气道乙酰胆碱释放机制及其受体表达
围麻醉期气道高反应性的麻醉与处理
气道高反应性不仅就是哮喘患者,包括支气管 炎、肺气肿、过敏性鼻炎与上、下呼吸道感染 等得患者,Warner报道临床麻醉中其后者比较哮 喘患者在围麻醉期进行气管切口开得几率更高 (因哮喘患者术前进行了系统有效得治疗)。所 以,麻醉科医师必须高度重视与认识气道高反应 性,积极评估与处理,有效防范麻醉不良事件得 发生。
1、近期上呼吸道感染,临床上有哮喘与支气管 炎患者常因病毒性上呼吸道感染而病情显著 加重,正常机体病毒性上呼吸道感染可使气道 反应性显著增高,这种反应在感染后可持续 3~4周,所以这类急诊手术需要全麻时应考虑 在诱导前给予足量得阿托品与胃长宁。
2、吸烟,长期吸烟者特别就是咳嗽、多痰 者,气道反应性增高。其中大多数可能不够 支气管炎得诊断标准,常规肺功能检查可能 有轻微影响,对长期吸烟者术前应尽可能戒 烟,越早越好,术前3~12周较理想,临床戒烟 十分困难者也应在术前2周,以减少气道分 泌物与改善通气。
二、产生气道高反应性得机制
其发生机制尚未完全明了,与哮喘发生机制 相同得就是在气道粘膜水肿、炎症、分泌物、 支气管平滑肌异常得基础上,通常认为就是因 肺得副交感神经兴奋性增高引起。交感神经 在气道得分布极少,但循环内得儿茶酚胺可作 用道于收气缩道作壁用得得副β2受交体感,神产经生发气出道得扩冲张动。保产持生气气 道静息得中度收缩状态,并对气道刺激时作出 反应,使气道口径发生变化。
⑶氯胺酮:氯胺酮通过神经途径与促进释放儿茶酚胺得途径,使支气 管平滑肌舒张,研究建议氯胺酮作为支气管痉挛患者得诱导用药,快 速诱导时,预防性应用胆碱能拮抗剂如胃长宁可抑制氯胺酮得气道 粘膜分泌增加作用。不少学者认为氯胺酮就是治疗支气管痉挛得 可选药物,尤其急诊患者。
⑷麻醉性镇痛药:吗啡可通过迷走神经诱发轻度哮喘患者得支气管 痉挛,一般认为大剂量麻醉性镇痛药可能类似于其抑制心血管反射 得方式阻断气道反射。但就是大剂量吗啡与血浆组胺增高相关,因 此全身麻醉辅助应用芬太尼或舒芬太尼似乎更合理。氧化亚氮与 麻醉性镇痛药复合麻醉较浅,不适合用于气道高反应性得患者。
尼古丁及尼古丁乙酰胆碱受体在肺癌发生发展过程中的作用
尼古丁及尼古丁乙酰胆碱受体在肺癌发生发展过程中的作用郭丽丽【摘要】@@ 肺癌是目前世界上最常见的癌症之一,约占所有癌症病例的15%,而吸烟是目前公认的引起肺癌的主要危险因素之一,在发展中国家,约80%的肺癌病例与吸烟有关[1].肺癌的预后总体上仍然不是很乐观,男性的5年生存率为6%-14%,女性为7%-18%[2].【期刊名称】《中国肺癌杂志》【年(卷),期】2011(014)009【总页数】5页(P753-757)【作者】郭丽丽【作者单位】300052,天津,天津医科大学总医院,天津市肺癌研究所,天津市肺癌转移与肿瘤微环境重点实验室【正文语种】中文【中图分类】R734.2肺癌是目前世界上最常见的癌症之一，约占所有癌症病例的15%，而吸烟是目前公认的引起肺癌的主要危险因素之一，在发展中国家，约80%的肺癌病例与吸烟有关[1]。
肺癌的预后总体上仍然不是很乐观，男性的5年生存率为6%-14%，女性为7%-18%[2]。
在香烟烟雾约4,000多种化学物质中，已有60多种被确定为致癌物，它们大多通过与DNA相互作用，导致DNA加合物的形成，从而引起细胞中遗传物质或基因的改变。
尼古丁是烟草的主要成分之一，其作用主要是导致吸烟者的成瘾性。
尼古丁对中枢神经系统的作用主要是通过尼古丁乙酰胆碱受体（nicotinic acetylcholine receptors, nAChR）实现的。
除了中枢神经系统的神经元，全身许多细胞如淋巴细胞、巨噬细胞、树突细胞、脂肪细胞、角质细胞、内皮细胞及肠道和肺的上皮细胞均表达nAChR。
尼古丁及其受体nAChR在肺癌的发生发展中具有重要作用，包括调控细胞增殖、细胞凋亡、新生血管的形成及肿瘤的侵袭等[3]。
因此，本文将对尼古丁在肺癌及其演进过程中所扮演的角色作一综述。
1 尼古丁及其受体nAChR尼古丁的多种功能特性是通过其与各种类型nAChR的相互作用而形成的。
nAChR是由各种不同亚单位组成的同源及异源性五聚体构成（α1-10, β1-4）的[4,5]。
乙酰胆碱对平滑肌细胞离子通道的作用及其信号转导机制
目外医学呼吸系境分册２００２年第２２卷第２期乙酰胆碱对平滑肌细胞离子通道的作用及其信号转导机制第一军医大学南方医院呼吸内科（广州５１０５１５）程仕虎综述罗雅玲审校忍ｓ６Ａ摘要乙酰胆碱作用于气管乎滑肌细胞上的毒簟碱受体引起离子通道的改变，通过第二信使的调节引起生理作用。
本文总结了近几年来有关Ａｃｈ对ＡＭＳＣ的Ｋ＋、Ｃａｚ＋、ａ一通道的作用，以及第二信使的调节过程。
关■词乙酰胆碱；离子通道；信号转导；平滑肌；第－－信使乙酰胆碱（ａｃｅｔｙｌｃｈｄｉｎｅ，Ａｃｈ）对气道平滑肌细胞（ａｉｒｗａｙｍⅪｏｔｈｍⅢｄｅｃｅｌｔ，ＡＳＭＣ）的作用是引起收缩，而对于离子通道的作用就不全是收缩作用。
钙通道、非选择性阳离子通道、氯通道对于艇ｍ贮的收缩或再次收缩起促进作用，钾通道的不同亚型的激活则抑制艇弧心的过度收缩，保护平滑肌细胞。
１Ａｅｈ对ＡＳＭＣ细胞离子通道的作用１．１Ｋ＋通道ＡＳＭＣ上主要有钙激活的Ｋ＋通道（Ｋｃａ），ＡＴＰ敏感的Ｋ＋通道（ＫＡＴｅ）和电压依赖的钾通道（Ｋｖ），不同的Ｋ＋通道亚型起着不同的作用。
１．１．１ＫｃａＭｕｒａｋｉ等【１１使用细胞贴附式膜片钳技术，在通过Ｂ七叶皂甙渗透的删Ｃ上记录的Ｋｃａ通道的活动。
提示：单个Ｋｃａ的活动是被Ａｃｈ和Ｐ物质以及作为第二信使的三磷酸肌醇所调控，经过细胞内的Ｃａｚ＋的释放而起作用。
ｗ“ｅ等…２用同样的方法在不同的平滑肌上刺激毒簟碱受体影响Ｋｃａ得出类似的结论，可能这个Ｋｃａ代表一个保护平滑肌细胞免受过度兴奋的机制。
Ｋｏｔｌｉｋｏｆｆ等川３用外面向外膜片钳模式在豚鼠ＡｓＭＣ上研究毒簟碱的激动剂对Ｋｃａ的作用时发现毒蕈碱受体的刺激对Ｋｃａ的传导也有一个直接的作用，通过Ｃａ２＋的运动妨碍它的间接激活，这种直接的效应已经通过膜片钳技术揭示出来了，细胞内Ｃａ２＋效应完全消失了，这种效应更象是保持去极化。
１．２ＫＡＴＰＳ｝ｌｄｄ∞【４Ｊ以分离大鼠的肺动脉环为材料，在兴奋和抑制的两个不同的信号转导路径，测量对激动剂的反应，结果产生不同的ｃＡＭＰ的数量。
乙酰胆碱及受体的作用和与人类健康的关系
乙酰胆碱及受体的作用和人类健康王帅（09级辽宁大学生命科学院生物技术专业本科生 291303118）[ 摘要]乙酰胆碱( acetylcho line, ACh) 是一种经典的兴奋性神经递质, 通过结合特异受体, 在神经细胞之间或神经细胞与效应器细胞之间中起着信息传递作用。
ACh 及其受体存在于从细菌到人类、从神经细胞到其他多种非神经细胞中, 提示它是一类与系统发生相关的古老分子, 可能不仅仅具有作为生理性递质的传递功能。
多种人类疾病与ACh 及其受体相关, 尤其是近年来的研究发现ACh 及其受体在多种肿瘤中发挥自分泌和旁分泌因子作用, 参与细胞的生长调节, 甚至与肿瘤的发生发展相关。
因此, ACh 涉及到神经系统外非胆碱能传递的作用显得格外引人注目, 可能成为新的肿瘤治疗靶标。
[ 关键词]受体；乙酰胆碱；人类健康；肿瘤1 乙酰胆碱及其受体简述乙酰胆碱( acetylcho line, ACh) 是一种经典的兴奋性神经递质, 包括外周神经如运动神经、自主神经系统的节前纤维和副交感神经节后纤维均合成和释放这种神经递质。
ACh 由胆碱( choline) 和乙酰辅酶A 合成, 由胆碱乙酰化酶( choline acety lase, ChAT ) 催化,随后进入囊泡贮存。
当动作电位沿神经到达神经末梢时, 触发神经末梢Ca2+ 通道开放,囊泡与突触前膜融合、破裂, ACh 释放入突触间隙或接头间隙, 作用于突触后膜或效应细胞膜的乙酰胆碱受体( acet ylcholine recepto rs, AChRs) 引起生理效应。
