功能性消化不良肝郁脾虛證患者C-型鈉尿肽與神經(jīng)營養(yǎng)因子相互作用機制研究進展*

胡俊秀，荊堂堂，蔡正旭，王雪君，郭慧淑

大連醫(yī)科大學(xué)(大連 116011)

功能性消化不良(Functional dyspepsia ,FD)是一種常見的胃腸功能性疾病，多呈現(xiàn)餐后飽脹不適，上腹痛并燒灼感等癥狀的慢性消化系統(tǒng)疾病[1]。隨著社會壓力的加重，F(xiàn)D的發(fā)病率逐年升高，嚴(yán)重影響人們的生活質(zhì)量。中醫(yī)古籍根據(jù)FD的臨床癥狀，多將其歸于“痞滿”、“胃脘痛”。中醫(yī)辨證亦分為不同證型，肝郁脾虛是臨床最為常見的證型。鈉尿肽是共存于胃腸道與中樞神經(jīng)系統(tǒng)的一類神經(jīng)肽類物質(zhì)，以神經(jīng)遞質(zhì)形式發(fā)揮相應(yīng)作用。研究表明[2]，C-型鈉尿肽(C-type natriuretic peptide,CNP)于腦內(nèi)高表達(dá)，并存在于胃腸道與胃腸運動有關(guān)。肝郁脾虛型FD中，CNP濃度增高，抑制胃腸道的運動[3]。神經(jīng)營養(yǎng)因子(Brain derived neurotrophic factor ,BDNF)和神經(jīng)生長因子(Nerve growth factor,NGF)是神經(jīng)前體的增殖誘導(dǎo)因子和生存因子。原始嗅覺神經(jīng)前體是一種后天神經(jīng)發(fā)生的模型，用于研究CNP與BDNF和NGF在增殖、分化調(diào)控中的相互作用。CNP抑制了thbdnf-和ngf -誘導(dǎo)的嗅覺神經(jīng)前體增殖，促進了分化，這是對鈉尿肽的一種特異性的作用[4]。

1 非可控性炎癥概念

1.1 功能性消化不良的現(xiàn)代醫(yī)學(xué)闡述 在全球范圍內(nèi)，F(xiàn)D是最常見的功能性胃腸道疾病(FGID)之一,患病率高達(dá)30%[5]。2016年羅馬IV標(biāo)準(zhǔn)重新定義了FD中“餐后不適綜合征(PDS)”和“上腹痛綜合征(EPS)”的兩個亞型[6]，其發(fā)病機制多是由于腸道可能直接誘導(dǎo)亞組的腦功能障礙。腦腸軸的功能失調(diào)導(dǎo)致胃腸運動障礙，腸內(nèi)通透性增加，內(nèi)臟的超敏反應(yīng)和非正常的免疫激活。遺傳因素在消化不良的發(fā)生發(fā)展中起重要作用。其中G蛋白β3(GNβ3)亞基C825T被確定與FD有關(guān)[7]，結(jié)果具有可重復(fù)性。有研究發(fā)現(xiàn)[8]幽門螺桿菌雖不影響液體胃排空,但能減慢固體胃排空。功能性消化不良患者胃竇壁含乙酰膽堿、P物質(zhì)的神經(jīng)纖維減少,而含血管活性腸肽能的神經(jīng)纖維增多。研究表明[9]功能性消化不良患者胃黏膜胃動素水平下降，可能是FD發(fā)病的機制之一。Hong等[10]檢測提示FD 患者上腹痛癥狀與胃高敏感性和焦慮有關(guān)。在我們課題組鈉尿肽對胃腸運動調(diào)節(jié)方面的研究已證明[11]胃腸道內(nèi)NP及NPs的分布，并對大鼠及人平滑肌的自發(fā)性運動有抑制作用，此外，電生理實驗也證明了鈉尿肽可通過調(diào)節(jié)迷走神經(jīng)的傳出活動來影響胃腸功能[12]。

