・28 ・ 垦 盘查 !生 旦 笪 鲞筮 塑Int J Dig Dis,February 25,2011,Vo1.31,No.1 ・综述・ 肠易激综合征内脏高敏感性发生机制中相关受体的作用 肖展王承党 摘要:内脏高敏感性(VHL)被认为是肠易激综合征(IBS)重要的病理生理学改变之一,IBS患者肠道低 度炎症产生的炎性介质通过相关受体参与了IBS患者VHL的发生,此文结合相关文献探讨IBS患者VHL 发生机制中相关受体的作用。 关键词:肠易激综合征;内脏高敏感性;受体 DOI:10.3969/j.issn.1673—534X.2011.01.009 肠易激综合征(IBS)是以腹痛和(或)腹部不适 伴排便异常为特征的功能性肠病。目前认为内脏 高敏感性(VHL)是IBS的重要病理生理学改变之 一,但是其原因和机制尚未完全明确。研究表明, 肠道局部的炎症一免疫紊乱可能是重要的因素,如促 炎辅助T淋巴细胞1(Th1)细胞因子白细胞介素一1 (IL厂1)、白细胞介素一12(IL-12)和抗炎辅助T淋巴 细胞2(Th2)细胞因子白细胞介素一10(IL一10)、转化 生长因子一 ̄(TGF—B)失衡,IBS患者肠道低度炎症致 其肠道黏膜淋巴细胞、肥大细胞、嗜铬细胞等数目 增加口],这些细胞产生的炎性介质通过相应的受体, 参与到IBS患者VHL的发生中。 VHL机制目前还不清楚,目前认为VHL主要 机制有:(1)内脏机械性感受器的敏感性改变: VHL的初级反应部位可能在肠壁的机械性受体, 由肠壁初级传人神经将内脏感觉信息传人中枢。 研究表明,IBS患者肠道中肥大细胞(MC)数目明显 高于正常对照组,其可表达多种受体,如5一羟色胺 受体(5一HT受体)、蛋白酶活化受体2(PAR一2)和辣 椒素受体1(VR一1)等,体外动物实验亦表明运用特 异性受体拮抗剂可使动物对伤害性刺激反应减弱。 (2)感觉神经传人异常:信号经致敏的初级传人神 经纤维传人脊髓背角神经元,通过神经活性物质如 谷氨酸、P物质(SP)等释放增加,致脊髓兴奋性增 高,导致伤害性刺激在传人过程中被放大。由于脊 髓高兴奋性持续存在,即使刺激物质消失仍存在感 觉过敏,故脊髓水平的异常改变对VHL形成和维 持有重要的作用。(3)中枢伤害性神经元敏感化: N一甲基一【)_天冬氨酸(NMDA)受体的激活是中枢伤 害性神经元敏感化和兴奋性增强的关键因素,而 作者单位:350005福建医科大学附属第一医院消化内科福建医 科大学消化系病研究室 通信作者:王承党,Email:wangcdhl@sina.tom NMDA受体拮抗剂对内脏感觉过敏的治疗作用也 支持该结论。 1大麻素受体 大麻素受体(CB受体)可分为CB1受体和CB2 受体。 CB1受体集中表达于中枢神经系统(CNS)中 疼痛信号转导的区域。此外,周围神经系统 (PNS)的传人神经纤维和某些非神经组织也有部分 表达,在调节痛信号转导的大麻素受体中,CB1受 体起着极其重要的作用。CB1与G蛋白耦联,具有 抑制腺苷酸环化酶(AC)和活化有丝原激活的 蛋白激酶(MAPK)活性的作用。CB1受体还可通 过G蛋白与离子通道耦联,促进A型K 通道开 放,促进K 内流,并可使D型K 通道和N、P/Q 型电压依赖性Ca。 通道关闭。此外,CB1受体还通 过AC与AD型K 通道耦联,且能够激活花生四烯 酸(AA)和关闭5一HT受体耦联的离子通道。 CB2受体主要表达于外周的肥大细胞和免疫 细胞,也是G蛋白耦联受体,具有活化MAPK和抑 制AC的活性,导致环磷酸腺苷(cAMP)生成减少, 进而减少蛋白激酶A(PKA)而胞内信号转导。 IBS患者肠道的低度炎症还可使肥大细胞产生炎性 介质,使初级传人神经元敏感化,释放组胺、5-HT、 花生四烯酸和神经生长因子等,这些因子可以进一 步导致伤害感受器的敏感化。 