Subject headingsgastrointestinal hormones/physiology; gastrointestinal motility; gastrointestinal diseases; gastric acid
自1902年发现第一个人类胃肠激素——促胰液素(PZ)后,就开始了对胃肠激素的研究.但从本世纪60年代以来,胃肠激素研究才迅速发展,成为既是胃肠病学的分支学科、边缘学科、也是涉及生理学、神经科学、内分泌学的交叉学科.其研究手段也与免疫学、生物化学以及细胞分子生物学有紧密联系.
1胃肠激素的基础研究
1.1胃肠激素涉及范围由于现代生物化学技术的有效应用,迄今已知胃肠道除了分泌经典的胃肠激素外,还分泌以调节肽方式起作用的胃肠神经肽和生长因子,共有10个族、60余种,其中大部分是近年发现的.现在的胃肠激素研究包括各个方面.如从细胞和分子水平研究其基因结构、生物合成;受体与受体后信息传递系统;胃肠激素与胃肠生理;胃肠激素与生长调节;胃肠激素与免疫系统;胃肠激素与癌、内分泌肿瘤、消化性溃疡/幽门螺杆菌(Hp)感染以及胃肠激素与胃肠运动的关系等.目前,胃肠激素研究的规范已进入一个新的时期,即由根据功能寻找物质,转变为根据物质寻找功能.
1.2受体与受体亚型分子生物学技术在受体研究上的广泛应用,使得近年来胃肠激素受体的基因克隆进展十分迅速.大部分受体已成功地进行了基因克隆或DNA克隆,其中一部分已进入了分子克隆.受体是一种大分子蛋白质,基因技术可迅速有效地研究大分子蛋白的结构,从而阐明受体的结构,有效地促进受体结构与功能关系的研究.如对促胃液素(GAS)受体的研究发现,胃的ECL细胞上存在高亲和性的促胃液素受体,微量促胃液素即可使ECL细胞释组胺,因此,ECL细胞可能是促胃液素刺激胃酸分泌的主要靶细胞. gAS受体在促使胰腺泡细胞向癌组织转化上起作用.
目前用克隆和反转录PCR(RT-PCR)等方法,研究受体亚型,发现不少胃肠激素有多种受体亚型.如生长抑素(SS)已被发现有5种受体亚型. GAS、缩胆囊素(CCK)、促胰液素、血管活性肠肽(VIP)、促胃液素释放肽(GRP)或称蛙皮素(BOM)和阿片肽等均被发现不同的受体亚型.各受体亚型在正常组织与肿瘤组织的基因表达与分布不同,其所介导的生物学作用也不一样.例如不同亚型的SS(SS-R)对细胞生长均有抑制作用,但其机制不同[1].对抑制肿瘤生长的介导作用,对胃肠平滑肌的松弛或收缩,对胃酸分泌抑制或刺激,对激素释放的调节等各亚型也不相同. sS-R还受许多因素调节,有失敏感的特征,可能与受体未能与G蛋白偶联,受体内化和隔离,降解等情况有关.
1.3受体拮抗剂当前对胃肠肽类激素的药理学了解颇多,而对其生理作用却知之甚少.受体拮抗剂的获得可帮助肽类激素生理作用的研究.虽然目前大多数已知的肽类尚无很好的受体拮抗剂,但随着近年克隆受体的获得,通过对化合物的随机筛选,所发现的胃肠激素非肽类受体拮抗剂数目迅速增加.已鉴定出CCK,GAS,神经降压素(NT)、内皮素(ET)、速激肽等非肽类受体拮抗剂[2].还有一些正在研究的受体拮抗剂或激动剂.这些在确定肽类生理功能及在疾病的诊断、治疗中均有重要作用.