其中位于副交感神经节后纤维所支配的效应器细胞膜的胆碱受体对以毒蕈碱为代表的拟胆碱药较为敏感, 故称为毒蕈碱型胆碱受体( muscar inic acet ylcho line receptor s, mAChRs) ; 位于神经节细胞膜和骨骼肌细胞膜的胆碱受体对烟碱比较敏感, 故称为烟碱型胆碱受体( nicot inic acety lcholine r ecepto rs,nAChRs) 。
临床生理学呼吸衰竭案例分析
乙酰胆碱符合的递质要素：
1.在神经细胞中，乙酰胆碱是由胆碱和乙酰辅酶A在胆碱乙酰移位酶 （胆碱乙酰化酶）的催化作用下合成的（有合成乙酰胆碱的前体物质和 合成酶系）。由于该酶存在于胞浆中，因此乙酰胆碱在胞浆中合成，合 成后由小泡摄取并贮存起来（递质储存于突触小泡中）。
10.根据临床检查结果心律降低，大小便失禁，出汗多分析原因
心率降低
大小便 失禁
出汗多
有机磷酸酯的结构类似于乙 酰胆碱，进入人体后与乙酰 胆碱酯酶结合形成磷酰化胆 碱酯酶，失去其分解乙酰胆 碱的能力，造成胆碱能神经 的化学递质乙酰胆碱储蓄过 多，临床出现以毒蕈碱样、 烟碱样和中枢神经系统症状 为主要表现的一系列的胆碱 能神经兴奋症状
中枢神经系统
运动神经
骨骼肌收缩
有机磷农药中毒处理要点：
(1)清除毒物和防止毒物继续吸收:立即使患者脱离中毒现 场，脱去污染衣服，用肥皂水彻底清洗。经口服中毒者立 即行催吐、洗胃、导泻、注人活性炭以吸附毒物。 (2)应用特效解毒剂:①阿托品;②胆碱酯酶复能剂。 (3) 血浆置换、血液灌流。 (4) 对症支持;呼吸肌麻痹者应立即行气管插管或气管切开， 给子机械通气，维持呼吸功能，并防治呼吸道感染，积极 防治脑水肿等并发症。
3、在中枢神经系统中，M、N型受体也分布广泛。
周围胆碱能系统则主要涉及自主神经系 统和骨骼肌活动的调节。
M样作用(毒蕈碱样作用):M受体激活时的效应包括心脏活动 抑制，支气管平滑肌胃肠平滑肌膀胱逼尿肌、虹膜环行肌收 缩，消化腺、汗腺分泌增加和骨骼肌血管舒张等。可被M受 体拮抗剂阿托品阻断。
N样作用(烟碱样作用)在自主神经节,小剂量ACh能激活N受体, 而兴奋节后神经元，也能激活N2,受体而使骨骼肌收缩，但 大剂量ACh则可阻断自主神经节的突触传递。
神经递质在运动控制中的作用机制
神经递质在运动控制中的作用机制神经递质是一种化学物质，可以传递神经信号，并在神经系统中发挥重要作用。
在运动控制中，神经递质起着关键的作用机制。
通过与神经元之间的相互作用，神经递质调节肌肉收缩和松弛，从而实现身体各部位的精准运动控制。
本文将探讨神经递质在运动控制中的作用机制。
一、乙酰胆碱乙酰胆碱是一种常见的神经递质，在运动控制中起着重要的作用。
它通过神经冲动的传递，促进肌肉收缩。
当神经冲动到达神经肌肉接头时，乙酰胆碱被释放到突触间隙。
乙酰胆碱与肌肉细胞上的乙酰胆碱受体结合，导致离子通道打开，从而产生神经-肌肉传导和肌肉收缩。
二、多巴胺多巴胺是另一种重要的神经递质，对运动控制也具有显著影响。
多巴胺主要通过调节神经元之间的连接，调节肌肉运动。
它在脑内存在多个神经通路中，其中包括与运动控制相关的通路，如黑质-纹状体通路。
多巴胺水平的变化会影响神经元之间的传递效率，从而对肌肉收缩和松弛产生影响。
三、谷氨酸谷氨酸是一种兴奋性的神经递质，在运动控制中发挥重要作用。
谷氨酸通过与NMDA受体结合，可以增强神经元之间的连接强度，从而增加肌肉收缩的力度。
此外，谷氨酸还参与调节神经元之间的信息交流，并与其他神经递质相互作用，共同调控运动控制。
四、γ-氨基丁酸γ-氨基丁酸（GABA）是一种抑制性神经递质，在运动控制中起着重要的调节作用。
GABA通过与GABA受体相互作用，抑制神经冲动的传递，从而抑制肌肉收缩。
这种抑制作用可以平衡兴奋性神经递质，确保肌肉收缩和松弛的平衡，维持身体的正常运动。
总结：神经递质在运动控制中的作用机制涉及多种神经递质的相互作用。
乙酰胆碱通过促进肌肉收缩发挥作用，而多巴胺、谷氨酸和GABA通过调节神经元之间的传递效率，在运动控制中发挥重要作用。
这些神经递质的平衡和相互作用，确保身体能够实现精确的运动控制。
尽管我们已经了解了神经递质在运动控制中的一些作用机制，但该领域的研究仍然在不断深入。
对于神经递质的进一步研究，有助于我们更好地理解神经系统的功能，并为相关疾病的治疗提供新思路。
乙酰胆碱乙酰胆碱（acetylcholine
递递质质各各论论乙酰胆碱乙酰胆碱acetylcholine acetylcholine AChAChAChACh的代谢的代谢AChACh的合成、贮存、释放及降解的合成、贮存、释放及降解ACh的合成合成的原料及部位–乙酰辅酶AAcCoA胆碱乙酰胆碱ACh–ACh主要在神经末梢中合成只有少量来自胞体ACh的贮存??囊泡内约50浓度约150 mmol/L??囊泡外胞浆约50浓度约2030 mmol/L胆碱乙酰基转移酶ChAT AChACh的代谢的代谢AChACh 的合成、贮存、释放及降解的合成、贮存、释放及降解ACh的释放–囊泡假说vesicle hypothesis??基本论点: 突触囊泡相当于递质量子囊泡内含物的释放相当于量子的释放囊泡外排作用和递质释放是同步的1个囊泡释出1个量子的ACh。
??公式囊泡量子释放囊泡外排–闸门假说??基本论点是自发的及刺激神经释放的ACh直接来自胞浆中新合成的ACh库??基本公式量子≠囊泡释放≠囊泡外排AChACh的代谢的代谢AChACh的合成、贮存、释放及降解的合成、贮存、释放及降解ACh的失活及再摄取–酶水解AChE存在于突触前后膜及突触栅里它可以迅速地催化末梢释出的ACh的水解是ACh失活的主要方式–扩散失活经计算ACh从突触栅通过扩散降低浓度一半所需进间为0.5 2 ms–再摄取在其生理失活过程中是微不足道的只在依色林或有机磷毒剂抑制AChE的条件下才表现得明显起来AChACh的代谢的代谢AChACh的合成、贮存、释放及降解的合成、贮存、释放及降解中枢胆碱能通路中枢胆碱能通路ACh在中枢神经系统的分布大脑皮层E1由传入通路的神经末梢释放主要存在于突触小体内纹状体E2由内在神经元释放平均地分布于突触小体及胞浆中脊髓腹角E3由运动神经侧支末梢释放主要存在于胞浆中AChACh受体的分类受体的分类--烟碱受体烟碱受体nicotinic receptor Nnicotinic receptor N受体受体烟碱受体nicotinic receptor N受体–周围烟碱受体??骨骼肌/电器官烟碱受体N1受体??神经节烟碱受体N2受体–中枢烟碱受体??中枢神经元烟碱受体??α-BGT/烟碱结合蛋白??周围烟碱受体的激动剂烟碱小剂量、氨甲酰胆碱、β??甲基乙酰胆碱、乙酰胆碱??周围烟碱受体的拮抗剂美加明、四乙铵、烟碱大剂量、筒箭毒N1、N2、季铵酚、双氢??β??刺桐啶、α??BGTα??银环蛇毒素、α??cobrotoxinα??眼镜蛇毒素、C5五烃季铵、C6六烃季铵-N1、C10十烃季铵-N2毒蕈碱受体muscarinicreceptor M受体??依据不同的选择性M 受体拮抗剂的亲和力的差别来分型??M1主要分布在神经组织中脑中M1受体占M受体的5080 ??M2主要分布在心??神经和平滑肌上也有少量分布??M3主要分布在外分泌腺体上平滑肌和神经组织也有少量分布–分子生物学方法可将M受体分为5个亚型m1、m2、m3和m4、m5. 从配体结合的药理学特性上看M1、M2和M3分别与基因克隆所获的m2、m2、m3相当而m4和m5与M1有相似之处AChACh受体的分类受体的分类--毒蕈碱受体毒蕈碱受体muscarinicmuscarinicreceptor receptor MM受体受体激动剂muscarine毒蕈碱、carbachol碳酰胆碱、methacholine乙酰甲胆碱、arecoline槟榔碱、pilocarpine毛果芸香碱、oxotremoline氧化震颤素、oxotremoline 氧化震颤素拮抗剂atropine 阿托品、methylatropine甲基阿托品、scopolamine 东莨菪碱、methylscopolamine甲基东莨菪碱、3??quinuclinodinyl benzilateQNB 二苯羟乙酸喹宁酯、pirenzepine、telenzepine、methoctramine、AFDX116 、himbacine、gallamine季铵酚、hexahydrosiladifenidol、p??fluorhexahydrosiladifenidol外周毒蕈碱受体的激动剂和拮抗剂外周毒蕈碱受体的激动剂和拮抗剂m1m5受体在脑内呈不均匀分布含量较多的脑区有: 皮层、边缘区膈区、海马、杏仁核、缰核、齿状回、丘脑、下丘脑、嗅球、嗅结节、黑质、纹状体、桥脑和小脑交感神经节中除不含m5受体外m1m4受体均有分布外周组织中未检出m5受体及其mRNA 心脏只检测出m2受体及其mRNA M2外分泌腺主要含m1和m3受体M3各种组织的平滑肌主要含m2和m3受体只有输精管平滑肌不含m2和m3受体却含m1和m4受体。
