文献5:心脏神经支配和受体分布_赵兰平

5　Pe r n o wJ , B o h mF , B e l t r a n E , e t a l . l -a r g i n i n e p r o t e c t s f r o mi s c h e m i -a /re p e r f u s i o n -i n d u c e de n d o t h e l i a l d y s f u n c t i o ni nh u m a n si nv i v o .J A p p l P h y s i o l , 2003

6　Ya m a s h i r o S , N o g u c h i K , M a t s u z a k i T , e t a l .B e n e f i c i a l e f f e c t o f t e t r a -h y d r o b i o p t e r i no ni s c h e m i a -r e p e r f u s i o ni n j u r yi ni s o l a t e dp e r f u s e dr a t h e a r t s .J T h o r a c C a r d i o v a s c S u r g , 2002, 124(4) :775-784

7　Mo e n s A , C l a e y s M , B o r g o n j o nD , e t a l .F o l i c a c i d s p r e v e n t s i s c h e m i -a /re p e r f u s i o n -i n d u c e d m y o c a r d i a l n e c r o s i s a n da r r h y t h m i a s . A r c h M a l C o e u r V a i s s , 2004, 97(I I ) :139(R e f T y p e :A b s t r a c t )

(收稿:2006-07-13)

及血小板抑制剂的疗效确切, 可作为临床常规用药。3. 从治疗的物理手段来看:体外循环下不阻断升主动脉心内直视术, 是一种简便、安全、有效的心肌保护方法, 可以作为部分心脏手术的常规方法。对于I P 的研究现处于实验室和机制研究阶段, 但这一理论的临床应用无疑是十分乐观的。

参考文献

1　Lo p e z A D , M u r r a uC C .T h e g l o b a l b u r d e nd i s e a s e , 1990-2020, N a t M e d , 1998, 4:1241-1243

心脏神经支配和受体分布

　　心脏接受交感、副交感(迷走) 神经双重支配。交感神经支配心脏的各个部分, 两侧交感神经分布不对称。右侧交感神经主要支配窦房结和心房, 兴奋时以增快心率为主, 对心肌收缩力和心排出量影响不大; 左侧交感神经主要支配房室交界区和左心室, 兴奋时以加强心肌收缩力的效应为主, 对心率影响不大。两侧迷走神经对心脏的支配也有差别, 但不如交感神经支配的差别显著。右侧迷走神经主要支配窦房结, 左侧迷走神经主要支配房室交界区。过去认为迷走神经不支配心室肌, 随着免疫学以及分子生物学的发展, 有人发现心室上可能有副交感神经及M-R 分布, 尽管其含量明显少于心房。交感与迷走神经对心脏的双重支配有利于保持心脏功能平衡与稳定, 以适应环境变化的需要。

此外, 用免疫细胞化学方法证明, 心脏中存在多种肽类神经纤维, 释放的递质有神经肽Y 、血管活性

　　＊基金项目:河北省教育厅资助项目(2005312)

＊

河北北方学院生理教研室(张家口075000) 　赵兰平　马建伟　张晓云　陈立锋　葛赋贵

肠肽、降钙素基因相关肽、阿片肽等。现已知一些肽

类递质可与其他递质如单胺与乙酰胆碱共存于同一神经元内, 并共同释放。

一、心脏的交感神经支配和肾上腺素能受体分布心交感神经末梢释放去甲肾上腺素(n o r e p i n e p h -r i n e , N E ) , 作用于心肌膜上的肾上腺素能受体(a d -r e n e n r g i c r e c e p t o r , A R ) 而发挥作用。其他儿茶酚胺如肾上腺髓质分泌的肾上腺素以及外源性的儿茶酚胺类药物也有类似作用。

A R 属于鸟苷酸结合蛋白(G 蛋白) 偶联膜表面受体家族, 由3个细胞外环、7个疏水性跨膜区及3个细胞内环组成。根据对特异性配基的亲和性、激动后信号转导机制与生物学效应的特点以及基因的结构与染色体定位, A R 分为α-A R 与β-A R 两型, 每一型又由多种亚型组成。分布在心脏中的A R 主要以β-A R 与αA R 为主。目前已有三种亚型的β1--A R 从哺乳动物组织中得到分子克隆, 即β1-, β2

