臍血管調(diào)控中乙酰膽堿作用

最新：臍血管調(diào)控中乙酰膽堿作用（全文）臍帶是母胎之間物質(zhì)交換的唯一橋梁，而臍血管則是橋梁上最重要的通道。臍靜脈將氧和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)從胎盤運(yùn)送給胎兒，臍動(dòng)脈將來自胎兒的代謝產(chǎn)物運(yùn)走。任何能影響臍動(dòng)脈和靜脈舒縮功能的因素終將影響對(duì)宮內(nèi)胎兒的供血、供氧和其他營(yíng)養(yǎng)成分供應(yīng)，并由此影響胎兒生長(zhǎng)發(fā)育。已有大量文獻(xiàn)表明，宮內(nèi)缺氧與胎兒生長(zhǎng)受限密切相關(guān)［1-2］。在影響臍血管功能的眾多因素中，本研究著眼于膽堿能化學(xué)物質(zhì)，通過回顧和評(píng)述以往相關(guān)研究報(bào)告和近期的研究新發(fā)現(xiàn)，并在充分的科學(xué)證據(jù)前提下，補(bǔ)充和提出膽堿能因素對(duì)臍血管舒縮影響的新理論。本研究首先簡(jiǎn)述膽堿能系統(tǒng)與血管功能關(guān)系的經(jīng)典血管藥理和血管生理學(xué)信息，然后回顧對(duì)臍血管功能的膽堿能因素相關(guān)研究和以往的研究結(jié)論，最后通過胎兒醫(yī)學(xué)方面有關(guān)臍血管的研究進(jìn)展提出和補(bǔ)充臍血管調(diào)控中膽堿能功能的新理論。一、乙酰膽堿的經(jīng)典血管藥理生理學(xué)乙酰膽堿為膽堿能受體激動(dòng)劑，是中樞和外周的內(nèi)源性遞質(zhì)，主要釋放部位在神經(jīng)突觸和神經(jīng)效應(yīng)器接頭，主要作用為激動(dòng)毒蕈堿型膽堿受體（muscarinicreceptor，M受體）和煙堿型膽堿受體（nicotinicreceptorN受體）。M受體又分5種亞型［3］，即M1~M5，其中M1、M3、M5受體的結(jié)構(gòu)相似，與Gq/11蛋白耦聯(lián)，而M2、M4受體與Gi/o蛋白耦聯(lián)。M受體激動(dòng)后與G蛋白耦聯(lián)，激活磷脂酶C，促進(jìn)第二信使，即三磷酸肌醇（inositoltriphosphateIP3）和二酰甘油的生成而產(chǎn)生一系列效應(yīng)。M受體激動(dòng)可抑制腺苷酸環(huán)化酶活性，并可激活鉀離子通道（potassiumchannel，K+通道）或抑制鈣離子通道（calciumchannel，Ca2+通道）。N受體有2種亞型，即神經(jīng)肌肉接頭N受體和神經(jīng)節(jié)、中樞N受體。與血管舒縮功能相關(guān)的膽堿能受體主要為M受體。乙酰膽堿的經(jīng)典血管生理藥理學(xué)作用主要有：（1）可引起外周、中樞血管舒張：乙酰膽堿激動(dòng)血管內(nèi)皮細(xì)胞M型膽堿受體，導(dǎo)致內(nèi)皮依賴性舒張因子，即一氧化氮釋放，激活鄰近平滑肌細(xì)胞環(huán)磷酸鳥苷通路，繼而使血管舒張［4-6］；這是正常人和動(dòng)物絕大多數(shù)血管對(duì)乙酰膽堿的普遍和經(jīng)典的反應(yīng)。因而臨床和實(shí)驗(yàn)研究中，乙酰膽堿是最常用的舒血管物質(zhì)。（2）化學(xué)或機(jī)械性去內(nèi)皮后的收縮：如果機(jī)械性（如棉簽或氣泡去內(nèi)皮等）或化學(xué)性（如內(nèi)皮型一氧化氮合酶阻斷劑等）損傷或去除血管內(nèi)皮，乙酰膽堿的舒血管作用不復(fù)存在［5］，甚至可以引起血管收縮［7］。