[乙酰胆碱]乙酰胆碱
![[乙酰胆碱]乙酰胆碱](https://img.taocdn.com/s3/m/45fc2ba668dc5022aaea998fcc22bcd126ff424d.png)
[乙酰胆碱]乙酰胆碱篇一: 乙酰胆碱乙酰胆碱、乙酰胆碱酯酶是维持神经与肌肉接头之间正常生理功能活动的一对化学物质，也称介质或递质。
乙酰胆碱是作用物，它传递神经冲动产生动作电位；而胆碱酯酶则是对抗物，它水解乙酰胆碱将其清除，也就是说，神经纤维末梢释放的乙酰胆碱在作用于受体后，即被特异的胆碱酯酶对抗而迅速水解清除，这一对化学物质共同维持神经肌肉接头传递生理功能平衡，某1个环节发生异常就可以能出现神经肌肉接头障碍的病变。
临床上用抗胆碱酯酶药如硫酸新斯的明、溴吡斯的明治疗重症肌无力，根据这一原理，中和或消除对抗物胆碱酯酶，使作用物乙酰胆碱得以延长其效能，从而减缓其传递功能障碍，使临床症状得到暂时缓解。
乙酰胆碱这些神经递质并不会通过细胞膜进入下1个细胞，它只是作用于突触后膜上的M或N受体，激活受体，通过受体把兴奋或抑制信号穿入细胞内，开启下游的级联反应。
乙酰胆碱作用完成后便被降解，扩散或被前膜吸收，重复利用，合成神经递质。
抗乙酰胆碱受体抗体介绍：重症肌无力是1种神经肌肉系统疾病，由于病人的自身抗体与神经肌肉接头处的乙酰胆碱受体结合，对其可以起到封闭和破坏作用，使得神经冲动不能传导至肌肉而表现为肢体的软弱无力。
抗乙酰胆碱受体抗体正常值：正常人为0.09～0.148。
乙酰胆碱酯酶抑制剂，与乙酰胆碱一样，也能与胆碱酯酶结合，但是结合比较牢固，水解较慢，使AChE不能再与ACh结合，从而导致胆碱能神经末梢释放的ACh不能及时被AChE分解，造成堆积，产生拟胆碱作用。
抑制AChE将导致乙酰胆碱的积累，从而延长并增强乙酰胆碱的作用。
乙酰胆碱酯酶抑制剂，又称为抗胆碱酯酶药,因不与胆碱能受体直接相互作用，属于间接拟胆碱药。
溴新斯的明Neostigmine的化学结构由3部分组成，即季铵碱阳离子部分、芳香环部分及氨基甲酸酯部分。
分子中引入季铵离子一方面增强与胆碱酯酶的结合，另一方面降低中枢作用。
引入N，N－二甲基氨基甲酸酯后不易水解。
护理药理学-乙酰胆碱的合成 释放 消除
原料
胆碱+乙酰辅酶A
合成
胆碱乙 酰化酶
乙酰胆碱
神经冲动到 达神经末梢
释放
贮存
神经末梢中的囊泡
突触间隙
结合前膜或后膜 上的受体
产生
效应
乙酰胆碱合成与释放
护理药理学
乙酰胆碱 结合
受体
产生
效应
胆碱酯酶
分解 ×（AChE）
抑制
增强胆碱能神经功能
胆碱
+论
乙酰胆碱合成与释放
知识点
Ach的合成 Ach的贮存 Ach的释放 Ach的消除
去甲肾上腺素合成与释放
护理药理学
突触前膜
Na+
Ach转运体
胆碱乙 酰基转
移酶
Ach
胆碱
+
胆碱转运体
囊泡
Ach
乙酰辅酶A
胆碱酯酶
胆碱
突触间隙
Ach
+
激动受体
乙酸
胆碱受体
突触后膜
乙酰胆碱合成与释放
护理药理学
乙酰胆碱 主要在胆碱能神经末梢内合成
儿童支气管哮喘急性发作时血清M2受体抗体的表达及临床意义
儿童支气管哮喘急性发作时血清M2受体抗体的表达及临床意义张晓鸣;束静;兰厚平;吕进泉【摘要】Objective To investigate the effects of autoantibodies against M2-muscarinic receptor in acute attack of bronchial asthma in children. Methods The positive rate of autoantibodies against M2-muscarinic receptor and the an-tibody titer in the serum were detected by ELISA using synthesized peptide fragment of M2-muscarinic receptor in 3 groups: asthma acute attack (n = 20), asthma well control (n = 20), and normal control (n = 30). Results The positive rate of autoantibodies against M2-muscarinic receptor and the antibody titer in the serum from acute asthma group (60%, 1:90) were much higher than those from normal controlgroup (6.7%, 1:20, P< 0.01) and asthma well control group (20%, 1:30, P< 0.01). Conclusion There is a close relationship between the autoantibodies against M2-mus-carinic receptor and the pathogenetic condition of asthma in children, it may play a very important role in the develop-mentof asthma.%目的：通过检测儿童哮喘急性发作时M2受体抗体的变化来探讨M2受体抗体对哮喘发作的影响。
拟除虫菊酯对昆虫神经信号通路的作用机制及其代谢抗性研究进展
第２２卷第４期２０２３年７月杭州师范大学学报（自然科学版）ＪｏｕｒｎａｌｏｆＨａｎｇｚｈｏｕＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ）Ｖｏｌ．２２Ｎｏ．４Ｊｕｌ．２０２３收稿日期：２０２２ ０４ ２９ 修回日期：２０２２ ０７ ２３基金项目：杭州市“１３１”人才重点资助项目；国家级大学生创新创业项目（２０２１１０３４６０２３）．通信作者：王世贵（１９６９—），男，教授，博士，主要从事昆虫生理生态学研究．Ｅ ｍａｉｌ：ｓｇｗａｎｇ＠ｈｚｎｕ．ｅｄｕ．ｃｎ犱狅犻：１０．１９９２６／ｊ．ｃｎｋｉ．ｉｓｓｎ．１６７４ ２３２Ｘ．２０２３．０４．０１１拟除虫菊酯对昆虫神经信号通路的作用机制及其代谢抗性研究进展陈浩哲，翁盈盈，周 倩，李 玟，胡景超，王 平，杨陈雨，王世贵（杭州师范大学生命与环境科学学院，浙江杭州３１１１２１）摘 要：拟除虫菊酯是一类高效、低毒、广谱的杀虫剂，被广泛应用于农业生产．研究表明，昆虫电压门控钠离子通道是拟除虫菊酯的靶标位点，γ 氨基丁酸（ＧＡＢＡ）受体是其次级靶标，钙离子通道和氯离子通道等其他离子通道是其潜在作用位点．乙酰胆碱酯酶和ＡＴＰ酶与昆虫运动行为能力直接相关，谷胱甘肽硫转移酶、细胞色素Ｐ４５０酶系等代谢酶系的突变与昆虫拟除虫菊酯的代谢抗性直接有关．在长期拟除虫菊酯暴露下，昆虫的生存会受到极大威胁，并对生态平衡造成潜在破坏．关键词：拟除虫菊酯；电压门控通道；胆酰能信号通路；ＧＡＢＡ信号通路；代谢酶系中图分类号：Ｑ９６５．