内皮素对胃肠损伤作用机制的研究进展
1河南省信阳市154医院内一科 信阳市 464000
2第四军医大学唐都医院消化科 西安市 710038
项目负责人 孙绍金,464000,河南省信阳市154医院内一科 收搞日期 1994-11-02 接收日期 1994-12-15
关键词 内皮素;胃肠粘膜;损伤
孙绍金,黄裕新,许才绂.内皮素对胃肠损伤作用机制的研究进展.新消化病学杂志，1996；4(4)：224-225
内皮素(endothelin, ET)是新近发现的血管内皮细胞产生的生物活性多肽，是迄今所知体内最强的缩血管物质.经放免自显影技术发现，ET广泛分布于心血管、肝、肾、脑及胃肠道内.早期对内皮素生物学效应的研究已表明，ET可增加心脏的正性肌力作用，对绝大多数种属动物不同部位的动脉、静脉和微血管有极强的收缩作用，产生明显的升压反应.近年来国外对ET在胃肠损伤中的作用机制、病理生理改变进行了大量的动物实验研究，其结果表明：ET对胃肠道血管平滑肌的调整及在胃肠粘膜损伤中起着重要的作用，本文将对该领域的研究进展作一综述.
, 百拇医药
1 ET的结构与合成
1988年Yangagisawa[1]及Masaki等人发现，猪主动脉内皮细胞培养液可引起猪冠状动脉条收缩.当培养液中有胰蛋白酶存在时，这种收缩血管作用消失.将此培养液经阴离子交换柱色谱法及Hplc纯化，得到此纯化物质，称为ET.ET是一种含有21个氨基酸残基的短链多肽，分子量是2600，残基N端为胱氨酸，C端为色氨酸.其合成过程是由203个氨基酸组成的ET前体中有两个氨基酸相邻，即51-52的赖氨酸、92-93的精-精氨酸，碱基配对特异性内肽酶作用于这两个位点，切断ET前体中间段，使其成为38个或39个氨基酸的大ET，在ET转换酶作用下，在色氨酸与缬氨酸基部将其断裂形成有生物活性的ET[1].
, 百拇医药 现已知ET有三种同类肽内皮素(isopeptides)称为ET-1，ET-2， ET-3， 均含有21个氨基酸和两个双硫键.但与ET-1不同，ET-2含有两个氨基酸，ET-3含有6个氨基酸，每个多肽产自不同的基因.人的ET-1信使RNA(mRNA)为212个氨基酸前体(prepre ET)所决定，其合成过程与上述相同.人ET生物和功能上与其它哺乳动物的活性肽、肠道血管活性肽收缩剂及非洲蛇毒液中毒素肽(Sarafotoxin)相同，ET-1仅是内皮细胞产生ET，因此提示二者有共同的起源[2].
2 ET结合位点及受体
ET经过特异受体起作用，这种受体与ET一样广泛分布于心脏、大血管、神经系统及胃肠道.ET是通过结合细胞作用于靶细胞表面受体，基因编码已被克隆，并可表达多种ET受体及显示ET-1同类肽非选择受体亚型.Inagah[3]采用放射自显影技术和免疫细胞化学方法，对人结肠进行ET结合位点及ET样免疫反应部位的研究.研究结果表明，ET样免疫反应部位发生在整个结肠的神经束及两个最大神经丛神经节细胞，而且大部Costored小肠血管活性多肽，ET-1结合部位点及亲和力平均0.35±0.01nmol/L，肠肌层神经丛结合力均92±6.3umol/mm2，粘膜下神经丛、粘膜、肌层和血管壁结合力低，研究资料显示两组亲和位点不同，ET-1、小肠血管收缩素、毒素肽B具有高亲和力，ET-3和毒素肽C亲和力低.因此研究结论认为，人小肠内结合位点在神经丛和粘膜，集中于神经细胞膜上而不是胞浆和胞体，ET是一种选择性神经肽，提示ET对肠道运动及分泌调节功能起重要作用.