1.2 功能性消化不良的中醫(yī)認(rèn)識 祖國醫(yī)學(xué)認(rèn)為，脾臟是后天之根本，與胃同居中焦[13]，共主升清降濁,是人體升降運動之樞紐。肝主疏泄，脾主運化，肝氣拂動而乘脾。肝臟和脾臟在生理與病理學(xué)上息息相關(guān)。當(dāng)肝氣怫郁 ,影響脾的運化、升清功能。無論是飲食還是情緒因素，都會導(dǎo)致脾胃受損，升降失司,運納失常,氣機壅滯。肝郁常伴隨脾虛癥狀。臨床多以脾虛為本,以肝郁為標(biāo),治法多為以疏肝健脾。運輸暢通無阻;脾胃健康，消化吸收功能正常。中醫(yī)古籍中“痞滿”與功能消化不良表現(xiàn)上腹部不適、早飽等胃腸運動障礙的主要臨床特點最為相似?！捌M”是由表邪入里、脾胃虛弱等導(dǎo)致中焦氣機阻滯、升降失常引起的胃脘痞悶脹滿不舒的一種癥狀。正如《中醫(yī)內(nèi)科學(xué)·痞滿》中描述的“心下痞塞、胸隔滿悶、觸之無形、按之柔軟、壓之不痛的證候”。即痞滿的病因多樣,病位在胃,但與肝脾密切相關(guān)。有研究者在FD 中醫(yī)證候研究中發(fā)現(xiàn)[14]，F(xiàn)D 患者存在明顯的焦慮、抑郁傾向，以脾虛氣滯證最為常見，且在前期研究中，以疏肝理氣健脾法治療FD，臨床療效顯著。

2 CNP與BDNF的結(jié)構(gòu)及特征論述

2.1 CNP的簡述 鈉尿肽(Natriuretic peptide，NP)[15]是共存于神經(jīng)系統(tǒng)和胃腸道的一類神經(jīng)肽類物質(zhì)，以激素或神經(jīng)遞質(zhì)形式發(fā)揮生理作用。鈉尿肽家族由心房鈉尿肽(ANP)、腦鈉肽(BNP)和C-型鈉尿肽(CNP)組成。有研究者首次在豬、大鼠和人中樞神經(jīng)系統(tǒng)中以22-和53-氨基酸形式[4]描述CNP，該分子結(jié)合了一種環(huán)狀結(jié)構(gòu)，這是所有鈉尿肽的共同特征，該環(huán)對于維持CNP的生物學(xué)活性起關(guān)鍵作用，是其與受體結(jié)合的必須結(jié)構(gòu)[16]。人體組織的基因分離和氨基酸測序表明，一個pre-pro CNP的126個氨基酸(100)和一個pro-CNP加工成CNP-53和CNP-22。序列分析表明，前體CNP的編碼區(qū)中至少有兩個外顯子。該基因在5'區(qū)域的側(cè)翼是順式作用調(diào)節(jié)元件，CNP基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)節(jié)機制并不相同[17]，其中它的濃度高于ANP或BNP。測定肽的氨基酸序列與ANP和BNP的氨基酸序列有顯著的相似性，特別是在17個殘留序列中有兩個半胱氨酸殘基[18]。與ANP和BNP相比，CNP在第二種半胱氨酸殘基中終止，缺乏進一步的C-末端擴展。這種肽顯示了類似于ANP和BNP的藥理譜。因此，該肽被指定為“c型鈉尿肽(CNP)”，第三位加入鈉尿肽家族[19]。

