M胆碱能受体对感染性休克肺静脉调节机制的研究进展

M胆碱能受体对感染性休克肺静脉调节机制的研究进展 毕业 M胆碱能受体对感染性休克肺静脉调节机制的研究进展 娜娜 张张锦锦 中中国国医医科科大大学学盛盛京京医医院院麻麻醉醉科科 感染性休克时体循环高压而肺循环低压,这明体循环血管和肺循环血管有 所不同.肺静脉是肺血管的重要组成部分,感染性休克时产生各种炎症介质作用 于肺静脉,使肺静脉的张力发生改变,这对于肺动脉高压和肺水肿的形成有重要 作用. 肺静脉是迷走神经进入左心房的入口,迷走神经释放的乙酰胆碱作用于肺静 脉上的胆碱能受体对肺静脉的舒缩产生影响,肺静脉中的胆碱能受体主要是毒蕈 碱受体,由于毒蕈碱受体的亚型和分布不同,其生理学作用也不同. 1. 肺静脉 与体循环相比,肺循环有其自己的特点.而肺静脉与肺动脉之间的结构差异 不明显[20].在感染性休克时,体循环低压而肺循环高压,这说明体循环血管和肺 循环血管有很大差异,这种差异不仅表现在结构上也表现在功能上.肺循环高压 时,不仅肺动脉收缩会影响肺血管阻力,由于肺静脉的结构与肺动脉相似,因此 肺静脉对肺血管阻力也有影响.感染性休克时释放的各种炎症介质作用于肺静脉 会使其产生收缩,从而增加了肺血管阻力,导致肺动脉高压和肺水肿. 肺血管的神经支配不如体循环丰富,主要的神经支配有肾上腺素能神经,胆 碱能神经和非肾上腺素能非胆碱能神经.肺静脉的神经支配不如肺动脉丰富,但 肺静脉是迷走神经进入左心房的入口,因此感染性休克时释放的神经递质乙酰胆 碱对肺静脉的舒缩会产生影响.乙酰胆碱在肺静脉上作用的主要受体是M受体, 下面介绍1下M受体的分子结构和功能. 2. M胆碱能受体 1. M受体的分子结构: M受体[6]是1种糖蛋白,分子量约51～66kD,由460-590个氨基酸残基组成. 其不同亚型基因序列具有高度的同源性,在结构上也具有共同的特点:单链糖蛋 白跨膜7次,形成4个细胞外区域(01—04),7个跨膜区和4个细胞内区域(i1 1i4),其N端位于细胞外,C端位于细胞内.受体与配体的结合位点在膜外侧 由7个跨膜域封闭成环状结构的裂隙中.其中T MⅢ,Ⅵ和Ⅶ富含大量疏水氨基 酸,是与乙酰胆碱结合的部位.相比较而言,各亚型之间的差异主要取决于连接 TMV和TMⅥ之间的胞浆环,这是1个向膜内伸出的具有157～240个氨基酸的环, 在胞浆内形成1个柱状的α螺旋结构,M受体就是在此与G蛋白结合,此环结构 的不同导致激活不同的G蛋白,从而引起了不同的生物效应[7]. 2. M受体的分型及各亚型的分布 毒蕈碱受体可以分为4个亚型(M1-M4),有5个同源基因编码(m1-m5).M1 和M4受体主要分布于脑,M2受体主要分布于心脏,脑和平滑肌,M3受体主要 分布于腺体,脑和平滑肌.M1,M3和M5亚型与G蛋白中的Gq/11偶联,激活效应 蛋白磷脂酶C,被称为M1组;而M2和M4与Gi或Go偶联,抑制腺苷酸环化酶,被称为 M2组[8].各亚型由于分布位置不同,其生理学功能也不同.肺血管中的M受体的 分布也与种族有关.Walch[21]等指出在肺静脉内皮细胞中主要存在M1受体,并指 出M1受体拮抗剂的研究对于减轻肺循环高压意义非常大,在肺静脉平滑肌中没有 证据表明存在M受体,但需要注意的是Walch等研究的肺静脉标本主要来自从肺癌 中华麻醉在线 http://www.csaol.cn 2007年9月 患者中取出的,癌症或化疗药物对肺血管可能有影响[4].丁学琴等指出在狗的肺 静脉平滑肌中主要存在M3受体.Walch L[21]等指出在兔的肺血管收缩中主要是M1 受体起作用,舒张作用主要是M3毒蕈碱受体亚型起作用,很少有人研究肺静脉中 的M受体分布.由于肺静脉中的M受体分布具有种族依赖性,因此将动物实验的结 果用于人类时需要特别谨慎. 3. M受体的信息传递 M1组受体主要通过Gq/11(对百日咳毒素,霍乱毒素不敏感的G蛋白)激活蛋 白激酶C,使膜结合的磷酯酰肌醇4,522磷酸(PIP2)分解为肌醇1,3,423磷酸 (IP3)和甘油2酯(DG).2者作为胞内第2信使,分别激活IP3/Ca2+和DG/PKC两 个信号传递途径.前1途径中,IP3作用于内质网上与Ca2+通道偶联的IP3受体,开 放Ca2+通道,使Ca2+从内质网流向细胞质,也可开放细胞膜Ca2+通道,使细胞外Ca2+ 流入细胞内,最终导致胞内Ca2+浓度升高.Ca2+作为另1种第2信使与钙调素结合, 激活蛋白激酶(PKC).后1途径中,DG直接激活PKC,引起效应蛋白磷酸化,产生生 物学效应.M1组受体也可通过Gs激活腺苷酸环化酶,引起平滑肌收缩,腺体分泌 等效应,还可经Gp使Ca2+依赖性K+和Cl-通道开放使心脏窦房结细胞膜超级化,反 应性下降,自律性降低.M2组受体与Gi/Go(对百日咳毒素不敏感,霍乱毒素敏感 的G蛋白)偶联,抑制腺苷酸环化酶,使cAMP水平下降,蛋白激酶A(PKA)活性降低, 产生抑制性效应,心脏收缩力降低就是通过此途径产生的.