外周谷氨酸脫羧酶65和67在分娩中的作用及研究進展

楊 慧,司紅衛(wèi)

(1.泰山醫(yī)學院，山東 泰安 271000；2.泰山醫(yī)學院附屬泰山醫(yī)院婦產科，山東 泰安 271000)

人類分娩的生理機制目前尚未明確，其中分娩發(fā)動機制是被關注的焦點，目前臨床中因過期妊娠改行剖宮產或引產失敗導致剖宮產術的比例愈來愈大，致使手術產率、住院費用及遠期并發(fā)癥發(fā)病率逐漸增加。隨著分子生物學技術的飛速發(fā)展，人們對子宮平滑機在分娩發(fā)動中基因機制進一步做了深入研究，結果表明[1-5]，分娩發(fā)動是由多因素作用﹑多途徑調節(jié)﹑多基因改變﹑多分子參與﹑多階段變化的過程。多因素中包含了內分泌﹑旁分泌因素﹑機械因素﹑免疫因素及感染因素等，多途徑涉及多種細胞內﹑外信息傳導通路，其中多種分子參與協(xié)同作用，最終誘發(fā)子宮平滑肌收縮發(fā)動分娩。由此可見分娩發(fā)動時各種因素交互作用的靶器官是子宮平滑肌。研究表明,γ-氨基丁酸(γ-aminobutyricacid，GABA)可通過其受體調節(jié)子宮的收縮，提示該信號系統(tǒng)可能與妊娠分娩有一定關系。

1 GABA的合成

谷氨酸脫羧酶(glutamatedecarboxylaseGAD)是合成GABA的主要限速酶。

1991年Erlander等克隆和鑒定了大鼠腦內兩種類型谷氨酸脫羧酶(glutamatedecarboxylaseGAD)及其基因—GAD65和GAD67。GAD是合成γ-氨基丁酸(γ-aminobutyricacid，GABA)的主要限速酶，其催化谷氨酸脫羧反應生成GABA，因而GAD對于調節(jié)腦部興奮性和抑制性神經遞質功能平衡起著重要作用。它有兩種異構體(即GAD65,GAD67)。GABA是哺乳動物大腦中主要的抑制性神經遞質,但也存在于全身多個組織器官中,并具有廣泛的生物活性作用。GABA通過其相應的受體發(fā)揮作用，其受體有兩類，一類是親離子受體GABAA和GABAC；另一類是G蛋白耦聯的代謝性受體GABAB。

1. 1 GAD分類及功能

根據編碼基因、相對分子質量及對輔因子 52磷酸吡哆醛PLP敏感性的不同,GAD有二種分子形式，即GAD67 和GAD65。

GAD65編碼基因位于人染色體 2q31,GAD67 編碼基因位于人染色體 10p11.23。GAD65 的相對分子質量為 6500,GAD67的相對分子質量為 6700。GAD65 在加入輔因子PLP后，活性升高,是一種脫輔基酶。GAD67 對PLP無反應,是一種全酶。GAD65 在突觸發(fā)生時首次出現,在軸突末端含量豐富。GAD67 在胚胎的神經上皮細胞中即可檢測到,貫穿神經系統(tǒng)的發(fā)育過程,構成成人神經核周體GAD的主要組分[6-8]。試驗證實GAD65和GAD67的染色體序列在不同的哺乳動物存在高度保守性(氨基序列65%相同，主要結構區(qū)別在第三氨基末端100個氨基酸序列，腦組織中和胰島組織中與GAD65和GAD67相應的cDNA完全相同)。GAD65和GAD67均在胞漿內合成，為水溶性分子。GAD67主要分布在神經元胞體和樹突，尤其皮層神經元含量豐富，GAD65主要分布在神經元軸突末梢。GAD67的主要作用可能是合成GABA,因為研究證實缺乏GAD67的小鼠腦組織內GABA的含量大約只有正常組的10%，然而在缺少GAD65的小鼠腦組織GABA的含量只有輕微和不穩(wěn)定的變化。

除了以上兩種常見的同工酶，GAD還有其他形式，神經元內存在一種異二聚體GAD形式(GAD65-GAD67),它的功能尚不清楚。近年來在人胰島素和其他非神經組織內(睪丸)又新發(fā)現一種無酶活性的GAD形式：GAD25,該同工酶是由于GAD67基因轉錄后剪切修飾部位的不同所致。它包括一段來自GAD67而與GAD65不完全同源的1—213位的氨基酸序列，和一條由11個氨基酸組成的特異型“尾巴”。

1.2 GABA 受體

GABA通過其相應的受體發(fā)揮作用，其受體有兩類，一類是親離子受體GABAA和GABAC[9]；另一類是G蛋白藕聯的代謝性受體GABAB。

1．2.1GABAA受體 是離子通道受體, 由許多亞單位(六種α、四種β、三種γ、δ、ε和一種π) 形成一個氯離子通道,GABA與A受體結合,引起突觸后膜氯離子通道開放,氯離子從胞外內流, 產生快速的抑制性突觸后電位IPSP, 抑制神經元放電,保證人體活動中快速信息處理的需要。荷包牡丹堿是GABAA受體的拮抗劑。蠅蕈醇是GABAA受體的強激動劑。