-与β3-A R 。人类心脏中以β1-A R 分布为主, 约

·19·

　·医学前沿·

占3/4, 其次为β2-A R 。β3-A R 主要分布于脂肪组织中。1996年G a u t h i e r 等

[1]

J M e d R e s , M a r 2007, V o l . 36N o . 3　　

用P C R 方法首次在外科

物效应可发生变化, 激动剂与受体结合引起信息传递

与生物效应的同时, 往往发生β-A R 对激动剂敏感性降低即减敏与下调。近年的研究指出对于持续的刺激, β-A R 亚型减敏与下调的程度及方式都有不

同。在培养的成神经细胞瘤中观察到, β2-A R 的减敏发生在刺激几秒钟后, 而β1-A R 的减敏则需持续刺激1h 以上。在中国仓鼠的成纤维细胞表达人β1及β2-A R 的研究中发现, 当激动剂持续刺激24h 后, 只有β2-A R 内陷, 而β1-A R 则无; β1-A R 下调的程度也比β2-A R 小。N a n o f f 发现用I s o 灌流大鼠心脏, 心肌粗制标本上β2-A R 下调72%,而β1-A R 下调只有40%。耗竭儿茶酚胺或用肾上腺素受体拮抗剂都可导致组织对儿茶酚胺的敏感性增强和受体数目增加。与β-A R 下调相似, β-AR 的上调也有亚型选择性, 如M i c h e l 等在44例病人中分别服

用选择性和非选择性β受体阻滞剂, 发现心脏和淋巴细胞中β-AR 不同亚型上调情况不同。所有β受体阻滞剂均引起β1-A R 密度显著增加, 而只有非选择

性的β受体阻滞剂如普奈洛尔(p r o p r a n o l o l ) 和索它洛尔(s o t a l o l ) β2-A R 密度增加。这一结果首次证明β1-A R 选择性拮抗剂只引起β1-A R 的上调。β-A R 减敏与下调, 增敏与上调的具体机制尚不清楚。大多数哺乳动物心脏均存在相当数量的α1-A R , 在人类其密度约为β-A R 的一半。目前, 由于分子生物学技术的发展, 发现αA R 又可分为α1-1A -、α和α三种亚型, 且已得到药理学的证实。1B -1D -心脏αA R 激动后与G 1-q /11偶联, 通过激活磷脂酶C (p h o s p h o l i p a s e C , P L C ) 使磷酸肌醇信号途径被激活, 产生三磷酸肌醇(i n o s i t o l t r i p h o s p h a t e , I P 和二酰基3) 甘油(d i a c y l g l y c e r o l , D A G ) 。I P A G 具有胞内第3和D 二信使的功能, 分别激动I P a 和D A G-蛋白激3-C 酶C (p r o t e i n k i n a s e C , P K C ) 信号途径介导心肌效应, 研究表明α与α受体亚型在左心房、右心房1A -1B -及乳头肌介导正性变力与变时效应, 只是与β-A R 介导的效应有所区别。

有研究表明, 大鼠在刚出生时心脏上就有α1-A R 的表达, 而且其表达量和亲和性直到3月龄仍无显著变化, 也就是说在发育过程中大鼠心脏αA R 1-的密度和亲和力均无变化。但αA R 三种亚型1-分布比例有所改变, 3月龄成年大鼠心脏上3种α1亚型受体分布比例大致为α和α1A 25%、α1B 45%1D 30%,到12月龄时α1A 和α1D 分别下降到13%和10%,而α所占比例显著增加到近80%。H a n n a 等1B

[5]

2+

心脏手术和心脏移植的人心室活检标本中检测到了

β3-A R 的存在, 并证实了β3-A R 介导负性变力效应。但长期以来的研究表明β3-A R 在心脏的表达水平偏低。最近M o n i o t t e 等用W e s t e r nb l o t 的方法检测到β3-A R 的蛋白水平在有神经支配的正常心脏中的表达显著高于进行心脏移植的正常心脏, 并且

