氨在肝性腦病發(fā)病機(jī)制中的作用

張清俊,劉雁勇,劉赫,左萍萍

肝性腦病(hepatic encephalopathy,HE)是以臨床上各種嚴(yán)重肝臟疾病所致的以代謝紊亂為基礎(chǔ)的中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能失調(diào)綜合征。其臨床表現(xiàn)有意識(shí)障礙、行為異常、昏迷、撲翼樣震顫、構(gòu)音障礙、出現(xiàn)病理反射、腦電圖異常、血氨升高等。1998年,第11屆世界消化病協(xié)會(huì)將肝性腦病重新定義,由不同病因引起的HE分為A、B、C三型,其中將過去稱為亞臨床HE和隱性HE正式命名為輕微 HE(Minimal HE,M HE),將MHE視為HE發(fā)病過程中的一個(gè)特殊階段[1]。

HE是肝臟解毒功能不全和衰竭表現(xiàn),其發(fā)病機(jī)制尚未完全闡明。目前存在的假說主要有:氨中毒、假性神經(jīng)遞質(zhì)、GABA、血漿氨基酸失衡、錳中毒等。其中氨中毒學(xué)說在HE的發(fā)病機(jī)制中占主要地位,降血氨是治療HE的有效措施之一。本文結(jié)合氨的代謝、特別是病理狀態(tài)氨的代謝異常所致氨中毒在HE發(fā)病機(jī)制中的作用進(jìn)行綜述。

1 氨在體內(nèi)的代謝

氨在體內(nèi)是一種有毒的物質(zhì)。體內(nèi)氨的主要來源有:①氨基酸經(jīng)脫氨基作用產(chǎn)生的氨是主要來源;②由腸道吸收的氨,包括腸內(nèi)氨基酸在腸道細(xì)菌作用下產(chǎn)生的氨和腸道尿素經(jīng)細(xì)菌尿素酶水解產(chǎn)生的氨;③腎小管上皮細(xì)胞分泌的氨,主要來自谷氨酰胺酶催化谷氨酰胺的水解。氨在體內(nèi)的轉(zhuǎn)運(yùn)方式有丙氨酸-葡萄糖循環(huán)和谷氨酰胺循環(huán)。其中,肌肉中的丙酮酸在谷丙轉(zhuǎn)氨酶的作用下生成丙氨酸將肌肉中生成的氨轉(zhuǎn)移到肝;腦、肌肉等組織內(nèi)的氨與谷氨酸在谷氨酰胺合成酶(glutamine synthetase,GS)的作用下生成谷氨酰胺,將氨轉(zhuǎn)運(yùn)到肝和腎。氨主要在肝內(nèi)合成尿素和經(jīng)腎小管分泌排出體外。

2 氨對(duì)機(jī)體的影響

2.1 氨引起星形膠質(zhì)細(xì)胞腫脹 星形膠質(zhì)細(xì)胞是大腦中含量最豐富的一種大膠質(zhì)細(xì)胞,主要功能有:①參與血腦屏障結(jié)構(gòu)與功能的完整性;②GS特異性的存在于星形膠質(zhì)細(xì)胞中,參與氨在神經(jīng)系統(tǒng)的代謝;③支持、營(yíng)養(yǎng)和保護(hù)神經(jīng)元,引導(dǎo)神經(jīng)元遷移,分泌神經(jīng)生長(zhǎng)因子等;④細(xì)胞膜上有許多神經(jīng)遞質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)體,參與γ氨基丁酸(GABA)、谷氨酸的代謝,還能攝取和滅活單胺遞質(zhì),如5-羥色胺、多巴胺、去甲腎上腺素等;⑤調(diào)節(jié)神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)外離子,維持神經(jīng)元內(nèi)外的離子濃度及pH值穩(wěn)定等。神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞酸性纖維蛋白(glial fibrillary acidic protein,GFAP)是星形膠質(zhì)細(xì)胞特有的細(xì)胞骨架蛋白,也是星形膠質(zhì)細(xì)胞損傷鑒定的標(biāo)志。

