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β3肾上腺素能受体基因Trp64ArgSNP与逼尿肌不稳定的研究进展

时间:2006-11-26栏目:基础医学论文

  β3肾上腺素能受体基因Trp64ArgSNP与逼尿肌不稳定的研究进展
  
  【摘要】  β3肾上腺素能受体(β3-AR)是β-AR的三种亚型之一,其生物学特性和分布与β1-AR、β2-AR有所不同。β3-AR是介导逼尿肌舒张的重要因素,β3-AR激动剂可用于治疗逼尿肌不稳定。β3-AR基因Trp64ArgSNP的多态性可能与逼尿肌不稳定有关联。
  
  【关键词】  β肾上腺素能受体;SNP;逼尿肌不稳定
  
  逼尿肌受交感神经和副交感神经支配,交感神经通过激动β肾上腺素能受体(β-adrenoceptor,β-AR)使逼尿肌在膀胱储尿期处于舒张状态[1].β肾上腺素能受体目前被分为β1、β2、β3三种亚型[2].以前在许多动物包括人类的逼尿肌中证实存在有β1、β2二种亚型,而且认为β2-AR是大多数动物介导逼尿肌舒张的主要因素[3——5].许多年前有研究发现,非选择性β-AR激动剂异丙肾上腺素(isoproterenol,ISO)介导的人膀胱逼尿肌舒张不能被普拉洛尔(practolol,一种β1-AR拮抗剂)和布他沙明(butoxamine,一种β2-AR拮抗剂)所抑制[6,7],提示存在一种可以介导逼尿肌舒张的“非典型”β-AR亚型[8].β3-AR最早被证实存在于脂肪组织中[9],后来又在平滑肌组织尤其是胃肠道[10]、膀胱和尿道的平滑肌组织中被证实存在[11].β3-AR具有内源性儿茶酚胺功能,可促进脂肪分解、热生成、抗肥胖及抑制胃肠道平滑肌和逼尿肌的收缩作用。
  
  1β3-AR的概况
  
  1.1β3-AR的分子结构Emorine等[9]以火鸡β1-AR及人类β2-AR基因的全部编码区为探针,对人类基因库进行扫描,在43个阳性克隆中发现了其中1个克隆含有编码402个氨基酸,预计分子量为42.881KD的多肽基因。该多肽的氨基酸顺序分别与人类β1-AR和β2-AR有50.7%和44.5%的序列相同,而β1-AR和β2-AR之间有54%的序列相同,提示这些不同的β-AR亚型具有明显的结构同源性。β3-AR属于G蛋白偶联的受体家族成员,具有7个各由21——27个主要为疏水氨基酸残基组成的α螺旋跨膜区,构成6个环,细胞内外各3个[12].人和啮齿类动物β3-AR基因都位于第8对染色体,前者位于8p11至p12,后者位于8A2至A4与β1-AR、β2-AR不同,人和鼠β3-AR基因序列中都包含有内含子,而β2-AR和大部分β1-AR基因缺乏内含子。人类β3-AR基因含有2个外显子,第1个外显子编码所有7个跨膜区蛋白的402个氨基酸残基,第2个外显子则编码羧基端的6个氨基酸残基及整个mRNA3‘端非翻译序列。在啮齿类动物,β3-AR基因含有3个外显子,第3个外显子转录3’端非翻译序列12个氨基酸。
  
  1.2β3-AR的药学特性不同种属间的β3-AR不仅在结构上具有同源性,在药理学特性上也有相似之处。特点是:(1)对经典的β-AR拮抗剂,如普萘洛尔不敏感。对相关的放射性配基,如125I碘氰吲哚洛尔(125I CYP)呈现低亲和力。将β3-AR基因引入中国仓鼠卵细胞(CHO)中,转染的细胞虽可以表达出对125I CYP特异的、可亲和的位点,但其解离常数Kd约为500PM,几乎10倍于β1-AR、β2-AR的Kd[9];(2)对一些与β1-AR、β2-AR呈低亲和力的β-AR激动剂,如BRL37344A[9]、CL316243和SR58611呈高效价;(3)对某些具有内在拟交感活性的β1-AR和β2-AR拮抗剂,如吲哚洛尔和烯苯氧洛尔等,则表现为部分激动剂作用[9];(4)与β1-AR、β2-AR相比,对激动剂儿茶酚胺呈低效价;(5)能被特异性的拮抗剂(如SR59230)或非选择性β1-AR、β2-AR、β3-AR拮抗剂所拮抗;(6)失敏和下行调节可防止受体激动剂长期应用而损害其信号转导途径,在β-AR三种亚型中β2-AR最容易失敏,而β3-AR C-末端和第3个细胞内环中缺乏可作为cAMP和β3-AR激酶作用底物的氨基酸残基,因此几乎不产生失敏和下行调节。
  
