HCN1在胃腸道動(dòng)力起搏中作用機(jī)制研究.pdf

1、胃腸動(dòng)力低下作為最為常見運(yùn)動(dòng)性障礙形式，其發(fā)生機(jī)制主要在于胃腸節(jié)律蠕動(dòng)速率的減慢以及節(jié)律順序紊亂[1]。新近文獻(xiàn)報(bào)道，胃腸節(jié)律的發(fā)生起源于胃腸道內(nèi)的Cajal間質(zhì)細(xì)胞(interstitial cells of Cajal,ICCs)。ICCs是胃腸道平滑肌節(jié)律性電活動(dòng)—慢波（slow wave,SW）的產(chǎn)生細(xì)胞，其產(chǎn)生的慢波在由ICCs組成的網(wǎng)絡(luò)中傳播，最后經(jīng)ICCs和平滑肌細(xì)胞間形成的縫隙連接傳播至平滑肌細(xì)胞而引發(fā)平滑肌細(xì)胞周期收縮

2、[1]，平滑肌細(xì)胞不具備自發(fā)節(jié)律收縮條件。發(fā)育學(xué)以及基因突變技術(shù)研究表明：c-kit基因刪除或自發(fā)性c-kit突變W/Wv小鼠以及用抗Kit抗體使Kit失活，均能導(dǎo)致ICC的發(fā)育受阻，其胃腸節(jié)律蠕動(dòng)會(huì)發(fā)生紊亂或胃腸節(jié)律運(yùn)動(dòng)消失[1～5]。因此，ICCs是目前被公認(rèn)是胃腸道節(jié)律運(yùn)動(dòng)的發(fā)起者以及調(diào)控者。但有關(guān)ICCs節(jié)律電活動(dòng)發(fā)生機(jī)制目前尚未完全清楚[4]，嚴(yán)重影響了臨床對(duì)許多類型的胃腸運(yùn)動(dòng)障礙性疾病的治療。尋找可能尚未發(fā)現(xiàn)且在胃腸動(dòng)力起搏

3、中起關(guān)鍵作用的新作用機(jī)制，成為亟待解決的問題。HCN即超極化激活性環(huán)核苷酸門控性陽離子非選擇性通道（Hyperpolarization-activated cyclic nucleotide-gated cation nonselective channel.HCN）原是廣泛分布于心臟竇房結(jié)、房室結(jié)、浦氏纖維、延髓呼吸中樞和腦內(nèi)海馬部位的節(jié)律性電活動(dòng)細(xì)胞或神經(jīng)元上的一類節(jié)律起始通道[15]，是目前研究最為清楚的與自發(fā)節(jié)律電活動(dòng)產(chǎn)生有關(guān)的

4、離子通道，它受兒茶酚胺類（去甲腎上腺素）、Ach等常規(guī)神經(jīng)遞質(zhì)和影響細(xì)胞內(nèi)cAMP濃度的腦腸肽調(diào)節(jié)，該通道開放產(chǎn)生的內(nèi)向電流被稱為If，是自律性節(jié)律產(chǎn)生細(xì)胞始發(fā)內(nèi)向電流的主要成分之一[16]。由于胃腸道的動(dòng)力起搏性質(zhì)與心臟起搏的性質(zhì)相類似，那么，在胃腸道中是否有HCN的分布，以及HCN在胃腸道動(dòng)力起搏過程所起的作用，目前國(guó)際上未見報(bào)道。因此，我們?cè)诮梃bHCN在心臟以及呼吸中樞慢波起搏節(jié)律調(diào)節(jié)中的作用機(jī)制，來研究HCN中的HCN1亞型在胃