2.2 BDNF的研究 BDNF屬于生長因子家族，是1982年由德國科學(xué)家Barde等人首次從豬腦中分離純化提出的一種蛋白質(zhì)[20]，在發(fā)育過程中參與調(diào)節(jié)神經(jīng)系統(tǒng)神經(jīng)元群的存活和分化。其中，BDNF的分子單體是由119 個氨基酸殘基組成的分泌型成熟多肽，分子量為13.15kD，主要由β折疊和無規(guī)則N-級結(jié)構(gòu)組成，為一種堿性蛋白質(zhì)。分析表明BDNF的氨基酸序列有相當(dāng)一部分與神經(jīng)生長因子(Nerve growth factor ,NGF)相同,故通稱為神經(jīng)營養(yǎng)因子(Neurotrop hic factor，NTF)。BDNF的基因產(chǎn)物是proBDNF,該前體蛋白以活動依賴性的方式(Activity dependent manner) 在軸突末突觸前受體信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑促進谷氨酸(Gluta micacid,Glu)[21]的釋放,同時通過突觸后受體途徑增強受體活性，以增加膽堿能纖維和海馬神經(jīng)元樹突棘的數(shù)量，以某些特殊轉(zhuǎn)運方式到達(dá)腦中各組織發(fā)揮特殊作用。BDNF可與高親和力受體酪氨酸激酶B(Trk B)受體結(jié)合，其對神經(jīng)細(xì)胞的保護、促進神經(jīng)元存活，防止抑郁等作用。與低親和力的p75結(jié)合，內(nèi)源性proBDNF通過激活P75NTR可以易化海馬的LTD。隨著對BDNF生理作用及機制的深入研究，BDNF在神經(jīng)系統(tǒng)疾病治療中的意義也逐漸被開發(fā)出來。BDNF特異性受體Trk B蛋白對有退行性變的神經(jīng)元起到營養(yǎng)神經(jīng)的作用，而BDNF及其特異性受體Trk B的缺失，可能是引起海馬神經(jīng)元萎縮凋亡進而導(dǎo)致抑郁癥的發(fā)生。通過構(gòu)建轉(zhuǎn)導(dǎo)肽[22]與BDNF融合蛋白,可實現(xiàn)BDNF跨膜運輸，并達(dá)到治療神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病的目的。另有研究表明BDNF在腸道動力和內(nèi)臟敏感性中有重要調(diào)節(jié)作用。

