γ-氨基丁酸與哮喘的關(guān)系

孫月雯 祝晉芳 馮 源

越來越多的研究表明，γ-氨基丁酸（gamma-amlnobutyricacid，GABA）系統(tǒng)與哮喘有密切關(guān)系。它能影響氣道平滑肌的收縮、哮喘發(fā)作時氣道黏液的過度分泌，還與參加哮喘炎性反應(yīng)的速激肽的釋放、氣道上皮的舒張因子的釋放相關(guān)。

GABA是哺乳動物中樞神經(jīng)系統(tǒng)重要的抑制性神經(jīng)遞質(zhì)之一，也存在于外周組織中。GABA是由谷氨酸脫羧酶（GAD）從谷氨酸合成而來。GAD有兩種形式：GAD65和GAD67。在神經(jīng)元中，GAD65被神經(jīng)終端的突觸小泡吐出，GAD67大多存在于細胞體的胞質(zhì)中。GABA分子貯存在小囊泡中，通過胞吐作用釋放到細胞外隙，胞質(zhì)中GABA的釋放機制目前仍不清楚。GABA除起遞質(zhì)作用外，還可作為調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)自主神經(jīng)系統(tǒng)功能，在非神經(jīng)組織中，可發(fā)揮激素或營養(yǎng)因子的作用。

1 GABA受體

根據(jù)受體對激動劑及拮抗劑的敏感性，GABA受體主要分為A型和B型、C型，有關(guān)C型受體報道較少。

1.1 GABAA 受體

GABAA受體是一個由GABA識別位點、苯二氮（Benzodiazepine，BD）識別位點及氯離子通道3個部分組成的復(fù)合體，可表達于氣道平滑肌細胞及氣道上皮細胞。GABAA受體根據(jù)對配體的不同的親和力、通道動力學(xué)及亞細胞定位，其又被分為19個亞單位（α1～6、β1～3、γ1～3、P1～3、δ、θ、ε和π）[1]。GABA與GABAA受體結(jié)合，引起突觸后膜氯離子通道啟開，產(chǎn)生抑制性突觸后電位，抑制神經(jīng)元放電，從而產(chǎn)生中樞神經(jīng)抑制作用。這一突觸后抑制效應(yīng)可被競爭性受體拮抗劑荷包牡丹堿及非競爭性通道阻滯劑印防己毒素有效阻滯。GABAA識別位點的激動劑除GABA外還有蠅草醇（Muscimole）及其衍生物二氫蠅蕈醇（Dihydromuscimole）及硫蠅草醇（Thiomuseimole），它們的抑制作用較GABA 強10倍，但毒性較大，其他激動劑有異四氫煙酸（Isoguvacine）、六氫吡啶-4-磺酸（Piperidine-4-sulfonic acid，P4S）、轉(zhuǎn)氨巴豆酸（Transaminocrotonic acid）及四氫惡唑吡啶[4，5，6，7-tetrahydroisoxazolo（5，4c）pyridin-3-o，THIP]。

GABAA受體的運輸及細胞表面靶作用由PI3K調(diào)節(jié)。其可被不同的信號活化，包括胰島素[2]、生長因子[3]及白細胞介素（interleukin，IL）[4]。IL-13在過敏性哮喘的動物模型中是一個重要的調(diào)節(jié)因子。實驗研究表明，在變應(yīng)原導(dǎo)致的氣道反應(yīng)中，氣道上皮細胞的GABA系統(tǒng)被IL-13初始的信號活化。IL-13可活化上皮細胞的PI3K/Akt通路[5]，PI3K/Akt的活化可引起神經(jīng)元細胞后突觸區(qū)的GABAA受體的靶作用。此結(jié)果提示：IL-13通過PI3K/Akt通路活化上調(diào)了在變應(yīng)原導(dǎo)致的氣道反應(yīng)中氣道上皮細胞的GABAA通路[6]。