1．2.2GABAB受體 是代謝類G蛋白耦聯受體,G蛋白位于細胞膜內側面,B受體主要分布在突觸前膜,GABA與突觸前膜B受體結合后, 先激活膜上的G蛋 白,GTP取代GDP與G蛋白結合, 通過抑制鈣離子內流, 產生抑制效應。 突觸后膜的B受體則通過G蛋白介導，開啟鉀離子通道, 使鉀離子外流, 產生抑制效應。B受體分B1 和B2 兩種形式, 初步研究表明,B2 受體在抑制鈣離子內流方面起主要作用。巴氯芬是主要的B受體激動劑，CGP262349 和CGP235348 是B受體拮抗劑。

GABAC受體 是離子通道受體, 與GABAA受體相似, 由5 個ρ亞單位( 包括1 個或多個ρ1、ρ2、ρ3 亞單位) 形成一個氯離子通道。與GABAA受體不同,GABAC受體介導的是持續(xù)、不易失活的氯離子流,GABAA受體介導的是短暫、迅速失活的氯離子流。GABAC受體對GABA的敏感性比GABAA受體高 40 倍。順式-4-氨基巴豆酸 (CA-CA)是受體激動劑, 1256-四氫嘧啶甲基膦酸(TPMPA)和3-氨基丙基(甲基)膦酸 (3-APMPA)是受體阻滯劑。

1．3 外周GAD65/67合成酶的分布及表達

GABA和GABA受體在中樞系統(tǒng)廣泛存在。近幾年研究發(fā)現在外周非神經組織如胰島內分泌細胞、腎上腺、腎小管上皮細胞、膀胱平滑肌細胞、肺上皮細胞以及支氣管平滑肌細胞中也存在GAD65/67及GABA受體系統(tǒng)[10-15]，腦部和外周組織所表達的GAD在基因序列上無差異，但其生理作用不是很清楚。

另外在生殖系統(tǒng)也發(fā)現GAD65/67合成酶及GABA受體系統(tǒng)[16]。ErdoSL等發(fā)現在大鼠及人輸卵管粘膜中GABA的含量比在中樞高2倍。而且輸卵管和卵巢中也發(fā)現GAD65/67的表達[17]。GABA可直接分泌進入輸卵管壺腹部, 該處是精子體內的受精部位。GABA可促進人精子B型和AR型(兩者之和)精子數量明顯增加, 而且也能顯著提高豚鼠精子HAM和AR率，對人及豚鼠精子具有明顯的獲能作用。這種作用可被GABAA激動劑muscimol所替代, 亦可被它的拮抗劑(-bicuculline和picrotoxin)所阻斷, 提示GABAA受體或GABAA受體/Cl-通道參與精子獲能作用[18]。許多研究已證明人精子表面存在著GABAA受體理由是: (1)用Western印跡和免疫熒光法檢測到GABAA受體亞單位[19];(2)精子表面存在GABA結合位點[20]。子宮平滑肌也表達GABA-A受體[21]。SizovPI研究發(fā)現GABA可直接調節(jié)子宮的收縮, 以促進精子轉運甚至起一種免疫調節(jié)功能。

2 GABA和分娩發(fā)動

分娩發(fā)動的主要特征性表現是子宮平滑肌協(xié)調規(guī)律的收縮，其中信號傳導途徑起了不可忽視的作用。它包括(1)細胞內受體介導的信號途徑(2)離子通道受體及其信號傳導(3)G蛋白耦聯受體通道(4) 跨膜受體介導的信號傳導。

子宮平滑肌中的GABAA受體是離子通道受體, 由許多亞單位形成一個氯離子通道,GABA與A受體結合,引起平滑肌突觸后膜氯離子通道開放,氯離子從胞外內流, 產生快速的抑制性突觸后電位IPSP, 抑制神經元放電,引起收縮。

離體實驗證實GABA可通過GABAA受體抑制子宮平滑肌的收縮。而GABAA受體的拮抗劑荷包牡丹堿可興奮子宮平滑肌。由此推測GABA及其激動劑可能在子宮的高反應性和流產中發(fā)揮保護作用。

現在越來越多的證據表明GABA可作為調節(jié)子宮收縮的調節(jié)子發(fā)揮重要的生理作用，特別是在懷孕和分娩時[22,23]。2006年蘇克炳等發(fā)現GABAA受體拮抗劑環(huán)丙沙星，雖然對腸炎型沙門氏菌引起的彌猴腸炎的治療效果較好, 但用藥不當可造成懷孕母猴的死胎或流產[24]。

3 展 望

GABA及其受體存在于子宮，證據表明GABA可作為調節(jié)子宮收縮的調節(jié)子發(fā)揮重要的生理作用。那么該信號系統(tǒng)表達水平是否與分娩機制有關是否與子宮的高反應性及流產有關？有待進一步的研究證明。

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