本研究受山西省卫生和计划生育委员会科研课题（2017047）和山西省重点研发计划项目（201803D31103）支持
※ 通
信作者：双卫兵，Email ：shuangweibing＠ 胆碱能受体在控尿中的作用和意义 邓 欣1
周慧宇2
双卫兵3※
（1武警山西省总队机动支队勤务保障大队卫生队，山西 太原 030054；
2山西医科大学第二临床医学院，山西 太原 030001；3山西医科大学第一医院泌尿外科，山西 太原 030001）
作用。膀胱逼尿肌松弛的同时尿道括约肌收缩，可帮助膀胱储尿；而逼尿肌收缩的同时膀胱颈及尿道 括约肌松弛，可使膀胱进入排尿阶段。膀胱逼尿肌和膀胱颈及尿道括约肌是通过怎样的调控机制来实现膀胱的储尿和排尿功能的呢？根据神经末梢所释放的神经递质不同可将神经分为交感神经与副交感神经。副交感胆碱能神经释放乙酰胆碱；交感肾上腺素能神经主要释放去甲肾上腺素。在胆碱能神经的接头处，囊泡状乙酰胆碱运载体（vesicular Ach transporter ，VAchT ）可以作为一 个特别的标志物
[1
]。大鼠的膀胱平滑肌束中，可以观察到有大量VAchT 。膀胱的肌膜显示有丰富
的胆碱神经分布，含有
VAchT 并且形态较小的神经元在膀胱逼尿肌中分布甚广。含有
VAchT 的神经在膀胱的被覆上皮中也有发现，但这些神经的功能目前尚不清楚，可能具有感觉功能或神经营养功能[2
]。已经明确人类的膀胱受大量副交感胆碱能神经支配，在排尿过程中副交感神经系统对于维持膀胱正常的生理功能起主要作用。在临床或实验的条件下阻断胆碱能活性，可观察到膀胱
的兴奋性明显降低。交感神经在人类膀胱上的分
布是较少的，其在逼尿肌收缩性的调节上的作用也较弱。副交感神经对应的胆碱能受体和交感神经对应的肾上腺素能受体在支配膀胱和尿道中有何作用与意义？特别是起主导作用的胆碱能受体对膀胱和尿道的调控作用是什么？这些问题正逐渐引起学者们的关注。以乙酰胆碱（acetylcholine ，Ach ）为配体的受体称为胆碱能受体，根据其药理学特性可以分为毒蕈碱受体（muscarinic receptor ，M 受体）和烟碱受体（nicotinic receptor ，N 受体）两类。本文将对上述两类受体在控尿方面的研究情况进行阐述。1 M 受体对控尿的意义1.1M 受体的结构和功能 M 受体是位于细胞膜
上的一类糖蛋白，是由
460～590个氨基酸组成的单链糖蛋白。Riker 和Wesco （1951年）提出了M
受体可以分为不同亚型的设想[3
]。此后人们应用
药理学方法，依据能够与受体不可逆结合的选择性受体拮抗剂来研究受体的不同亚型。根据药理
学特征，M 受体被划分为五种亚型，即M 1
、M 2
、M 3
、M 4
和M 5
受体，各亚型的分子量均介于51.452～
—
1—
66.127kDa
之间。随着分子生物学技术的不断发展，人们也逐渐开始应用克隆M 受体的cDNA 并转录成相应的多肽链产物的方法来研究
M 受体的分子基础，五种毒蕈碱受体（M 1
～M 5
）已经被分子克隆并描述特征[4
]。M 受体各亚型的基因序列具有高度的同源性，分子结构也非常相似，其单链糖蛋白跨膜7次，形成4个细胞外区域（o1～o4，包括1个氨基端和
3个细胞外环），7个螺旋疏水跨膜区域（
transmembrance domains ，TM ）和4个细胞内区域（i1～i4，包括1个羧基端和3个胞浆环）。氨基端是位于细胞外的，而羧基端位于细胞内
[4
]。受体和配体的结合位点是位于细胞膜外侧由
7个TM 形成的环行裂隙内，M 受体的7个TM 区域分别是由20～30个氨基酸组成疏水区。跨膜区Ⅲ的
Asp 和跨膜区Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ上
的4个Tyr ，2个Thr 残基具有高度保守性，它们对配体识别起到关键作用，跨膜区I 、Ⅱ均
有2个天门冬氨酸残基，可能是乙酰胆碱的结合位点。激动剂与受体结合后，会进一步诱导受体与G
蛋白在细胞内特定部位发生偶联，通过定点诱变等技术手段验证发现，二者发生特异性偶联反应的区域主要位于细胞内第二环与第三环的
N －末端和C －末端以及受体羧基端的近侧区域，这些区域构成一个三维立体结构
[5
]。此外，还可以将M 受体的五种亚型分为两组，即
M 1