1.2 GABAB受體

GABAB受體廣泛存在于中樞神經(jīng)系統(tǒng)和外周組織，在多種生理過程中發(fā)揮重要作用，也表達于氣道平滑肌細胞及氣道上皮細胞[7,8]。GABAB受體可與GABA和苯氯丁氨酸發(fā)生高親和性地結(jié)合，通過激動位于膜上的G蛋白，抑制Ca2+內(nèi)流，在突觸前抑制其他興奮性神經(jīng)遞質(zhì)的釋放而產(chǎn)生抑制效應(yīng)，或啟開鉀通道產(chǎn)生遲發(fā)抑制性突觸后電位及較弱的突觸后抑制效應(yīng)。GABAB受體可與GABA和苯氯丁氨酸結(jié)合，但一般都認為苯氯丁氨酸是GABAB受體的激動劑。GABAB受體競爭性拮抗劑有2-氫沙克羅芬（2-Hydrosaclofen，2HS），甲氧苯并呋晡丁酸（5-Methoxy benzo（b）furan-2-yIbutanoic acid），非競爭性拮抗劑有δ-氨基戊酸（δ-amino valeric acid，δ-AVA），此外，相比較于GABAA受體，GABAB受體對荷包牡丹堿不敏感。GABABR分為GABABR1和GABABR2兩型。

近期研究表明，GABAB受體在黏蛋白分泌型及纖毛柱狀氣道上皮細胞[7]和氣道平滑肌細胞中[8]也有表達。在這些細胞中，GABAB受體的活化是通過細胞的G耦聯(lián)蛋白抑制腺苷酸環(huán)化酶的活性[7,8]。在支氣管哮喘反應(yīng)中GABAB受體介導(dǎo)的信號通路目前尚不清楚。

2 GABA系統(tǒng)與哮喘的關(guān)系

2.1 GABAA受體的激活松弛了氣道平滑肌

在氣道平滑肌細胞上，膜的超極化引起了平滑肌松弛。有研究發(fā)現(xiàn)，在人類、豚鼠氣道平滑肌以及培養(yǎng)的人類氣道平滑肌細胞中，發(fā)現(xiàn)mRNA編碼了 GABAAα4、α5、β3、δ、γ1～3、π和θ組。在人類、豚鼠氣道平滑肌及培養(yǎng)的人類氣道平滑肌細胞上，選擇性的免疫印跡法可測定出GABAAα4、α5、β3和γ2組蛋白。而GABAAβ3蛋白通過免疫組織化學(xué)發(fā)現(xiàn)其定位在豚鼠氣管環(huán)氣道平滑肌細胞上。GABAA受體激動劑蠅蕈醇可直接濃度依賴性的松弛速激肽引起的豚鼠軟骨環(huán)的收縮，并且其作用可以被GABAA選擇性抑制劑gabazine所抑制；蠅蕈醇還可以松弛由收縮激動劑組胺引起的收縮。結(jié)果表明，功能性GABAA通道在氣道平滑肌上表達，并且GABAA受體激動劑可松弛氣道平滑肌[9]。

又有研究者對選擇性的GABAA受體激動劑蠅蕈醇作用于氣道平滑肌內(nèi)源性的GABAA通道，是否可減弱在體豚鼠的氣道壓力進行了研究。為了對氣道平滑肌GABAA通道上蠅覃醇的作用進行定位，實驗在蠅覃醇作用之前，對豚鼠進行了預(yù)處理：使用了選擇性的GABAA受體拮抗劑gabazine，或去除中樞副交感神經(jīng)、交感神經(jīng)、非膽堿能非腎上腺素能神經(jīng)（NANC）對肺的神經(jīng)控制。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，靜脈注射蠅覃醇減弱了靜脈內(nèi)組胺、乙酰膽堿或迷走神經(jīng)刺激引起的肺通氣壓力增高的峰值。GABAA受體拮抗劑gabazine可阻斷蠅覃醇的作用。在去除了中樞副交感神經(jīng)、周圍交感神經(jīng)及非膽堿能非腎上腺素能神經(jīng)對氣道的作用后，靜脈注射蠅覃醇仍然阻斷了靜脈乙酰膽堿引起的肺通氣壓力增高的峰值。此研究證明，GABAA受體激動劑蠅覃醇通過活化GABAA通道減弱了在體豚鼠氣道狹窄，減輕了氣道通氣壓力，且不依賴于神經(jīng)作用[10]。

這些研究表明，功能性GABAA通道在氣道平滑肌上表達，并且GABAA受體激動劑可松弛氣道平滑肌，減弱氣道狹窄減輕氣道通氣壓力。此研究結(jié)果可為哮喘、慢性阻塞性肺病等疾病提供一個松弛氣道平滑肌的新的治療方法。