９ 文献标志码：Ａ文章编号：１６７４ ２３２Ｘ（２０２３）０４ ０４２０ １２拟除虫菊酯类杀虫剂是一类由人工合成的模拟天然除虫菊素的杀虫剂，具有高效、广谱、低毒和可生物降解等特点，在农业生产上广泛应用．拟除虫菊酯类杀虫剂具有触杀和胃毒作用，可使昆虫神经系统神经突触上的乙酰胆碱积累，神经细胞膜渗透失常，神经传导受抑制，从而使虫体及幼体兴奋、麻痹死亡．根据拟除虫菊酯的化学结构和毒性，可将拟除虫菊酯类杀虫剂分为Ｉ型和Ⅱ型杀虫剂．Ｉ型拟除虫菊酯缺乏氰基，包括联苯菊酯、甲基菊酯等．Ⅱ型拟除虫菊酯具有α氰基，比Ｉ型的神经毒性强，包括氯氰菊酯、溴氰菊酯和氰戊菊酯等［１］．拟除虫菊酯杀虫剂的大量使用，在有效防治靶标害虫的同时，也在环境中造成残留，这种亚致死浓度的拟除虫菊酯胁迫会引起昆虫体内代谢酶系和神经信号通路相关酶、受体发生活性和敏感性变化，进而使昆虫形成耐药性甚至产生抗药性．本文总结了拟除虫菊酯对昆虫神经信号通路的作用机制及昆虫对拟除虫菊酯的代谢抗性等研究进展，以期为合理使用拟除虫菊酯类杀虫剂、延缓靶标害虫产生抗药性等提供参考．１ 昆虫的拟除虫菊酯作用位点拟除虫菊酯的作用位点是可兴奋细胞（神经细胞和肌肉细胞）的电压门控钠离子通道或者氯离子通道（包括ＧＡＢＡ依赖型氯离子通道）．拟除虫菊酯作用于钠离子通道可改变其生物特性，延迟关闭的时间，引起长时间的Ｎａ＋内流．若Ｎａ＋持续积累，会降低可兴奋细胞动作电位的阈值，导致神经细胞过度兴奋．在Copyright ©博看网. All Rights Reserved.高浓度拟除虫菊酯的作用下，神经兴奋的动作电位传导阻塞，可产生中毒现象；低浓度溴氰菊酯处理则可引起感觉神经元功能的改变，从而造成生物行为和感觉的变化．Ⅱ型拟除虫菊酯也会作用氯离子通道，引起Ⅱ型拟除虫菊酯中毒［２］．拟除虫菊酯还可作用于昆虫的其他活性位点，如ＡＴＰ酶、氨基丁酸受体、胆碱能受体等［３］，共同引起相关的中毒和感觉行为异常反应．此外，拟除虫菊酯还可通过阻断ＧＡＢＡ和乙酰胆碱酯酶的抑制作用间接影响神经兴奋传递［４］．１．１ 电压门控钠离子通道电压门控钠离子通道（ｖｏｌｔａｇｅ ｇａｔｅｄｓｏｄｉｕｍｃｈａｎｎｅｌｓ，ＶＧＳＣｓ）选择性允许Ｎａ＋顺电化学梯度跨膜通过，在神经元、内分泌细胞、骨骼肌细胞、心肌细胞等的动作电位产生及传导中有重要作用［５］．拟除虫菊酯作用于电压门控钠通道［２］，与通道的α亚基结合可阻止通道关闭，引起Ｎａ＋流入神经细胞并发生永久性去极化，导致神经元膜去极化、重复放电和突触障碍，昆虫出现过度兴奋症状［６ ７］．Ｉ型拟除虫菊酯的作用机制是改变钠通道在神经元膜中打开和关闭时的构象，使用Ｉ型拟除虫菊酯可导致震颤综合征（又称Ｔ综合征），其特征是全身震颤、攻击性行为、超敏反应和共济失调．Ⅱ型拟除虫菊酯可导致哺乳动物流涎、舞蹈手足徐动症 流涎（ＣＳ综合征）和运动功能障碍［８ ９］．研究表明，发育暴露于溴氰菊酯的小鼠（犕狌狊犿狌狊犮狌犾狌狊）后代在１０～１１个月大时，Ｎａｖ１．３ｍＲＮＡ表达显著降低了３０％，Ｎａｖ１．１、Ｎａｖ１．２、Ｎａｖ１．３和Ｎａｖ１．６显著降低了２４％～２６％．与对照组相比，在暴露于溴氰菊酯的小鼠纹状体中，作为神经元活动代表的ＢＤＮＦｍＲＮＡ表达减少了６６％［１０］．Ｓｐｅｎｃｅｒ等［１１］的研究表明，七氟菊酯（Ｉ型）、甲氰菊酯和α 氯氰菊酯（Ⅱ型）延长了大鼠（犚犪狋狋狌狊狀狅狉狏犲犵犻犮狌狊）和豚鼠（犆犪狏犻犪狆狅狉犮犲犾犾狌狊）心肌细胞的动作电位并诱发了后去极化．在电压钳作用下，由于通道失活的延迟，钠电流衰减的时间过程被延长．在灌注的大鼠心脏中，七氟菊酯改变了自发的节律性收缩，影响了收缩的幅度和频率．Ｓｐｅｎｃｅｒ等将约１／３的动作电位延长归因于七氟菊酯对钠通道失活动力学的影响［１２］．这些研究结果为拟除虫菊酯对心脏钠通道的直接影响作用提供了证据，即拟除虫菊酯可导致心律失常．由于昆虫具有更敏感的钠通道、更小的结构和更低的体温，拟除虫菊酯对昆虫的毒性比对哺乳动物和鸟类的毒性更大［２］．氯菊酯破坏了电压门控钠通道的功能，通过增加脉冲传导对昆虫神经元造成损伤，导致昆虫瘫痪和死亡．昆虫中的ＶＧＳＣｓ和哺乳动物中的Ｎａｖ１．６、Ｎａｖ１．３、Ｎａｖ１．８延迟了钠通道的失活并导致通道提前打开［１３］．钠离子通道靶标敏感度降低可导致机体对拟除虫菊酯类杀虫剂产生击倒抗性（ｋｎｏｃｋｄｏｗｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ，ｋｄｒ）［５］．有研究证实，钠离子通道结构的改变可引起杀虫剂与其结合位点改变，导致钠通道对杀虫剂敏感性降低，引起机体产生ｋｄｒ抗性［１４ １５］．目前，在爪蟾（犡犲狀狅狆狌狊犾犪犲狏犻狊）卵母细胞表达体系中已验证出许多ｋｄｒ突变，但对不位于钠通道与拟除虫菊酯结合位点却能引起抗性的ｋｄｒ位点研究较少［５］．ｋｄｒ突变是引起蚊虫对拟除虫菊酯抗性的重要机制之一［１６］，因此研究ｋｄｒ突变的分子机理很有意义．１．２ 电压门控氯离子通道在绝大多数细胞类型中，由跨膜电位或细胞体积变化控制的氯离子通道在膜静息电位、跨上皮转运和细胞体积调节稳定方面起重要作用［１７］．Ｓｏｄｅｒｌｕｎｄ等［１８］对拟除虫菊酯作用于假定替代目标的可能毒理学意义进行了评估，提出拟除虫菊酯对电压门控钙和氯通道的作用可能会导致某些拟除虫菊酯的神经毒性．而后，Ｂｒｅｃｋｅｎｒｉｄｇｅ等［１９］对拟除虫菊酯在体内对大鼠的神经毒性和对体外电压门控钠、钙和氯通道作用的主成分分析等研究进一步支持了这一结论．基于溴氰菊酯（Ⅱ型）对大鼠肌肉氯离子电导和电压的阻断作用，Ｓｏｄｅｒｌｕｎｄ等［１８］提出电压门控氯离子通道是产生ＣＳ综合征的Ⅱ型拟除虫菊酯的次要靶点．Ⅱ型拟除虫菊酯选择性阻断电压门控氯离子通道导致ＣＳ综合征的假设是基于使用氯氰菊酯和溴氰菊酯分别作为Ｉ型和Ⅱ型化合物的模型提出的．Ｂｕｒｒ等［２０］则通过导致Ｔ综合征或ＣＳ综合征的１４种拟除虫菊酯评估了拟除虫菊酯与Ｎ１Ｅ １１５神经母细胞瘤细胞中氯离子通道阻滞的构效关系，但未能证实氯离子通道阻滞与ＣＳ中毒综合征之间的强相关性．导致ＣＳ综合征的Ⅱ型结构（特别是艾芬戊酸盐和λ三氯氟氰菊酯）对氯离子通道没有影响，而生物１２４ 第４期 陈浩哲，等：拟除虫菊酯对昆虫神经信号通路的作用机制及其代谢抗性研究进展Copyright ©博看网. All Rights Reserved.丙烯菊酯（一种产生Ｔ综合征的Ｉ型结构）阻断了氯离子通道，显然，Ｉ型和Ⅱ型化合物对氯离子通道的作用不同，但这些差异并不能解释Ｔ型和ＣＳ型这２种拟除虫菊酯中毒综合征之间的差异．拟除虫菊酯会影响多种电压门控和配体门控离子通道，但只有电压门控钙和氯离子通道可能与拟除虫菊酯中毒有相关性［１８］．以往的研究提供了拟除虫菊酯作用于钙通道的信息，但还未确定其在中毒反应中的作用．同时，关于拟除虫菊酯作用于神经元电压门控氯离子通道的研究证明，相关作用靶点在ＣＳ综合征中具有强制性作用［７］．因此，拟除虫菊酯中毒次要目标的潜在意义仍有待确定．１．３ 胆碱能信号通路系统１．３．１ 乙酰胆碱酯酶乙酰胆碱酯酶（ａｃｅｔｙｌｃｈｏｌｉｎｅｓｔｅｒａｓｅ，ＡＣｈＥ）是一种重要的神经递质水解酶，可以水解乙酰胆碱从而终止乙酰胆碱受体的持续刺激，保证神经传导的正常进行，维持生物体的正常生理活动［２１］．乙酰胆碱酯酶能够诱导生物体产生多种行为改变，例如增加活动、失去协调和产生麻痹等［２２］．昆虫乙酰胆碱酯酶被认为是氨基甲酸酯类杀虫剂和有机磷杀虫剂的作用靶标，其活性部位会被这２种杀虫剂磷酰化或氨基甲酰酯化而失活，从而使与乙酰胆碱受体结合的乙酰胆碱无法及时分解，导致突触后膜乙酰胆碱受体超极化，通过干扰胆碱能突触而引起神经系统的严重障碍［２３］．乙酰胆碱酯酶活性的改变对昆虫行为会产生明显影响：缺乏乙酰胆碱酯酶活性的犃犮犲基因突变体果蝇（犇狉狅狊狅狆犺犻犾犪犿犲犾犪狀狅犵犪狊狋犲狉）在早期发育中会死亡，在前脑有限部分表达犃犮犲突变的基因成年嵌合体在视运动行为方面有显著缺陷［２４］．目前的研究认为昆虫乙酰胆碱酯酶在拟除虫菊酯作用下活性和表达改变不明显，Ｗｅｓｔｌａｋｅ等［２５］和Ｃｈｒｉｓｔｅｎ等［２６］先后通过实验发现拟除虫菊酯对蜜蜂（犃狆犻狊犿犲犾犾犻犳犻犮犪）乙酰胆碱酯酶的活性无明显抑制作用．