文獻(xiàn)報(bào)道，對(duì)于去內(nèi)皮的血管，乙酰膽堿可能會(huì)通過直接作用于血管平滑肌細(xì)胞M受體，引起血管收縮［8-9］。（3）病理情況下對(duì)血管的舒縮作用：研究發(fā)現(xiàn)，心力衰竭患者的血管中，乙酰膽堿介導(dǎo)的舒張功能減弱［10-12］。老年大鼠骨骼肌的營(yíng)養(yǎng)血管內(nèi)皮受損，乙酰膽堿介導(dǎo)的舒張功能減弱［13］。乙酰膽堿可介導(dǎo)冠狀動(dòng)脈疾病患者的冠狀動(dòng)脈收縮［14-15］。也有研究表明，乙酰膽堿也可介導(dǎo)心房血管收縮［16］。一般認(rèn)為，這些器質(zhì)性病變器官組織中血管內(nèi)皮通常有損傷，由此出現(xiàn)乙酰膽堿收縮反應(yīng)。二、乙酰膽堿對(duì)臍血管的作用臍帶將營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和氧傳輸給胎兒，保證胎兒生長(zhǎng)發(fā)育。臍帶血流正常對(duì)胎兒的發(fā)育是至關(guān)重要的。臍血管不受自主神經(jīng)的調(diào)控［17-18］，體液因子是調(diào)控臍血管張力的主要因素之一。早在1966年，就有研究發(fā)現(xiàn)，乙酰膽堿可引起正常人臍動(dòng)脈收縮［19］。之后也有研究顯示了臍動(dòng)脈和靜脈對(duì)乙酰膽堿的收縮反應(yīng)［20］。然而這些報(bào)道還顯示，人臍血管對(duì)乙酰膽堿的反應(yīng)既有收縮，又有舒張。在研究膽堿能信號(hào)對(duì)臍血管影響方面，以往的工作均是在離體臍帶組織上開展的。這些工作中，尤為突出和受關(guān)注的是26年報(bào)道的一項(xiàng)關(guān)于人臍靜脈的研究［8］。研究不但進(jìn)一步表明人臍靜脈對(duì)乙酰膽堿有收縮反應(yīng)，而且這種收縮可以被阿托品阻斷，提示M受體主要介導(dǎo)于乙酰膽堿的臍靜脈收縮反應(yīng)。Altura等［20］提出了人臍靜脈有膽堿能受體的存在。一項(xiàng)研究進(jìn)一步揭示7M受體的5個(gè)亞型中，主要是M1和M3亞型參與了正常人臍靜脈的乙酰膽堿誘導(dǎo)的收縮反應(yīng)［8］。以往的研究已顯示了正常人臍靜脈可對(duì)乙酰膽堿發(fā)生收縮反應(yīng)，還探討了相關(guān)的乙酰膽堿作用途徑和機(jī)制［8,20］,初步論證了這種收縮反應(yīng)是以M受體介導(dǎo)的。然而，由于存在以下一些問題，有關(guān)乙酰膽堿與臍血管功能調(diào)控的結(jié)論仍是極其有限，或尚待進(jìn)一步明確的。（一）以往研究存在的一些問題以往研究全部以人臍帶為研究標(biāo)本，但研究對(duì)象均是歐美人群，無其他主要人群。更重要的是，除了人種差異，人體樣本研究受身高、體重、年齡及受試者健康狀況和生活習(xí)慣等眾多因素影響，往往需要大樣本研究才能得到較可靠的結(jié)論。以往涉及乙酰膽堿對(duì)臍血管的研究均使用了人臍帶標(biāo)本，尚無臨床與基礎(chǔ)相結(jié)合，使用動(dòng)物臍帶方面的工作。值得關(guān)注的是，這些以人為樣本的研究，涉及的受試者樣本量通常很小?？紤]到變異等因素，如此小的樣本量不足以得到可靠的結(jié)論。例如，一項(xiàng)研究報(bào)道了26例人臍動(dòng)脈對(duì)乙酰膽堿的反應(yīng)，其中12例出現(xiàn)收縮，8例出現(xiàn)舒張，6例無反應(yīng)［19］。這樣的結(jié)果無法明確和定義乙酰膽堿對(duì)臍血管的作用。