【文库精品】内皮素对前列腺及膀胱平滑肌张力的研究进展

【文库精品】内皮素对前列腺及膀胱平滑肌张力的研究进展 内皮素对前列腺及膀胱平滑肌张力的研究进展 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0(肾上腺能受体(a-AR)调节，临床上应 用a -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0(-受体外，去甲肾上腺素、内 皮素-1 (ET-I)、血管紧张素11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-I)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已丁及其分布、生理作用 Yanagisw等[4]于 1988年首先从猪动脉的内皮细胞培养液中发现并 a 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。?1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。 已丁经内皮素转化酶裂解为三种具有生物活性的亚型，即?了-1、ET-2、ET-3。其 中?了-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; 已丁-2主要在肾、肠道组织产生，其功能与?1-1相似;?1-3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?1-3存在，目前研究最多的是?1-1。 内皮素受体(ETR)属于6蛋白偶联受体(G_protein linked receptor, GPCR)超家族。GPCR由7个疏水跨膜a -螺旋结构，1个胞外被糖激 化的>1末端和1个胞内的0末端组成。6蛋白是由0(、p、Y三个亚单位形成 的异源三聚体蛋白。根据a亚单位基因序列的同源性可分为4类:Ga s家族、 Ga 1家族、Ga q家族和Ga 12家族。每一类0蛋白都能激活其下游的多种效应 器。如:Ga 家族能激活腺苷酸环化酶的活性Ga丨家族能抑制腺苷酸环化酶 5; 的活性和激活&2+离子通道的活性0(19家族能激活磷酸脂酶(: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; 00^家族和60( 12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?1均作用于两种相同的?18_?了以和 ETRB,但亲和力不同。?1狀对?了-1和?1_2具有高度亲和力，对?1_3的亲和 力较低;而?1他与三种?1亚型分子的亲和力是一致的。?了8々主要介导平滑肌 细胞的收缩与增殖效应，?1拙主要达在内皮细胞，介导细胞凋亡、抗血管生 成及内皮素清除等。 2ET的作用机制 ET-I与ETA结合刺激以G蛋白激活憐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&2+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匕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0&2+内流，使细胞内钙离子的浓度升高引起 平滑肌和血管收缩。?了-3与?了即结合后激活02+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-I对细胞离子通 道的作用主要有[5] (1?1-1能激活两种02+非选择性阳离子通道和存储调节 :& 性0&2+通道，引发02+内流@?1-1通过似+-以-201-协同转运促使Cl-内流， 3 诱发平滑肌细胞收缩，所涉及的主要通道是(^2+依赖型01-通道。@?了-1通过 ETB受体对Na+通道作用?ET-l通过ETA受体激活K+通道。 3ET-1及其受体对前列腺的影响 3. 1ET-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。1如[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& ETB受体,且前列腺的不 同部位中?1受体亚型分布也有所不同。在前列腺外周带，?1狀及?1即结合位 点主要分布在腺上皮及平滑肌细胞;在移行带，?1'受体存在于平滑肌细胞内 [7]。 3. 2ET-1对前列腺平滑肌收缩功能的影响$1-1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01肾上腺素 受体介导的收缩强度80%。八叩1等[8]发现ET-I能导致前列腺平滑肌收缩， 63 并对?1 1肾上腺素受体介导的平滑肌收缩可产生协同作用，利用?1以拮抗剂 (BQ123)、?1他拮抗剂(S6C)、非选择性拮抗剂(S6B)均可对其收缩反应 进行阻断，其中80123可明显减弱其收缩作用，说明?1-1主要是通过?了々受体 介导产生平滑肌收缩。已有报道[9，10扣14受体阻滞剂伽598可减轻?1-1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-I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-I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。 1. 3ET-1的促细胞增殖与凋亡的影响5了-1与ETRA结合能促进细胞增 殖，与ETRB结合调控清除多余的ET-I进而间接的诱导细胞凋亡，ETRB对ETRA 有反馈抑制作用。仏11^叩等[12]研究发现，采用?了狀拮抗剂池了-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0^』临床研究提 示可延缓部分病人的病情发展。 4ET-1及其受体对膀胱的影响 2. 1ET-1及其受体在膀胱的分布及作用:了6」&4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?1_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?1-1受体密度高于膀胱底和尿道部，膀胱顶部主要为?14受体，膀胱底和 尿道?了狀和?了88两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. 2ET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?14能够抑制排尿反射，而膀胱?1八在辣椒辣素感觉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?1么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。8幻^等[15]采用活体荧光电视显 0 微镜检査技术分析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?1六阻断剂 (80610)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?1_ 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?14拮抗剂预处理可以减少微循环损伤。 4.3?1与下尿路梗阻(bladder outlet (^513^(^100，800)的关 系:此如等[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。?1-1亦可通过自分泌途径调节膀胱逼尿肌的张力。Wada等[18]运用 放射岛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?1八拮抗剂(30610)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?14拮抗剂将成为一种有效途径。 5ET与感觉神经的关系 ET-I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?1-1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]?1-1可引起背根神经元细胞河豚毒素抵抗性(7^-幻钠通道电流 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?1-1引起疼痛的机制之一。,0^01^5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，?1~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，?1-1能够活化匕疼痛神经传入纤维，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?14的激活作用能够诱导膀胱逼尿肌的过度活动。ET-I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。 Wanik等[27]在正常及肿瘤痛鼠模型中研究发现，ETA拮抗剂(8口123)可以部 C 分阻断痛敏行为。故认为?1-1作用于外周伤害性感受器的?了々受体是?丁-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]。 ?1-1作用子?18受体，可在局部促进阿片肽的合成，发挥一定的止痛作用 [29]。六11&等[30]在动物模型中，局部注射选择性的?18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?16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(?1^叩1匕6虹000化01^)可引起扭体反应，而在?16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，?1八在外周 组织中为急性或神经性的疼痛屮提供重要的信号，而?18和慢性炎症性疼痛的 传递有关。 6ET受体拮抗剂和转换酶抑制剂 已丁只拮抗剂可分为:?1尬拮抗剂、ETRB拮抗剂及非特异性ETR拮抗剂。 八“^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?1~受体 拮抗剂是ETA受体拮抗剂，^^5^等[33]研究发现，在使用0< 1-受体阻滞剂 &5 坦索罗辛时，?1-1亦可引起尿道压力升高，因此认为，在0(1-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，?1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己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，口服汕1627，10 mg/天，可显著延缓血清PSA的发展。颭1011等 3[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11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-3o ?1转换酶抑制剂可通过抑制?0?，阻断大?1转化，从而减少?丁 的生成和转化,从而减少?了的生成。目前?1'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?1'及?11 ?1-1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?1狀和?了即，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。 参考文献 [1] Nickel JC, Narayan P, Mckay J, et al. 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