最新：脐血管调控中乙酰胆碱作用（全文）.docx

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1、最新：脐血管调控中乙酰胆碱作用（全文）脐带是母胎之间物质交换的唯一桥梁，而脐血管则是桥梁上最重要的 通道。脐静脉将氧和营养物质从胎盘运送给胎儿，脐动脉将来自胎儿的代 谢产物运走。任何能影响脐动脉和静脉舒缩功能的因素终将影响对宫内胎 儿的供血、供氧和其他营养成分供应，并由此影响胎儿生长发育。已有大 量文献表明，宫内缺氧与胎儿生长受限密切相关1-2。在影响脐血管功能 的众多因素中，本研究着眼于胆碱能化学物质，通过回顾和评述以往相关 研究报告和近期的研究新发现，并在充分的科学证据前提下，补充和提出 胆碱能因素对脐血管舒缩影响的新理论。本研究首先简述胆碱能系统与血 管功能关系的经典血管药理和血管生理学

2、信息，然后回顾对脐血管功能的 胆碱能因素相关研究和以往的研究结论，最后通过胎儿医学方面有关脐血 管的研究进展提出和补充脐血管调控中胆碱能功能的新理论。一、乙酰胆碱的经典血管药理生理学乙酰胆碱为胆碱能受体激动剂，是中枢和外周的内源性递质，主要释 放部位在神经突触和神经效应器接头，主要作用为激动毒蕈碱型胆碱受体 （muscarinic receptor ,M 受体济口烟碱型月旦碱受侬 nicotinic receptor, N受体）。M受体又分5种亚型3,即M1-M5 ,其中Ml、M3、M5 受体的结构相似，与Gq/11蛋白耦联,而M2、M4受体与Gi/o蛋白耦 联。M受体激动后与G蛋白耦联，激活

3、磷脂酶C ,促进第二信使，即三磷酸肌醇（inositol triphosphate , IP3 ）和二酰甘油的生成而产生一系列效 应。M受体激动可抑制腺苜酸环化酶活性，并可激活钾离子通道 （potassium channel ,K+通道）或抑制钙离子通道（calcium channel , Ca2+通道）。N受体有2种亚型，即神经肌肉接头N受体和神经节、中 枢N受体。与血管舒缩功能相关的胆碱能受体主要为M受体。乙酰胆碱的经典血管生理药理学作用主要有：（1）可引起外周、中枢 血管舒张：乙酰胆碱激动血管内皮细胞M型胆碱受体，导致内皮依赖性 舒张因子，即一氧化氮释放，激活邻近平滑肌细胞环磷酸鸟昔通路

4、，继而 使血管舒张4-6；这是正常人和动物绝大多数血管对乙酰胆碱的普遍和经 典的反应。因而临床和实验研究中，乙酰胆碱是最常用的舒血管物质。（2 ） 化学或机械性去内皮后的收缩：如果机械性（如棉签或气泡去内皮等）或 化学性（如内皮型一氧化氮合酶阻断剂等）损伤或去除血管内皮，乙酰胆 碱的舒血管作用不复存在5,甚至可以引起血管收缩刀。文献报道，对 于去内皮的血管，乙酰胆碱可能会通过直接作用于血管平滑肌细胞M受 体，引起血管收缩8-9。（ 3 ）病理情况下对血管的舒缩作用：研究发现， 心力衰竭患者的血管中，乙酰胆碱介导的舒张功能减弱10-12。老年大 鼠骨骼肌的营养血管内皮受损，乙酰胆碱介导的舒张功能

5、减弱13。乙酰 胆碱可介导冠状动脉疾病患者的冠状动脉收缩14-15。也有研究表明， 乙酰胆碱也可介导心房血管收缩16。一般认为，这些器质性病变器官组 织中血管内皮通常有损伤，由此出现乙酰胆碱收缩反应。二、乙酰胆碱对脐血管的作用脐带将营养物质和氧传输给胎儿，保证胎儿生长发育。脐带血流正常 对胎儿的发育是至关重要的。脐血管不受自主神经的调控17-18,体液 因子是调控脐血管张力的主要因素之一。早在1966年,就有研究发现，乙酰胆碱可引起正常人脐动脉收缩19。 之后也有研究显示了脐动脉和静脉对乙酰胆碱的收缩反应20。然而这些 报道还显示，人脐血管对乙酰胆碱的反应既有收缩，又有舒张。在研究胆 碱能信号