, 百拇医药
ET与受体结合后可引起下述一系列变化[4]：①激活磷酸脂酶C使形成三磷酸肌醇，贮存Ca2+释放，细胞内Ca2+增多，二酰基甘油激活蛋白激酶C.②激活磷脂酶A释放花生四烯酸形成血栓素A2及前列腺素.③使细胞膜超极化继而使非特异性Ca2+通道开放，产生长久去极化.④促进钠-质子交换，使细胞内先酸化，后碱性化.⑤抑制Na+-K+-ATP酶.
3 ET对胃粘膜损伤
胃粘膜具有丰富的毛细血管，胃粘膜血管张力的调整对保持胃粘膜完整性具有重要作用.业已证明血管收缩物质，例如血栓素A2、血小板激活因子可致胃溃疡作用.反之，血管扩张素如前列腺素，对胃粘膜具有保护作用.现研究发现ET衍生松弛因子及收缩因子中ET含量升高，ET调整局部血流，因此，ET对胃粘膜调整发挥重要作用.为探讨ET对胃粘膜完整性的损伤机制，Wallale[5]和Masuola静脉注射ET-1对20%酒精刺激损伤易感性中的作用进行观察，结果表明ET-1应用浓度10-7-10-6m可显著增加由酒精刺激所致的胃出血.若事先用indomethacin预处理抑制前列腺素合成后，再注射ET-1胃溃疡的发生率达85%以上.而预先用了前列腺素(5-50ng/ml)可明显减轻ET-1对胃粘膜损伤，也明显减轻应用ET-1后的升压反应和血液浓缩.ET-1还可加重盐酸导致胃粘膜损伤的易感性.而对照组口服150ml盐酸仅致轻微或不能引起胃粘膜的损伤.Lazaratos用ET直接注射胃粘膜下层证明ET对胃粘膜损伤的直接作用，结果表明ET-1可致实验动物胃溃疡的发生.结论：①ET-1是致胃溃疡的物质.②Indomethacin可增加溃疡的发生率，前列腺素可明显减轻ET-1致溃疡作用.③内皮细胞同时释放前列腺素和ET-1，两者相互平衡是调节胃粘膜完整性的重要因子.现已证明ET-3也导致胃粘膜和胃血管损伤，但作用较ET-1稍弱[6].
, http://www.100md.com
4 ET对胃平滑肌微循环的影响
目前ET致胃粘膜损伤的确切机制仍尚未完全被阐明.Fulcmura[7]等对ET致胃粘膜微循环改变时血小板活性因子的作用进行研究，将ET-1按50-500pmol/kg注入鼠胃动脉内，经过SIT照像观察胃粘膜及粘膜下层ET-1致微血管的改变，用激光多谱勒观察胃粘膜血流变化，结果发现ET-1引起持续性微血管收缩，粘膜血流减少，其微血管收缩现象在终末动脉显著.ET-1应用3min后即发生胃粘膜损伤.对ET致血管平滑肌细胞Ca2+通道中血小板活性因子作用进行研究，用荧光扫描数字成像显微镜观测ET-1引起A-10细胞内即刻荧光密度增高，随后很快下降但仍高于正常水平.认为血小板活化因子对血管平滑肌细胞内Ca2+调节而影响着ET诱导动脉收缩.Whitte[8]研究感觉神经肽与ET衍生氮氧化物对胃粘膜微循环的相互作用关系.内源性ET衍生物氮氧化物，属血管扩张剂.现证明氮氧化物对胃粘膜血流也有调节作用.当抑制氮氧化物前体生物合成氮氧化物时，可减少实验动物胃粘膜血流.因此证实内源性神经肽和氮氧化物对胃粘膜微循环的调节和维持胃粘膜的完整性具有密切的相互作用.由此看来，胃粘膜完整性的损伤是由内源性缩血管和扩血管因子的失衡、胃粘膜微循环调节障碍所致.
