阿片肽对心血管系统的离子调控机制

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对阿片肽的研究，目前主要集中在心血管系统和中枢神经系统。在心血管系统中，内源性阿片肽（EndogenousOpioidPeptide，EOP）主要表现为负性肌力和舒血管作用［1］，近年有研究表明EOP在缺血预处理（ischemicpreconditioning，IPC）等病理生理过程中也起到了十分重要的作用［2］。EOP及其受体对细胞内离子的调控是其生物学效应的重要组成部分，本文将主要介绍阿片肽及其受体对心血管系统离子通道的作用。

1内源性阿片肽的分类

内源性阿片肽是哺乳动物体中天然生成的阿片样活性物质，包括最初发现的脑啡肽，内啡肽，强啡肽家族和后来又分离出的许多新的阿片肽，如孤啡肽等。

1.1脑啡肽家族包括甲硫氨酸脑啡肽(Methionine-enkephalin,MENK)和亮氨酸脑啡肽(Leucine-enkephalin,L-ENK)，它们是由5个氨基酸构成的小肽。1975年Hughes最先从猪脑中分离出来这两种具有很强阿片活性的阿片肽(Hughes,1975)，它们是脑内含量最高的阿片肽。

1.2内啡肽家族该家族中最主要的成员是含有31个氨基酸的β内啡肽(β-endorphin,β-EP)，它是1976年李卓浩从下丘脑提取物分离提纯得到的第一个内啡肽类的阿片肽(Li,1976)。此外，该家族还包括含16肽的α-内啡肽和17肽的β-内啡肽。

1.3强啡肽家族主要包括强啡肽A(Dynorphin,Dyn-A，17肽)和强啡肽B(Dyn-B，13肽)。这类阿片肽在1979年由Goldstein发现。

1.4其它阿片肽除了以上三大家族外，人们还在南美蛙的皮肤中找到一组具有阿片样活性的肽类，其中包括蛙皮素dermorphin和deltrophin。1995年又发现一种分子量为1810的17肽，被命名为孤啡肽(orphaninFQ，OFQ)(Reinscheid,1995)。1997年Zadi-na等人发现了只含有4个氨基酸的内吗啡肽(endomorphin)-1和(endomorphin)-2(Zadina,1997)。

2阿片受体在心血管系统的分布

心血管系统中存在阿片肽及其受体（SunFY,1983;TaiKK,1991），孙凤艳等人应用放射免疫受体分析法证明在兔的肠系膜动脉和主动脉均存在有阿片受体，与心血管功能调节相关的受体主要有μ、δ、κ三种，心脏上主要存在κ阿片受体和δ受体［3］。离体灌注实验表明（CloC，1985），M-Enk及L-Enk呈剂量依赖性地降低心肌张力，且明显削弱异丙肾上腺素引起的正性肌力作用，而用纳洛酮可以阻断这种作用，提示EOP可通过受体系统直接降低心脏的工作性能。同时，LendeckelU等人对κ受体和δ受体在心耳的分布及对心脏的调控作用进行了研究［4］。总之，阿片肽及其受体在心血管系统的广泛分布成为其对心血管系统生理调控作用的基础。

3阿片肽的离子调控机制

已经有研究证实阿片肽及其受体与离子通道存在密切关系。例如Roumy在某些组织中，发现阿片受体与Ca2＋通道相偶联［5］。并有发现在豚鼠粘膜下神经丛中，激动阿片受体可影响离子通道的功能。在离体脑片上，OFQ对电压门控性Ca2＋通道有明显的抑制作用，并呈电压与浓度依赖关系［6］。此外吗啡能够改变神经母细胞瘤和神经胶质瘤NG180-15、SH-SY5Y等细胞内［Ca2＋］i动态平衡［7］。本文主要介绍阿片肽对心脏和血管钙离子和钾离子的影响。