但也有研究表明，拟除虫菊酯是乙酰胆碱酯酶的作用靶标．曹官时等［２７］采用溴氰菊酯药膜接触法发现德国小蠊（犅犾犪狋狋犲犾犾犪犵犲狉犿犪狀犻犮犪）乙酰胆碱酯酶的活性抑制与药膜接触时间成正比，且其击倒数变化最快时乙酰胆碱的活性也处于最低值，提示ＡＣｈＥ可能是溴氰菊酯的靶标．拟除虫菊酯可以通过抑制动物ＡＣｈＥ活性引起生理功能及行为异常，甚至导致死亡［２８］．目前，昆虫乙酰胆碱酯酶的研究主要关注靶标抗性和遗传突变等方面，亚致死浓度杀虫剂引起虫体感觉变化、行为活动改变的研究主要为宏观实验（活体生物实验）探究，这些变化与昆虫体内神经肌肉组织相关通路之间的关系还有待进一步研究．在不同种类和浓度的杀虫剂处理下，生物体内乙酰胆碱酯酶的变化存在差异性．邱艳等［２９］的研究表明，在低浓度的β 细辛醚处理下，玉米象成虫（犛犻狋狅狆犺犻犾狌狊狕犲犪犿犪犻狊Ｍｏｔｓｃｈｕｌｓｋｙ）的ＡＣｈＥ活性增强，高浓度则抑制该酶的活性．潘宏伟［２２］发现不同浓度的溴氰菊酯对斑马鱼的ＡＣｈＥ活性呈抑制作用，随着浓度提高抑制作用也不断增强．在青 （犗狉狔狕犻犪狊犿犲犾犪狊狋犻犵犿）和大型蟤（犇犪狆犺狀犻犪犿犪犵狀犪Ｓｔｒａｕｓ）中的研究也得到了相同的结论，并发现靶标农药相对于非靶标农药的抑制效果更强［３０ ３１］．综上所述，乙酰胆碱酯酶在不同生物体内的表达具有特异性．１．３．２ 乙酰胆碱受体乙酰胆碱受体分为配体型门控离子通道的烟碱Ｎ乙酰胆碱受体（ｎＡＣｈＲ）和作为Ｇ蛋白偶联受体（ＧＰＣＲ）的毒蕈碱型乙酰胆碱受体（ｍＡＣｈＲ）［３２］．昆虫ｎＡＣｈＲ是一种半胱氨酸环（ｃｙｓ ｌｏｏｐ）超家族，在中枢神经系统中广泛表达，介导快速突触传递［２４］．许多杀虫剂，例如新烟碱类、多杀菌素、亚砜胺、丁烯内酯和中离子杀虫剂，是烟碱型乙酰胆碱受体的阻断剂，会影响受体敏感性［３３］．目前已经从昆虫中获得大量的ｎＡＣｈＲ亚基，其结构与哺乳动物的ｎＡＣｈＲ亚基有很高的相似性．对昆虫ｍＡＣｈＲ的研究还较少，ｍＡＣｈＲ的表达部位主要位于中枢神经系统和触角，在肌肉细胞中不表达或表达较少［３４］．乙酰胆碱受体会影响多种行为反应，如嗅觉、记忆、学习能力、运动飞行、睡眠与觉醒等［３４ ３７］．研究表明，联苯菊酯会显著影响成年大鼠海马体中的乙酰胆碱信号通路，其毒蕈碱胆碱能受体和烟碱胆碱能受体的表达显著降低，在强迫游泳测试中伴有抑郁样状态［３８］．二氯苯醚菊酯通过影响昆虫钠通道显著增加突触间隙内的乙酰胆碱水平，乙酰胆碱积累效应会引起突触前毒蕈碱受体产生对乙酰胆碱的负反馈调节，减少乙酰胆碱的释放，并且这种负反馈调节在毒蕈碱受体拮抗剂阿托品的作用下可发生逆转［３９］．综上，拟除２２４杭州师范大学学报（自然科学版）２０２３年 Copyright ©博看网. All Rights Reserved.虫菊酯可直接或间接作用于乙酰胆碱受体，引起昆虫行为的改变．１．４ 犃犜犘酶ＡＴＰ酶（ＡＴＰａｓｅ）是一类膜结合蛋白酶，其分布十分广泛，有Ｎａ＋ Ｋ＋ ＡＴＰ酶、Ｃａ２＋ ＡＴＰ酶、Ｃａ２＋ Ｍｇ２＋ＡＴＰ酶等多种类型［４０］．１．４．１ Ｎａ＋ Ｋ＋ ＡＴＰ酶Ｎａ＋Ｋ＋ ＡＴＰ酶在神经突触等可兴奋细胞质膜上含量丰富，其主要功能是催化ＡＴＰ末端磷酸水解，并利用该反应产生的自由能进行Ｎａ＋和Ｋ＋的主动跨膜转运，维持细胞内外离子浓度梯度差和细胞膜电位，确保正常神经冲动的传导［４１］．蚊虫体内Ｎａ＋离子流会因Ｎａ＋Ｋ＋ ＡＴＰ酶抑制而减弱，从而引起各种谷氨酸盐和其他神经递质的释放，导致机体在很短的时间内出现神经性的中毒症状［４２］．因此，菊酯类药剂对钠离子通道的作用会影响Ｎａ＋Ｋ＋ ＡＴＰ酶的活性，导致试虫出现扭曲、颤抖、抽搐等异常行为．研究显示，菊酯类杀虫剂会引起黏虫（犕狔狋犺犻犿狀犪狊犲狆犪狉犪狋犪）、家蝇（犕狌狊犮犪犱狅犿犲狊狋犻犮犪）、棉蚜（犃狆犺犻狊犵狅狊狊狔狆犻犻Ｇｌｏｖｅｒ）等试虫痉挛、麻痹，最终死亡，这些都是试虫正常神经传导被扰乱而表现出的行为和生理反应．黏虫五龄幼虫经氯氰菊酯处理后，从痉挛期到深度麻痹期，Ｎａ＋Ｋ＋ ＡＴＰ酶的抑制率从１６．９％上升到２４．４％［４３］．多刺裸腹蟤（犕狅犻狀犪犿犪犮狉狅犮狅狆犪）经０．１００μｇ／Ｌ溴氰菊酯染毒２４ｈ后，蟤体Ｎａ＋Ｋ＋ ＡＴＰ酶活性明显降低，可能是溴氰菊酯使机体ＡＴＰ酶合成及含量降低所致，继而使细胞内Ｎａ＋累积、Ｋ＋流失，导致细胞内环境紊乱，抑制神经细胞兴奋传导，心率随即降低［４４］．在斑马鱼中，若机体缺氧或ＡＴＰ受很强抑制，ＡＴＰ酶活力会受影响而发生改变，从而影响离子平衡，导致鱼体行为发生变化［４５］．经溴氰菊酯处理的大鼠，额叶皮层、海马和小脑中的Ｎａ＋ Ｋ＋ ＡＴＰ酶活性明显下降，自发的运动活动和攻击性行为显著增加，迷宫学习明显减少［４６］．还有研究显示，溴氰菊酯会明显抑制仔鼠的学习记忆能力和运动能力，推断与溴氰菊酯影响脑内ＡＴＰ酶活性、扰乱能量代谢有关，从而影响神经系统发育［４７］．许多学者认为ＡＴＰ酶是拟除虫菊酯的靶标酶之一．Ｋａｋｋｏ等［４８］采用氯菊酯和氯氰菊酯处理大鼠脑突触体，发现在１０～５０μｍｏｌ／Ｌ浓度下，Ｎａ＋Ｋ＋ ＡＴＰ酶活性降低，在１００μｍｏｌ／Ｌ浓度下，总ＡＴＰ酶活性基本消失，提示膜ＡＴＰ酶是拟除虫菊酯神经毒性作用靶点之一．靶标部位敏感性降低是昆虫对拟除虫菊酯类杀虫剂的抗性机制之一．已有大量研究表明，拟除虫菊酯类杀虫剂对昆虫体内的Ｎａ＋Ｋ＋ ＡＴＰ酶有不同的抑制作用，何运转等［４１］研究发现，１．０×１０－４ｍｏｌ／Ｌ溴氰菊酯对敏感品系家蝇神经系统的Ｎａ＋Ｋ＋ ＡＴＰ酶活性有明显的抑制作用，抑制率为１４．７３％；伦才智等［４９］发现高效氯氟氰菊酯对敏感和抗高效氯氟氰菊酯品系甜菜夜蛾（犛狆狅犱狅狆狋犲狉犪犲狓犻犵狌犪）的Ｎａ＋Ｋ＋ ＡＴＰ酶活性均有明显的抑制作用，１．０×１０－４ｍｏｌ／Ｌ高效氯氟氰菊酯对敏感品系Ｎａ＋Ｋ＋ ＡＴＰ酶活性的抑制率为２９．６％，对抗性品系的抑制率为２１．８％．１．４．２ Ｃａ２＋ Ｍｇ２＋ＡＴＰ酶Ｃａ２＋ Ｍｇ２＋ ＡＴＰ酶和Ｎａ＋Ｋ＋ ＡＴＰ酶都是细胞膜上重要的酶蛋白，其起源相同且有相似的结构功能．Ｃａ２＋ Ｍｇ２＋ ＡＴＰ酶通过将Ｃａ２＋运出细胞、将Ｍｇ２＋运入细胞维持内环境的稳定［５０］，对心肌及其他肌肉的收缩、神经细胞动作电位的传导、细胞的分泌与繁殖都会产生影响［５１］．神经细胞维持细胞内钙稳态的重要机理之一是Ｃａ２＋ Ｍｇ２＋ ＡＴＰ酶活性的正常发挥，一方面Ｃａ２＋ Ｍｇ２＋ ＡＴＰ酶把细胞内Ｃａ２＋主动转运出细胞，另一方面把Ｃａ２＋转运到内质网隔离系统，有利于细胞调节胞内游离Ｃａ２＋浓度，使之维持在较低水平［４０］．神经细胞中的钙稳态是确保神经细胞结构完整、功能正常的重要因素，如出现钙超载或失衡情况，会使许多代谢功能异常，直至细胞损伤或坏死［５２ ５３］．Ｃｌａｒｋ等［５４］在乌贼（犔狅犾犻犵狅狆犲犪犾犲犻）视神经实验中发现溴氰菊酯、氯氰菊酯等Ⅱ型拟除虫菊酯对Ｃａ２＋ Ｍｇ２＋ ＡＴＰ酶的抑制率为１００％，提出Ⅱ型拟除虫菊酯作用于Ｃａ２＋ Ｍｇ２＋ＡＴＰ酶靶标．对美洲蜚蠊（犘犲狉犻狆犾犪狀犲狋犪犪犿犲狉犻犮犪狀犪）的脑神经实验得到了相同结论［５５］．Ａｌ Ｒａｊｈｉ［５６］在鼠脑实验中也发现，Ⅰ型拟除虫菊酯对Ｃａ２＋ Ｍｇ２＋ＡＴＰ酶的抑制率明显低于Ⅱ型拟除虫菊酯．３２４ 第４期 陈浩哲，等：拟除虫菊酯对昆虫神经信号通路的作用机制及其代谢抗性研究进展Copyright ©博看网. All Rights Reserved.１．５ γ氨基丁酸信号通路系统γ 氨基丁酸（ｇａｍｍａ ａｍｉｎｏｂｕｔｙｒｉｃａｃｉｄ，ＧＡＢＡ）是脊椎动物和无脊椎动物体内主要的抑制性神经递质，广泛存在于中枢神经系统，会抑制神经传递，造成突触后膜的超极化，使突触后神经元处于保护性抑制状态，引起神经细胞离子内流减少、代谢及氧消耗降低等［５７］．目前的研究发现，哺乳动物ＧＡＢＡ的生理活性主要表现在镇静神经、抗焦虑、降低血压、降低血氨、提高脑活力、促进乙醇代谢等方面．昆虫体内的ＧＡＢＡ水平控制和影响行为运动，例如ＧＡＢＡ在昆虫触角叶执行气味编码信号的传递［５８］，在蘑菇体中对昆虫学习和记忆起重要作用［５９］．