2.2 GABAA受體的抑制減少了哮喘發(fā)作時氣道上皮細胞黏液的分泌

黏液過度分泌是重度哮喘發(fā)作致死的原因之一，而目前抑制黏液過度分泌的治療效果有限而且沒有特異性。研究表明，GABAA受體和GABA合成酶谷氨酸脫羧酶（GAD）在氣道上皮細胞中有表達，GABAA受體和GABA合成機制存在于支氣管上皮細胞，組成了一個完善的GABA系統(tǒng)。而氣道上皮細胞的GABA系統(tǒng)參與了杯狀細胞的增生和黏液的過度分泌。

當小鼠用卵清蛋白致敏誘發(fā)過敏性哮喘時，胞質(zhì)中的GAD和氣道上皮細胞頂膜上的GABAA受體會顯著增加[11,12]，GAD和GABAA受體上升的表達與杯狀增生及黏液過度分泌也相關(guān)。同樣，當哮喘患者吸入過敏原后，氣道上皮的GAD和GABAA受體也會增加。在小鼠中，鼻內(nèi)給予選擇性GABAA受體抑制劑能抑制因卵清蛋白和IL-13引起的杯狀細胞增生及黏液過度分泌。所以，GABAA受體的細胞頂膜可作為哮喘治療的一個簡單而可及的目標[13]。

2.3 GABAB受體與哮喘的關(guān)系

在離體和在體豚鼠研究中均發(fā)現(xiàn)，GABA抑制豚鼠氣道神經(jīng)誘導(dǎo)的膽堿能支氣管痙攣，是通過作用于氣道副交感神經(jīng)節(jié)前抑制性GABAB受體，抑制了乙酰膽堿的釋放而產(chǎn)生的，GABAB受體拮抗劑則可阻滯它的抑制作用。在豚鼠中，GABAB受體激動劑氯苯氨丁酸可以抑制由膽堿能神經(jīng)介導(dǎo)引起的支氣管狹窄，但也有研究者的研究中發(fā)現(xiàn)，哮喘患者口服氯苯氨丁酸卻反而引起了支氣管反應(yīng)性增高。此現(xiàn)象可能與哮喘患者的GABA受體前連接功能受損有關(guān)[14]。

另外，有研究發(fā)現(xiàn)在豚鼠中，GABA可抑制氣道感覺神經(jīng)釋放的參與哮喘炎性反應(yīng)的速激肽，GABAB受體拮抗劑可阻滯上述抑制作用；但GABAB激動劑不能抑制靜注速激肽誘發(fā)的支氣管痙攣和微血管滲漏反應(yīng)；說明GABA不影響這些神經(jīng)肽的節(jié)后作用[15]。此外，GABA可刺激氣道上皮釋放舒張因子，抑制離體和在體致敏豚鼠肺釋放炎性介質(zhì)，抑制抗原誘導(dǎo)的氣管收縮反應(yīng)，但不能抑制外源性組胺、乙酰膽堿或前列腺素誘導(dǎo)的氣管收縮反應(yīng)，且此作用與GABAB受體有關(guān)[16]。

近期研究表明，GABAB受體在黏蛋白分泌及纖毛柱狀氣道上皮細胞[7]和氣道平滑肌細胞[8]也有表達，但其作用效應(yīng)不清楚。

3 結(jié) 語

目前研究發(fā)現(xiàn)，GABA系統(tǒng)存在于許多動物肺內(nèi)，包括氣道平滑肌細胞及氣道上皮細胞。GABA系統(tǒng)與哮喘有重要關(guān)系。IL-13是過敏性哮喘的一個重要的調(diào)節(jié)因子，研究發(fā)現(xiàn)，IL-13通過PI3K/Akt通道活化上調(diào)了在變應(yīng)原導(dǎo)致的氣道反應(yīng)中氣道上皮細胞的GABAA通路；而在哮喘反應(yīng)中GABAB受體介導(dǎo)的信號通路目前尚不清楚。GABAA通道激動劑蠅蕈醇能松弛由氣道收縮激動劑引起的氣道平滑肌的收縮，并能減輕乙酰膽堿引起的氣道通氣壓力增大，且不依賴于神經(jīng)作用；而GABAA受體抑制劑能抑制小鼠過敏性哮喘時杯狀細胞增生及黏液過度分泌；GABAB受體激動劑可抑制神經(jīng)誘導(dǎo)的膽堿能和速激肽介導(dǎo)的氣道平滑肌收縮，微血管滲漏及過敏反應(yīng)。

綜上所述，GABA系統(tǒng)在支氣管哮喘的治療中有著不可忽視的價值，有可能為支氣管哮喘治療的新靶點，但仍需進行大量研究。

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