大量研究表明,氨在體內(nèi)、外均可引起星形膠質(zhì)細(xì)胞腫脹。臨床檢查結(jié)果表明,星形膠質(zhì)細(xì)胞腫脹也是急性肝衰竭時(shí)腦水腫的細(xì)胞病理基礎(chǔ)。Rama Rao等采用體外神經(jīng)元細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞共培養(yǎng)技術(shù),觀察到星形膠質(zhì)細(xì)胞可以明顯減輕氨引起的神經(jīng)元損傷作用[2]。這也提示當(dāng)星形膠質(zhì)細(xì)胞功能受損時(shí),神經(jīng)元更容易遭受內(nèi)外環(huán)境改變引起的損傷。Konopacka等研究發(fā)現(xiàn),蛋白激酶PKG在氨引起的星形膠質(zhì)細(xì)胞腫脹過程中起著重要作用,腦內(nèi)cGMP及血氨的聯(lián)合升高會(huì)加重腦水腫[3]。Norenberg等對(duì)星形膠質(zhì)細(xì)胞的腫脹機(jī)理進(jìn)行總結(jié),包括氧化/硝基化應(yīng)激、線粒體通透性改變、谷氨酰胺和信號(hào)蛋白改變等,認(rèn)為星形膠質(zhì)細(xì)胞腫脹是多種因素作用的共同結(jié)果,其中氨是觸發(fā)這些效應(yīng)的原始誘因[4]。細(xì)胞內(nèi)Ca2+升高、氧化應(yīng)激、MAP激酶的激活、誘導(dǎo)M PT和激活轉(zhuǎn)錄因子 NF-κ B,均是由氨作用于神經(jīng)系統(tǒng)特別是星形膠質(zhì)細(xì)胞而產(chǎn)生的一系列復(fù)雜結(jié)果,他們對(duì)星形膠質(zhì)細(xì)胞功能障礙、HE發(fā)病機(jī)制和氨神經(jīng)毒性起著重要作用[5]。

2.2 氨引起的能量代謝障礙 過去的幾十年,人們對(duì)氨引起的能量代謝改變進(jìn)行了大量研究,Rama Rao等[6]總結(jié)了氨對(duì)機(jī)體能量代謝的影響:①糖利用:HE患者腦內(nèi)葡萄糖的代謝率明顯降低,而在高血氨大鼠動(dòng)物模型大腦皮層葡萄糖的代謝率亦明顯降低,丘腦和下丘腦葡萄糖的代謝率卻明顯增加。②糖酵解:在高血氨大鼠動(dòng)物模型大腦糖酵解明顯增加,糖酵解途徑中的酶如磷酸果糖激酶、二磷酸果糖酶、3-磷酸甘油醛脫氫酶和丙酮酸激酶活性增加。在一種先天性高血氨spf小鼠可以持續(xù)觀察到腦內(nèi)葡萄糖含量增加、丙酮酸含量降低,表明其腦內(nèi)存在糖酵解紊亂。③三羧酸循環(huán):氨消耗三羧酸循環(huán)的中間產(chǎn)物α-酮戊二酸、NADH+,合成谷氨酸,導(dǎo)致前兩種物質(zhì)含量的降低。體外腦線粒體氨處理后,可引起α-酮戊二酸脫氫酶和異檸檬酸脫氫酶活性降低。此外,細(xì)胞內(nèi)蘋果酸-天冬氨酸穿梭系統(tǒng)將NADH從胞漿轉(zhuǎn)移至線粒體,以確保線粒體內(nèi)氧化磷酸化的進(jìn)行。以前認(rèn)為氨在腦內(nèi)引起谷氨酸含量的降低是引起蘋果酸-天冬氨酸穿梭系統(tǒng)抑制的誘因,而最近研究表明高氨條件下胞漿和線粒體內(nèi)天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶以及線粒體蘋果酸脫氫酶活性降低,對(duì)蘋果酸-天冬氨酸穿梭系統(tǒng)也有不利的影響。④線粒體呼吸:對(duì)先天性高血氨spf小鼠研究發(fā)現(xiàn),氨可以抑制多種電子傳遞鏈復(fù)合體,特別是復(fù)合體Ⅳ(細(xì)胞色素C氧化酶)。進(jìn)一步觀察發(fā)現(xiàn),與非突觸內(nèi)線粒體相比,氨對(duì)突觸內(nèi)線粒體電子傳遞鏈復(fù)合體抑制作用更加明顯。⑤ATP的合成及利用:在spf小鼠和氨處理的星形膠質(zhì)細(xì)胞,可以觀察到ATP含量明顯降低。NO能夠激活神經(jīng)元線粒體和細(xì)胞液中多種酶,抑制星形膠質(zhì)細(xì)胞中谷氨酰胺合成酶的活性。Ca2+-CM激活蛋白磷酸酶,抑制蛋白激酶PKC磷酸化,從而激活A(yù)TP酶。NMDA受體中過量的Na+被清除,而這一過程消耗大量ATP。細(xì)胞液中過量的Ca2+進(jìn)入線粒體,導(dǎo)致線粒體內(nèi)Ca2+蓄積,抑制線粒體呼吸,減少ATP合成,增加氧化應(yīng)激自由基的形成。以上過程導(dǎo)致ATP下降[7]。⑥糖原:糖原是腦內(nèi)一種重要的能量?jī)?chǔ)備,在神經(jīng)活動(dòng)增加時(shí)被分解利用。星形膠質(zhì)細(xì)胞含有大量的糖原。氨處理星形膠質(zhì)細(xì)胞1 d可以短暫引起細(xì)胞內(nèi)糖原含量降低,3 d后可以抑制去甲腎上腺素誘導(dǎo)的糖原分解。這些結(jié)果提示,氨抑制細(xì)胞內(nèi)糖原分解導(dǎo)致神經(jīng)活動(dòng)增加時(shí)能量供應(yīng)的降低。

