是高选择性ETA受体阻滞剂YM598,可提高的疗效。

  ETA 受体拮抗剂 ABT627已用于治疗雄激素非依赖性前列腺癌患者,Ⅰ期临床试验的最大剂量为60 mg/天。采用此剂量时,所有患者均有鼻炎及头痛副反应,患者(4/7)且出现周围性水肿。对转移性激素抵抗前列腺癌进行的 Ⅱ期临床试验中,口服ABT627,10 mg/天,可显著延缓血清 PSA 的发展。Nelson等[34]对288例无症状的雄激素非依赖性前列腺癌患者进行以安慰剂为对照的随机双盲试验,证实 ETA受体拮抗剂ABT627能有效地降低血清碱性磷酸酶的浓度,延缓前列腺癌的进程。目前, AZD4050、 YM598 等 ETA 受体拮抗剂的 Ⅱ期临床试验正在进行中[35]。

  前ET须通过ET转换酶(ECE)作用才能转化为具有生物活性的ET-1、ET-2、ET-3。ET转换酶抑制剂可通过抑制ECE,阻断大ET转化,从而减少ET的生成和转化,从而减少 ET的生成。目前 ET转换酶抑制剂的临床研究仍在进行中。

  7 小结

  膀胱、前列腺组织中存在ET及ETR,ET-1可通过自分泌和旁分泌方式直接或间接作用于前列腺和膀胱组织的ETRA和ETRB,诱发前列腺、膀胱平滑肌细胞的收缩及增殖反应。ET拮抗剂的研究有可能为前列腺疾病及下尿路功能障碍的治疗提供新的方法。今后仍应进一步研究和认识内皮素系统的生物学特性及生理作用,对其受体拮抗剂,特别是和其他一些细胞因子及药物联合治疗的临床研究,有望成为治疗前列腺疾病及下尿路功能障碍的新途径。

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