2胃肠激素生理调节功能研究
2.1胃肠激素对胃酸分泌的调节胃肠激素对胃酸分泌的调节起重要作用.有中枢和外周水平的调节;有刺激作用、抑制作用和双重作用.刺激胃酸分泌的有GAS、促甲状腺释放激素(TRH)、酪神经肽(NPY)、胰抑素(PCT)、内源性鸦片样物(DLS)和GRP. gAS激活胃壁细胞上的GAS受体而增加胃酸分泌;NPY对胃酸调节是通过NPY受体介导. pCT可能通过抑制SS而增加胃酸分泌,GRP是直接作用于G细胞上的受体而释放GAS.抑制胃酸分泌的胃肠激素有SS,NT,表皮生长因子(EGF)、甘丙肽(GAL)、酪酪肽(PYY)、降钙基因相关肽(CGRP)和抑胃肽(GIP). sS系胃酸分泌很强的抑制剂,它对壁细胞内的cAMP生成有抑制作用,不仅抑制G细胞分泌颗粒中GAS的释放,还直接抑制GAS的基因表达,EGF是通过减少壁细胞内cAMP含量致胃酸分泌减少. gAL有抑制GAS的作用. PYY可能通过收缩胃血管,减少胃粘膜血流,抑制胆碱能神经的途径以完成抑制胃酸分泌的作用. gIP对胃酸分泌的抑制作用乃是通过释放SS中介实现的.对胃酸分泌有双向作用的胃肠激素有CCK和VIP. CCK有二个受体,CCK-A和CCK-B.前者通过内源性SS抑制胃酸分泌,后者即GAS受体,刺激胃酸分泌. vIP既能增加胃粘膜cAMP,直接刺激胃酸分泌,又能使SS分泌增加,故呈双向作用.
各胃肠激素对胃酸的调节是相互制约,保持稳定的. 如GAS增加可反馈性促进SS释放,限制GAS进一步释放. gRP是胃粘膜内非胆碱能神经元分泌的递质,既直接作用于G细胞释放GAS,也刺激D细胞释放SS,但G细胞对GRP的刺激反应更强,二者之间处于调节平衡状态,构成酸分泌的又一调节机制. hp感染对GAS及酸分泌也有影响已广为人知,我们的研究提示Hp所致的粘膜炎症反应,对GAS,SS分泌有促进作用[3].
2.2胃肠激素对胰液分泌的调节刺激胰液分泌的胃肠激素主要有促胰液素(Sec)和CCK.十二指肠内的酸度调节Sec分泌,Sec刺激胰导管细胞分泌水和HCO3-,对胰酶分泌的作用相对较弱. cCK与之相反,主要刺激胰腺泡细胞分泌胰蛋白酶,对水和HCO3-的作用较小. gAS,VIP也有微弱刺激胰液分泌的作用. 神经降压素(NT)刺激胰腺分泌,与CCK和Sec有一定的协同作用.抑制胰液分泌的胃肠激素主要有胰高糖素(GL)、酪酪肽(PYY)、胰多肽(PP)和SS.胰高糖素可抑制Sec,CCK刺激的胰腺分泌,肠腔内脂肪可使PYY释放而抑制胰液分泌,PYY及PP可抑制基础胰液分泌及迷走神经刺激引起的胰液分泌.
形态学研究指出,胰腺的内外分泌细胞间以及其毛细血管间有直接联络,内分泌激素可刺激或抑制外分泌.如GL,SS,PP可抑制外分泌,而胰岛素可增强CCK对胰酶分泌的刺激作用.此外,神经-激素调节胰腺外分泌理论也有重大突破,生理情况下CCK经迷走胆碱能神经通路刺激胰腺分泌,当迷走神经传入功能丧失后,局部的肠-胰神经通路可代偿性地调节胰酶分泌,如急性十二指肠扩张,直接的肠胰神经反射可抑制胰液分泌[4].胰液分泌的反馈调节理论也有重大进展,肠-胰反射反馈性调节餐后胰分泌. cCK释放肽(CCK-RP)已被分离鉴定,证实其参与餐后CCK释放.粘膜下肠神经反射也调控CCK-RP的释放[5].最近发现多种物质作为激素或递质可抑制胰腺分泌,但它们并非直接作用于胰腺泡.餐后SS血浓度足以抑制胰液分泌.我们对急性胰腺炎的研究,提示GAS对胰酶分泌有促进作用,P物质(SP)对胰酶分泌无影响,但有止痛效果[6].
