膀胱起搏點(diǎn)部位及起搏細(xì)胞初探.pdf

1、背景及目的：膀胱是一個(gè)具有自發(fā)性收縮特點(diǎn)的空腔器官，其功能是儲(chǔ)存及排空尿液，維持人體的正常功能。目前，關(guān)于膀胱自發(fā)性收縮的興奮起源還不清楚。逼尿肌興奮性異常是臨床上膀胱功能障礙性疾病的主要內(nèi)在原因之一，但逼尿肌是否存在自發(fā)興奮性以及興奮性的調(diào)控目前尚是個(gè)未知領(lǐng)域，也是我們科研工作的主線。在前期研究中我們發(fā)現(xiàn)：①離體逼尿肌肌條在一定張力負(fù)荷下均可出現(xiàn)自發(fā)性收縮，不穩(wěn)定逼尿肌肌條在較小的張力負(fù)荷下即可出現(xiàn)自發(fā)性收縮；②同等張力負(fù)荷下不穩(wěn)定逼

2、尿肌肌條的自發(fā)性收縮頻率明顯增加；③采用多種神經(jīng)因素干預(yù)后，自發(fā)性收縮依然存在。此研究結(jié)果表明：逼尿肌自發(fā)性收縮是非神經(jīng)源性的，逼尿肌組織具有自主產(chǎn)生興奮的能力。由此我們會(huì)產(chǎn)生個(gè)問題，即逼尿肌自發(fā)性收縮的興奮來源即起搏細(xì)胞是什么? 對(duì)于上述疑問我們首先想到的是逼尿肌細(xì)胞，我們的前期工作也主要是圍繞逼尿肌細(xì)胞與興奮性的關(guān)系展開的。我們的研究結(jié)果表明，逼尿肌細(xì)胞的超微結(jié)構(gòu)、受體表達(dá)、細(xì)胞間通訊以及細(xì)胞表型改變與逼尿肌組織的興奮性有密

3、切關(guān)系，但遺憾的是，所有結(jié)果均不能說明其就是自發(fā)性興奮來源。2001年，SuiGP則發(fā)現(xiàn)從逼尿肌組織急性分離的混合細(xì)胞中只有很少部分能夠記錄到自發(fā)性電位，其余的大多數(shù)細(xì)胞則記錄不到，如果我們認(rèn)為這種自發(fā)性電位來源于逼尿肌細(xì)胞，那么這與逼尿肌細(xì)胞在逼尿肌組織中所占的數(shù)目比例明顯不符，提示我們逼尿肌細(xì)胞不應(yīng)該是自發(fā)性興奮的來源，逼尿肌組織可能存在著逼尿肌細(xì)胞之外能夠產(chǎn)生自發(fā)性興奮的起搏細(xì)胞，而逼尿肌細(xì)胞則受其控制而產(chǎn)生自發(fā)性收縮。

4、自發(fā)性收縮可以見于很多平滑肌器官，和膀胱一樣，長久以來人們都認(rèn)為這種自發(fā)性興奮來源于平滑肌細(xì)胞，但近來的一些研究表明，許多平滑肌器官中都存在與平滑肌細(xì)胞在形態(tài)及功能上均不相同的細(xì)胞-Cajal間質(zhì)細(xì)胞(Interstitialcellsofcajal，ICC)，而這類細(xì)胞恰恰是自發(fā)性電活動(dòng)的起源，均與所在器官的自發(fā)性收縮活動(dòng)有關(guān)，有的已經(jīng)被證明為所在器官的起搏細(xì)胞，例如胃腸道、輸尿管等等。 膀胱也屬于平滑肌器官的范疇，也具有非神

5、經(jīng)源性的自發(fā)性收縮活動(dòng)，據(jù)此我們提出膀胱中可能也存在ICC樣細(xì)胞，并且可能是逼尿肌自發(fā)性收縮的興奮起源。在國家基金委的資助下(項(xiàng)目號(hào)：30471704)，我們對(duì)此假設(shè)進(jìn)行了一系列研究，結(jié)果表明，正常豚鼠膀胱中存在c-kit陽性的ICC樣細(xì)胞，具有自發(fā)性電位，與逼尿肌的自發(fā)性收縮關(guān)系密切。這一結(jié)果表明膀胱中存在ICC樣細(xì)胞并且具有起搏細(xì)胞的電生理學(xué)特點(diǎn)，極有可能就是膀胱的起搏細(xì)胞。 目前，心臟、胃腸道以及輸尿管都被證明是具有起搏活