, 百拇医药
5 ET对肠道影响的研究
ET对肠道损伤作用的研究比较少，特别是ET在人肠道结合位点及分布的研究资料少见.Inagaki[3]采用细胞免疫化学及放射性自显影技术研究人结肠ET结合位点及ET样免疫反应性的部位，发现ET样免疫反应位于整个结肠的神经束和两个大神经丛的神经节细胞.ET-1在肠肌层神经丛高亲和力为92±6.3nmol/L，肠粘膜下神经丛、肌层及血管壁亲和密度低.亲和力高的物质有ET-1、ET-2、肠血管活性收缩素及毒素肽B，而ET-3和毒素肽C则次之.研究结论认为，ET是一种神经肽，其结合位点位于人肠的神经丛和粘膜下层，并且对肠的蠕动及分泌具有重要的调节功能.Yoshinaga研究了豚鼠小肠平滑肌细胞的ET受体，发现小肠血管收缩素受体位于纵的平滑肌细胞，该细胞对ET-1、ET-2、ET-3的结合力和收缩反应程度相似，细胞内外Ca2+的移动抑制剂减弱小肠血管活性收缩素导致的纵平滑肌细胞的收缩.因此认为小肠平滑肌细胞表达ET受体，并对平滑肌细胞收缩起调节作用.ET致收缩作用取决于细胞内外的Ca2+浓度.Murch对Crohns病和溃疡性结肠炎患者的ET免疫反应性作了研究，标本取自16例Crohns病、9例结肠炎患者，对照组13例，患者中ET免疫反应细胞数的百分比明显高于对照组，其中Crohns病粘膜下层免疫反应细胞高于板层(iamina propria)，溃疡性结肠炎则相反.二者差异显著P<0.01.Crohns病的免疫反应细胞聚积于粘膜下血管周围.采用放免疫测定法测定ET的浓度，测定结果发现病例组的ET浓度显著高于对照组.认为局部ET由炎细胞产生，并通过血管收缩致肠道缺血造成慢性结肠病血管炎.
, http://www.100md.com
6 结束语
综上所述，ET是一种较强的血管收缩物质，经动物实验证实，ET的结合位点和受体位于胃肠粘膜下层神经丛，ET衍生血管收缩素及扩张素对胃肠粘膜微循环起调节作用，二者的平衡维持胃肠粘膜的完整性.
目前，ET在胃肠疾病损伤中的作用尚处于试验研究阶段，ET在人胃肠疾病中的作用尚有待今后进一步研究.
7 参考文献
1 Yanagisawa M, Kurihara H, Kimura S, et al. A novel potent vasoconstrictor peptide by vascular endthelinal cells.
, http://www.100md.com
Nature, 1988;332(22):411-415
2 Saidak Mitsui Y, Ishida N. A Novel peptide vasoactive intestinal contractor of a new (endothelin) peptide family.
J Bio Chem, 1989;246(25):14163
3 Inayaki H, Bishop AE, Escrig C, et al. Localization of endothlin-like immunoreactivity and endothelin binding sites in human