以往對(duì)乙酰膽堿和臍血管的相關(guān)研究均使用血管張力檢測(cè)設(shè)備或組織灌流槽。在使用張力檢測(cè)設(shè)備時(shí)，必須把鋼絲穿過待檢測(cè)血管后進(jìn)行記錄。然而，在觀察血管對(duì)某一物質(zhì)的舒縮反應(yīng)時(shí)，必須考慮到物理操作對(duì)血管內(nèi)壁內(nèi)皮可能造成的損傷，尤其樣本量不大時(shí)，這一問題更加突出。以往的研究盡管初步顯示了乙酰膽堿對(duì)臍靜脈的收縮反應(yīng)，但尚未證實(shí)乙酰膽堿對(duì)臍血管是否具有舒張功能，或者是否對(duì)臍血管有收縮或舒張的雙重作用。尤其是在以往人體臍帶血管功能的研究中，當(dāng)某些臍動(dòng)脈血管對(duì)乙酰膽堿表現(xiàn)出收縮，又有若干臍動(dòng)脈血管表現(xiàn)為舒張反應(yīng)時(shí)［19］，通過這種現(xiàn)象，難以得到明確的結(jié)論。臍帶理論上屬于胎兒附屬組織，涉及的臍血管功能問題，包括臍血管對(duì)某一物質(zhì)的反應(yīng)，是臍血管特有的，還是與其他胎兒血管具有共性的？需要明確。（二）針對(duì)以上問題的研究進(jìn)展針對(duì)問題1:早先的研究均以歐美人群為對(duì)象，而乙酰膽堿介導(dǎo)的亞洲人群臍血管的收縮尚無報(bào)道。本單位近期研究了亞洲正常人群、妊娠期高血壓、妊娠期糖尿病人群的臍動(dòng)、靜脈，發(fā)現(xiàn)乙酰膽堿也介導(dǎo)亞洲人群臍血管的收縮，表明乙酰膽堿介導(dǎo)的臍血管的收縮不具有人種差異性［21］。針對(duì)問題2：最近的研究大大增加了樣本量，從85例孕婦的86條臍帶（其中1例為雙胎妊娠）分離出459個(gè)臍動(dòng)脈環(huán)和827個(gè)臍靜脈環(huán)，用于乙酰膽堿介導(dǎo)血管張力變化的檢測(cè)。結(jié)果顯示，乙酰膽堿可有效地導(dǎo)致臍血管收縮，在臍靜脈環(huán)中導(dǎo)致收縮的比例為86.7%，在臍動(dòng)脈環(huán)中則為71.1%［21］。這種大樣本檢測(cè)結(jié)果分析可剔除個(gè)體差異和血管收縮或舒張的假陽（陰）性，能得出準(zhǔn)確結(jié)論，表明乙酰膽堿能介導(dǎo)臍血管收縮。針對(duì)問題2和4：因?yàn)槿祟惢虼嬖诙鄻有?，所以一?xiàng)研究使用基因型較為穩(wěn)定的大鼠、羊、兔進(jìn)行乙酰膽堿對(duì)哺乳動(dòng)物臍血管作用的研究［21］。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，乙酰膽堿均可引起臍動(dòng)、靜脈血管的收縮反應(yīng)［21］。結(jié)果表明，哺乳動(dòng)物臍血管對(duì)于乙酰膽堿的反應(yīng)具有共性，這是該研究報(bào)道的創(chuàng)新之處，也為婦產(chǎn)科學(xué)和圍產(chǎn)藥理學(xué)提供了新的理論依據(jù)。該研究還證實(shí)，膽堿能系統(tǒng)的另一興奮劑卡巴膽堿也可有效導(dǎo)致人臍動(dòng)、靜脈的收縮。鑒于卡巴膽堿作用于M和N兩類受體，研究中用累積濃度尼古丁刺激臍血管，未見臍動(dòng)脈或靜脈收縮，而且阿托品可抑制乙酰膽堿所致臍血管收縮［21］。結(jié)果證實(shí)，膽堿能信號(hào)導(dǎo)致臍血管收縮是由M受體途徑實(shí)施的。分子生物學(xué)研究也表明，人體臍動(dòng)脈與臍靜脈存在M受體五類亞型分布［21］。