下尿路的药理学基础—毒蕈碱机制｜神经源性下尿路功能障碍专栏 003

  支配膀胱的副交感神经节后纤维在排尿期被激活，末梢释放乙酰胆碱（ACh）,作用于逼尿肌上的毒蕈碱型ACh受体（图1），诱发逼尿肌收缩引起排尿。

图1 传出通路。

  从脊髓至下尿路主要的节前和节后神经通路：起源于肠系膜下神经节的交感神经（腹下神经）调控尿道平滑肌。起源于盆神经节的副交感神经（盆神经）兴奋膀胱逼尿肌，抑制尿道平滑肌。属于躯体神经的阴部神经兴奋尿道外括约肌。传入通路：来自脊髓的传入上行通路经PAG（中脑导水管周围灰质）至PMC（脑桥排尿中枢）和大脑高级中枢。ACh：乙酰胆碱；NE：去甲肾上腺素；NO：一氧化氮；S2-S4：S2-S4骶髓阶段；Th11-L2：胸11-腰2脊髓阶段；EUS：尿道外括约肌；PMC：脑桥排尿中枢；PAG：导水管周围灰质。（图注：Hypogastric nerve：腹下神经；Pelvic efferent：盆神经传出；Bladder：膀胱；Pelvic nerve afferent：盆神经传入；Urethra：尿道；Pudendal nerve：阴部神经）

  M受体基于分子克隆区分为至少5种亚型，基于药理学特性至少有4种亚型（M1-M5）。在人膀胱尽管通过逆转录PCR检测到从M1至M5所有受体mRNA，但受体结合实验仅发现了M1、M2和M3亚型的表达。尽管配体受体结合实验显示M2受体数量上占优势，但M3才是引发逼尿肌收缩的功能性胆碱能受体（图2）。

图2 下尿路神经支配。

  副交感盆神经释放乙酰胆碱（Ach），激活逼尿肌上毒蕈碱受体（M3）使膀胱逼尿肌收缩。交感腹下神经释放去甲肾上腺素（NE），分别激活尿道α1和逼尿肌上β3肾上腺素能受体，使尿道平滑肌收缩及膀胱逼尿肌舒张。躯体性阴部神经释放Ach，激活尿道外括约上烟碱（N）受体，使外括约肌收缩。“ ﹢ ” 、“－” 分别代表兴奋和抑制。（图注：Pelvic nerve (Parasympathetic)：盆神经（副交感）；Hypogastric (sympathetic)：腹下神经（交感）；Pudendal nerve (somatic)：阴部神经（躯体））

  ACh激活M3受体后，引起磷脂酶C的激活，进而引起IP3的水解，诱发胞内Ca2+释放及逼尿肌收缩。硝苯地平敏感的L型Ca2+通道的激活引起胞外Ca2+内流，也参与了M3受体激活引起的逼尿肌收缩过程（图3）。此外，在人和大鼠，因有报道显示抑制Rho激酶，可以抑制M受体激动剂卡巴胆碱（carbachol）诱发的逼尿肌收缩，因此，逼尿肌M受体激活有可能通过激活Rho激酶，直接抑制肌球蛋白磷酸酶，导致逼尿肌对Ca2+敏感，从而使逼尿肌产生相同收缩力所需的Ca2+水平下降（图3）。

图3 M2、M3及ß3肾上腺素能受体介导膀胱逼尿肌收缩和舒张的胞内信号通路。      

  ACh：乙酰胆碱；PLC：磷脂酶C；DAG：甘油二酯；PKC：蛋白激酶C；PKA：蛋白激酶A；MLC：肌球蛋白轻链；IP3：三磷酸肌醇；PIP2：4,5二磷酸磷脂酰肌醇；SR：肌质网；CIC：钙离子诱发的钙离子释放。胞内钙释放及胞外钙内流诱发逼尿肌收缩。M2受体激活可抑制腺苷酸环化酶，减弱ß3肾上腺素能受体介导的逼尿肌舒张作用。（图注：Rho-kinese：Rho-激酶；Contraction：收缩；MLC-Phosphatase：MLC-磷脂酶；MLC-kinese：MLC-激酶，Relaxation：舒张；Adenylate cyclase：腺苷酸环化酶）

  另外，还有研究提出，M2受体的共活化可以增强膀胱对M3受体刺激的反应。其主要机制包括以下三点：（1）抑制腺苷酸环化酶，从而抑制交感神经介导的逼尿肌舒张；（2）K+通道的失活；（3）非特异性阳离子通道的激活。据报道，M受体引起的逼尿肌收缩在某些病理条件下，可以从由M3介导转变为由M2受体介导，如在膀胱出口梗阻或大鼠的去神经支配的过度增大的膀胱，以及神经源性膀胱功能障碍病人的逼尿肌（图3）。

  研究表明，牵张刺激可引起膀胱尿路上皮释放ACh，上皮释放的ACh是膀胱非神经性ACh的重要来源。但与胆碱能神经元释放ACh的机制不同，上皮通过囊泡储存和胞吐机制完成ACh释放。人及多种动物的膀胱尿路上皮表达多种毒蕈碱受体，其中M2和M3受体在mRNA和蛋白水平上表达最为丰富。尿路上皮M受体激活促进上皮释放化学介质（例如ATP），从而调节传入神经和逼尿肌的活动。

  在膀胱的感觉传入途径中，支配膀胱的背根神经节（DRG）神经元胞体，表达M2、M3和M4胆碱能受体。据报道，大鼠全身应用M受体拮抗剂如奥昔布宁（oxybutynin）和达非那新（darifenacin），可以减少膀胱充盈诱发的传入神经放电。此外，膀胱内应用M受体激动剂（氧化抗震颤素，oxotremorin-M）可诱发膀胱过度活动，该过度活动可被M2受体拮抗剂阻断。上述数据表明，膀胱M受体的激活对传入神经活动具有兴奋作用；然而，由于上述发现是体内研究结果，我们还不清楚该兴奋作用是直接作用于感觉神经上的M受体？还是先激活尿路上皮的M受体，然后通过释放递质如ATP，进而间接兴奋感觉神经？

  此外，位于上皮下和逼尿肌层的间质细胞（IC）也表达M受体，如M2和M3（图4）。最近研究表明，膀胱内IC细胞除了通过兴奋和抑制机制参与感觉传导外，还可以调节膀胱的充盈和排尿功能。另外，在小鼠和豚鼠逼尿肌间的IC细胞，胆碱能受体激动剂（carbachol）可引发胞内Ca2+升高，该作用可被对M2受体有一定敏感性的M3受体拮抗剂阻断，这进一步揭示了膀胱IC细胞调节逼尿肌活动的可能性。