研究表明,内源性大麻样物质(EC)如N一花生 四烯酸氨基乙醇(anandamine)和2一花生四烯酸甘 油(2一AG),作用于大麻素受体,可降低电压门控钙 离子通道电流幅度,降低包括谷氨酸在内的神经递 质的释放,并且这种作用能被大麻素受体拮抗剂所 抑制,如CB1受体拮抗剂SR141716A可增加肠道 兴奋性神经递质(如胆碱类)的转运,从而促进内脏 高敏感性的发生;CB2受体拮抗剂AM630能拮抗 与CB2受体具有亲和力的激动剂的镇痛作用。曾 国际消化病杂志2011年2月 第31卷箜 塑! ! g !里! ! ! ! !: ! : ・ 29 ・ 有报道CB1受体激动剂WIN55212—2对疼痛信号 有较强的抑制和削弱作用,其机制可能与抑制胃肠 之一。 研究表明,辣椒素受体激动剂如辣椒素等,可 道运动,降低疼痛敏感性有关;而位于肥大细胞或 其他免疫细胞上的CB2受体激活,可减少炎性介质 的释放,减弱生长因子诱发的肥大细胞脱颗粒以及 嗜中性粒细胞聚集,抑制过敏性炎症和之后的初级 传人神经元敏感化而作用于免疫反应。研究表明, CB2受体激动剂AM1241抑制大鼠机械异常痛觉 激活TRPV1通道,引起Ca 内流,导致初级感觉 神经元兴奋,兴奋性神经递质释放增加,‘引起内脏 高敏感;辣椒素受体阻断剂如Capsazepine能有效 拮抗辣椒素的生物学效应,包括Ca。 内流引起的去 极化、神经肽的释放;钌红亦可阻断辣椒素诱发的 活化反应,从而降低内脏高敏感性。 过敏和热痛觉过敏,且具有剂量依赖性。 2辣椒素受体1 辣椒素受体1(VR1)属于TRP(transient receptor potential channe1)家族,又称TRPV1。 VR1广泛分布于脊髓背根及迷走神经的中、小神经 元上,以及肠黏膜下神经丛及肌壁间均有VR1阳性 神经元分布,在中枢神经系统也有分布。人的VR1 有839个氨基酸,具体位于17P13染色体,由6个跨 膜蛋白组成的非选择性阳离子通道,相对分子质量 为95 000。 VR1除了可被辣椒素类物质(Vanilloid)激活 外,在体内还可被伤害性热刺激和酸性环境激活, 开放后主要是大量的Ca 内流,极少量的Mg”、 Na 、K 内流。当被辣椒素类物质等伤害性刺激激 活后,可引起降钙素基因相关肽(CGRP)及P物质 (SP)的释放,后者是重要的神经递质,参与内脏高 敏感性的形成。在腹部不适伴腹泻、便秘症状的 IBS患者的直肠基层黏膜和黏膜下层VR1阳性神 经元细胞数目增加,患者直肠热刺激、直肠扩张刺 激感受性增强,推测VR1在IBS发病过程及内脏痛 觉过敏的产生中起重要作用。Akar等_2 用免疫组 织化学方法对23例IBS患者及22名正常对照的肠 黏膜细胞进行研究,结果发现IBS患者的肠道内 TRPV1感觉神经元平均值是正常人的3.5倍, TRPV1高表达与IBS具有相关性,说明TRPV1是 IBS发生的病理生理学机制之一;用基因敲除技术 在VHL动物模型中也得出相似的结论。Caterina 等_3 成功培育出敲除VR1基因的小鼠,体外培养的 TRPV1阴性小鼠的初级感觉神经细胞对各种有害 刺激的反应都严重削弱。动物实验中发现多种物质 可通过易化VR1的作用引起内脏痛觉过敏,可通过 激活蛋白激酶C(PKC)途径增强了VR1的敏感性, 经结肠内给药,引起内脏痛觉过敏 ],应激时肠道黏 膜肥大细胞活化,蛋白酶释放增加。梁志贤等嘲研 究显示,在慢性疼痛中由于有多种炎性介质及生长 因子等作用,通过PKC途径激活VR1,痛觉持续存 在说明可能存在VR1数量与功能的改变,从而证明 VR1是引起实验大鼠内脏痛觉过敏的可能原因 3类胰蛋白酶受体2 1994年Nystedt首次从鼠的基因组文库中成 功克隆出3.7Kb的G蛋白偶联的基因序列,其表达 的蛋白与凝血酶受体具有类似的结构和活化机制, 被命名为蛋白酶活化受体2(PAR一2),其属于G蛋 白偶联受体(GPCR)家族成员,介导跨膜信号转导。 