不仅如此，ＧＡＢＡ还作用于神经中枢控制昆虫的节律行为，例如呼吸、行走、飞行与昼夜节律［６０］．ＧＡＢＡ神经通路包括ＧＡＢＡ受体和ＧＡＢＡ相关酶．谷氨酸脱羧酶（ｇｌｕｔａｍｉｃａｃｉｄｄｅｃａｒｂｏｘｙｌａｓｅ，ＧＡＤ）能催化谷氨酸脱羧生成ＧＡＢＡ，是ＧＡＢＡ合成的限速酶［６１］．γ 氨基丁酸转氨酶（ＧＡＢＡｔｒａｎｓａｍｉ ｎａｓｅ，ＧＡＢＡ Ｔ）是催化ＧＡＢＡ与α酮戊二酸生成琥珀酸半醛和谷氨酸的关键酶，其活性的变化直接影响ＧＡＢＡ含量［６２］．ＧＡＢＡ在生物体内的水平受到ＧＡＤ和ＧＡＢＡ Ｔ这２种酶的直接控制，参与昆虫的行为调控．在杀虫剂环境胁迫下，ＧＡＢＡ通路的代谢活动会受到干扰．乙体氯氰菊酯可降低小鼠大脑皮质ＧＡ ＢＡ Ｔ活性，使ＧＡＢＡ增多，进而反馈性抑制ＧＡＢＡ Ａ受体ｍＲＮＡ表达，导致中枢神经系统功能的异常［６３ ６４］．在低浓度酚氧化酶的胁迫下，斑马鱼体内ＧＡＤ和ＧＡＢＡ Ｔ的活性会受到明显抑制，游泳行为频率明显增强并出现焦虑行为［６５］．贺永健［６６］对小鼠神经毒性机制的研究表明，在氨基脲处理下的小鼠出现明显的行为焦虑、学习能力下降，体内的ＧＡＤ活性受到抑制，推测ＧＡＢＡ是小鼠神经毒性的生物标志物之一．ＧＡＢＡ受体是γ 氨基丁酸门控氯离子通道，分为ＧＡＢＡＡ型和ＧＡＢＡＢ型受体．ＧＡＢＡ受体作为ＧＡＢＡ神经通路中的重要一环，控制着生物的多种行为活动，例如感觉能力、运动强度、昼夜节律及神经退行性疾病的发生［６７ ６９］．研究表明，ＧＡＢＡ受体是Ⅱ类拟除虫菊酯的次级靶标点［７０］，是目前公认的杀虫剂靶标抗性产生的生物标志物之一，抗性的产生主要是由于基因突变导致ＧＡＢＡ受体与杀虫剂的亲和性降低，不能抑制ＧＡＢＡ受体的氯离子转运［７１］．拟除虫菊酯可直接作用于昆虫ＧＡＢＡ受体第２个跨膜结构域Ｒｄｌ，引起相关突变［７２］．但是拟除虫菊酯对ＧＡＢＡ受体突变的效应要低于乙酰胆碱受体和钠通道，需要较高浓度和剂量才能有效诱导［７２］．研究表明，ＧＡＢＡ作为抑制性氨基酸可以拮抗兴奋性神经递质的神经毒性作用［７３］．ＧＡＢＡ通路对ＧＡＢＡ的调控可以作为杀虫剂胁迫下昆虫适应环境和产生抗药性的新思路．朱新军［５７］发现与敏感品系相比，抗性品系朱砂叶螨（犜犲狋狉犪狀狔犮犺狌狊犮犻狀狀犪犫狉犻狀狌狊）体内的ＧＡＢＡ Ｔ活性明显降低，进一步证明了ＧＡＢＡ信号通路中的相关酶可能是抗性产生的新生理生化机制．２ 昆虫体内代谢酶系与拟除虫菊酯抗性代谢抗性是指昆虫在外源或内源性毒物的刺激下，体内的解毒酶活性增强，代谢杀虫剂的能力增强、速度加快，进而使杀虫剂的效果降低甚至失效，从而产生对相应毒物的抗药性．在此过程中，协同参与昆虫代谢解毒过程并起到关键作用的３种解毒酶类分别为细胞色素Ｐ４５０酶系（ｃｙｔｏｃｈｒｏｍｅＰ４５０）、谷胱甘肽硫转移酶（ｇｌｕｔａｔｈｉｏｎｅ Ｓ ｔｒａｎｓｆｅｒａｓｅｓ，ＧＳＴｓ）和各类非特异性酯酶［７４ ７６］．２．１ 谷胱甘肽硫转移酶昆虫胞质内ＧＳＴｓ基因分为３大类５个亚型，分别为Ⅰ类（ｄｅｌｔａ亚型）、Ⅱ类（ｓｉｇｍａ、ｔｈｅｔａ、ｚｅｔａ亚型）和Ⅲ类（ｅｐｓｉｌｏｎ亚型）［７７］．研究发现，在细胞对毒物的代谢过程中，亲核性的谷胱甘肽在ＧＳＴｓ的催化下容易与各种亲电子外源性化学物结合［７８］，从而防止外源化合物与细胞中其他具有重要作用的生物大分子发生共价结合，起到缓解毒性的作用［７９ ８０］．经杀虫剂多次胁迫和诱导后，调控ＧＳＴｓ表达的基因可能会发生改变，从而使昆虫体内ＧＳＴｓ的活性提高数倍［８１］．４２４杭州师范大学学报（自然科学版）２０２３年 Copyright ©博看网. All Rights Reserved.蚊属中有ＧＳＴｓ及其代谢抗性的相关报道．犌犛犜犱３基因在抗拟除虫菊酯的非洲几内亚冈比亚按蚊（犃狀狅狆犺犲犾犲狊犵犪犿犫犻犪犲）种群中显著过表达［８２］；在对抗拟除虫菊酯类的不吉按蚊（犃狀狅狆犺犲犾犲狊犳狌狀犲狊狋狌狊）转录组的研究中发现，１１９Ｆ犌犛犜犲２突变频率较高（０．８４），提示突变可能与代谢抗性显著有关［８３］；犌犛犜犲２基因是双对氯苯基三氯乙烷（ｄｉｃｈｌｏｒｏｄｉｐｈｅｎｙｌｔｒｉｃｈｌｏｒｏｅｔｈａｎｅ，ＤＤＴ）和氯菊酯抗性蚊虫解毒酶活性上调最多的基因，表明该基因的上调可能与不吉按蚊对ＤＤＴ和氯菊酯交叉抗性的产生有关［８４］．此外，Ｄｕｐｕｉｓ等［２４］发现，ＧＳＴｓ在抗拟除虫菊酯类杀虫剂的不吉按蚊中的活性是敏感品系的３．４７倍，表明不吉按蚊中拟除虫菊酯类杀虫剂抗性的产生与谷胱甘肽硫转移酶活性提高有关．伊蚊属中也有许多关于ＧＳＴｓ和代谢抗性的研究．Ｆａｕｃｏｎ等［８５］发现，野外的抗溴氰菊酯埃及伊蚊（犃犲犱犲狊犪犲犵狔狆狋犻）种群中有２种ＧＳＴｓ基因（ｅｐｓｉｌｏｎ型中的犌犛犜犲５和犌犛犜犲７）过度表达，这种过度表达可能与代谢抗性有关；Ｌóｐｅｚ Ｓｏｌíｓ等［８６］也发现野外捕捉的埃及伊蚊对溴氰菊酯和氯菊酯（ＰＹＲｓ）、马拉硫磷、毒死蜱、噻虫威（ＯＰ）和恶虫威（ＣＡＲＢ）表现出抗药性，且ＧＳＴｓ水平较高．此外，对伊蚊敏感和耐药品系犌犛犜犈２基因的研究结果表明，抗性品系的ＧＳＴｓ活性高于敏感品系，对底物的代谢能力增强且犌犛犜犈２基因在抗性品系中的表达量增加了６倍，４个ＲｅｃＲ特异突变（Ｌ１１１Ｓ、１１５０Ｖ、Ｅ１７８Ａ和Ａ１９８Ｅ）在敏感品系中均未发现［８７］．２．２ 细胞色素犘４５０酶系细胞色素Ｐ４５０酶系（ｃｙｔｏｃｈｒｏｍｅＰ４５０，ＣＹＰ）介导的解毒作用是蚊虫对拟除虫菊酯类杀虫剂产生抗性的主要机制之一［８８］．３００余种细胞色素Ｐ４５０在昆虫体内已被发现．蚊虫中，与拟除虫菊酯类杀虫剂抗性代谢相关的基因集中于犆犢犘４、犆犢犘６、犆犢犘９［８９ ９２］．与哺乳动物类似，ＣＹＰ在昆虫体内对杀虫剂的代谢发挥着重要作用，通过多种酶参与氧化、还原和水解反应，可以将杀虫剂代谢底物由疏水型转化为亲水型，使杀虫剂更易被排出体外［９３ ９４］．经杀虫剂筛选、诱导后，昆虫体内的ＣＹＰ基因可能会显著上调且酶活性增加，对杀虫剂的代谢水平提高．总之，ＣＹＰ氧化代谢活性增强是昆虫对相关杀虫剂产生代谢抗性的重要机制之一［９５ ９７］．目前有关ＣＹＰ与昆虫抗性产生的研究较多，且主要集中在按蚊属和伊蚊属．细胞色素Ｐ４５０酶超家族在代谢过程中所介导的分子机制尚未完全阐明，基因突变和过表达被认为是引起耐药的原因．对不吉按蚊的抗性研究表明，细胞色素Ｐ４５０基因的过表达是不吉按蚊对氯菊酯产生抗性的主要原因，其中犆犢犘６犘９犪和犆犢犘６犘９犫基因在氯菊酯抗性群体中显著过表达（ＦＣ５．４和４．８）［８４］．野外收集的抗拟除虫菊酯类杀虫剂的中华按蚊（犃狀狅狆犺犲犾犲狊狊犻狀犲狀狊犻狊）群体的全基因组和表达谱也表明，与实验室敏感品系比较，抗性品系中５个细胞色素Ｐ４５０基因（犃狊犆犢犘６犣２、犃狊犆犢犘６犘３狏１、犃狊犆犢犘６犘３狏２、犃狊犆犢犘９犑５、犃狊犆犢犘３０６犃１）显著过表达［９８］．另外，有研究发现在实验室中使敏感品系冈比亚按蚊的犆犢犘６犘３基因过表达，可促使敏感品系对拟除虫菊酯类和氨基甲酸酯类杀虫剂产生抗性，代谢抗性基因犆犢犘６犕２、犆犢犘６犘３和犌犛犜犇３在几内亚的野生抗性冈比亚按蚊中也有过表达现象［８２］．冈比亚按蚊对拟除虫菊酯和氨基甲酸酯的抗性是犆犢犘６犘３在广泛组织中的过表达获得的，而犆犢犘６犕２只在相同组织中过表达才会对拟除虫菊酯产生抗性，但这种犆犢犘６犘２过表达增加了冈比亚按蚊对马拉硫磷的易感性，这可能是由于马拉硫磷转化为毒性更大的代谢物马拉氧磷所导致［９９］，表明细胞色素Ｐ４５０家族中有多种与代谢抗性相关的基因，但不同的基因发挥不同的抗性调控作用．Ｐａｎ等［９０］将野生抗拟除虫菊酯类杀虫剂的埃及伊蚊进行转录组测序后，发现在普遍上调的解毒相关基因中，细胞色素Ｐ４５０基因家族占主导，有９个基因过表达，犆犢犘６犆犅１基因过表达量最大，其次是犆犢犘９犑２６基因．采用ＲＮＡｉ技术使犆犢犘６犃８和２个未知功能的基因（犆犆犌０１３９３１和犆犆犌０００６５６）表达下调后，白纹伊蚊对拟除虫菊酯类杀虫剂的耐药性发生显著变化．利用独立野外采集的已知耐药表型蚊虫进行基因型 表型关联研究，发现４个细胞色素Ｐ４５０基因家族中的５个ＳＮＰ位点（犆犢犘６犃８中的Ａｒｇ２２６Ｓｅｒ，犆犢犘９犅２中的Ｐｒｏ１７５Ｇｌｎ和Ｈｉｓ８７７Ｔｙｒ，犆犢犘６犃８中的Ｍｅｔ１２０Ｉｌｅ和犆犢犘１犃１中的Ｃｙｓ２１２Ｓｅｒ）与耐药显著相关［１００］．将埃及伊蚊拟除虫菊酯抗性新加坡品系（ＳＰ）的抗性等位基因导入５２４ 第４期 陈浩哲，等：拟除虫菊酯对昆虫神经信号通路的作用机制及其代谢抗性研究进展Copyright ©博看网. 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[论述题3分]简述骨骼肌接头处兴奋传递的过程及其机制