激活M2组受体还可以 引起非Ca2+依赖性K+和Cl-通道的开放,使细胞膜反应性降低,这可能是平滑肌自 律性改变的原因. 3. M受体对肺静脉张力的影响及其机制 乙酰胆碱对血管平滑肌具有两种作用(收缩或舒张),这与平滑肌细胞和内 皮细胞中受体的作用有关[9].在正常情况下,M通过两条途径调节肺静脉的.其 1,M受内皮依赖性NO的调节松弛肺静脉,它是具有能舒张肺血管的胆碱能受 体之1,当内皮剥脱或用NO合成酶抑制剂,M受体的血管舒张作用消失[10];其 2,肺静脉平滑肌上存在M3受体,乙酰胆碱与M3受体结合可直接收缩肺静脉血 管平滑肌产生收缩血管作用. 1. 血管内皮细胞中的M受体功能 血管内皮细胞具有重要的功能作用[11,12],乙酰胆碱诱发内皮依赖性血管舒张 反应是检验血管内皮细胞功能是否正常的经典指标[13].乙酰胆碱诱发的内皮依赖 性血管舒张反应被认为是由血管内皮细胞非神经性M受体(non-neuronal muscarinic receptor,NNMR)介导的[14].NNMR是1种非神经性M3受体,因其具有 重要的生物学功能而逐渐成为研究热点,其药理学特征与神经性M3受体不同,主 要表现为M受体激动剂毛果芸香碱不能激活NNMR[15,16].NNMR信号转导途径与神 经性M3受体是否相同,其与何种G蛋白亚型偶联,通过激活该亚型产生1系列级 联反应,最终诱导血管舒张反应,目前未见报道.非神经性M3受体的NNMR,其激 活后只有Gq蛋白的基因表达发生了变化,而Gs蛋白基因表达量不变,推测在 NNMR的信号转导途经中,只有Gq蛋白参与了作用,Gs蛋白并未在其中发挥作用 [11]. Walch[21]等人指出在肺静脉内皮细胞中主要存在M1受体.乙酰胆碱作用与肺 静脉内皮细胞上的M1受体导致质膜上Ca2+通道开放,细胞内Ca2+与钙调蛋白 (calmodulin)结合而激活cNOS,产生内皮源性的血管舒张因子即1氧化氮(NO) 产生血管舒张作用. 2. 平滑肌中的M受体功能 丁学琴[4]等指出乙酰胆碱诱发的肺静脉的收缩作用主要是M3受体起作用.M3 受体主要激活Gp蛋白,Gp蛋白与磷脂酶C(PLC)相联系,磷脂酶C则可使膜上4,5 12磷酸肌醇磷脂(PIP2)水解,而产生3磷酸肌醇 (IP3)和1,212酰基甘油 (DG).IP3水平的升高可使肌浆网内贮存Ca2+释放,胞浆内Ca2+增多后触发平滑肌 收缩.DG水平的升高可激活蛋白激酶C (PKC),而使其发生重分布至胞膜,产生 磷酸化功能.PKC重分布可能使胞膜上受体介导的Ca2+通道激活,促使Ca2+内流, 也可能使胞浆内腺苷酸环化酶的活性降低而使cAMP水平降低也可直接磷酸化收 缩蛋白而激活收缩机制[17].丁学琴[4]等指出在乙酰胆碱诱发的肺静脉收缩机制 中,乙酰胆碱的收缩反应取决于电压门控性的Ca2+流动,IP3介导的Ca2+释放以及 肌原纤维Ca2+敏感性.PKC,ROK和TK信号通路也起作用. 4. M受体对感染性休克肺静脉的影响 很少有人报道感染性休克时M受体对肺静脉的影响.肺血管调节有其特殊性. 1)感染性休克体,肺血管阻力变化不同:内毒素剂量增大,肺血管阻力增加, 而与体循环阻力明显降低[18].2)感染性休克血管内皮生成NO多少不同:NAOYUKI 研究表明感染性休克时,体循环血管诱生型1氧化氮合酶(Inducible Nitric-Oxide Synthase, iNOS)表达增加,NO生成增多达1000倍,造成体循环 血管舒张致瘫痪状态.但在肺血管平滑肌上iNOS表达没有明显增加或增加的较 少,而内皮型1氧化氮合酶(endothelial Nitric-Oxide Synthase,eNOS)表达 受抑制,NO生成减少,舒血管作用减弱[19]. 感染性休克时肺动脉高压,肺循环阻力增加,而肺静脉阻力是肺循环阻力的 重要组成部分,因此肺静脉中的M受体的分布及功能对感染性休克时肺血管阻力 的增加有影响.感染性休克时血管内皮受损,因此乙酰胆碱作用于血管内皮上的 M受体产生的血管舒张作用减弱了,而乙酰胆碱作用于平滑肌中的M受体引起的血 管收缩作用没有改变或增强,从而导致肺循环阻力增加.而哪种M受体亚型对感 染性休克的肺静脉起作用还没有定论,因此M受体对感染性休克时肺静脉的影响 及其作用机制还需要进1步研究. 小结:关于感染性休克时各种炎症介质作用于肺静脉使其收缩的作用机制非 常复杂,其中乙酰胆碱作用于肺静脉中的M受体使其收缩有重要影响,其作用机 制还需要进1步探讨,这对于治疗临床上感染性休克时肺动脉高压有重要的意 义.