6、動(dòng)的器官。起搏活動(dòng)需要具備兩個(gè)基本條件，即起搏細(xì)胞和起搏電位的傳導(dǎo)。無論心臟、胃腸道還是輸尿管，其肌細(xì)胞的數(shù)目都遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于起搏細(xì)胞的數(shù)目，肌細(xì)胞間必須具有某種興奮傳遞途徑才能使得起搏電位在肌細(xì)胞間傳播，進(jìn)而引起肌肉組織的協(xié)調(diào)收縮。組織學(xué)研究顯示：在心臟，傳遞興奮的主要結(jié)構(gòu)是閏盤(內(nèi)有縫隙連接)；在胃腸道和輸尿管，傳遞興奮的主要結(jié)構(gòu)是縫隙連接。我們的前期研究及文獻(xiàn)報(bào)道顯示，逼尿肌細(xì)胞間也存在著縫隙連接，而且我們的另一項(xiàng)已結(jié)題國家自然科學(xué)基金

7、課題(逼尿肌不穩(wěn)定(DI)興奮傳遞與細(xì)胞間連接關(guān)系的研究，項(xiàng)目號(hào)：30271304)，的研究顯示：存在于逼尿肌細(xì)胞間的縫隙連接是傳遞逼尿肌細(xì)胞間興奮的主要通道，且在逼尿肌不穩(wěn)定時(shí)該通道的功能異常增強(qiáng)，提示縫隙連接的存在使得逼尿肌細(xì)胞間具有了起搏電位興奮傳遞的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。 以上討論表明，膀胱逼尿肌具有白發(fā)性興奮，膀胱中具有興奮產(chǎn)生的細(xì)胞基礎(chǔ)以及興奮傳播的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，那么膀胱是否具有起搏點(diǎn)控制下的起搏活動(dòng)?起搏點(diǎn)部位可能在哪里?ICC樣

8、細(xì)胞與起搏點(diǎn)的關(guān)系如何?對(duì)這些問題進(jìn)行深入的探索具有重要意義：①將進(jìn)一步證實(shí)膀胱逼尿肌具有自發(fā)興奮性并對(duì)其起源有一個(gè)本質(zhì)的認(rèn)識(shí)；②從生理學(xué)上講，對(duì)膀胱生理學(xué)的理論基礎(chǔ)是一個(gè)有益的補(bǔ)充；③從病理學(xué)上講，將對(duì)DI等膀胱功能障礙性疾病的發(fā)生機(jī)制有一個(gè)本質(zhì)的認(rèn)識(shí)，促進(jìn)其療法的進(jìn)步；④從科學(xué)研究上講，將為關(guān)于逼尿肌興奮性的系列研究開創(chuàng)一個(gè)全新的領(lǐng)域，為DI等膀胱功能障礙性疾病的發(fā)病機(jī)制研究提供一個(gè)全新的切入點(diǎn)。 本課題主要從以下幾個(gè)方面對(duì)

9、膀胱起搏細(xì)胞及起搏點(diǎn)部位進(jìn)行初步研究：第一：觀察比較正常及不穩(wěn)定膀胱不同部位局部肌條的收縮特性及肌電位差異，探討膀胱局部興奮性的差異及起搏點(diǎn)存在的可能性；第二：在第一部分研究的基礎(chǔ)上，觀察膀胱不同部位的功能阻斷對(duì)膀胱功能的影響，從功能學(xué)的角度探討膀胱起搏點(diǎn)存在的可能性及其可能部位：第三：觀察大鼠膀胱中ICC樣細(xì)胞的存在情況、形態(tài)、分布以及與膀胱內(nèi)在神經(jīng)纖維的關(guān)系；第四：觀察比較正常及不穩(wěn)定膀胱不同部位ICC樣細(xì)胞及膀胱內(nèi)在神經(jīng)纖維的分布

10、密度差異，探討其與逼尿肌興奮性及膀胱潛在起搏點(diǎn)的關(guān)系。 方法：本研究采用2-3月齡SD大鼠為研究對(duì)象。采用尿道近端結(jié)扎法制作大鼠膀胱出口部分梗阻模型，6周后行膀胱充盈性測壓，根據(jù)測壓結(jié)果篩選出不穩(wěn)定膀胱組，另設(shè)正常組為對(duì)照。肌條收縮實(shí)驗(yàn)及肌條電位記錄實(shí)驗(yàn)用來探討膀胱局部興奮性差異。實(shí)驗(yàn)均采用新鮮的膀胱逼尿肌組織，電位記錄采用改良AgCl電極。在初步確定膀胱局部興奮性差異的基礎(chǔ)上，通過局部功能阻斷從功能學(xué)角度進(jìn)一步探討膀胱起搏點(diǎn)存

11、在的可能位置。ICC樣細(xì)胞及神經(jīng)纖維形態(tài)學(xué)研究采用免疫熒光組織化學(xué)法，觀察局部ICC樣細(xì)胞分布密度差異以及局部ICC樣細(xì)胞神經(jīng)支配比例差異與局部逼尿肌興奮性的相關(guān)性。C-kit受體特異性阻斷劑Glevic用來阻斷ICC樣細(xì)胞的功能，觀察阻斷前后逼尿肌收縮及肌電位的改變，進(jìn)一步探討ICC樣細(xì)胞與逼尿肌功能改變的關(guān)系。 結(jié)果： 1.同等張力情況下不同部位的離體逼尿肌肌條收縮頻率及幅度不同，頂部和三角區(qū)肌條收縮頻率及幅度較體部