colon. Gastroenterology, 1991;101(1):47-54
, http://www.100md.com
4 David A, Chan J, Heather A, et al. Endothin and nervous system. Neurology, 1992;42(1):25
5 Wallace K, Keenan CM, Mcknight GM, et al. The modulation of gastric mucosal intergrity by endothlin-1 and postcyclin.
J Cardio vascular Pharmaco, 1989;13(1):18
6 Pruess KL, Morales RE, Szabo S, et al. Vasocular and mucosal effects of endothelin-1 and endothelin-3 in the rat
, 百拇医药
stomach. Gastroenterology, 1991;100(5):837
7 Fukumura D, Jurose I, Miura S, et al. Role of Platelet-activating factor (RAF) on endothelin-induced microvascular disturbance in
rat stomach. Intestinal Disorder, 1991;100(5):211
8 Whittle BTR. Sonsory neuropeptides interact with endothelin-derived nitric oxide to modulate the rat gastric mucosal
microcirula. Gastroenterology, 1991;100(5):185, http://www.100md.com(孙绍金1 黄裕新2 许才绂2)
2第四军医大学唐都医院消化科 西安市 710038
项目负责人 孙绍金,464000,河南省信阳市154医院内一科 收搞日期 1994-11-02 接收日期 1994-12-15
关键词 内皮素;胃肠粘膜;损伤
孙绍金,黄裕新,许才绂.内皮素对胃肠损伤作用机制的研究进展.新消化病学杂志，1996；4(4)：224-225
内皮素(endothelin, ET)是新近发现的血管内皮细胞产生的生物活性多肽，是迄今所知体内最强的缩血管物质.经放免自显影技术发现，ET广泛分布于心血管、肝、肾、脑及胃肠道内.早期对内皮素生物学效应的研究已表明，ET可增加心脏的正性肌力作用，对绝大多数种属动物不同部位的动脉、静脉和微血管有极强的收缩作用，产生明显的升压反应.近年来国外对ET在胃肠损伤中的作用机制、病理生理改变进行了大量的动物实验研究，其结果表明：ET对胃肠道血管平滑肌的调整及在胃肠粘膜损伤中起着重要的作用，本文将对该领域的研究进展作一综述.
, 百拇医药
1 ET的结构与合成
1988年Yangagisawa[1]及Masaki等人发现，猪主动脉内皮细胞培养液可引起猪冠状动脉条收缩.当培养液中有胰蛋白酶存在时，这种收缩血管作用消失.将此培养液经阴离子交换柱色谱法及Hplc纯化，得到此纯化物质，称为ET.ET是一种含有21个氨基酸残基的短链多肽，分子量是2600，残基N端为胱氨酸，C端为色氨酸.其合成过程是由203个氨基酸组成的ET前体中有两个氨基酸相邻，即51-52的赖氨酸、92-93的精-精氨酸，碱基配对特异性内肽酶作用于这两个位点，切断ET前体中间段，使其成为38个或39个氨基酸的大ET，在ET转换酶作用下，在色氨酸与缬氨酸基部将其断裂形成有生物活性的ET[1].
, 百拇医药 现已知ET有三种同类肽内皮素(isopeptides)称为ET-1，ET-2， ET-3， 均含有21个氨基酸和两个双硫键.但与ET-1不同，ET-2含有两个氨基酸，ET-3含有6个氨基酸，每个多肽产自不同的基因.人的ET-1信使RNA(mRNA)为212个氨基酸前体(prepre ET)所决定，其合成过程与上述相同.人ET生物和功能上与其它哺乳动物的活性肽、肠道血管活性肽收缩剂及非洲蛇毒液中毒素肽(Sarafotoxin)相同，ET-1仅是内皮细胞产生ET，因此提示二者有共同的起源[2].
2 ET结合位点及受体
ET经过特异受体起作用，这种受体与ET一样广泛分布于心脏、大血管、神经系统及胃肠道.ET是通过结合细胞作用于靶细胞表面受体，基因编码已被克隆，并可表达多种ET受体及显示ET-1同类肽非选择受体亚型.Inagah[3]采用放射自显影技术和免疫细胞化学方法，对人结肠进行ET结合位点及ET样免疫反应部位的研究.研究结果表明，ET样免疫反应部位发生在整个结肠的神经束及两个最大神经丛神经节细胞，而且大部Costored小肠血管活性多肽，ET-1结合部位点及亲和力平均0.35±0.01nmol/L，肠肌层神经丛结合力均92±6.3umol/mm2，粘膜下神经丛、粘膜、肌层和血管壁结合力低，研究资料显示两组亲和位点不同，ET-1、小肠血管收缩素、毒素肽B具有高亲和力，ET-3和毒素肽C亲和力低.因此研究结论认为，人小肠内结合位点在神经丛和粘膜，集中于神经细胞膜上而不是胞浆和胞体，ET是一种选择性神经肽，提示ET对肠道运动及分泌调节功能起重要作用.