2.3胃肠激素对胃肠的调控胃肠激素是胃肠运动调控的重要因素,其作用主要通过二个途径:①通过血循环以内分泌形式作用于胃肠平滑肌细胞相应的受体;②经胃肠肽能神经释放递质,对胃肠运动起调控作用. cCK对胃肠道平滑肌的生理作用有:①通过神经介导或直接刺激胆囊收缩;②通过神经介导致Oddi括约肌松弛;③通过神经介导使胃松弛及排空延缓;④可引起剂量依赖性的下段食管括约肌(LES)松弛[11].胃动素(MOT)对胃肠道平滑肌的作用也可分为直接作用或神经经介导,它可能是唯一只作用于消化间期而与进食无关的激素. mOT加速葡萄糖的胃排空,而对脂肪餐的胃排空无影响.在消化期间,MOT呈周期性释放,引起胃和小肠产生消化间期移行性运动复合波(IMMC)Ⅲ相,诱发胃强烈收缩和小肠明显的分节运动,对胃肠腔内容起清扫作用. pYY和NPY属同族肽,前者由小肠结肠内分泌细胞分泌,后者存在于肌间神经丛、粘膜下神经丛以及其它周围和中枢神经元上.依据受体亚型分布不同,PYY与NPY的作用也分为直接作用和神经介导,最终效应实际上反映了对平滑肌的直接收缩作用与抑制乙酰胆碱(Ach)释放之间的平衡.
胃肠道环行肌和纵行肌间的肌间神经丛有二类主要神经元,也受胃肠激素支配.一是含垂体腺苷酸环化酶激活肽(PACA)/VIP,同时含NO合成酶;另一类含Ach,同时含速激肽、SP和神经激肽A(NKA).二类之间无交叉. PACA/VIP/NOS神经元可以是中间神经元,也可以是支配环行肌的运动神经元,但对纵行肌支配较弱,其功能为抑制性,介导松弛,并抑制节律性收缩活动. ach/SP/NKA神经元可以是中间神经元,或兴奋性运动神经元,对环行和纵行肌均有支配作用,引起平滑肌收缩,增加基础张力或节律性收缩幅度.中间神经元含SS,或五羟色胺(5-HT)与肌间神经丛相联系,并通过其他神经元作用于平滑肌细胞.降钙素基因相关肽(CGRP)几乎全部是感觉神经元.阿片肽神经元具调理性作用. 胃肠蠕动初期SS释放,解除了对PACA/NP/NOS运动神经元的抑制,致环行肌松弛,纵行肌收缩,随后Ach/速激肽释放增加,引起环行肌收缩和纵行肌松弛,推进肠内容物.所以肠肌间神经丛支配胃肠运动是受胃肠激素所调控.
2.4胃肠激素对血流的调节参与肠系膜血流调节的神经有三类,即交感、副交感和NANC血管舒缩神经. nANC主要是肽能神经,大多与经典的肾上腺素能或胆碱能递质共存,释放的胃肠肽有VIP,NPY,CGRP和SP等. nANC神经除释放递质直接作用外,还通过内皮细胞和肥大细胞释放血管舒张因子,间接作用于血管平滑肌. cGRP是NANC的主导多肽,起生理性血管舒张作用,VIP也是NANC递质,二者均参与胃肠道血流的应变性调节.大多数胃肠粘膜产生的肽类注入腹部循环,都有扩血管作用.餐后这些物质被释放而进入胃肠粘膜组织间隙,对餐后胃肠道充血有