針對(duì)問題2、3和5：除了對(duì)人臍血管進(jìn)行乙酰膽堿檢測(cè)外，本單位還對(duì)羊、鼠［21］和兔臍帶（相關(guān)報(bào)道待發(fā)表）進(jìn)行同樣方法的檢測(cè)，結(jié)果均發(fā)現(xiàn)乙酰膽堿能有效引起臍血管收縮。針對(duì)臍血管對(duì)乙酰膽堿有無舒張作用，以及胎兒非臍血管是否也對(duì)乙酰膽堿產(chǎn)生收縮的問題，已用同樣的研究方法證實(shí)，乙酰膽堿對(duì)動(dòng)物的非臍血管，如腸系膜動(dòng)脈、胸主動(dòng)脈、腎動(dòng)脈、大腦中動(dòng)脈，均具有經(jīng)典的舒張血管效應(yīng)。但在臍血管，乙酰膽堿的作用則相反。由此排除了操作致血管內(nèi)皮損傷造成假陽性或假陰性的可能，也排除了胎兒非臍帶血管對(duì)乙酰膽堿有收縮反應(yīng)的假設(shè)。更有意義的是，在280例正常人的臍靜脈和159例臍動(dòng)脈的研究過程中，先加入各種收縮血管藥物（氯化鉀、5-羥色胺、前列腺素E2），在血管收縮達(dá)到峰值時(shí)添加乙酰膽堿，結(jié)果未見乙酰膽堿對(duì)非臍帶血管的典型的舒張效應(yīng)，還可觀察到進(jìn)一步收縮血管的效應(yīng)。三、乙酰膽堿介導(dǎo)臍血管收縮的機(jī)制膽堿能受體：乙酰膽堿為膽堿能受體激動(dòng)劑，對(duì)M、N受體均起作用，乙酰膽堿介導(dǎo)的臍帶血管收縮具體是通過哪一類或兩類受體起作用的呢？卡巴膽堿對(duì)M、N受體的激動(dòng)作用與乙酰膽堿類似，在臍動(dòng)、靜脈均可引起收縮；尼古丁為N受體激動(dòng)劑，對(duì)臍血管無明顯作用。阿托品可競(jìng)爭(zhēng)性拮抗乙酰膽堿對(duì)M受體的激動(dòng)作用，可抑制乙酰膽堿介導(dǎo)的臍血管收縮［8,19,22；阿托品對(duì)M受體的阻斷作用不具有亞型選擇特異性。有學(xué)者認(rèn)為，在人腦血管平滑肌中存在M1、M2、M3、M5四種亞型，M4不存在于平滑肌細(xì)胞中［23］。對(duì)小鼠腦血管研究發(fā)現(xiàn)，乙酰膽堿介導(dǎo)的去內(nèi)皮血管收縮是通過M1受體介導(dǎo)的［24］。研究發(fā)現(xiàn)，在臍動(dòng)、靜脈血管上均有M1~M5受體的基因片段［21］。分別采用M1~M4受體阻斷劑或激動(dòng)劑，觀察各類M受體在乙酰膽堿介導(dǎo)的人臍靜脈血管收縮中的作用，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，M1~M3受體參與乙酰膽堿介導(dǎo)的臍血管收縮，且以M1受體為主，而M4受體可能不參與乙酰膽堿介導(dǎo)的臍血管收縮［8］。鈣通道：當(dāng)去甲腎上腺素等血管收縮劑引起血管平滑肌細(xì)胞收縮時(shí)，細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度增加，與鈣調(diào)蛋白結(jié)合，引起肌絲滑動(dòng)，平滑肌細(xì)胞收縮。細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度增加主要通過兩種途徑，即電壓依賴性鈣通道(voltagedependentcalciumchannel，VDCC)和非VDCC；VDCC又分為L(zhǎng)-，T-，P/Q-和N-型鈣通道，非VDCC包括IP3受體和雷諾丁受體(ryanodinereceptor，RyR受體)介導(dǎo)的細(xì)胞內(nèi)鈣通道的釋放等。