, 百拇医药
ET与受体结合后可引起下述一系列变化[4]：①激活磷酸脂酶C使形成三磷酸肌醇，贮存Ca2+释放，细胞内Ca2+增多，二酰基甘油激活蛋白激酶C.②激活磷脂酶A释放花生四烯酸形成血栓素A2及前列腺素.③使细胞膜超极化继而使非特异性Ca2+通道开放，产生长久去极化.④促进钠-质子交换，使细胞内先酸化，后碱性化.⑤抑制Na+-K+-ATP酶.
3 ET对胃粘膜损伤
胃粘膜具有丰富的毛细血管，胃粘膜血管张力的调整对保持胃粘膜完整性具有重要作用.业已证明血管收缩物质，例如血栓素A2、血小板激活因子可致胃溃疡作用.反之，血管扩张素如前列腺素，对胃粘膜具有保护作用.现研究发现ET衍生松弛因子及收缩因子中ET含量升高，ET调整局部血流，因此，ET对胃粘膜调整发挥重要作用.为探讨ET对胃粘膜完整性的损伤机制，Wallale[5]和Masuola静脉注射ET-1对20%酒精刺激损伤易感性中的作用进行观察，结果表明ET-1应用浓度10-7-10-6m可显著增加由酒精刺激所致的胃出血.若事先用indomethacin预处理抑制前列腺素合成后，再注射ET-1胃溃疡的发生率达85%以上.而预先用了前列腺素(5-50ng/ml)可明显减轻ET-1对胃粘膜损伤，也明显减轻应用ET-1后的升压反应和血液浓缩.ET-1还可加重盐酸导致胃粘膜损伤的易感性.而对照组口服150ml盐酸仅致轻微或不能引起胃粘膜的损伤.Lazaratos用ET直接注射胃粘膜下层证明ET对胃粘膜损伤的直接作用，结果表明ET-1可致实验动物胃溃疡的发生.结论：①ET-1是致胃溃疡的物质.②Indomethacin可增加溃疡的发生率，前列腺素可明显减轻ET-1致溃疡作用.③内皮细胞同时释放前列腺素和ET-1，两者相互平衡是调节胃粘膜完整性的重要因子.现已证明ET-3也导致胃粘膜和胃血管损伤，但作用较ET-1稍弱[6].
, http://www.100md.com
4 ET对胃平滑肌微循环的影响
目前ET致胃粘膜损伤的确切机制仍尚未完全被阐明.Fulcmura[7]等对ET致胃粘膜微循环改变时血小板活性因子的作用进行研究，将ET-1按50-500pmol/kg注入鼠胃动脉内，经过SIT照像观察胃粘膜及粘膜下层ET-1致微血管的改变，用激光多谱勒观察胃粘膜血流变化，结果发现ET-1引起持续性微血管收缩，粘膜血流减少，其微血管收缩现象在终末动脉显著.ET-1应用3min后即发生胃粘膜损伤.对ET致血管平滑肌细胞Ca2+通道中血小板活性因子作用进行研究，用荧光扫描数字成像显微镜观测ET-1引起A-10细胞内即刻荧光密度增高，随后很快下降但仍高于正常水平.认为血小板活化因子对血管平滑肌细胞内Ca2+调节而影响着ET诱导动脉收缩.Whitte[8]研究感觉神经肽与ET衍生氮氧化物对胃粘膜微循环的相互作用关系.内源性ET衍生物氮氧化物，属血管扩张剂.现证明氮氧化物对胃粘膜血流也有调节作用.当抑制氮氧化物前体生物合成氮氧化物时，可减少实验动物胃粘膜血流.因此证实内源性神经肽和氮氧化物对胃粘膜微循环的调节和维持胃粘膜的完整性具有密切的相互作用.由此看来，胃粘膜完整性的损伤是由内源性缩血管和扩血管因子的失衡、胃粘膜微循环调节障碍所致.