PAR一2由N端及细胞外袢组成的胞外区、跨膜区、 ( 端及细胞内袢组成的胞内区组成,胰蛋白酶、肥大 细胞产生的类胰蛋白酶是其有效的激活剂,可水解 PAR一2胞外区的N端、暴露去束缚样配体激活序 列,与胞外区相互作用,激活PAR一2。PAR一2可表 达于脊髓背根神经节的伤害性神经元,与P物质、 ( GRP及TRPV1共表达,PAR一2还可表达于肠道 的初级感觉传人神经元,与肠道痛党密切相关。 杨延旭等 研究表明,IBS患者回肠末端、回盲 部、升结肠黏膜固有层MC密度较对照组明显增 多。王承党等_7 研究证实,IBS患者升结肠黏膜 MC数量与类胰蛋白酶含量高于正常对照组,且 MC及类胰蛋白酶与IBS之间有明确的关系,这与 国内外的一些研究结果相一致 ]。IBS患者肠道低 度炎症可促使肥大细胞活化释放类胰蛋白酶,临床 研究亦表明IBS患者结肠标本胰蛋白酶、类胰蛋白 酶的表达及蛋白水解活性增加,其上清液给予小鼠 灌肠后可通过激活PAR一2引起内脏高敏感现象 ], 类胰蛋白酶可识别裂解PAR-2受体N一末端的特殊 部位,完整受体的N一末端被裂解后形成新的N一末 端(即系锁配体),系锁配体与细胞外袢相互作用进 而激活PAR一2,激活PAR一2后的大部分信号转导途 径通过活化磷脂酶c并由G蛋白介导 。],从而产 生内脏高敏感、肠道通透性增高、肠道动力紊乱、肠 道炎症等生物学效应。 另有研究表明,结肠内给予低剂量的PAR-2的 激动剂和胰蛋白酶可促使脊髓L4—6表达Fos增加, 产生直肠延迟的痛觉增敏效应,其可能机制为:肥 大细胞释放的类胰蛋白酶、肠上皮细胞、内皮细胞 分泌的胰蛋白酶激活PAR一2引起外周NK1受体激 活;激活ERK1/2,促使紧密连接蛋白和其周围丝状 肌动蛋白的重分布,导致肠道屏障的改变,增加了 ・30・ 垦 盘查 !生 旦 第31卷第1期Int J Dig Dis,FebruarY 25,2011,Vo1.31,No.1 肠道的通透性,增加了液体甚至是微生物跨越肠黏 膜的通道;促进缓激肽释放,致敏TRPV1受体 ]。 同时PAR-2也参与以黏膜下水肿和粒细胞浸润为 特征的人体微炎症的发生 。 PAR一2选择性肽类激动剂如按照受体活化序 Na 、Ca 浓度的显著升高,激活P38MAPK,将信 号传递给下游的信号分子[1引,引起内脏敏感性增 高;小胶质细胞还可释放生物活性因子干扰临近脊 髓背角神经元突触,增加脊髓背角神经元的兴奋 性,增强神经疼痛转导信号,从而产生异常疼痛反 应,研究表明,P2X4在内脏痛觉过敏反应过程中, 可能是小胶质细胞活化的启动因素,即痛觉过敏维 持作用的启动因素。 目前缺乏特异性的P2X4受体拮抗剂。研究表 列人工合成的SLIGRL-NH2(SLP—NH2)可直接结 合到受体而使其激活,从而模拟了内源性激活剂的 作用。研究表明,结肠内给予PAR一2受体激动剂可 促进Thl细胞介导的实验性结肠炎症的发展,促进 炎性介质的释放,产生痛觉过敏,而缺乏生理功能 明,小剂量可抑制小胶质细胞的激活,使选 的反肽作用于PAR一2却没有类似的反应发生,故推 择性表达于小胶质细胞表面的P2X4受体表达减 测PAR一2参与了IBS的发生。 少,从而降低了内脏高敏感性[1 ,故P2X4受体为 4 P2X受体 IBS治疗提供了一个新的靶点,而研究P2X4受体 三磷酸腺苷(ATP)是机体内最直接也是最主 发生机制将会揭开IBS治疗的新篇章。 要的供能物质,同时还是重要的神经递质,研究发 5 N-甲基一D一天冬氨酸受体 现ATP可以作为重要的信号分子作用于激活的小 N一甲基一I)_天冬氨酸受体(NMDAR)是中枢神 胶质细胞表面,通过嘌呤受体产生作用参与了中枢 经系统中兴奋性递质谷氨酸受体的一种类型,属于 神经和外周神经疼痛的发生机制L】 。