  1.3β3-AR在逼尿肌的分布Fujimura[13]采用RT-PCR方法发现人和大鼠膀胱逼尿肌中存在β1-AR、β2-AR、β3-AR三种亚型的mRNA表达,且β3-AR表达量明显大于β1-AR和β2-AR两种亚型。Seguchi等[14]采用RT-PCR方法检测到在人膀胱逼尿肌上三种受体亚型的mRNA均有表达,其中β3-ARmRNA含量明显高于β1-AR、β2-AR.为了解β-AR三种亚型在人膀胱逼尿肌上的分布情况,Yamaguch[15]利用定量RT-PCR方法分析10例膀胱癌患者(男6例,女4例,年龄40——75岁)β-AR三种亚型mRNA的表达含量:患者均行全膀胱切除术,术后检测膀胱标本β-AR三种亚型mRNA的表达量,发现膀胱β3-ARmRNA表达量为358拷贝/ng mRNA,明显高于β1的5.46拷贝/ng mRNA 和β2的5.27拷贝/ng mRNA的表达量,可见β3-AR数量占绝对优势,β1:β2:β3约为1:1:70.由于受体mRNA表达量可大致反映受体的蛋白含量,结果表明在人逼尿肌组织中β-AR以β3-AR为主,人β3-AR主要分布在脂肪、胃肠道、膀胱和前列腺,而在心脏和血管平滑肌中含量较少,在呼吸道平滑肌中尚未发现。
  
  2β3-AR与逼尿肌的舒张
  
  功能研究已表明能够介导逼尿肌舒张的最主要因素是β-AR.在许多动物的逼尿肌研究中,通过分别观察β-AR与其激动剂及拮抗剂的亲和力情况,从而来鉴别在膀胱舒张时具有功能的β-AR亚型。研究表明,猫主要是通过β1-AR亚型介导逼尿肌舒张,兔主要是通过β2-AR亚型介导逼尿肌舒张[16——20],猪主要是通过β2-AR亚型和可能的β3-AR亚型介导逼尿肌舒张[21],鼠主要是通过β2-AR和β3-AR两种亚型介导逼尿肌舒张[16——22],而狗主要是通过β3-AR亚型介导逼尿肌舒张[18,20].在人的逼尿肌研究中,多巴酚丁胺(β1-AR激动剂)和丙卡特罗(β2-AR激动剂)都不能使逼尿肌产生明显的舒张[23].然而,β3-AR激动剂BRL37344、CL316243及CGP12177A却都能以浓度依赖性的方式使逼尿肌舒张[24,25].进而,异丙肾上腺素介导的逼尿肌舒张作用能够被选择性的β3-AR拮抗剂(SR58894A)所抑制,但却不能被选择性的β1-AR拮抗剂阿替洛尔和CGP20712A以及选择性的β2-AR拮抗剂布他沙明和ICI118551所抑制[24].总之,这些研究结果表明能够使人逼尿肌舒张主要是通过激动β3-AR亚型。因此,在排尿循环中能够使膀胱在储尿期处于舒张状态,β3-AR亚型有可能起到了最重要的作用。
  
  3β3-AR与逼尿肌不稳定
  
  国际尿控学会将膀胱充盈期出现大于15cmH2O的逼尿肌期相性收缩定义为逼尿肌不稳定(destrusor instability,DI)[26].现认为DI是多种病变(如膀胱出口梗阻、不明原因男女尿频、泌尿系感染等)的最终病理生理环节之一,是最常见的一种膀胱功能障碍,是引起尿频、尿急、急迫性尿失禁等临床症状最重要的原因,严重者还将引起肾、输尿管积水和肾功能损害[27].目前关于DI的发病机制尚不清楚,治疗也无有效的方法。逼尿肌上存在着β-AR,其主要功能是介导逼尿肌舒张,因而它的异常改变可能与DI的发生有关联。有研究表明,β3-AR反应下降和密度降低是DI患者膀胱顺应性减退的主要原因[28,29].
  
  3.1β3-AR激动剂对DI的治疗M受体阻滞剂广泛用于治疗DI.然而,这些药物带来很多不利的副作用,包括抗胆碱所产生的口干、便秘以及给伴有逼尿肌收缩困难的患者带来的潜在排尿困难等。因此,除了抗胆碱药物以外,新型药物的研发已被人们所关注, β3-AR激动剂可能成为这类药物的首选者。β3-AR激动剂能够引起逼尿肌松弛,所以它被认为能够抑制特发的

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