3 CNP及BDNF在胃腸道和腦內(nèi)的分布

從中樞神經(jīng)系統(tǒng)中分離出來的CNP，作為一種神經(jīng)遞質(zhì)，發(fā)揮重要作用。現(xiàn)有證據(jù)表明[23]，在小腸、睪丸、卵巢、子宮、胸腺和頜下腺中均存在CNP，盡管其周圍組織的濃度遠(yuǎn)低于[24]大腦，但仍參與了許多其他系統(tǒng)的生理功能調(diào)控。既往研究表明，CNP依次在心血管系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)、泌尿系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)、感覺系統(tǒng)[25]依次被發(fā)現(xiàn)。不僅在大鼠內(nèi)皮細(xì)胞和血管平滑肌細(xì)胞中，CNP的產(chǎn)生和分泌都得到了證實，在人冠狀動脈中也證實了鈉尿肽基因的表達(dá)[26]。Komatsu等最初證實CNP也存在于胃腸道中，Gower等[27]于2000年在大鼠胃竇黏膜和肌肉組織中發(fā)現(xiàn)了3種NPR受體。近年來，關(guān)于CNP與胃腸道關(guān)系的研究越來越多并逐漸成為熱點。有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)在所有胃腸道的外分泌、上皮細(xì)胞和肌肉細(xì)胞中，GC-A和GC-B活性的定位表明其在腺體分泌、細(xì)胞增殖和肌肉活動調(diào)節(jié)中的作用。研究表明[28]NP 存在于胃腸道并與胃腸運動密切相關(guān)。CNP神經(jīng)元在不同動物中有不同的分布規(guī)律，鼠CNP神經(jīng)元主要分布在小腦，而人的主要分布在下丘腦。文獻(xiàn)報道[29]在腦內(nèi)，NP 分布于神經(jīng)系統(tǒng)的大腦皮層、海馬、邊緣系統(tǒng)，CNP mRNA已在出生后大鼠腦的各個區(qū)域發(fā)現(xiàn)，特別是在嗅覺區(qū)域和海馬區(qū)域，并且在許多大腦區(qū)域可檢測到GC-B mRNA存在，包括邊緣皮質(zhì)，新皮質(zhì)，嗅覺系統(tǒng)投射區(qū)，海馬和杏仁核。利鈉肽作為神經(jīng)遞質(zhì)或神經(jīng)調(diào)質(zhì)起作用，并通過調(diào)節(jié)下丘腦-垂體-腎上腺軸抑制 ACTH 及 CRH的分泌。BDNF是神經(jīng)元、神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞及支配的靶組織分泌的多肽[30],其主要來源于大腦神經(jīng)元、血管內(nèi)皮細(xì)胞及血小板，在中樞神經(jīng)系統(tǒng)神經(jīng)元中高表達(dá)，其中皮層和海馬含量最高，并且廣泛分布于神經(jīng)末梢。大腦皮質(zhì)的III—V層錐體細(xì)胞、杏仁體、海馬區(qū)、下丘腦、隔區(qū)、腦干神經(jīng)核的神經(jīng)元及纖維、小腦和上丘均能檢測到BDNF蛋白且BDNF mRNA有所表達(dá)[31]。Altar等研究表明[32]表明，內(nèi)源性BDNF蛋白廣泛分布在神經(jīng)纖維中，包括神經(jīng)末梢和前終末軸突，黑質(zhì)杏仁核和丘腦神經(jīng)元組含有高水平的BDNF mRNA。BDNF作為一種內(nèi)分泌肽，廣泛分布于腸道神經(jīng)元、內(nèi)分泌細(xì)胞和胃內(nèi)上皮細(xì)胞。研究證實，BDNF大量存在于內(nèi)臟、腸神經(jīng)元和腸黏膜[33]。Donovan 等[34]發(fā)現(xiàn) BDNF敲除小鼠血管內(nèi)皮細(xì)胞間隙增寬、內(nèi)皮細(xì)胞破損、屏障破壞。BDNF除了分布在中樞神經(jīng)系統(tǒng)外還存在于血管內(nèi)皮細(xì)胞及血小板中。Yang等[35]在肝細(xì)胞癌動物模型和細(xì)胞培養(yǎng)中發(fā)現(xiàn)TrkB和BDNF蛋白高表達(dá)于肝細(xì)胞癌組織和細(xì)胞系，但在正常肝組織中并不表達(dá)。