衰竭心脏中β3-A R 的水平升高2～3倍。近年来有学者提出哺乳动物心脏中尚存在第4种β-A R , 即β4-A R , 但尚未得到克隆, 有待于进一步证实。

β1-A R 在介导心脏功能中占主要地位。心脏β1-A R 激动后与G S 偶联, 通过激活心肌细胞膜上的腺苷酸环化酶(a d e n y l y l c y c l a s e , A C ) 使细胞内

c A M P 升高。后者作为胞内第2信使激活蛋白激酶A (p r o t e i n k i n a s e A , P K A ) , 通过对L -型C a 通道磷酸化作用使细胞膜对C a 的通透性增大, 引起C a 内流增加产生正性变力效应。同时通过对多种离子流的影响而加快起搏细胞起搏活动:①降低I f 离子流的阈电位, 使之易于兴奋激活, 幅值增大; ②增加钙流(I 和I C , 从而加速舒张期除极速率; ③增C a -L a -s T ) 加I A R k 幅值, 加快其衰减过程。以往认为心脏β2-与β1-A R 同样是与G A R-G S 偶联的, 通过β2-S -A C 信号途径介导心肌正性变力效应, 多基因研究亦显示过度表达β2-A R 的小鼠心肌A C 活性升高, 心肌收缩力增强。然而, 最近肖瑞平等

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[3]

2+

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2+

[2]

研究发现, 虽

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然β1-与β2-A R 均能增强L -型C a 电流(I 、C a ) 细胞内C a 瞬变(C a ) 和细胞收缩强度, 但两者介导i 的心肌舒张效应却不同。β2-A R 介导的细胞收缩及C a 增加与c A M P 的产生亦无预期中的相关性, 提i 示β2-A R 具有独立的功能。在此基础上, 他们采用光亲和性标记技术首先证实β2-A R 同时与G S 和G i

偶联, G 通路对G i S 通路信号向细胞内的扩散起屏蔽作用, 从而使β2-A R 的信号转导具有空间局限性, 并由此出现不同于β1-A R 的功能特征。

另外, 在大鼠实验中证实, 随着年龄的增长, 到相当于中年时β-A R 及其两种亚型(β1-A R , β2-A R ) 受体不仅数量明显减少, 而且对激动剂I s o 的敏感性也降低。随着年龄的增长, β1-与β2-A R 在介导正性变力效应中由正协同关系变为叠加关系, 上述效应可能是中老年心脏收缩功能减退的一个重要原

[4]因。

β-A R 及其亚型的数目、与配体的亲和力及生

　　医学研究杂志　2007年3月　第36卷　第3期

·医学前沿·　

心房I 通道, 使复极期K 外流加速, 动作电位时程K A c h (d u r a t i o n o f a c t i o np o t e n t i a l , A P D ) 缩短, 并且可能通过影响心房C a 内流或N a 内流进而降低心房A P A 。A C h 对心房肌、心室肌A P D 及心肌收缩力均有不同程度的直接抑制作用, 并随着所用A C h 浓度的增大而增大, 心房肌对A C h 的反应较心室肌更为敏感。

大鼠心房和心室均有M R 的分布, 然而, 心房2-和心室肌M R 的分布密度存在明显差异, 心房M 2-2-R 免疫阳性反应强度明显大于心室。而左右心房或左右心室之间比较, 免疫阳性反应没有差异, 从而提示心房M R 密度大于心室, 左右心房及左右心2-室之间M R 密度没有明显差异。2-通常A C h 在心脏表现为负性变力作用, 但也有实验证明A C h 能够加强哺乳动物的心肌收缩, 在心房肌、心室肌和普肯耶纤维均能发现其兴奋作用, 这种兴奋作用依赖于M-R 。大鼠心室肌以M R 为2-主, 但最近也有一些实验证明, 在大鼠心肌细胞上也存在M R 。药理学实验表明, 选择性M R 拮抗1-2-剂A F -D X 116比选择性M R 拮抗剂P i r e n z e p i n e 1-能更有效地阻滞A C h 对心肌的兴奋作用, 提示A C h 对大鼠心室肌细胞的兴奋作用可能由M R 介导。2-三、心室流出道的自主神经支配