3.1钙离子激动心脏的阿片受体(如激动心肌细胞的κ受体)可以耗竭细胞内储存钙，使细胞内游离钙短暂升高后降低，从而产生短暂的正性肌力作用和随之而来的心肌收缩性减弱。当窦房结发出冲动到达心肌细胞，使心肌细胞膜除极，产生动作电位，此时心肌细胞膜上的电压依赖型Ca2＋通道打开，外Ca2＋内流，同时，又由于外Ca2＋内流导致内Ca2＋释放（CICR）机制使肌浆网(SR)中的Ca2＋大量释放，产生钙瞬变。在豚鼠，U50488H可降低细胞内ICa，因此，在激动阿片受体后，可以产生负性肌力作用［8］。Ventura等在1992年采用荧光指示剂Fura-2观察了特异性κ-阿片受体激动剂Dyn和U50488H对心肌细胞内游离［Ca2＋］i的影响，发现5～200μmol/L的U50488H呈浓度依赖性的升高心肌细胞内游离钙，之后游离钙浓度降低，其作用可被100μmol/L的Mr2266所阻断，提示该作用是通过激动心肌细胞膜上的κ-阿片受体介导的。κ-阿片受体激动剂升高［Ca2＋］i，主要来自于细胞内储存Ca2＋的释放。因为κ-阿片受体激动剂升高［Ca2＋］i的作用在用ryanodine耗竭细胞内储存Ca2＋后,几乎完全被阻断，而去除细胞外Ca2＋，或用Ca2＋通道阻滞剂硝苯吡啶(nifedipine)则无任何影响（TaiKK，1992）。此外，经ryanodine或κ-阿片受体激动剂预处理后的心肌细胞，咖啡因也失去升高［Ca2＋］i的作用（Ventura,1992）。提示κ-阿片受体激动剂与ryanodine具有类似的作用，即耗竭细胞内储存Ca2＋。

在单个心室肌细胞，采用合适的电场刺激，可以引起细胞收缩和［Ca2＋］i的快速升降。电刺激引起［Ca2＋］i的升高主要来自于细胞膜除极所引起的Ca2＋内流，以及通过外Ca2＋内流导致内Ca2＋释放机制引起的储存Ca2＋的释放。U50,488H在3×10-6到3×10-5mol/L浓度范围内，浓度和时间依赖性地降低电刺激引起的［Ca2＋］i瞬变，其抑制作用可被10-6mol/L的Mr2266所阻断（ShengJZ，1995）。Ventura用10-7mol/L的ryanodine同样观察到能抑制电刺激引起的［Ca2＋］i瞬变。此结果与前面提到的κ-阿片受体激动剂可耗竭细胞内储存Ca2＋的研究一致。激动κ-阿片受体使心肌细胞内储存Ca2＋耗竭，导致电刺激所引起Ca2＋释放量的减少，从而使［Ca2＋］i瞬变的幅度明显降低。因此,刺激κ阿片受体在静息心肌细胞可引起细胞［Ca2＋］i的暂时升高和储存Ca2＋的耗竭，而在电刺激的心肌细胞则使［Ca2＋］i瞬变的幅度降低，从而导致负性变力作用。此外，有证据表明，激动阿片受体还可以抑制电压门控钙通道，抑制钙内流，导致［Ca2＋］i瞬变降低［8］。对δ受体的研究也得出了类似的结论。