4 CNP與BDNF的生理功能

CNP作為鈉尿肽家族的一個獨特成員，可能獨立運作發(fā)揮作用，也可與其他重要鈉尿肽一起運作。ANP和BNP是主要在心臟中合成的循環(huán)肽，發(fā)揮鈉-利尿、血管舒縮等降壓和維持電解質(zhì)穩(wěn)態(tài)的功能。ANP、BNP可以刺激內(nèi)皮細(xì)胞釋放CNP[36]。三種肽也可相互調(diào)節(jié)各自的合成和分泌,如由多個臟器的血管內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生的CNP以自分泌或旁分泌的方式作用于全身各器官。鈉尿肽通過與一些膜結(jié)合的顆粒狀鳥苷酸環(huán)化酶相互作用而發(fā)揮其生物學(xué)作用[37]。有兩種是鈉尿肽受體(NPR～，NPR～);一種是內(nèi)源肽鳥苷素的受體。CNP主要存在于血管內(nèi)皮并激活特定的GC偶聯(lián)NPR-B 。NPR的cGMP產(chǎn)生不僅僅依賴于利尿鈉肽的循環(huán)濃度和NPR結(jié)合的程度。CNP主要作用于細(xì)胞膜上的NPR-B，激活與質(zhì)膜相連的鳥苷酸環(huán)化酶,從而胞內(nèi) GTP 轉(zhuǎn)化成第二信使 cGMP。既往研究表明[38]，胃竇平滑肌細(xì)胞存在NPR-B 受體，CNP 能通過該受體使胞內(nèi)cGMP含量上升，從而激活下游通路，使平滑肌自主收縮受到抑制。在胃腸道中，CNP的生理功能主要集中在吸收、分泌和調(diào)節(jié)腸道運動。研究表明CNP對不同動物相同部位、同一部位不同平滑肌的胃動力存在影響。CNP誘導(dǎo)的抑制作用在胃底部最有效，胃竇部最弱。表明胃竇的收縮功能比胃底功能更強。在神經(jīng)系統(tǒng)方面，中國醫(yī)科大學(xué)第二臨床學(xué)院毛志芹等[39]對窒息后新生兒血漿C型利鈉肽的改變做了研究認(rèn)為血漿CNP的水平與窒息程度有關(guān)。CNP與腦血管內(nèi)皮細(xì)胞的B受體結(jié)合,發(fā)揮其擴血管機制使顱壓降低。Kazaumi等[40]研究證實CNP在SAH急性期增高,可推測CNP參與了顱內(nèi)出血中血管的調(diào)節(jié)。相關(guān)研究表明[41]，在三腦室前腹側(cè)區(qū)(A3V3)，CNP神經(jīng)元多集中于此，能夠拮抗CNS腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)，共同維持體內(nèi)水鹽代謝。在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中，BDNF主要在神經(jīng)元內(nèi)合成,由順行性軸漿運輸至軸突末梢,釋放后通過特異性受體作用于靶組織發(fā)揮作用。其中，TrkB是一種轉(zhuǎn)移誘導(dǎo)和抑制凋亡的蛋白，其基因定位于染色體上，內(nèi)含838個氨基酸蛋白。BDNF能夠通過各種特異性方式結(jié)合受體TrkB，并激活多個傳導(dǎo)通路，包括絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)途徑[42]。Quartu等[43]證實BDNF及其相關(guān)受體，酪氨酸受體激酶TrkB，廣泛表達(dá)于腦內(nèi)嗅皮質(zhì)，而BDNF順行進入海馬。BDNF也可由神經(jīng)元的靶細(xì)胞分泌,反向作用營養(yǎng)神經(jīng)元,對神經(jīng)細(xì)胞的生長和修復(fù)起到十分重要的作用。BDNF能夠保護大鼠腦組織原代細(xì)胞的多巴胺能神經(jīng)元的自發(fā)性死亡，而且能夠保護神經(jīng)元在選擇性毒素1-甲基-4苯基吡啶(MPP)中的TH免疫反應(yīng)性。在成熟的神經(jīng)元細(xì)胞中，生長因子在維持神經(jīng)元表型[44]和調(diào)節(jié)突觸效應(yīng)中發(fā)揮作用。研究發(fā)現(xiàn)BDNF的一系列生長因子在大腦中具有神經(jīng)保護和修復(fù)能力，這使得它們被用作各種神經(jīng)退行性疾病的治療靶點[45]。此外BDNF能促進神經(jīng)發(fā)生及調(diào)節(jié)神經(jīng)可塑性，BDNF表達(dá)增多促進海馬區(qū)的神經(jīng)發(fā)生，而且降低BDNF在前額葉皮層的表達(dá)，導(dǎo)致焦慮癥的發(fā)生，在抑郁癥的發(fā)病過程中起到重要的作用。BDNF 與內(nèi)臟高敏感性密切相關(guān),且參與胃腸道動力調(diào)節(jié)。BDNF 還與5-HT、P物(SP)、CGRP 等調(diào)節(jié)腸道感覺和胃腸動力調(diào)質(zhì)相關(guān)[46]。2004 年 Nishiyama 等[47]發(fā)現(xiàn) Al-Chaer 模型還具有腸道動力異常的特點，實驗發(fā)現(xiàn)乳鼠期結(jié)腸擴張可致基礎(chǔ)狀態(tài)下成年大鼠胃內(nèi)敏感性增高，BDNF呈高表達(dá)。Grider等[45]研究發(fā)現(xiàn)，BDNF可以增強由黏膜刺激引起的大鼠離體結(jié)腸蠕動反射，而在小鼠結(jié)腸的蠕動反射明顯減弱。Donovan等[34]研究表明炎癥條件下，BDNF 在微血管內(nèi)皮細(xì)胞中表達(dá)增多，并促進內(nèi)皮鈣黏著蛋白的表達(dá)，抑制內(nèi)皮屏障功能失調(diào)。