心室流出道一向仅被认为是血液的输出径路, 因而对其生理特性和功能一直未被重视。有关该部位的神经支配, 国内外文献也未见报道。目前国内外学者都发现, 一些特发心室纤颤、期前收缩等心律失常是由于右室流出道形态和功能的异常所致。形态学发现, 出现特发性心动过速的心脏, 右室流出道内有脂肪沉淀, 从而出现活动障碍而导致心律失常。因此对心室流出道的研究日益受到国内外学者的关注。

从系统发生看, 心室流出道(v e n t r i c u l a r o u t f l o w t r a c t ) 是由动脉球演化而来。在鱼及两栖类(如蛙) , 动脉球有明显的自动兴奋的能力, 是接续心室能独立进行收缩的单位。陈彦静等

[9, 10]

[8]

[7]

2+

++

报道不仅在成年大鼠(15周) 血压升高后, 而且在幼年大鼠(4周) 血压尚未升高时, 自发性高血压(s p o n -t a n e o u s l y h y p e r t e n s i v e , S H R ) 大鼠心脏αA R 的数1-量已明显增加, 提示αA R 数量的增加在高血压发1-病中具有一定意义。S H R 大鼠心脏中αA R 亚型1A -占αA R 总数的百分比不变, αA R 增加, α1-1B -1D -A R 则减少。心功能不全大鼠, 心脏αA R 增加, 1A -αA R 下降, 而αA R 则没有显著改变。1B -1D -同样αA R 与激动剂结合后, 也可发生脱敏现1-象。在激动剂作用下, αA R 脱敏发生最快, 脱敏1A -所需N E 的浓度最低; αA R 与αA R 相比, 在1B -1D -脱敏的时相上看α亚型发生较快, αA R 脱敏发1B 1D -生最慢, 且所需激动剂的浓度最高。

另外, α与β-A R 之间存在一定的交互作1-用。S k o m e d a l 等通过离体大鼠心脏收缩功能实验, 证实当心脏α与β-A R 同时激动时, 在介导正性变1-力效应中β-A R 的作用占75%,αA R 的作用占1-25%。O s n e s 等的工作显示大鼠和兔心肌αA R 单1-独激动时所介导的正性变力效应是单独激动β-A R 介导效应的一半; 但当α和β-A R 同时激动时, 1-αA R 可使β-A R 介导的正性变力效应降低1-25%,反过来, β-A R 可使αA R 介导的正性变力1-效应减少50%,他们提出在介导心肌正性变力效应中α与β-A R 间存在着相互抑制作用。D a n z i g e r 1-等的实验结果表明αA R 与此相互调节作用无关。2-二、心脏的迷走神经支配和胆碱能受体分布心迷走神经末梢释放乙酰胆碱(a c e t y l c h o l i n e , A C h ) , 作用于心肌细胞膜的毒蕈碱型受体(m u s c a r i n -i c r e c e p t o r , M-R ) 而发挥作用。A C h 对心脏的作用可分为直接作用和间接作用两种。前者通过偶联G 蛋白(G ) 降低已被交感胺激活的腺苷酸环化酶i (A C ) 的活性, 进而降低c A M P 含量实现的, 可见于心脏各个部位; 后者通过直接激活毒蕈碱型钾通道

[7]

(K 实现, 主要见于除心室外的其余部分。A C h )

心迷走神经和A C h 对起搏细胞的负性变时作用是通过对多种离子通道的影响而实现的:①AC h 和细胞膜上M R 结合, 通过G 蛋白可直接作用于乙酰2-胆碱依赖型钾通道(I , 使之激活开放, 引起I K A c h ) K A c h 外流, 造成细胞膜过度极化, 最大舒张电位负值更大, 降低窦房结细胞的自律性; ②A C h 可使心肌细胞膜2+C a 通道开放概率降低, 使窦房结细胞的阈电位上移; ③AC h 使I f 幅值降低, 起搏速率减慢, 自律性降低。A C h 与心房M-R 结合后偶联G 蛋白直接激活

[6]

在国内外首次发现:

哺乳类动物, 如豚鼠、家兔、大鼠等, 其左心室流出道即主动脉前庭(a o r t i c v e s t i b u l e ) 的特定部位具有与普

通心室肌不同的特征, 仍保留有动脉球自动兴奋的能力。光镜下观察, 在主动脉瓣的右瓣与后瓣交界处以下的局部区域, 靠近心内膜有一团较小的细胞, 核明显, 胞质少, 染色稍深, 细胞之间有胶原纤维分割。在该细胞团的深部、下部, 细胞大小不等, 并过渡到正常心室肌, 该部组织与心内膜之间为疏松的结缔组织,