6、对脐血管影响方面，以往的工作均是在离体脐带组织上开展的。 这些工作中，尤为突出和受关注的是2006年报道的一项关于人脐静脉的 研究8。研究不但进一步表明人脐静脉对乙酰胆碱有收缩反应，而且这种 收缩可以被阿托品阻断，提示M受体主要介导于乙酰胆碱的脐静脉收缩 反应。Altura等20提出了人脐静脉有胆碱能受体的存在。一项研究进一 步揭示了 M受体的5个亚型中，主要是Ml和M3亚型参与了正常人脐 静脉的乙酰胆碱诱导的收缩反应8。以往的研究已显示了正常人脐静脉可对乙酰胆碱发生收缩反应，还探 讨了相关的乙酰胆碱作用途径和机制8,20,初步论证了这种收缩反应是 以M受体介导的。然而，由于存在以下一些问题，

7、有关乙酰胆碱与脐血 管功能调控的结论仍是极其有限，或尚待进一步明确的。(-)以往研究存在的一些问题1 .以往研究全部以人脐带为研究标本，但研究对象均是欧美人群，无其 他主要人群。2 .更重要的是，除了人种差异，人体样本研究受身高、体重、年龄及受 试者健康状况和生活习惯等众多因素影响，往往需要大样本研究才能得到 较可靠的结论。以往涉及乙酰胆碱对脐血管的研究均使用了人脐带标本, 尚无临床与基础相结合，使用动物脐带方面的工作。值得关注的是，这些 以人为样本的研究，涉及的受试者样本量通常很小。考虑到变异等因素, 如此小的样本量不足以得到可靠的结论。例如，一项研究报道了 26例人 脐动脉对乙酰胆碱的反应

8、，其中12例出现收缩，8例出现舒张，6例无反 应19。这样的结果无法明确和定义乙酰胆碱对脐血管的作用。3 .以往对乙酰胆碱和脐血管的相关研究均使用血管张力检测设备或组 织灌流槽。在使用张力检测设备时，必须把钢丝穿过待检测血管后进行记 录。然而，在观察血管对某一物质的舒缩反应时，必须考虑到物理操作对 血管内壁内皮可能造成的损伤，尤其样本量不大时，这一问题更加突出。4 .以往的研究尽管初步显示了乙酰胆碱对脐静脉的收缩反应，但尚未证 实乙酰胆碱对脐血管是否具有舒张功能，或者是否对脐血管有收缩或舒张 的双重作用。尤其是在以往人体脐带血管功能的研究中，当某些脐动脉血 管对乙酰胆碱表现出收缩，又有若干脐动

9、脉血管表现为舒张反应时19, 通过这种现象，难以得到明确的结论。5 .脐带理论上属于胎儿附属组织，涉及的脐血管功能问题，包括脐血管 对某一物质的反应，是脐血管特有的，还是与其他胎儿血管具有共性的？ 需要明确。（二）针对以上问题的研究进展1 .针对问题1 :早先的研究均以欧美人群为对象，而乙酰胆碱介导的亚 洲人群脐血管的收缩尚无报道。本单位近期研究了亚洲正常人群、妊娠期 高血压、妊娠期糖尿病人群的脐动、静脉，发现乙酰胆碱也介导亚洲人群 脐血管的收缩，表明乙酰胆碱介导的脐血管的收缩不具有人种差异性21。2 .针对问题2 :最近的研究大大增加了样本量，从85例孕妇的86条 脐带（其中1例为双胎妊娠）

10、分离出459个脐动脉环和827个脐静脉环， 用于乙酰胆碱介导血管张力变化的检测。结果显示，乙酰胆碱可有效地导 致脐血管收缩，在脐静脉环中导致收缩的比例为86.7% ,在脐动脉环中则 为71.1%21O这种大样本检测结果分析可剔除个体差异和血管收缩或舒 张的假阳（阴）性，能得出准确结论，表明乙酰胆碱能介导脐血管收缩。3 .针对问题2和4 :因为人类基因存在多样性，所以一项研究使用基因 型较为稳定的大鼠、羊、兔进行乙酰胆碱对哺乳动物脐血管作用的研究21。 研究结果发现，乙酰胆碱均可引起脐动、静脉血管的收缩反应21。结果 表明，哺乳动物脐血管对于乙酰胆碱的反应具有共性，这是该研究报道的 创新之处，也