ATP受体分 离子型受体,NMDAR有NR1、NR2A—D、NR3A—B 为P1和P2受体两大类,P1受体又称为腺苷受体, 等7种亚单位,NMDAR是由NR1、NR2或NR3构 属于G一蛋白偶联受体;P2受体分为P2X和P2Y受 成的异聚体,其中NR1是必需成分,NR2、NR3修 体两大类,P2Y受体为G一蛋白偶联受体,目前发现 饰了整个受体的功能特性。NR1分布于中枢神经 P2Y受体家族有8种亚型。P2X是一种允许Na 系统全部的神经元;NR2A几乎存在于整个脑组织; 和Ca。 内流的非选择性阳离子通道,已发现的P2X NR2B存在于前脑、海马CA1和CA3区锥形细胞 受体家族有7种亚型,P2X受体表达于与伤害性信 核DG颗粒细胞;NR2C分布在小脑、丘脑和嗅泡; 息传递有关的初级传人神经元的胞体、中枢端和外 NR3A分布于海马、皮质和中脑;NR3B主要分布在 周端。 脑干和脊髓躯体运动神经元。 P2X4是P2X受体的一个亚型,最早从脑内被 NMDAR是配体依赖性Ca。 通道,NMDAR激 克隆,在神经系统内分布最广泛,目前研究较透彻, 活后使Ca 内流增加,诱导背角神经元产生兴奋性 人P2X4受体基因含有11个外显子和13个内显 突触后电位,在痛敏中激活的信号转导通路包括对 子,其mRNA长度为2Kb,P2X4受体需要形成异 PKC的激活、对NO-cGMP通路的激活、脊髓锰过 聚体后才具有生物学活性,曾有报道P2X4受体在 氧化物岐化酶的硝化失活等。孙怡宁等n ]研究发 结肠隐窝内有特异性表达。研究表明,P2X4受体 现,存在肠道炎症的IBS大鼠脊髓背角有大量 在薄束核、楔束核密集分布,背根神经节、三叉神经 NMADR1和NMDAR2A/B阳性细胞,其计数与对 节也有P2X4阳性的神经胶质细胞,可能与介导 照组相比明显增加,表明NMDAR参与产生和维持 ATP在躯体感觉传递中起作用,在动物模型中,鞘 IBS患者中枢内脏高敏感性。NMDAR激动剂N一甲 内注射含有ATP培养液激活的小胶质细胞可诱导 基一 天冬氨酸可使NMDAR兴奋,引起大量Ca ’ 发生病理性疼痛。提示小胶质细胞表达足量的 内流,引起兴奋性氨基酸的释放,从而导致了内脏 P2X4受体可诱导病理性疼痛的发生,并产生痛觉 高敏感性。而NMDAR竞争性拮抗剂如AP5、 过敏。王景杰等[¨]研究发现,IBS患者脊髓后角 AP4、CPP和CG¥19755作用于兴奋性氨基酸的识 P2X4阳性产物明显增加,P2X4阳性突起与轴突、 别位点,竞争性阻断兴奋性氨基酸与NMDAR结 树突、胶质细胞构成接触,突触间明显表达增加。 合,从而降低了VHL。研究表明,以反复结直肠扩 IBS患者肠道存在低度炎症,而肠道炎症可使脊髓 张建立VHL的大鼠模型,经髓鞘注入非竞争性 背角小胶质细胞激活,进而使P2X4受体表达上调 NMDAR拮抗剂MK一801观察其对结直肠扩张后 致神经超敏,同时初级感觉神经元释放ATP与小 腹肌收缩的影响,发现NMDA受体拮抗剂可完全 胶质细胞表面的P2X4受体结合,也可激活P2X4 消除非伤害性和伤害性结直肠刺激的VHL,提示反 受体,P2X4受体激活后产生内向电流,引起细胞内 复结直肠扩张导致了NMDA受体活化,使其同时 国际消化病杂志2011年 笙 !鲞箜 塑 ! 旦 ! !塑型 ! ! ! : ! : 在参与非伤害性和伤害性感觉传导中发挥了重要 作用。但NMDAR拮抗剂对未致敏大鼠的痛阈并 无影响,表明NMDA受体在内脏痛觉过敏中起特 异性作用。Soliman等 研究表明,通过鞘内注射 王承党,郭朝书.肥大细胞和类胰蛋白酶在腹泻型肠易激综合 征升结肠粘膜中的表达及意义.