2.3 氨引起的線粒體通透性轉(zhuǎn)換 線粒體通透性轉(zhuǎn)換(mitochondrial permeability transition,MPT)可能參與氨引起的線粒體失能。MPT是指線粒體內(nèi)膜對(duì)小分子(＜1.5 kDa)物質(zhì)的通透性突然增加,這是由位于線粒體內(nèi)膜的通透性轉(zhuǎn)換孔(permeability transition pore,PTP)突然開放引起的。MPT作用的直接結(jié)果是使線粒體內(nèi)膜電位(△Ψm)的消失,△Ψm的消失會(huì)引起線粒體基質(zhì)腫脹、氧化磷酸化不全、ATP合成障礙以及產(chǎn)生活性氧(ROS)。MPT產(chǎn)生的后果可能是細(xì)胞的凋亡或壞死。

目前尚未完全闡明PTP的精確構(gòu)成,已知結(jié)構(gòu)如圖1所示。其結(jié)構(gòu)包括腺苷酸轉(zhuǎn)位體(ANT)、電壓依賴性陰離子通道(VDAC)、外周型苯二氮 受體(Peripheral-type benzodiazepine receptor,PBR)、癌蛋白Bcl-2、己糖激酶(HK)和肌酸激酶(CK)等。誘發(fā) MPT的因素有線粒體內(nèi)Ca2+濃度增加、膜上巰基和吡啶核苷酸的氧化還原狀態(tài)、基質(zhì)pH增加、△Ψm的去極化、ROS和一氧化氮(NO)增加、PBR增加等。環(huán)孢霉素 A(CsA)可競(jìng)爭(zhēng)性抑制線粒體基質(zhì)蛋白CyP-D,可以特異性地抑制M PT。

圖1 線粒體通透性轉(zhuǎn)換孔(PTP)的結(jié)構(gòu)(from Rama Rao,et al.,2003)