在缺血/再灌注损伤过程中，激动阿片受体可以对心肌细胞产生保护作用［9］。其可能的保护作用的机制有以下三点与钙离子相关：(1)钙超载是导致缺血/再灌注损伤的重要原因，有研究发现（Miyawaki,1997），在预处理过程中使细胞的［Ca2＋］i快速而短暂的升高可模拟IPC的心脏保护作用，而激动心肌细胞上的阿片受体可以使细胞的［Ca2＋］i快速而短暂的升高，因此，阿片受体可以产生心脏保护作用。(2)抑制交感神经的作用。抑制交感神经，可降低心肌细胞新陈代谢，从而减小耗氧量及代谢毒物的产生，保护心肌细胞。已有实验证实，刺激κ阿片受体可抑制心脏交感神经活动［10］。这种抑制作用有阿片肽的离子调控机制参与，当κ受体被强啡肽激活后，可抑制Ca2＋通道，减少Ca2＋内流，使［Ca2＋］i瞬变的幅度降低，从而抑制细胞活性［11］，也可通过影响神经细胞内的Ca2＋动员影响细胞活性［12］。另外，在神经系统，钙内流减少可以使神经递质的释放减少，间接抑制神经电活动。阿片受体可以影响细胞内钙浓度，而细胞内钙浓度的改变不仅产生了膜电位的变化，还影响了细胞内作“信使”Ca2＋的数量。Llinas等1977年用电压钳技术在用TTX和TEA处理过的突触前膜证明，Ca2＋内流的数量(即Ca2＋电流的大小)与突触前膜去极化的大小程度成比例。目前已经公认去极化使聚集存在于活性带处膜结构中的电压门控式Ca2＋通道开放，使一定量的细胞外Ca2＋进入突触前膜，而这些Ca2＋不仅仅是一种电荷携带者，它本身还是一种起信使作用的物质(它的作用不能被两个携带同样正电荷的其它离子所替代)。当激动阿片受体时，引起细胞内Ca2＋离子的减少，导致作为“信使”的Ca2＋离子减少，必然会使神经兴奋性减弱，从而产生交感神经抑制。(3)最近还有报道指出激动κ受体和δ受体引起迷走神经的兴奋，从而使心率减慢，而这种作用也是通过调控Ca2＋通道来实现的［13］。

3.2钾离子在神经细胞，刺激δ受体可激活钾外流。同时还有研究表明，OFQ可以激活K＋通道，增强K＋电导［14］。在心肌细胞，U50,488H也有类似的作用，使动作电位时程缩短。动作电位时程缩短将会使通过L型Ca2＋通道内流的Ca2＋减少，并导致SR对钙的回摄降低，使［Ca2＋］i瞬变幅度下降，心肌收缩力降低。Champion等认为内吗啡肽通过增加细胞膜上钾离子通透性，使钾离子大量外流或抑制钙离子内流使血管平滑肌超极化等方式，来降低血管收缩活性。在大鼠的脑干神经元中，δ阿片受体拮抗剂可抑制G蛋白偶联K＋通道的活性［15］。

以上结果证实，激动阿片受体可以通过对［K＋］的影响，改变膜电位，进而产生抑制作用。

有实验证实，激动δ受体还可以导致线粒体KATP激活，进而产生KATP在缺血预处理中介导的心肌保护作用［16］。Aitchison的研究工作进一步证明了激动δ1受体导致KATP的激活［17］。KATP通道在一般情况下处于关闭状态，在缺血预处理过程中，刺激阿片受体，使KATP通道激活，则钾离子大量外流，产生了超极化，并引起动作电位时程缩短，从而减小心肌的收缩性，这种能量节约效应，可以延迟因缺少能量而造成的细胞损伤。

阿片样物质在延迟IPC中也有同样的保护作用，这种保护作用同样可以被KATP的非选择性拮抗剂优降糖和线粒体KATP非选择性拮抗剂5-HD所阻断，这表明延迟IPC中激活阿片受体可产生KATP介导的心脏保护作用。

Shaker和Armstead证实了激活阿片受体可以产生由KATP介导的血管舒张作用，Armstead于1999年又发现了孤啡肽的血管舒张现象也是由KATP介导的。

4结语

综上所述，内源性阿片肽及阿片样物质可以通过影响膜离子通道和细胞内离子浓度产生对心血管系统的抑制效应。对EOP离子机制的研究有助于理解EOP在心血管系统的生理和病理学作用，并为缺血再灌注损伤等疾病的防治提供新的思路［18］。

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