·21·

见糖原颗粒, 肌原纤维较少且Z 带不明显。这些小细胞周围的神经纤维丰富, 与窦房结等具有慢反应自

[9]

律细胞部位的组织结构相似。在主动脉瓣的右、后瓣下方一表浅区域可记录到自发的慢反应动作电位, 其0相去极化缓慢、幅值较小, 缺乏2相平台期, 且4相去极化明显, 其电位特征和窦房结优势起搏细

[10]

胞的动作电位十分相似。通过对这种电位离子流的实验分析表明:0相主要去极离子流为C a 内流, 还可能有少量N a 内流参与; 4相自动去极化主要由+

K 外流的进行性衰减形成; 在起搏电流中, I f 电流的作用较小。目前发现这一部分易受一些外来因素的影响, 如缺血、药物、左心室肥大等因素可使其形成异位节律点。

关于心室流出道的神经支配, 过去的资料不详。我室在以前的工作中, 通过对豚鼠左心室流出道形态学的初步观察(电镜) , 发现该部位有丰富的神经纤维分布。此外, 近年来有人用免疫组化方法对兔心神经分布的发展过程进行了研究, 发现在妊娠15天时, 在右心房、右心室的流入道和流出道部位存在胆碱酯酶反应阳性的神经末梢和神经结, 到妊娠17天时, 这些神经交织成神经丛。另有实验证实该部位慢反应节律对离子通道阻断剂、低氧、钾离子浓度均有明显的反应, 在这些因素的刺激下, 该部位有可能成为诱发心律失常的异位起搏点。而这些刺激因素的作用, 也不能排除有神经系统的参与。为了进一步证明自主神经对心室流出道具有支配作用, 笔者在我室前期工作的基础上, 观察了肾上腺素能和胆碱能神经递质及其拮抗剂对豚鼠左心室流出道自发慢反应电位的影响, 并初步分析其受体的种类。结果表明:异丙肾上腺素(i s o p r e n a l i n e , I s o ) 、肾上腺素(e p i n e p h r i n e , E ) 、去甲肾上腺素(n o r e p i n e p h r i n e , N E ) 同样可使左心室流出道自发慢反应电位的发放频率增加, 提示左心室流出道慢反应自律细胞的电活动可能同样受心交感神经调控; 给予α-A R 拮抗剂酚妥拉明和β-A R 拮抗剂普萘洛尔后, 由N E 和I s o 引起的各种效应可被明显抑制, 说明豚鼠左心室流出道的自律细胞上同样存在α-A R 和β-A R ; 通过对3组浓度相同(100μm o l /L) 的I s o 、E和N E 的作用相比较, 发现三者对左心室流出道自律细胞的作用存在差异性, I s o 的作用大于N E 和E , 用普萘洛尔拮抗I s o 的作用明显于酚妥拉明拮抗N E 的作用, 说明左心室流出道慢

+

2+

反应自律细胞的电活动可能同样受心迷走神经的调控, 本实验中阿托品可拮抗等摩尔浓度的A C h 对自发慢反应电位复极50%时间(50%d u r a t i o n o f a c t i o n

p o t e n t i a l , A P D 的直接作用, 使A P D 50) 50延长, 提示左心室流出道自律细胞膜上可能同样存在M-R 。

自主神经在心脏活动的调节中起重要作用, 心交感神经通过其末梢释放N E 对心脏起正性变时、变力与变传导作用, 心迷走神经通过其末梢释放A C h 对心脏起负性变时、变力与变传导作用。交感与迷走神经对心脏的双重支配有利于保持心脏功能平衡与稳定, 以适应环境变化的需要。自主神经冲动发放异常是心律失常的发病机制之一。而左心室流出道作为潜在起搏点, 可能同样接受心交感和心迷走神经的支配, 在心脏疾病和某些刺激因素影响下可能使这些神经的作用失调, 从而产生异位节律。因此对于心室流出道的神经支配的研究具有十分重要的理论意义和潜在的临床应用价值。

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