Rama Rao等采用多種實(shí)驗(yàn)方法證實(shí)氨可以誘導(dǎo)線粒體發(fā)生M PT。采用膜電位熒光探針JC-1和TM RE的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,氨處理培養(yǎng)的星形膠質(zhì)細(xì)胞后引起線粒體△Ψm降低,將細(xì)胞與CsA共孵育則可抑制△Ψm降低。采用2-脫氧-6-磷酸葡萄糖(2-DG-6-P)作為指示劑,發(fā)現(xiàn)濃度為5 mmol/L的NH4Cl以時(shí)間-濃度依賴性方式引起星形膠質(zhì)細(xì)胞的線粒體對(duì)2-DG-6-P通透性增加。采用鈣黃綠熒光素作為熒光探針,氯化鈷作為熒光淬滅劑,由于后者不能透過正常的線粒體膜,所以不能淬滅進(jìn)入正常線粒體的鈣黃綠熒光素,而只有在發(fā)生MPT時(shí),氯化鈷才可進(jìn)入線粒體淬滅其熒光。使用這種方法,可以直接觀察到NH4Cl處理星形膠質(zhì)細(xì)胞24 h后,線粒體內(nèi)熒光強(qiáng)度明顯降低[8]。以上的研究結(jié)果均證明氨可引起線粒體的MPT。

如圖1所示,PBR是線粒體PTP的一個(gè)組成亞基,PBR與存在于中樞GABA受體上的苯二氮 受體在分子結(jié)構(gòu)、藥理學(xué)特性、體內(nèi)分布方面均不相同。在HE患者、試驗(yàn)性肝衰竭動(dòng)物模型以及氨處理的星形膠質(zhì)細(xì)胞,均發(fā)現(xiàn)PBR密度上調(diào)。PBR受體增加一方面可能促進(jìn)神經(jīng)類固醇激素的產(chǎn)生,后者進(jìn)一步上調(diào)GABAA受體,產(chǎn)生神經(jīng)抑制作用;另一方面可能誘發(fā)線粒體的M PT。Rama Rao等使用nmol級(jí)的PBR配體與星形膠質(zhì)細(xì)胞孵育后,可以觀察到PBR誘發(fā)的線粒體MPT[8]。PBR誘發(fā)線粒體MPT的機(jī)制還不明確,可能與PBR配體引起的細(xì)胞氧化應(yīng)激有關(guān)[9]。

2.4 氨引起的氧化應(yīng)激效應(yīng) 1990年O'Connor和Costell首先發(fā)現(xiàn)高血氨小鼠的肝、腦內(nèi)脂質(zhì)過氧化物增加以來,氨引起的氧化應(yīng)激效應(yīng)隨后受到人們的重視。臨床尸檢發(fā)現(xiàn),HE患者腦內(nèi)可見一種特征性的AlzheimerⅡ型星形膠質(zhì)細(xì)胞,胞核大而蒼白,核周圍有脂褐素聚積,在這些脂褐素中有大量的過氧化脂質(zhì)。而在氨處理的星形膠質(zhì)細(xì)胞和視網(wǎng)膜Müller細(xì)胞均可發(fā)現(xiàn)這種過量的脂褐素樣顆粒。這說明 HE患者腦內(nèi)的AlzheimerⅡ型星形膠質(zhì)細(xì)胞與氨引起的氧化應(yīng)激有關(guān)。

關(guān)于氨引起體外培養(yǎng)的星形膠質(zhì)細(xì)胞中氧化應(yīng)激的研究比較多。氨可以引起細(xì)胞內(nèi)GSH含量降低,而GSH通過維持蛋白巰基的還原狀態(tài)使蛋白質(zhì)維持正常的空間構(gòu)象和活性。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),氨可以抑制星形膠質(zhì)細(xì)胞攝取胱氨酸,而胱氨酸是合成GSH的原料,其含量降低預(yù)示著細(xì)胞更容易遭受氧化應(yīng)激。氨可以使星形膠質(zhì)細(xì)胞形態(tài)發(fā)生改變,如星型形狀增強(qiáng)、胞漿空泡、濃縮及嗜堿性增加,而用抗氧化酶SOD和CAT可以完全抑制細(xì)胞形態(tài)的這種改變。氨引起自由基產(chǎn)生增加的機(jī)制還不明確,一種推測(cè)是氨激活了N-甲基-D-天冬氨酸(N-methyl-D-aspartate,NMDA)受體,另一種推測(cè)是引起線粒體MPT,造成線粒體失能,氧化磷酸化不完全,從而產(chǎn)生大量的ROS。