组和M 2
组，其中M 1
组（包括M 1
、M 3
、M 5
受体）主要与Gp 、Gs 蛋白偶联，而M 2
组（包括M 2
和M 4
受体）主要与Gk 、Gi 蛋白偶联。在跨膜信号转导过程中
Gp 、Gs 与磷脂酶C 偶联，Gi 与腺苷酸环化酶偶联，而
GK 则与钾通道偶联。在大多数细胞内信号转导过程中，上述的偶联过程彼此影响，称为交互作用。激活
M 受体介导的靶点可分为三类，即肌醇磷脂系统、环磷酸腺苷（cyclic Adenosine monophosphate ，
cAMP ）以及离子通道。M 1
组受体可以通过
Gs 蛋白激活磷脂酶C ，使磷脂酰二磷酸肌醇水解为三磷酸肌醇（inositol triphosphate ，
IP3）和1、2－二酰基甘油（diacylglycerol ，DG ），IP3和DG 则作为第二信使引起一系列生理反应。DG 可
激活蛋白激酶C （protein kinase C ，PKC ），活化的PKC 再通过一系列途径激活鸟苷酸环化酶，促进环
磷鸟嘌呤核苷（cyclic guanosinc monophosphate ，cGMP ）
形成，并激活cGMP 依赖性蛋白激酶[6
]；IP3则可动员细胞内肌浆网释放Ca 2＋
，使细胞内Ca 2＋
水
平升高，从而引起平滑肌收缩、神经递质释放以及腺体分泌等一系列反应[7，8
]。1.2M 受体在膀胱中的分布及功能 膀胱逼尿肌细
胞膜上的M 受体在逼尿肌收缩功能中发挥着重要作用，它在膀胱体部的密度最高[9，10
]。应用RT －PCR 技术检测人类逼尿肌M 受体各亚型的mR-NA ，最终发现在人类膀胱上仅能检测到编码M 2
和M 3受体两种亚型的mRNA [11
]。应用分子生物学方法的研究却提示，M 受体的各种亚型在膀胱都存在
[12
]，只是M 受体的不同亚型在膀胱体、膀胱底与尿道等部位的分布情况有所不同[13
]。不同患者
、不同性别之间逼尿肌M 受体亚型的含量也存在
差异。虽然逼尿肌中M 受体的各种亚型均可被到，但是在逼尿肌收缩过程中发挥作用的仅为M 2
、
M 3
两种亚型。对M 2
、M 3
基因敲除小鼠的逼尿肌进行离体实验显示[14
]，胆碱能药物引起的收缩反应完全消失，但是它们的膀胱仍然有收缩功能，而
且不会发生胃肠道并发症。此外，研究还发现只有雄性小鼠才会出现尿潴留的现象[13
]。迄今为止
，从对哺乳动物的研究中都发现[15
]：与M 3
受体相比，M 2
受体在数量上占优势。人类逼尿肌中M 2与M 3
受体的比例约为3∶1。人类膀胱中的M 2
、M 3
受体是通过第二信使来引起逼尿肌收缩的。当M 受
体激动剂存在时，可通过M 3
受体、Gq ／11蛋白和信号转导过程来使逼尿肌产生收缩[16
]。M 3
受体与Ach 特异性结合后会直接引起逼尿肌的兴奋－收缩耦联过程。M 2
受体在逼尿肌收缩过程中的确切作用尚未清楚。目前的研究结论是，虽然M 2
受体占多数，但—
2—
对逼尿肌的收缩作用却较小。理论上，排尿期兴奋M 2
受体可以产生对抗交感神经的作用，即对抗β－肾上腺素能受体所介导的膀胱逼尿肌松弛作用，从而间接地增加逼尿肌收缩力，使更有效地排空膀胱[6
]。在正常逼尿肌细胞中，M 2
受体的功能是通过抑制乙酰环化酶，进而减弱β受体介导的逼尿肌舒张，达到增加膀胱逼尿肌收缩力的作用[17
]。此外，也可通过调节M 3
受体引起的细胞间信号传导过程来加强逼尿肌的收缩力。在储尿期，M 2
受体突触前抑制对调节传出神经的活动有重要作用，M 2
受体可能位于胆碱能神经末梢突触前膜并通过负反馈调节使Ach 的释放减少[18
]。在一些病理状态下，M 2
受体可能直接影响逼尿肌的收缩过程。猪膀胱逼尿肌中M 3
受体在数量上较M 2
受体少，但通过实验发现阻断M 3
受体后，M 2
受体也能够介导逼尿肌收缩，升高cAMP 水平[19
]。这一现象提示M 2
受体可能会在M 3
受体发生功能障碍或交感神经兴奋性增高时对逼尿肌收缩力进行调节。虽然M 3
受体仅有M 2
受体数量的1／3左右，但对逼尿肌的收缩起主要作用[6，16
]，正常排尿时，M 3
受体兴奋并与G 蛋白偶联，通过一系列蛋白酶的激活及钙通道的开放，引起逼尿肌的收缩。M 2
和M 3
受体的信号转导通路有交互作用，共同介导逼尿肌的收缩过程[16，20
]。细胞内Ca 2＋