12、和基底部顯著為大；不穩(wěn)定膀胱各部位離體逼尿肌肌條收縮頻率較正常膀胱顯著增加，以頂部增加最為顯著； 2.不同部位離體逼尿肌肌條靜息電位幅度不同，頂部和三角區(qū)肌電位幅度較體部和基底部顯著為大；不穩(wěn)定膀胱各部位離體逼尿肌肌條靜息電位幅度均較正常膀胱顯著增大，以頂部肌條電位幅度最大； 3.選擇性封閉膀胱頂部后，正常膀胱和不穩(wěn)定膀胱的排尿收縮壓力波幅度顯著降低，自發(fā)性收縮壓力波亦有所降低； 4.選擇性封閉膀胱三角區(qū)后，正常

13、膀胱和不穩(wěn)定膀胱的排尿收縮均消失，但自發(fā)性收縮依然存在，其壓力波幅度在正常膀胱有所增大； 5.選擇性封閉正常膀胱的側(cè)部或者基底部后，排尿收縮壓力波幅度顯著降低，自發(fā)性收縮壓力波沒有明顯改變； 6.正常膀胱和不穩(wěn)定膀胱充盈過程中均出現(xiàn)自發(fā)性收縮，不穩(wěn)定膀胱的自發(fā)性收縮壓力波的幅度明顯大于正常膀胱，但這種白發(fā)性收縮不伴有或僅伴有微弱的盆神經(jīng)放電；切斷盆神經(jīng)后，膀胱排尿收縮消失，但自發(fā)性收縮依然存在，提示膀胱充盈過程中的自發(fā)性

14、收縮可能是肌源性的； 7.大鼠膀胱中存在ICC樣細(xì)胞，主要集中于粘膜下、肌束邊緣、肌束間以及脈管周圍；主要呈現(xiàn)散在及網(wǎng)絡(luò)狀分布兩種分布形式，并且與逼尿肌內(nèi)在神經(jīng)纖維接觸密切；不穩(wěn)定膀胱情況下ICC樣細(xì)胞顯著增加，細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)化更加明顯； 8.膀胱不同部位ICC樣細(xì)胞分布不均勻，正常膀胱頂部和三角區(qū)ICC樣細(xì)胞分布密度較體部和基底部為大；不穩(wěn)定膀胱以頂部最大，其次是三角區(qū)，體部和基底部沒有顯著差別； 9.膀胱不同部位神

15、經(jīng)纖維分布密度相似，但不穩(wěn)定膀胱中神經(jīng)纖維的密度較正常膀胱顯著降低； 10.膀胱不同部位神經(jīng)纖維與ICC樣細(xì)胞的比例不同，頂部和三角區(qū)神經(jīng)纖維與ICC樣細(xì)胞的比例低于體部和基底部；不穩(wěn)定膀胱各部位神經(jīng)纖維與ICC樣細(xì)胞的比例均顯著降低，以頂部神經(jīng)纖維與ICC樣細(xì)胞的比例最低； 11.離體情況下，c-kit受體特異性阻斷劑Glevic能顯著降低逼尿肌肌條的收縮幅度和肌電位幅度。 結(jié)論： 1.膀胱不同部位興奮

16、性不同，提示膀胱中可能存在興奮的最高控制點(diǎn)，即起搏點(diǎn)； 2.根據(jù)膀胱局部興奮性差異特點(diǎn)、不穩(wěn)定膀胱局部興奮性的改變特點(diǎn)以及局部功能阻斷對(duì)膀胱功能的影響，提示膀胱三角區(qū)可能是神經(jīng)源性起搏點(diǎn)，其主要功能可能是參與并維持正常膀胱及不穩(wěn)定膀胱的排尿收縮活動(dòng)；膀胱頂部可能是肌源性起搏點(diǎn)，正常情況下協(xié)助排尿收縮的產(chǎn)生，異常情況下可以產(chǎn)生異常的自發(fā)性收縮，導(dǎo)致不穩(wěn)定膀胱的發(fā)生； 3.大鼠膀胱中存在ICC樣細(xì)胞，主要集中分布于粘膜下層、

17、肌束邊緣、肌束之間以及脈管周圍，不同部位的ICC樣細(xì)胞可能具有不同的功能； 4.大鼠膀胱中ICC樣細(xì)胞呈分散及網(wǎng)絡(luò)狀兩種存在形式；正常膀胱中以分散形式為主，不穩(wěn)定膀胱中以網(wǎng)絡(luò)狀形式為主，其分布形式可能與其功能有密切聯(lián)系； 5.膀胱不同部位ICC樣細(xì)胞數(shù)目不同，其局部細(xì)胞密度與膀胱局部逼尿肌興奮性呈強(qiáng)正相關(guān)性，且Glevic能顯著影響離體肌條的收縮的幅度和肌電位幅度，提示ICC樣細(xì)胞與膀胱局部逼尿肌功能密切相關(guān)，可能是膀胱