5 CNP與BDNF間的相互作用機制

川久保啟司[48]研究表明腦內(nèi)神經(jīng)肽對胃細(xì)胞具有保護作用。外環(huán)境傳入的信息,經(jīng)整合后由自主神經(jīng)和神經(jīng)內(nèi)分泌系統(tǒng)將信息傳遞到胃腸道的腸道神經(jīng)叢，而BDNF能夠調(diào)節(jié)腸道動力,其機制可能是BDNF參與ENS的發(fā)育和維持，調(diào)節(jié)腸道神經(jīng)傳導(dǎo)[49],直接作用于胃腸道平滑肌細(xì)胞,以調(diào)整胃腸道的活動從而完成對胃腸的調(diào)控。研究表明CNP除了排鈉擴血管和調(diào)節(jié)電解質(zhì)平衡外,還可以抑制平滑肌細(xì)胞的增殖[50]。免疫組織化學(xué)等方法，證明了胃腸道具有NP免疫活性和結(jié)合位點,并發(fā)現(xiàn)NP抑制胃與結(jié)腸平滑肌的活動。NP刺激胃竇黏膜產(chǎn)生cGMP,其中CNP的作用最強。我們研究表明在肝郁脾虛型 FD 大鼠中的胃腸內(nèi) CNP受體NPRB 表達(dá)上調(diào)，逍遙散對其有干預(yù)作用。我所在小組的實驗研究結(jié)果表明在腦內(nèi)的海馬細(xì)胞上 NPRB 表達(dá)上調(diào)，腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子(brain-derived neurotrophic factor，BDNF)表達(dá)下調(diào)。并且這些結(jié)果提示可能通過 NP-cGMP 信號通路參與肝郁脾虛證 FD 的胃內(nèi)機制。我們發(fā)現(xiàn)，肝郁脾虛大鼠海馬上 BDNF 表達(dá)明顯下降而CNP受體 NPRB 表達(dá)上調(diào)，且NP-cGMP 信號通路肝郁脾虛大鼠海馬 BDNF表達(dá)的下調(diào)過程。慢性應(yīng)激能夠下調(diào)BDNF的表達(dá)導(dǎo)致相關(guān)器官萎縮以及海馬 CA3 區(qū)神經(jīng)元的死亡，并損傷神經(jīng)可塑性，導(dǎo)致情緒障礙的發(fā)生。BDNF和CNP可以相互作用以促進嗅上皮內(nèi)ORN的成熟，BDNF用于促進子細(xì)胞的快速增殖，并且CNP作用于任一細(xì)胞類型以促進向下一個成熟檢查點的分化。CNP對BDNF作用的細(xì)胞被8-bromo-cGMP模仿。cGMP具有促有絲分裂和抗促有絲分裂作用[51]。研究表明在嗅覺神經(jīng)元上，BDNF或NGF的情況下，CNP顯示出強的抗促分裂作用，CNP 拮抗BDNF通過 MAPK 通路介導(dǎo)的細(xì)胞增殖,這表明CNP 參與海馬神經(jīng)元細(xì)胞上 BDNF 的分泌過程[52]。

6 展 望

CNP與BDNF的相互作用機制與情緒調(diào)節(jié)及胃腸運動密切相關(guān)，目前尚無從腦內(nèi)到胃腸道的研究與肝郁脾虛證FD關(guān)系的報道。隨著對FD發(fā)病機制的深入研究，將會進一步揭示腦腸肽與神經(jīng)遞質(zhì)的相互作用機制。但由于腦腸肽之間相互影響、共同調(diào)節(jié)胃腸功能，眾多腦腸肽共同作用引起FD的臨床表現(xiàn)，并且FD的發(fā)病機制尚未完全闡明，因此各腦腸肽在肝郁脾虛證FD中的具體相互作用機制還有待于進一步研究。