水平升高和钙调蛋白与Ca 2＋
偶联是逼尿肌收缩的必要条件[21
]。胞内Ca 2＋
主要来源于胞内肌浆网中Ca 2＋
的释放和胞外Ca 2＋
的内流。毒胡萝卜素是一种内质网钙ATP 酶特异性抑制剂，使用它之后M 2
和M 3
受体的交互作用可被易化，这种易化作用发生在没有任何M 受体密度改变的情况下，从而能够观察到在正常组织中不易被观察到的M 2
和M 3
受体的交互作用[20
]。毒胡萝卜素通过抑制M 3
受体所介导的收缩途径，使得M 2
受体得以发挥促使逼尿肌收缩的作用。提示在正常逼尿肌细胞中M 3
受体介导的收缩途径抑制了M 2
受体介导的收缩途径，因此生理状态下只有M 3
受体发挥作用。膀胱M 受体的功能也会因为一些疾病而发生改变，如膀胱出口梗阻、神经源性膀胱及膀胱过度活动症（overactive Bladder ，OAB ）等。同时膀胱的M 受体也可以作为上述疾病的靶点，如抗胆
碱能药物是OAB 的一线药物[22
]，常见的有托
特罗定和琥珀酸索利那新，后者做为一种高选择性M 3
受体拮抗剂，作用强，不良反应少，临床已经广泛应用于OAB [23
]。1.3M 受体在尿道中的分布和功能 尿道平滑肌上存在着大量的胆碱能神经，但它们的功能大部
分还尚未被人研究清楚。M 受
体激动剂可使包括人在内的多个物种的离体尿道平滑肌收缩，但这
种收缩主要是通过纵行肌层间接作用所致[24
]。兔尿道
M 受体的结合位点比膀胱少[25
]。对猪尿道的研究表明，M 2
比M 3
受体多，尿道环形肌的收缩
由M 2
和M 3
受体调节，而纵行肌的反应主要由M
3
受体调节。针对男性尿道的研究也提示Ach 仅可以导致尿道近端和膀胱颈收缩，而对于尿道压力的影响却很小。
下尿路M 受体的激活可抑制去甲肾上腺素的
释放。这种去甲肾上腺素释放的突触前抑制受尿道的胆碱能神经调节，突触前膜上的M 受体影响着膀胱颈和尿道的去甲肾上腺素和Ach 的释放，
这就意味着通过释放Ach 可阻止去甲肾上腺素的释放，从而减少尿道和膀胱的压力。这个理论可
以解释副交感神经诱导尿道松弛的现象。由于胆碱能激动剂是通过
M 受体使尿道平滑肌收缩，因此，尿道松弛可能依赖于非胆碱能神经递质，如一氧化氮（nitric oxide ，NO ）。
2 N 受体对控尿的意义
2.1N 受体的结构和功能 N 受体不同于M 受体，
它是一种配体门控离子通道蛋白，属于半胱氨酸
环受体家族。每个受体由5个亚单位组成，每个亚
单位具有4个跨膜α螺旋结构域，共20个α螺旋形成了受体的跨膜结构域。通道孔由
5个亚单位—
3—
的M2结构域（α螺旋）在内侧放射环状排列，由外向内逐渐变细，至膜中部最小。其余15个α螺旋在外侧互相交织，形成了通道孔的外环，在一定程度上能起到保护内环的作用[26]。目前为止已经发现了N受体的17种亚单位，它们都由一个具有共同起源的基因家族所编码。亚单位以及受体类型的多样性，使N受体具有广泛的生理功能，参与了多项细胞的生命活动。
2.2N受体在膀胱和尿道中的分布和功能 N受体在控尿调节中发挥的作用目前了解较少。相对
M受体而言其发挥的作用也较小。N受体分布于副交感胆碱能神经节中，胆碱能节前神经纤维通
过释放Ach，激活盆神经丛或膀胱壁内神经节细胞，导致节后交感神经细胞的N受体激活。阻滞
N受体后能够消除电刺激盆神经或骶神经根后导致的膀胱收缩。N受体主要分布在尿道的横纹肌
部分。尼古丁样神经肌肉阻滞剂对尿道环形横纹肌括约肌具有一定的阻滞作用，它可以降低尿道内压力的40％左右。
综上所述，胆碱能神经传递在控尿活动中发挥主要作用，其中M受体是胆碱能神经控尿机制中最为重要的一环。胆碱能神经释放Ach后，激活膀胱逼尿肌上的M3和M2受体，再经过一系列的细胞内信号转导，最终引起膀胱的收缩。正常生理状态下，M3受体是引起膀胱收缩的主要受体，一些病理状况下，M3受体功能受损后，二者的交互作用机制可通过M2受体来进行代偿。N受体在控尿调节中也发挥了一定的作用。副交感胆碱能神经内一氧化氨合酶）nitric oxidesynthase，NOS）产生的
NO是尿道中一种主要的抑制性神经递质。已经证实膀胱与尿道中还有其他递质和调节物质，但
它们在人膀胱和尿道中的作用尚需进一步证实。
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