氨可引起細(xì)胞內(nèi)谷氨酰胺合成增加。谷氨酰胺參與體內(nèi)氨的解毒、合成谷胱甘肽及核苷酸等。然而高濃度的谷氨酰胺也可以間接導(dǎo)致自由基的產(chǎn)生。用磷酸化激活谷氨酰胺酶(PAG)的抑制劑可以阻斷6.5 mmol/L谷氨酰胺引起的星形膠質(zhì)細(xì)胞自由基產(chǎn)生,PAG抑制劑可抑制谷氨酰胺分解為氨和谷氨酸,這說明谷氨酰胺在分解時(shí)產(chǎn)生的氨可誘發(fā)自由基的產(chǎn)生。在高氨環(huán)境中的星型細(xì)胞內(nèi),過多的谷氨酰胺被線粒體內(nèi)的PAG分解,在線粒體內(nèi)產(chǎn)生高濃度的氨,造成線粒體產(chǎn)生MPT,進(jìn)而產(chǎn)生 ROS。谷氨酰胺以“特洛伊木馬”的方式侵入線粒體,釋放出氨,誘導(dǎo)線粒體ROS產(chǎn)生,最終導(dǎo)致谷氨酰胺的神經(jīng)氧化應(yīng)激損傷效應(yīng)。

如前所述,在HE患者、試驗(yàn)性肝衰竭動(dòng)物模型以及氨處理的星形膠質(zhì)細(xì)胞,均發(fā)現(xiàn)PBR密度上調(diào)。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),PBR激動(dòng)劑可以直接導(dǎo)致星形膠質(zhì)細(xì)胞自由基的產(chǎn)生。在培養(yǎng)的星型細(xì)胞和神經(jīng)元細(xì)胞中,分別加入10 nM的PBR激動(dòng)劑如PK11195、Ro5-4864和PpIX后,結(jié)果發(fā)現(xiàn),對(duì)于星形膠質(zhì)細(xì)胞,所有的激動(dòng)劑作用2 min均可導(dǎo)致自由基產(chǎn)生的增加;對(duì)于神經(jīng)元細(xì)胞,PK11195和PpIX作用2 min僅導(dǎo)致自由基產(chǎn)生的短暫增加,而Ro5-4864無作用,這種差別可能與 PBR在不同細(xì)胞內(nèi)的分布差異有關(guān)[10]。

氨引起氧化應(yīng)激反應(yīng),通過酪氨酸殘基硝基化、星形膠質(zhì)細(xì)胞和神經(jīng)元細(xì)胞 RNA氧化導(dǎo)致蛋白質(zhì)修飾。氨導(dǎo)致的RNA和蛋白質(zhì)氧化可能減少突觸后蛋白質(zhì)合成,影響學(xué)習(xí)記憶功能。RNA氧化為HE患者神經(jīng)遞質(zhì)系統(tǒng)和基因表達(dá)的多重紊亂以及認(rèn)知障礙提供了新的解釋[11]。

2.5 氨引起GABA能神經(jīng)遞質(zhì)的改變 GABA是一種抑制性神經(jīng)遞質(zhì)。進(jìn)入線粒體的氨與α-酮戊二酸結(jié)合成谷氨酸,然后在谷氨酸脫羧酶的作用下生成GABA,通過激活GABA受體產(chǎn)生生物效應(yīng)。GABA受體分為GABAA、GABAB和GABAC3種類型。GABAA受體主要分布在腦內(nèi),激活后使氯離子內(nèi)流增加,導(dǎo)致突觸后膜超極化,從而產(chǎn)生神經(jīng)抑制作用。GABAA受體復(fù)合物的主要調(diào)控點(diǎn)包括苯二氮 (BZ)、巴比妥類、神經(jīng)類固醇和印防己毒素等。