11、为妇产科学和围产药理学提供了新的理论依据。该研究还证 实，胆碱能系统的另一兴奋剂卡巴胆碱也可有效导致人脐动、静脉的收缩。 鉴于卡巴胆碱作用于M和N两类受体，研究中用累积浓度尼古丁刺激脐 血管，未见脐动脉或静脉收缩，而且阿托品可抑制乙酰胆碱所致脐血管收 缩21。结果证实，胆碱能信号导致脐血管收缩是由M受体途径实施的。 分子生物学研究也表明，人体脐动脉与脐静脉存在M受体五类亚型分布 21。4 .针对问题2、3和5 :除了对人脐血管进行乙酰胆碱检测外,本单位 还对羊、鼠21和兔脐带（相关报道待发表）进行同样方法的检测，结果 均发现乙酰胆碱能有效引起脐血管收缩。针对脐血管对乙酰胆碱有无舒张 作用，以及

12、胎儿非脐血管是否也对乙酰胆碱产生收缩的问题，已用同样的 研究方法证实，乙酰胆碱对动物的非脐血管，如肠系膜动脉、胸主动脉、 肾动脉、大脑中动脉，均具有经典的舒张血管效应。但在脐血管，乙酰胆 碱的作用则相反。由此排除了操作致血管内皮损伤造成假阳性或假阴性的 可能，也排除了胎儿非脐带血管对乙酰胆碱有收缩反应的假设。更有意义 的是，在280例正常人的脐静脉和159例脐动脉的研究过程中,先加入 各种收缩血管药物（氯化钾、5-羟色胺、前列腺素E2 ）,在血管收缩达到 峰值时添加乙酰胆碱，结果未见乙酰胆碱对非脐带血管的典型的舒张效应, 还可观察到进一步收缩血管的效应。三、乙酰胆碱介导脐血管收缩的机制1.胆碱

13、能受体：乙酰胆碱为胆碱能受体激动剂，对M、N受体均起作 用，乙酰胆碱介导的脐带血管收缩具体是通过哪一类或两类受体起作用的 呢？卡巴胆碱对M、N受体的激动作用与乙酰胆碱类似，在脐动、静脉均 可引起收缩；尼古丁为N受体激动剂，对脐血管无明显作用。阿托品可竞 争性拮抗乙酰胆碱对M受体的激动作用，可抑制乙酰胆碱介导的脐血管 收缩8,19,22；阿托品对M受体的阻断作用不具有亚型选择特异性。有 学者认为，在人脑血管平滑肌中存在Ml、M2、M3、M5四种亚型，M4 不存在于平滑肌细胞中23。对小鼠脑血管研究发现，乙酰胆碱介导的去 内皮血管收缩是通过Ml受体介导的24。研究发现，在脐动、静脉血管 上均有M1

14、-M5受体的基因片段21。分别采用M1-M4受体阻断剂或 激动剂观察各类M受体在乙酰胆碱介导的人脐静脉血管收缩中的作用，结果发现，M1M3受体参与乙酰胆碱介导的脐血管收缩，且以Ml受体为主，而M4受体可能不参与乙酰胆碱介导的脐血管收缩8。2 .钙通道：当去甲肾上腺素等血管收缩剂引起血管平滑肌细胞收缩时, 细胞内钙离子浓度增加，与钙调蛋白结合，引起肌丝滑动，平滑肌细胞收 缩。细胞内钙离子浓度增加主要通过两种途径，即电压依赖性钙通道 (voltage dependent calcium channel , VDCC )和非 VDCC ; VDCC 又分为L- , T- , P/Q-和N-型钙通道，