, 百拇医药
5 ET对肠道影响的研究
ET对肠道损伤作用的研究比较少，特别是ET在人肠道结合位点及分布的研究资料少见.Inagaki[3]采用细胞免疫化学及放射性自显影技术研究人结肠ET结合位点及ET样免疫反应性的部位，发现ET样免疫反应位于整个结肠的神经束和两个大神经丛的神经节细胞.ET-1在肠肌层神经丛高亲和力为92±6.3nmol/L，肠粘膜下神经丛、肌层及血管壁亲和密度低.亲和力高的物质有ET-1、ET-2、肠血管活性收缩素及毒素肽B，而ET-3和毒素肽C则次之.研究结论认为，ET是一种神经肽，其结合位点位于人肠的神经丛和粘膜下层，并且对肠的蠕动及分泌具有重要的调节功能.Yoshinaga研究了豚鼠小肠平滑肌细胞的ET受体，发现小肠血管收缩素受体位于纵的平滑肌细胞，该细胞对ET-1、ET-2、ET-3的结合力和收缩反应程度相似，细胞内外Ca2+的移动抑制剂减弱小肠血管活性收缩素导致的纵平滑肌细胞的收缩.因此认为小肠平滑肌细胞表达ET受体，并对平滑肌细胞收缩起调节作用.ET致收缩作用取决于细胞内外的Ca2+浓度.Murch对Crohns病和溃疡性结肠炎患者的ET免疫反应性作了研究，标本取自16例Crohns病、9例结肠炎患者，对照组13例，患者中ET免疫反应细胞数的百分比明显高于对照组，其中Crohns病粘膜下层免疫反应细胞高于板层(iamina propria)，溃疡性结肠炎则相反.二者差异显著P<0.01.Crohns病的免疫反应细胞聚积于粘膜下血管周围.采用放免疫测定法测定ET的浓度，测定结果发现病例组的ET浓度显著高于对照组.认为局部ET由炎细胞产生，并通过血管收缩致肠道缺血造成慢性结肠病血管炎.
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6 结束语
综上所述，ET是一种较强的血管收缩物质，经动物实验证实，ET的结合位点和受体位于胃肠粘膜下层神经丛，ET衍生血管收缩素及扩张素对胃肠粘膜微循环起调节作用，二者的平衡维持胃肠粘膜的完整性.
目前，ET在胃肠疾病损伤中的作用尚处于试验研究阶段，ET在人胃肠疾病中的作用尚有待今后进一步研究.
7 参考文献
1 Yanagisawa M, Kurihara H, Kimura S, et al. A novel potent vasoconstrictor peptide by vascular endthelinal cells.
, http://www.100md.com
Nature, 1988;332(22):411-415
2 Saidak Mitsui Y, Ishida N. A Novel peptide vasoactive intestinal contractor of a new (endothelin) peptide family.
J Bio Chem, 1989;246(25):14163
3 Inayaki H, Bishop AE, Escrig C, et al. Localization of endothlin-like immunoreactivity and endothelin binding sites in human
colon. Gastroenterology, 1991;101(1):47-54
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4 David A, Chan J, Heather A, et al. Endothin and nervous system. Neurology, 1992;42(1):25
5 Wallace K, Keenan CM, Mcknight GM, et al. The modulation of gastric mucosal intergrity by endothlin-1 and postcyclin.
J Cardio vascular Pharmaco, 1989;13(1):18
6 Pruess KL, Morales RE, Szabo S, et al. Vasocular and mucosal effects of endothelin-1 and endothelin-3 in the rat
, 百拇医药
stomach. Gastroenterology, 1991;100(5):837
7 Fukumura D, Jurose I, Miura S, et al. Role of Platelet-activating factor (RAF) on endothelin-induced microvascular disturbance in
rat stomach. Intestinal Disorder, 1991;100(5):211
8 Whittle BTR. Sonsory neuropeptides interact with endothelin-derived nitric oxide to modulate the rat gastric mucosal
microcirula. Gastroenterology, 1991;100(5):185, http://www.100md.com(孙绍金1 黄裕新2 许才绂2)