世界华人消化学杂志,2010, 18:1682 1686. Guilarte M,Santos J,Detorres I,et a1.Diarrhoea predominant IBS patients show mast cell activation and hyperplasia in the NMDA引起大鼠痛阈的降低,呈剂量依赖性的减少 疼痛指数,应用MK一801可显著抑制该变化,证明脊 髓NMDA系统与大鼠痛觉过敏的形成密切相关, 脊髓NMDAR的激活在长时程疼痛反应中起用。 ejunum.Gut,2007,56:203—209. Cenac N,Andrews CN,Holzhausen M,et a1.Role for protease activity in visceral pain in irritable bowel syndrome.J Clin Invest,2007,117:636—647. Vergnolle N.Clinical relevance of proteinase activated receptors 目前IBS病因未明,但IBS发病不是单一因素 (pars)in the gut.Gut,2005,54:867—874. 造成的,内脏敏感性增高是IBS患者许多临床症状 Jacob C,Yang PC,Darmoul D,et a1.Mast cell tryptase 的基础,引起VHL的原因众多,IBS患者肠道存在 controls paracellular permeability of the intestine.J Biol Chem, 低度炎症,而炎性介质受体活化是IBS患者VHL 2005,280:31936—31948. Kawabata A,Kawao N,Kitano T,et a1.Colonic hyperalgesia 的主要原因,如何降低VHL?如何针对导致VHL triggered by proteinase—activated receptor 2 in mice: 的特异性受体选择相应药物治疗?将成为IBS患者 Involvement of endogenous bradykinin.Neuro Sci Lett,2006, 治疗的主要目标。 402:167—172. 9 ¨ 他 仍 Sawynok J.Adenosi¨ 三l ne and ATP receptors.Handb Exp ” 参 考 文 献 Pharmaeol,2007,177:309 328. 1 Bereik P,Verdu EF,Collins SM.Is irritable bowel syndrome a 王景杰,王胜智,夏德雨.结肠扩张刺激对P2X4受体在IBS大 Low—grade inflammatory bowel d sease?Gastroenterol Clin 鼠神经中枢中表达的影响.胃肠病学和肝病学杂志,2008,17: North Am,2005,34 235—245. 813—817. 2 Akbar AY,Yian P,Facer JR,et a1.Increased capsaicin Cui Y,Chen JL.Activation of p38 mitogen activated protein receptor trpvl—expressing sentory fibers in irritable bowel kinase in spinal microglia mediates morphine antinociceptive syndrome and their gut with abdominal pain.Gut,2008,57: tolerance.Brain Res,2006,1069:235—243. 923 926. 周双琼,袁红斌,鄢建勤,等.