氨可以直接與GABAA受體復(fù)合物相互作用,增強(qiáng)GABA能神經(jīng)遞質(zhì)的作用。利用放射配體結(jié)合試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)0.05～0.5 mmol/L的氨可提高蠅蕈醇(GABAA受體激動(dòng)劑)和氟硝西泮(苯二氮 受體激動(dòng)劑)與GABAA/BZ受體的親和力。細(xì)胞試驗(yàn)表明,0.2～0.5 mmol/L的氨可劑量依賴性地誘發(fā)GABA(10-5M)介導(dǎo)的神經(jīng)元Cl-內(nèi)流,其原因可能是氨參與增強(qiáng) GABA與GABAA受體的親和力[12]。

用NH4Cl處理星形膠質(zhì)細(xì)胞,可抑制GABA的攝取,同時(shí)增加GABA的釋放[13]。氨的這種效應(yīng)使細(xì)胞外的GABA濃度增加,從而激活GABAA受體。此外,如前所述,氨可以使PBR上調(diào),PBR水平升高能促進(jìn)神經(jīng)類固醇激素的產(chǎn)生,而神經(jīng)類固醇激素能上調(diào)GABAA受體密度,產(chǎn)生神經(jīng)抑制作用。

2.6 氨引起Glu能系統(tǒng)神經(jīng)的改變 與GABA神經(jīng)遞質(zhì)相反,Glu是中樞神經(jīng)系統(tǒng)的興奮性神經(jīng)遞質(zhì)。Glu受體分為兩種主要類型:離子型谷氨酸受體(iGluR)和代謝型谷氨酸受體(mGluR)。iG1uR根據(jù)受體選擇性激動(dòng)劑的不同,可進(jìn)一步分為 N-甲基-D-天冬氨酸(NM DA)受體、α-氨基-3-羥基-5-甲基-4-異 惡 唑 (α-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazolepopionate,AMPA)受體和海人藻酸(kainate,KA)受體。

Monfort等總結(jié)高氨對(duì)Glu神經(jīng)遞質(zhì)及其受體的影響:①氨可以引起Glu的釋放和攝取改變,這種改變的結(jié)果導(dǎo)致細(xì)胞外間隙Glu濃度的增加,最終導(dǎo)致Glu受體的激活;②氨可以引起星形膠質(zhì)細(xì)胞膜的谷氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)體(GLT)表達(dá)降低;③高濃度的氨可以直接激活NMDA受體。NMDA受體激活后導(dǎo)致Ca2+的內(nèi)流,Ca2+與鈣調(diào)素結(jié)合,激活一氧化氮合酶(NOS),導(dǎo)致NO合成增多,NO可以激活鳥苷酸環(huán)化酶,最終導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)cGM P濃度增加,引起進(jìn)一步的細(xì)胞效應(yīng);④慢性長(zhǎng)期中濃度的氨可以引起NMDA受體結(jié)合位點(diǎn)的降低,這可能是氨引起細(xì)胞間隙Glu濃度增高的代償反應(yīng);⑤不同濃度和作用時(shí)間的氨對(duì)NMDA功能的直接作用不同。1 mmol/L的氨可以通過抑制蛋白激酶C(PKC)磷酸化,抑制NMDA受體的激活,而0.1 mmol/L的氨沒有這種作用[14]。

2.7 氨引起的細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)通路的改變 絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinases,MAPKs)與細(xì)胞膜表面的生長(zhǎng)因子受體耦聯(lián),也可被細(xì)胞應(yīng)激激活。M APK家族通過磷酸化作用激活酶、轉(zhuǎn)錄因子、結(jié)構(gòu)蛋白以及其他細(xì)胞內(nèi)信號(hào)因子,其成員包括ERK,p38-MAPK和JNK等。Jayakumar等觀察到,用NH4Cl處理星形膠質(zhì)細(xì)胞,可以激活MAPK通路,用抗氧化劑可以阻止這種激活效應(yīng),并且 MAPK通路阻滯劑可以使星形膠質(zhì)腫脹的程度減輕[15]。