15、非VDCC包括IP3受体和雷诺丁受 体(ryanodine receptor, RyR受体)介导的细胞内钙通道的释放等。研 究发现，人脐动脉平滑肌细胞中存在L- , T- , P/Q-型钙通道24;有学者 认为，氯化钾引起的脐动、静脉血管收缩可被二氢叱咤类阻断剂，如硝苯 地平阻断，且氯化钾对脐静脉的舒张作用强于动脉25。上述两项研究揭 示脐动、静脉存在VDCC。有研究表明，乙酰胆碱介导的去除内皮细胞大 脑基底动脉的收缩能够被尼莫地平抑制，那么在人脐血管上，乙酰胆碱介 导的血管收缩是否也通过VDCC ,仍需进一步研究刀。近期研究发现，乙 酰胆碱介导的脐血管收缩能够被L-型钙通道阻断剂硝苯地平阻断

16、，说明乙 酰胆碱引起的脐血管的收缩可通过细胞外钙离子内流起作用21。3 .大电导钙激活钾通道：钾通道广泛存在于组织和细胞中。钾通道通过 调节细胞静息膜电位，控制细胞张力26。它可以通过改变膜电位而影响 电压门控的钙通道活性、钙离子内流以及细胞内游离钙离子(Ca2+i ), 最终影响血管平滑肌细胞的收缩和舒张2刀。大电导钙激活钾通道 (large-conductance and Ca2 +-activated potassium channel , BK 通道)广泛存在于平滑肌细胞中，当细胞内钙离子浓度增加时可进行负反 馈调节28-29,从而控制血管张力。研究发现,人脐动脉血管存在BK通 道和电

17、压依赖性钾通道的表达30。10-5 mol/L乙酰胆碱可以明显降低脐 血管平滑肌全细胞钾电流，表明乙酰胆碱介导的脐血管的收缩与钾电流相 关；阿托品可以抑制乙酰胆碱介导的全细胞钾电流降低，说明乙酰胆碱引 起的全细胞钾电流的改变是通过M受体起作用的。在钳制电压为+ 50 mV 时，伊比（利亚）蝎毒素（iberiotoxin ）可阻断BK通道的开放，乙酰胆 碱引起脐血管平滑肌细胞BK单通道的开放概率降低，电压敏感性降低， BK通道的开放时间无明显改变，关闭时间延长21。以上结果均提示，乙 酰胆碱介导的脐血管的收缩与钾通道，尤其是BK通道相关。4 .蛋白激酶C通道：蛋白激酶C（ protein kin

18、ase C , PKC ）通道在膜 活动、血管张力等许多细胞生理方面均有调控作用。在血管张力方面,PKC 不仅可以增加血管的钙离子敏感性31,而且影响血管离子通道功能。PKC 能通过作用于钾通道来调节血管张力。在一些血管上，PKC可以直接磷酸 化L-型钙通道而使其激活32,还可以通过抑制BK通道，使膜去极化， 激活L-型钙通道。乙酰胆碱介导的脐血管的收缩可以被GF109203 （ PKC 通道阻断剂）阻断才是示乙酰胆碱介导的脐血管收缩与PKC通道相关21。四、总结与展望综上，有条件和有基础提出和补充脐血管功能调控中乙酰胆碱作用的 新理论，主要包括以下几点：（1）人类和经检测的所有哺乳动物脐血管

19、 （包括脐动脉和脐静脉）对乙酰胆碱均具有收缩反应。（2）脐血管并不 表现非脐血管所具有对乙酰胆碱的典型的舒张反应。（3）乙酰胆碱对脐 血管的收缩作用有脐带组织特异性，胎儿其他血管和成年人血管不显示类 似特征。（4 ）脐血管对乙酰胆碱的收缩功能与M受体，平滑肌细胞钙、 钾通道和PKC相关。今后有关乙酰胆碱与脐血管相关关系研究的主要方向和探讨的问题包 括：为什么乙酰胆碱对正常脐血管有特异性的收缩调控作用？这种乙酰胆 碱的作用的生物学意义和临床价值有哪些？临床上用阿托品来治疗胎儿 窘迫，但其机制不明，除了以往认为的可能抑制胎儿的迷走功能外，目前 认为，阿托品对脐血管收缩的影响也是其可能的机制。由此也反映了该方 面研究对临床上宫内缺血缺氧问题的意义。此外，乙酰胆碱介导的脐带血 管收缩的深层次机制仍待进一步探索。