小剂量抑制慢性神经痛 3 Caterina MJ.Chapter 16 Pathological changes in the nociceptor: 大鼠大脑皮质P2X4受体表达.临床医学杂志,2009,37: alteration in TRPVI activity and expression.Handb clin 548—551. Neurol,2006,81:22l一229. 孙怡宁,罗金燕,商澎,等.脊髓背角N一甲基一I)_天冬氨酸受体 4 Kawabata A,Kawao N,Kitano T,et a1.Colonic hyperalgesia 在结肠炎大鼠内脏高敏感性中的作用.中南大学学报,2005, triggered by proteinase—activated receptor-2 in mice: 30:504—509. involvemerlt of endogenous bradykinin.Neuro Sei Lett,2006, Soliman AC,Yu JS,Coderre TJ.MGIu and NMDA receptor 402:167—172. contributions to capsaicin—induced thermal and mechanical 5 梁志贤,季文进,洪迅,等.辣椒素受体在肠易激综合征内脏 hypersensitivity.Neuropharmacology,2005,48:325—332. 痛觉过敏中的作用.热带医学杂志,2007,4:342—344. (收稿日期:2010—10—09) 6 杨延旭,张正坤,曾海龙.结肠粘膜肥大细胞活化及外周T淋 (本文编辑:李瑞芳) 巴细胞亚群的变化在肠易激综合征发病中的作用.青岛医药卫 生,2008,40:85—87. (上接第15页) 13郑敏,许祥丽.利用三维超声及等回声塑造影剂测定胃排空时 18 Dariusz S,Artur S,Monika A,et a1.Scintigraphy methods 间.医学影像学杂志,2010,2O 99—102. application in diagnostics of digestive tract diseases.Pol Merkur 14张万方,陈建伟,连至诚.胃的运动功能及其检测.中国临床 Lekarski。2007,22:434—436. 康复,2004,8:25—28. 19 Giuliano Mariani,Giuseppe Boni,Marco Barreca。et a1. 15 Kwiatek MA,Fox MR,Stelngoetter A。et a1.Effects of Radionuclide Gastroes0phageal Motor Studies.The Journal of clonidine and sumatriptan on postprandial gastric volume Nuclear Medicine。2004,45:1004—1028. response,antral contraction waves and emptying I an MRI 20()dunsi ST,Camilleri M.Selected interventions in nuclear study.Neurogastroenterol Motil,2009.21 i 928—971. medicine:gastr0intestinal motor functions. Semin Nucl Med, 16赵舒.任超世.无创检测与评价胃动力功能一生物电阻抗方法. 2009,39:186-194. 世界华人消化杂志,2006.14,465—469. (收稿日期:2010—09—26) 17黄颖秋.胃轻瘫练台征的诊断和治疗.世界华人消化杂志, (本文编辑:周骏) 200I,9。1165-1166.