膀胱起搏點部位及起搏細胞初探.pdf

1、背景及目的：膀胱是一個具有自發(fā)性收縮特點的空腔器官，其功能是儲存及排空尿液，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荷下即可出現(xiàn)自發(fā)性收縮；②同等張力負荷下不穩(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。由此我們會產(chǎn)生個問題，即逼尿肌自發(fā)性收縮的興奮來源即起搏細胞是什么? 對于上述疑問我們首先想到的是逼尿肌細胞，我們的前期工作也主要是圍繞逼尿肌細胞與興奮性的關(guān)系展開的。我們的研究結(jié)果表明，逼尿肌細胞的超微結(jié)構(gòu)、受體表達、細胞間通訊以及細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)細胞則記錄不到，如果我們認為這種自發(fā)性電位來源于逼尿肌細胞，那么這與逼尿肌細胞在逼尿肌組織中所占的數(shù)目比例明顯不符，提示我們逼尿肌細胞不應該是自發(fā)性興奮的來源，逼尿肌組織可能存在著逼尿肌細胞之外能夠產(chǎn)生自發(fā)性興奮的起搏細胞，而逼尿肌細胞則受其控制而產(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，長久以來人們都認為這種自發(fā)性興奮來源于平滑肌細胞，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胞在形態(tài)及功能上均不相同的細胞-Cajal間質(zhì)細胞(Interstitialcellsofcajal，ICC)，而這類細胞恰恰是自發(fā)性電活動的起源，均與所在器官的自發(fā)性收縮活動有關(guān)，有的已經(jīng)被證明為所在器官的起搏細胞，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，據(jù)此我們提出膀胱中可能也存在ICC樣細胞，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(項目號：30471704)，我們對此假設進行了一系列研究，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樣細胞并且具有起搏細胞的電生理學特點，極有可能就是膀胱的起搏細胞。 目前，心臟、胃腸道以及輸尿管都被證明是具有起搏活

6、動的器官。起搏活動需要具備兩個基本條件，即起搏細胞和起搏電位的傳導。無論心臟、胃腸道還是輸尿管，其肌細胞的數(shù)目都遠遠多于起搏細胞的數(shù)目，肌細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胞間傳播，進而引起肌肉組織的協(xié)調(diào)收縮。組織學研究顯示：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報道顯示，逼尿肌細胞間也存在著縫隙連接，而且我們的另一項已結(jié)題國家自然科學基金

7、課題(逼尿肌不穩(wěn)定(DI)興奮傳遞與細胞間連接關(guān)系的研究，項目號：30271304)，的研究顯示：存在于逼尿肌細胞間的縫隙連接是傳遞逼尿肌細胞間興奮的主要通道，且在逼尿肌不穩(wěn)定時該通道的功能異常增強，提示縫隙連接的存在使得逼尿肌細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控制下的起搏活動?起搏點部位可能在哪里?ICC樣

8、細胞與起搏點的關(guān)系如何?對這些問題進行深入的探索具有重要意義：①將進一步證實膀胱逼尿肌具有自發(fā)興奮性并對其起源有一個本質(zhì)的認識；②從生理學上講，對膀胱生理學的理論基礎(chǔ)是一個有益的補充；③從病理學上講，將對DI等膀胱功能障礙性疾病的發(fā)生機制有一個本質(zhì)的認識，促進其療法的進步；④從科學研究上講，將為關(guān)于逼尿肌興奮性的系列研究開創(chuàng)一個全新的領(lǐng)域，為DI等膀胱功能障礙性疾病的發(fā)病機制研究提供一個全新的切入點。 本課題主要從以下幾個方面對

9、膀胱起搏細胞及起搏點部位進行初步研究：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膀胱功能的影響，從功能學的角度探討膀胱起搏點存在的可能性及其可能部位：第三：觀察大鼠膀胱中ICC樣細胞的存在情況、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的關(guān)系。 方法：本研究采用2-3月齡SD大鼠為研究對象。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，另設正常組為對照。肌條收縮實驗及肌條電位記錄實驗用來探討膀胱局部興奮性差異。實驗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角度進一步探討膀胱起搏點存

11、在的可能位置。ICC樣細胞及神經(jīng)纖維形態(tài)學研究采用免疫熒光組織化學法，觀察局部ICC樣細胞分布密度差異以及局部ICC樣細胞神經(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樣細胞的功能，觀察阻斷前后逼尿肌收縮及肌電位的改變，進一步探討ICC樣細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樣細胞顯著增加，細胞網(wǎng)絡化更加明顯； 8.膀胱不同部位ICC樣細胞分布不均勻，正常膀胱頂部和三角區(qū)ICC樣細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樣細胞的比例不同，頂部和三角區(qū)神經(jīng)纖維與ICC樣細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樣細胞的比例均顯著降低，以頂部神經(jīng)纖維與ICC樣細胞的比例最低； 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，即起搏點； 2.根據(jù)膀胱局部興奮性差異特點、不穩(wěn)定膀胱局部興奮性的改變特點以及局部功能阻斷對膀胱功能的影響，提示膀胱三角區(qū)可能是神經(jīng)源性起搏點，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；膀胱頂部可能是肌源性起搏點，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，導致不穩(wěn)定膀胱的發(fā)生； 3.大鼠膀胱中存在ICC樣細胞，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樣細胞可能具有不同的功能； 4.大鼠膀胱中ICC樣細胞呈分散及網(wǎng)絡狀兩種存在形式；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樣細胞數(shù)目不同，其局部細胞密度與膀胱局部逼尿肌興奮性呈強正相關(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樣細胞與膀胱局部逼尿肌功能密切相關(guān)，可能是膀胱