核轉(zhuǎn)錄因子(nuclear factor-kappa B,NF-κ B)是體內(nèi)廣泛存在的一種即早刻轉(zhuǎn)錄因子,通過激活細(xì)胞因子、細(xì)胞黏附分子、生長(zhǎng)因子和免疫受體等的表達(dá)發(fā)揮作用。NF-κ B通常由P65和P50亞基以異源二聚體的方式與抑制分子I-κ Bα結(jié)合,存在于胞漿中。 當(dāng) I-κ Bα被磷酸化后,I-κ Bα與 NF-κ B分離,NF-κ B轉(zhuǎn)位進(jìn)入細(xì)胞核,刺激多種基因的轉(zhuǎn)錄。Sinke等發(fā)現(xiàn)5 mmol/L的 NH4Cl處理星形膠質(zhì)細(xì)胞可以引起 NF-κ B轉(zhuǎn)位的增加,而采用抗氧化酶、維生素E以及p38-MAPK的特異性抑制劑均可以降低 NF-κ B的轉(zhuǎn)位,表明氧化應(yīng)激、M APK信號(hào)通路參與氨引起的 NF-κ B激活[16]。NF-κ B的激活還可以促進(jìn)誘導(dǎo)型一氧化氮合酶(iNOS)表達(dá)的增加[17],進(jìn)而促進(jìn)一氧化氮(NO)的合成,后者可以導(dǎo)致星形膠質(zhì)細(xì)胞腫脹。采用NF-κ B抑制劑BAY11-7082和 SN-50可以抑制氨引起的NO產(chǎn)生及細(xì)胞腫脹。

此外,氨還可以直接引起細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度增加[18],激活細(xì)胞內(nèi)Ca2+依賴性蛋白酶(如 NOS)產(chǎn)生自由基,促進(jìn) Glu釋放等。

2.8 氨對(duì)水通道蛋白4表達(dá)的作用 水通道蛋白4(Aquaporin 4,AQP4)屬于特異性的水通道蛋白家族成員之一。人類AQP4基因定位于染色體18q11.2和q12.1連接處,編碼大約31 kDa和34 kDa兩種蛋白異構(gòu)體,兩者在大腦均有表達(dá),但前者主要存在于其他組織。AQP4在星形膠質(zhì)細(xì)胞含量豐富,特別是在星形膠質(zhì)細(xì)胞與皮質(zhì)毛細(xì)血管相對(duì)應(yīng)的終足部位。這種巧妙的定位說明AQP4對(duì)血腦屏障水的通透性調(diào)節(jié)具有特殊的作用。

Rama Rao等研究發(fā)現(xiàn),用 5 mmol/L的 NH4Cl處理星形膠質(zhì)細(xì)胞,10 h后就可觀察到AQP4表達(dá)水平增加,并持續(xù)到48 h,細(xì)胞腫脹出現(xiàn)在給藥12 h后[19]。相關(guān)分析結(jié)果表明,AQP4表達(dá)的增加與細(xì)胞腫脹之間存在相關(guān)性(r2=0.95)。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),CsA可劑量依賴性地抑制氨引起的AQP4表達(dá)增加,同時(shí)也能抑制氨引起的膠質(zhì)細(xì)胞腫脹,說明線粒體MPT可能參與氨引起的AQP4表達(dá)增加[20]。此外,氧化應(yīng)激、錳均參與AQP4表達(dá)調(diào)節(jié)[21]。

3 小結(jié)

氨可以通過引起能量代謝、氧化應(yīng)激、線粒體MPT、GABA和Glu神經(jīng)遞質(zhì)系統(tǒng)、細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)以及 AQP4表達(dá)的改變,導(dǎo)致星形膠質(zhì)細(xì)胞水腫,使星形膠質(zhì)細(xì)胞對(duì)神經(jīng)元的營(yíng)養(yǎng)支持作用降低,這些因素綜合作用的結(jié)果是產(chǎn)生HE。降氨、促進(jìn)氨排泄治療已是臨床治療HE的有效手段,明確氨在HE發(fā)病機(jī)制的作用,可為進(jìn)一步開發(fā)抗氨毒性的HE治療藥物提供新的思路。

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