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[论述题3分]简述骨骼肌接头处兴奋传递的过程及其机制骨骼肌接头处兴奋传递的过程及其机制是指神经冲动在神经传递过程中从神经末梢经过突触传递到肌纤维，从而引起肌肉收缩的过程。
这一过程涉及到神经元、突触和肌纤维之间的相互作用，其机制主要包括突触前细胞与突触后细胞之间的信息传递、神经冲动的传导以及肌肉收缩的调控。
首先，骨骼肌接头处兴奋传递的过程开始于神经冲动的传导。
当神经冲动到达神经元的轴突末端时，会导致细胞膜内部和外部的电位差发生改变，形成动作电位。
这个电位变化将激发突触前细胞内的神经递质（如乙酰胆碱）释放到突触间隙中。
其次，神经递质进一步影响突触后细胞。
神经递质通过突触间隙扩散到突触后细胞的细胞膜上，与其上的受体结合。
在骨骼肌接头处，主要是乙酰胆碱作为神经递质，与突触后细胞上的乙酰胆碱受体结合。
这种结合导致突触后细胞内钠离子通道的打开，使钠离子大量进入细胞内。
然后，钠离子的进入引起突触后细胞内电位的改变。
由于钠离子通道打开，细胞内部的电位由负电位转变为正电位，从而导致动作电位在突触后细胞上的传导。
这个电位改变会在神经肌肉接头处引发兴奋融合，从而传递到肌纤维中。
最后，肌纤维的收缩受到调控。
当动作电位传导到肌纤维上时，会引发肌钙蛋白的释放和肌纤维的收缩。
在骨骼肌接头处，突触后细胞释放的乙酰胆碱会引起肌钙蛋白释放，然后肌钙蛋白与肌原纤维结合，激活肌肪蛋白，促使肌纤维的收缩。
这个过程是利用肌肉蛋白结构的改变来实现肌肉收缩。
综上所述，骨骼肌接头处兴奋传递的过程及其机制是一个复杂的过程，涉及到神经细胞、突触和肌肉细胞之间的相互作用。
通过神经冲动的传导、神经递质的释放和突触后细胞内电位的改变，最终引发肌纤维的收缩，实现肌肉运动。
这个过程对于人体的正常运动和动作的实现起到重要的作用。
气道高反应性患者的麻醉
支气管痉挛的诱因
• 气道刺激：特别是导管位置偏深，刺激气管隆突 部的胆碱能受体，诱发神经纤维释放乙酰胆碱， 是支气管痉挛的重要诱发因素
• 麻醉偏浅，不能有效抑制各类刺激引起的神经体 液反射；浅麻醉下气管插管、拔管、吸痰也易诱 发痉挛的发作
支气管痉挛的诱因
• 分泌物等对气道的刺激 • 手术刺激，特别是迷走神经分布较密集区域的手
2受体激动剂 最常用，沙丁胺醇、特布他林、福莫特罗 抗胆碱能药物 溴化异丙托品,戊乙奎醚 甲基黄嘌呤类 最常用的氨茶碱，经典平喘药物，但治疗窗窄毒
性大（尤其是老人和儿童），剂量难以掌握，退居3-4位 糖皮质激素 中重度发作、持续状态，早使用、高剂量、短疗程 持续雾化吸入治疗哮喘急性发作在临床实践中效果肯定
长效
慢效
(GINA Workshop Report,2003)
控制类药物
茶碱类药物（黄嘌呤）
舒张支气管平滑肌作用，低浓度茶碱（5-15mg/L)具有 抗炎和免疫调节作用
作用原理
抑制磷酸二酯酶（PDE) 拮抗腺苷 刺激内源性儿茶酚胺 抑制细胞内钙的释放
缓释茶碱：优喘平、舒弗美、茶喘平
口服缓释型茶碱后昼夜血药浓度平稳，平喘作用可维 持12～24h，尤适用于夜间哮喘症状的控制
• 粘膜腺体的分泌功能亢进 • 小支气管平滑肌收缩状态 • 气道水肿和组胺释放可增加气道受体活性，使各种
刺激诱发支气管痉挛和粘液分泌增加 • 近两年有哮喘发作史者术中支气管痉挛发作的几率
明显升高，且时间越近，风险越高
气道高反应性人群（2）---慢阻肺患者
• 气道非特异性慢性炎症---重度患者表现为气道平 滑肌肥厚与增生，气道口径变小。麻醉中已狭窄 气道口径在各种刺激下的进一步缩小，可能引起 较严重的气道阻塞
乙酰胆碱心肌效应的主要机制
乙酰胆碱心肌效应的主要机制乙酰胆碱是一种重要的神经递质，它在心血管系统中发挥着重要的作用。
乙酰胆碱可以通过作用于心脏细胞的乙酰胆碱受体，产生多种心肌效应。
本文将介绍乙酰胆碱心肌效应的主要机制。
一、乙酰胆碱的合成和释放乙酰胆碱是由乙酰辅酶A和胆碱酯化而成。
乙酰辅酶A由葡萄糖代谢途径产生，在乙酰胆碱能神经元内合成。
胆碱则是由膳食中的胆碱和体内合成的甲基供体SAM（S-腺苷甲硫氨酸）共同合成的。
乙酰胆碱能神经元释放乙酰胆碱的过程是复杂的。
当乙酰胆碱能神经元受到神经冲动的刺激时，电压门控钙通道会打开，使得钙离子进入细胞内。
钙离子的进入会促使囊泡与细胞膜融合，释放乙酰胆碱。
二、乙酰胆碱的心血管效应1. 心率的调节乙酰胆碱能神经元释放的乙酰胆碱作用于心脏的M2型乙酰胆碱受体，促使心脏节律生成器的自发频率下降，从而降低心率。
此外，乙酰胆碱还抑制房室结传导和心室肌细胞的自律性，使心率进一步降低。
2. 心肌收缩力的调节乙酰胆碱通过作用于心脏的M2型乙酰胆碱受体，抑制心肌细胞的收缩力。
具体机制是通过抑制心肌细胞内的腺苷酸环化酶（AC）的活性，降低cAMP的水平，进而抑制蛋白激酶A（PKA）的活性，降低钙离子的释放和钙离子敏感性，减少心肌细胞的收缩力。
3. 心肌传导速度的调节乙酰胆碱通过作用于心脏的M2型乙酰胆碱受体，抑制房室结传导，使心房和心室之间的传导延迟，从而使心肌传导速度降低。
4. 心血管扩张作用乙酰胆碱通过作用于心血管系统的M3型乙酰胆碱受体，使得内皮细胞释放一系列的生物活性物质，如一氧化氮（NO）、PGE2等，从而导致血管扩张，降低血压。
三、乙酰胆碱心肌效应的调节乙酰胆碱心肌效应的调节与多种神经递质、激素和药物有关。
例如，肾上腺素和去甲肾上腺素可以通过作用于心脏的β肾上腺素受体和α肾上腺素受体，增加心肌细胞的收缩力和心率，从而对抗乙酰胆碱的作用。
而丙戊酸、地西泮等药物可以通过抑制乙酰胆碱能神经元的活性，减少乙酰胆碱的释放，从而减少乙酰胆碱的心肌效应。
乙酰胆碱的受体及作用原理
乙酰胆碱的受体及作用原理乙酰胆碱是一种神经递质，它在神经元之间传递信号，并在细胞间传递化学信息。
乙酰胆碱通过与乙酰胆碱受体结合，发挥生理和药理作用。
乙酰胆碱受体主要包括胆碱能受体（nicotinic acetylcholine receptors, nAChRs）和胆碱能受体（muscarinic acetylcholine receptors, mAChRs）。
胆碱能受体主要分为两种类型：nAChRs和mAChRs。
nAChRs是离子通道受体，它们位于中枢神经系统（CNS）和周围神经系统（PNS）的突触后膜上，通过直接绑定乙酰胆碱和其他短链胆碱能药物来介导电信号的传递。
mAChRs为七次跨膜受体，是在胆碱能神经元突触结尾和其他体内神经元中发现的。
尽管mAChRs可以介导去极化，但它们主要通过G蛋白偶联的二级信号转导来发挥作用。
尽管在所有神经元中都发现了乙酰胆碱，但它尤其在CNS中起着重要的作用。
在CNS中，乙酰胆碱特别与注意、记忆和学习等高级认知功能相关。
而在PNS 中，乙酰胆碱则参与和调节多种生理过程，如传导肌肉运动和非神经元细胞的信号传递。
乙酰胆碱的受体作用原理主要通过两种机制来实现：离子通道和二级信号转导。
首先，当乙酰胆碱与nAChR结合时，nAChR的几个亚单位发生构象变化，导致离子通道开启。
这种通道的开启允许阳离子（主要是钠、钾和钙离子）进入或离开神经元，从而改变细胞的电位，产生兴奋或抑制性信号。
这些信号随后传递给下一个神经元或靶细胞，从而实现神经递质的功能。
其次，当乙酰胆碱与mAChR结合时，mAChR的内部结构也发生构象变化，导致G蛋白偶联，进而激活或抑制相关的二级信号通路。