研究發(fā)現(xiàn)，人臍動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞中存在L-，T-，P/Q-型鈣通道［24］；有學(xué)者認(rèn)為，氯化鉀引起的臍動(dòng)、靜脈血管收縮可被二氫吡啶類阻斷劑，如硝苯地平阻斷，且氯化鉀對(duì)臍靜脈的舒張作用強(qiáng)于動(dòng)脈［25］。上述兩項(xiàng)研究揭示臍動(dòng)、靜脈存在VDCC。有研究表明，乙酰膽堿介導(dǎo)的去除內(nèi)皮細(xì)胞大腦基底動(dòng)脈的收縮能夠被尼莫地平抑制，那么在人臍血管上，乙酰膽堿介導(dǎo)的血管收縮是否也通過VDCC，仍需進(jìn)一步研究［7］。近期研究發(fā)現(xiàn)，乙酰膽堿介導(dǎo)的臍血管收縮能夠被L-型鈣通道阻斷劑硝苯地平阻斷，說明乙酰膽堿引起的臍血管的收縮可通過細(xì)胞外鈣離子內(nèi)流起作用［21］。大電導(dǎo)鈣激活鉀通道：鉀通道廣泛存在于組織和細(xì)胞中。鉀通道通過調(diào)節(jié)細(xì)胞靜息膜電位，控制細(xì)胞張力［26］。它可以通過改變膜電位而影響電壓門控的鈣通道活性、鈣離子內(nèi)流以及細(xì)胞內(nèi)游離鈣離子(［Ca2+］i)，最終影響血管平滑肌細(xì)胞的收縮和舒張［27］。大電導(dǎo)鈣激活鉀通道(large-conductanceandCa2+-activatedpotassiumchannel，BK通道)廣泛存在于平滑肌細(xì)胞中，當(dāng)細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度增加時(shí)可進(jìn)行負(fù)反饋調(diào)節(jié)［28-29］,從而控制血管張力。研究發(fā)現(xiàn)，人臍動(dòng)脈血管存在BK通道和電壓依賴性鉀通道的表達(dá)［30］。10-5mol/L乙酰膽堿可以明顯降低臍血管平滑肌全細(xì)胞鉀電流，表明乙酰膽堿介導(dǎo)的臍血管的收縮與鉀電流相關(guān)；阿托品可以抑制乙酰膽堿介導(dǎo)的全細(xì)胞鉀電流降低，說明乙酰膽堿引起的全細(xì)胞鉀電流的改變是通過M受體起作用的。在鉗制電壓為+50mV時(shí)，伊比（利亞）蝎毒素（iberiotoxin）可阻斷BK通道的開放，乙酰膽堿引起臍血管平滑肌細(xì)胞BK單通道的開放概率降低，電壓敏感性降低，BK通道的開放時(shí)間無明顯改變，關(guān)閉時(shí)間延長(zhǎng)［21］。以上結(jié)果均提示，乙酰膽堿介導(dǎo)的臍血管的收縮與鉀通道，尤其是BK通道相關(guān)。蛋白激酶C通道：蛋白激酶C（proteinkinaseCPKC）通道在膜活動(dòng)、血管張力等許多細(xì)胞生理方面均有調(diào)控作用。在血管張力方面，PKC不僅可以增加血管的鈣離子敏感性［31］，而且影響血管離子通道功能°PKC能通過作用于鉀通道來調(diào)節(jié)血管張力。在一些血管上，PKC可以直接磷酸化L-型鈣通道而使其激活［32］，還可以通過抑制BK通道，使膜去極化，激活L-型鈣通道。乙酰膽堿介導(dǎo)的臍血管的收縮可以被GF109203（PKC通道阻斷劑）阻斷，提示乙酰膽堿介導(dǎo)的臍血管收縮與PKC通道相關(guān)［21］。四、總結(jié)與展望綜上，有條件和有基礎(chǔ)提出和補(bǔ)充臍血管功能調(diào)控中乙酰膽堿作用的新理論，主要包括以下幾點(diǎn)：（1）人類和經(jīng)檢測(cè)的所有哺乳動(dòng)物臍血管（包括臍動(dòng)脈和臍靜脈）對(duì)乙酰膽堿均具有收縮反應(yīng)。（2）臍血管并不表現(xiàn)非臍血管所具有對(duì)乙酰膽堿的典型的舒張反應(yīng)。（3）乙酰膽堿對(duì)臍