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非肾上腺能非胆碱能(non-adrenergicnon-cholinergic,NANC)神经广泛分布在胃肠道,它们在胃肠道平滑肌运动的调节中起着重要作用。三磷酸腺苷(adenosinetriphosphate,ATP)、一氧化氮(nitricoxide,NO)、血管活性肠肽(vasoactiveintestinalpeptide,VIP)、垂体腺苷酸环化酶激活肽(pituitaryadenylatecyclase-activatingpeptide,PACAP)和一氧化碳(carbonmonoxide,CO)等被认为是NANC抑制性神经递质或调质。自从1970年Burnstock和他的同事们首次提出ATP为NANC神经递质以来,许多研究支持这一假设。例如,在大鼠回肠和结肠等,许多神经纤维末梢含有ATP,但是关于ATP调节胃肠平滑肌运动方面,因动物和平滑肌种类不同,存在着不同的实验结果。在小鼠结肠和大鼠回肠平滑肌,嘌呤能P2Y受体介导平滑肌舒张,而P2X受体的激动剂α,β-MeATP(α,β-methyleneATP)或β,γ-MeATP(β,γ-methyleneATP)引起平滑肌细胞收缩。相反,在大鼠结肠平滑肌上发现,ATP通过嘌呤能P2Y受体引起平滑肌收缩。因此,尽管ATP及其嘌呤类拟似物是公认的胃肠道NANC神经递质之一,对于它们在调节胃肠运动方面的作用仍存在分歧。为此,本工作利用电生理学、药理学等方法在豚鼠胃窦环行肌上研究了嘌呤类受体的两种亚型P2X和P2Y受体在平滑肌运动和电活动中的作用,并初步探讨了它们的机制。实验结果如下:
一、内源性嘌呤类物质参与胃平滑肌运动调节
电场刺激是研究神经系统调节胃肠平滑肌运动作用及其机制的重要手段。首先,为了证实电场刺激胃平滑肌引起内在神经兴奋时哪些神经递质释放、平滑肌的运动有何改变,从中探讨了NANC的神经递质中是否也有嘌呤类递质参与的可能性。
1.电场刺激引起平滑肌舒张中NO参与
低频(2-16Hz)的电场刺激(electricfieldstimulation,EFS)频率依赖地对胃平滑肌具有明显的舒张作用。这种舒张作用明显被神经阻断剂河豚毒(tetrodotoxin,TTX)所阻断,也被NO合酶抑制剂(nitricoxidesynthaseinhibitor)L-NNA阻断,而这种阻断被L-精氨酸恢复。
2.嘌呤能受体阻断剂阻断电场刺激引起的反弹性收缩
当高频EFS(>20Hz)结束时,紧接着EFS期间NO引起的舒张出现强有力的收缩反应,即反弹性收缩(reboundcontraction)。这种反弹性收缩被TTX可逆地阻断,而且外源性ATP可以模拟EFS引起的反弹性收缩。嘌呤能P2Y受体阻断剂反应蓝(ractiveblue-2)可以阻断EFS引起的反弹性收缩,但阻断P2X受体不断消除EFS引起的反弹性收缩。
二、外源性嘌呤类物质对胃平滑肌运动的影响
1.P2受体激动剂对豚鼠胃窦环行肌收缩的影响
ATP和2-MeSATP都能明显增强肌肉收缩,其收缩幅度分别增加到270±24%和365±33%(n=6,P<0.01),并且基线明显上移,而α,β-MeATP和β,γ-MeATP使肌肉舒张,其收缩幅度分别减少到60±14%和65±17%(n=6,P<0.01),但基线没有明显变化。
2.P2受体阻断剂对ATP及其拟似物增强胃窦环行肌收缩活动的影响
选择性P2Y受体阻断剂RB-2完全阻断ATP和2-MeSATP对豚鼠胃窦环行肌收缩活动的增强效应。然而,P2Y受体阻断剂RB-2却不能阻断α,β-MeATP对豚鼠胃窦环行肌舒张作用。另一种非选择性P2Y受体阻断剂苏拉明能不同程度地抑制ATP和2-MeSATP引起的收缩反应。用α,β-MeATP引起P2X受体脱敏后,能够阻断β,y-MeATP对豚鼠胃窦环行肌舒张作用,而不能阻断ATP增强胃平滑肌收缩活动的效应。
3.胞外钙对ATP增强胃窦环行肌收缩活动的影响
L型钙通道被阻断后胃平滑肌的自发性收缩运动明显被抑制,但仍ATP明显增加胃平滑肌收缩幅度。当细胞外换成无钙状态时,平滑肌的自发性收缩完全消失,此时ATP也不能影响平滑肌的收缩活动。
4.嘌呤能神经调节胃窦环行肌运动与前列腺素关系
前列腺素合成抑制剂消炎痛预处理肌条后,ATP和2-MeSATP对胃窦环行肌收缩的增强效应不被阻断。
三、P2受体激动剂对豚鼠胃窦环行肌电活动的影响
利用细胞内记录方法在平滑肌肌条上同步记录平滑肌自发性收缩和电活动(慢波),并观察了ATP和α,β-MeATP对收缩和电活动的影响。结果表明,ATP明显增强平滑肌收缩,但不影响慢波的幅度和频率,而α,β-MeATP明显抑制平滑肌收缩的同时使慢波电位明显超极化。
四、嘌呤类物质对胃平滑肌细胞离子通道电流的影响
1.ATP对胃平滑肌细胞离子电流的影响
利用膜片技术在用胶原酶新鲜分离的胃平滑肌细胞上观察了ATP对细胞膜电位、钙敏感钾电流、延迟整流性钾电流以及电压依赖性钙电流的影响。结果表明,ATP对细胞膜电位以及上述三种离子电流均没有影响。
2.α,β-MeATP对胃平滑肌细胞离子电流的影响
P2X受体阻断剂α,β-MeATP可以使胃平滑肌细胞膜电位超极化,并增强钙敏感钾电流活性。
以上结果提示:1.在豚鼠胃平滑肌ATP是NANC神经递质,参与平滑肌兴奋性和抑制性双重调节;2.ATP和2-MeSATP通过嘌呤能P2Y受体增强胃窦平滑肌的自发性收缩活动,而α,β-MeATP或β,γ-MeATP通过嘌呤能P2X受体引起胃窦平滑肌的舒张;2.ATP和2-MeSATP增强胃窦平滑肌自发性收缩活动的效应依赖于细胞外钙,但钙离子进入细胞的途径并不是电压依赖性钙通道;3.α,β-MeATP或β,γ-MeATP激活钙敏感钾通道使膜电位超极化引起平滑肌舒张;4.ATP和2-MeSATP增强胃窦平滑肌自发性收缩活动的效应不通过前列腺素介导。