这些二级信号通路可以调节细胞内的多种酶，改变细胞内信号分子的浓度，最终影响细胞的功能。
例如，乙酰胆碱的结合可以引起腺苷酸酶的激活，促使腺苷酸环化酶阳性或负性递质的产生，以及蛋白激酶的激活。
这些信号通过细胞内的蛋白质磷酸化、特定基因的转录和蛋白质合成等过程来调节细胞功能。
乙酰胆碱及其受体
M样症状: 瞳孔缩小,视物模糊 流涎,大汗,呼吸困难 恶心,呕吐,腹痛,大小便失禁 心率减慢及血压下降。 N样症状: 心率加快,血压升高,并有肌束颤动,无力,甚至呼吸肌麻痹 中枢CNS症状:先兴奋,后抑制,可因呼吸麻痹死亡
保健： 鱼 肉 蛋 大豆 蜂王浆
心脏活动抑制、血管扩张、消化腺分 泌增加、胃肠平滑肌 , 支气管平滑肌 , 膀胱逼尿肌,虹膜环形肌收缩、 瞳孔缩小 骨骼肌收缩、神经节兴奋、 肾上腺髓质分泌增加
a1 a2 b1 b2
存在部位
阻断剂
Байду номын сангаас
M受 副交感神经神经节后纤 阿托品,哌仑西平阻断M2， 体 维支配的效应细胞 异丙托铵M2和M4，达非那 新M3 N1 交感和副交感神经节神 美加明，六烃季铵 受 经元的突触后膜(自主 体 神经节，肾上腺髓质) (NN)
舒张因子)
(NO)释放
(+)
平滑肌松弛
（2）减慢心率：Ach 使舒张期自动除极化延缓，窦性心率减
慢
（ 3 ）负性传导作用 ：延长房室结和普肯野纤维不应期，减
慢传导
（4）负性肌力作用：
① ↓心房肌收缩性(Ach 直接作用于M2受体〕 ② ↓心室肌收缩性（Ach 兴奋交感神经突触 前膜M1 受体 ，(-)NE释放)
乙酰胆碱及受体功能紊乱引起的疾病
1.肌无力综合征:动作电位到达轴突末梢时,Ach释放量不 足 2.重症肌无力:自身免疫性疾病。血中有抗烟碱受体抗体， 与骨骼肌表面烟碱受体结合 3.有机磷中毒症:胆碱酯酶的强抑制剂，导致毒覃碱、烟 碱受体功能亢进，最后衰竭。 4.老年性痴呆(Alzheimer) :胆碱能神经元选择性退行性变、 神经纤维缠结和老年斑。 5.帕金森氏病(Parkinson): 额叶皮质中AchE活性明显降 低。
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气道乙酰胆碱释放机制及其受体表达
1 序言
气道胆碱能系统（Cholinergic system）在调节气道平滑肌的张力方面发挥重要作用，且与一系列的生理病理反应有关。
乙酰胆碱（ACh）的合成，在神经和非神经系统可能是不同的。
在神经节的传递和效应器的连接处，ACh是经典的神经递质［1］。
有充分的证据表明，ACh可以从许多非神经细胞合成和释放，在这些细胞上有烟碱型（N）和毒蕈碱型（M）两种胆碱受体［2］，这些细胞可以作为ACh的靶目标。
本文将综述气道胆碱能系统的释放和功能，描述胆碱受体及它们的信号系统。
2 ACh-神经递质和旁分泌介质
2.1 神经性ACh的合成和释放在自主神经节前和副交感神经节后的胆碱能神经末端，通过特定的高亲和力胆碱转运体（ChT1）在细胞外转运吸收胆碱到细胞内，乙酰辅酶A和胆碱（choline）在胆碱乙酰转移酶（ChAT）的作用下合成ACh［3］。
然后通过囊胞ACh转运体(V AChT)，在跨囊胞质子梯度作用下在突触囊胞中聚集［4］。
最后，去极化导致的钙离子内流引起ACh的释放。
释放的ACh可以和靶细胞上的受体结合（结后受体），同时和胆碱能神经末端的自身受体结合（结前的自身受体）。
ACh被胆碱酯酶（AChE）分解，作用中止。
在胆碱能神经附近不论是在结前还是在结后，都有胆碱酯酶的高度表达。
副交感神经节后末端存在释放ACh抑制性和兴奋性的自身受体。
其中有抑制性的M 2毒蕈碱自身受体、α 2肾上腺素受体、前列腺素类EP 3受体、内皮素1受体、μ阿片受体和大麻素受体。
兴奋性的有β 2肾上腺素受体和速激肽NK 2受体。
β 2肾上腺素受体介导的兴奋可能是通过激活腺苷酸环化酶
（AC），另外磷酸二酯酶抑制剂（ADEI）也能够促进气道副交感神经的ACh的释放。
一氧化氮（NO）在气道副交感神经纤维ACh的释放表现出双重作用，小量的直接抑制作用被间接的神经激肽兴奋效果所掩盖［1］。
2.1.1 ACh释放障碍证据表明抑制性毒蕈碱M 2自身受体功能异常导致了ACh的释放增加，使迷走神经介导支气管收缩反射加强，常见于过敏原接触后。
活化的嗜酸性粒细胞释放阳离子蛋白，特别是主要的碱性蛋白（MBP），可以导致毒蕈碱M 2受体功能异常。
哮喘患者的嗜酸性粒细胞阳离子蛋白增加。
M 2受体介导的自身抑制作用障碍引起ACh的释放增加，可以在病毒感染后引起的气道高反应性中见到。
证据表明多种机制可以引起病毒感染后毒蕈碱M 2受体的功能受损:Ⅰ降低激动剂的亲和力。
粘液病毒属中的流感和副流感病毒，表达神经氨酸酶(neuramidinase)作为外壳蛋白，能够诱导受感染的细胞合成神经氨酸酶。
毒蕈碱M 2受体是N末端糖基化的，在神经氨酸酶的作用下被分裂为唾液酸导致了激动剂亲和力的下降。
Ⅱ抑制毒蕈碱M 2自身受体的重新合成。
副流感病毒感染后的原代培养的气道副交感神经元，引起了明显的编码M 2受体的mRNA表达下调，并且与M 2受体介导的自身抑制导致的ACh 释放减少有关。
应用γ-IFN有相同的效果，γ-IFN因子的释放可能和病毒感染引起的M 2受体表达减少有关。
肺泡巨噬细胞作为γ-IFN的重要的来源，可能在病毒感染引起的M 2受体功能异常过程中起到重要作用。
但是也可能是因为高水平的NO，它也可以引起M 2受体功能的抑制［5］。
另外，观察到在培养的气道副交感神经神经元，地塞米松能够引起M 2受体的表达增加，ACh释放减少［6］。
2.2 非神经ACh的合成和释放自从1997年Klapproth等报道以来，大量的证据表明，在肺和气道的很多非神经细胞中发现CHAT、CHT1、Choline和ACh。
Wessler等陆续在非神经细胞包括上皮细胞、内皮细胞、平滑肌细胞和免疫细胞，如淋巴细胞、巨噬细胞、嗜酸性粒细胞和中性粒细胞发现以上成分。
与神经组织ACh储存在特定的囊胞相比，在非神经细胞中没有特定的存储结构，ACh似乎是合成后马上释放。
应用人胎盘作为研究体外非神经ACh释放的模型，已经证明非神经ACh的释放是通过有机阳离子转运体（OCT）家族［2］。
目前知道有三个OCT亚型［7］，
应用siRNA技术证明OCT 1和OCT 3调节胎盘ACh的释放［2］。
另外，在非洲爪蛙研究中有三种OCT亚型表达显示，OCT 1和OCT 2运输ACh，而不被OCT 3转运［8］。
在老鼠和人的气道上皮的刮擦上皮细胞和人的支气管编
码转录物检测到所有的三种OCT亚型［8］。
亚型特异抗体的免疫染色显示在顶膜纤毛细胞有所有的三种OCT亚型的表达。
在刷状细胞和蓝状细胞也检测到
OCT 3表达［8］。
皮质类固醇可以抑制三种亚型的OCT，对OCT 3半数有效浓度（EC50）是290nM，而对OCT 1和OCT 2是22uM和34uM［9］，吸入糖皮质激素治疗哮喘的病人是可以看到这种抑制效应 ［8］。
而且糖皮质激素不仅调节ACh
的转运，而且调节它的合成。
应用地塞米松治疗老鼠一个星期，可以见到气管和肠道表面上皮ACh浓度降低，而且伴随着CHAT活性的下降 ［10］。
糖皮质
激素对非神经胆碱能系统的调节作用对人来说是有重要意义的。
在吸入皮质激素治疗的病人支气管的气道上皮ACh的浓度比没有皮质激素治疗的病人明显降低［10］。
3 烟碱受体
烟碱受体是配体门控性离子通道，它的激活通常可以引起阳离子的正内流，从而引起膜的去极化。
它们有五个同源的或者相同的亚基组成，排列组成一个中央离子通道。
存在有多种的烟碱型受体亚型。
肌肉型烟碱受体，存在于在神经肌肉的接头处，有两个α，一个β，一个γ或者一个ε和一个δ亚基组成。
而神经型烟碱受体仅有两个不同的亚基（α或β）或者有五个α亚基组成。
目前有十个不同的α亚基和四个β亚基已经被确认。
依赖不同的亚基组成，烟碱受体表现不同的激活和失活的性质和不同的药理学特性［11］。
神经型烟碱受体的名称让人产生误解，因为烟碱型受体在不同的非神经细胞（如肺和气道的几乎所有细胞）存在高度表达。