5、腸道動(dòng)力起搏中的作用，為搞清胃腸道動(dòng)力起搏的機(jī)制以及新的藥物研發(fā)，提供可靠理論根據(jù)。
　　結(jié)果：
　　1．HCN1在胃腸道的分布狀況
　?、俨捎妹庖邿晒饧夹g(shù)證實(shí)HCN1在ICCs上存在；采用HCN1免疫膠體金標(biāo)記技術(shù)研究表明：HCN1免疫膠體金顆粒標(biāo)記陽性的ICC往往成群分布于肌間神經(jīng)叢周圍，HCN1免疫膠體金顆粒分布于ICC內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和細(xì)胞膜上，膠體金顆粒標(biāo)記陽性ICC的胞質(zhì)突起圍繞神經(jīng)束形成不完整的“鞘樣結(jié)構(gòu)”，而胃腸

6、道APUD細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞均未發(fā)現(xiàn)HCN1的分布，表明HCN1是特異分布在ICCs的；②采用免疫熒光雙標(biāo)記技術(shù)研究發(fā)現(xiàn)HCN1在胃竇部、空回腸ICC-MY、ICC-SM廣泛分布，尤其是在十二指腸及回盲部分布密度高，且主要在ICC-MY分布密集，并與ICC身份標(biāo)志—c-Kit均存在共存現(xiàn)象。表明HCN1特異存在于胃腸道ICC細(xì)胞上。
　　2．HCN1在大鼠發(fā)育過程中的變化特征
　　采用免疫熒光技術(shù)和免疫印跡技術(shù)研究大鼠胚胎和發(fā)

7、育過程E13～P14期間HCN1在胃竇部的表達(dá)變化。研究結(jié)果表明：在大鼠出生前（E13～18）HCN1在其胃竇部?jī)H微量表達(dá)，而出生后HCN1在其胃竇部表達(dá)明顯增加（P1～14），尤其出生7天后表達(dá)顯著增加，在P14期間表達(dá)達(dá)成年水平，而且免疫組化結(jié)果和免疫印跡結(jié)果相吻合。這種表達(dá)變化表明：HCN1在大鼠的發(fā)育過程中，當(dāng)大鼠胃腸道開始產(chǎn)生節(jié)律性蠕動(dòng)的關(guān)鍵時(shí)期，HCN1蛋白的表達(dá)量顯著增加，這與大鼠胃腸蠕動(dòng)產(chǎn)生時(shí)期相吻合，因此，強(qiáng)烈提示HC

8、N1在胃腸道動(dòng)力起搏中可能起關(guān)鍵作用。
　　3．HCN1對(duì)Cajal細(xì)胞電生理活動(dòng)的影響
　　在采用離體肌條測(cè)定技術(shù)研究表明：正常狀態(tài)下，大鼠胃腸道平滑肌收縮頻率以及收縮幅度穩(wěn)定；當(dāng)給予HCN1受體激動(dòng)劑Alinidine或HCN1拮抗劑ZD7288，胃平滑肌條收縮頻率以及幅度均產(chǎn)生了明顯變化：當(dāng)給予HCN1受體激動(dòng)劑Alinidine情況下，胃平滑肌條收縮頻率以及幅度明顯增加，尤其是胃的環(huán)形肌變化更為顯著；而當(dāng)給予HCN1

9、拮抗劑ZD7288的情況下，胃平滑肌條收縮頻率以及幅度幾乎消失，提示HCN1可能是ICC產(chǎn)生自發(fā)性電節(jié)律的起始通道。
　　結(jié)論：
　　HCN1是特異性分布在ICCs上的離子通道；在大鼠胃腸道開始產(chǎn)生節(jié)律性蠕動(dòng)的關(guān)鍵時(shí)期HCN1蛋白的表達(dá)恰恰明顯升高特點(diǎn)，與大鼠胃腸蠕動(dòng)產(chǎn)生時(shí)期相吻合，提示HCN1在胃腸道動(dòng)力起搏中可能起關(guān)鍵作用；當(dāng)HCN1的功能受到阻抑，胃腸平滑肌的收縮活動(dòng)受到顯著抑制，提示HCN1可能是ICC產(chǎn)生自發(fā)性電節(jié)