膽囊收縮素及其受體的研究進展*

李秋菊 綜述，王 豐 審校

(1.天津醫(yī)科大學(xué)研究生學(xué)院 300070；2.天津市急腹癥器官損傷與中西醫(yī)結(jié)合修復(fù)重點實驗室 300100)

膽囊收縮素(cholecystokinin，CCK)是由IVY等[1]命名的一種胃腸道激素。CCK受體(cholecystokinin receptor，CCKR)介導(dǎo)CCK的分子效應(yīng)，CCKR屬于G蛋白偶聯(lián)受體的A類視紫紅質(zhì)樣受體。CCK和CCKR不僅在消化系統(tǒng)占有重要地位，在心血管系統(tǒng)和神經(jīng)系統(tǒng)等也發(fā)揮著重要作用。它們既參與調(diào)節(jié)膽囊收縮、胰酶分泌、胰腺生長和胃腸蠕動等，又參與調(diào)節(jié)心率、血壓、進食、疼痛、體溫及情緒等。本綜述的創(chuàng)新點是：(1)同類綜述多是從CCK對某種器官的生理作用分類后的角度討論，重點在糖尿病等方面，而本綜述從生物體CCK相關(guān)系統(tǒng)分類后的角度討論，全面而詳細地總結(jié)最新基礎(chǔ)研究成果，更多可能地為臨床應(yīng)用提供更堅實的基礎(chǔ)；(2)本綜述詳細總結(jié)了近年來已解決的基礎(chǔ)問題，例如CCK的釋放途徑、CCKR分布的物種差異性、CCKR的激活途徑等以及還有待研究的問題，例如CCK對基因工程鼠胰腺是否有直接營養(yǎng)作用、CCK在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中如何調(diào)節(jié)體溫和CCK在相關(guān)疾病如腫瘤中的作用機制等，同時也提出了未來可能的研究方向：尋找CCK相關(guān)腫瘤合適的治療靶點和治療藥物等；(3)近年來越來越多的研究發(fā)現(xiàn)CCK和CCKR不僅參與消化系統(tǒng)疾病，例如急性和慢性胰腺炎、胃腸道功能性消化不良、腸易激綜合征、慢性便秘、胃食管反流、肥胖等，而且CCK及CCKR也參與胃腸道和神經(jīng)內(nèi)分泌等腫瘤的生長。這引起消化病腫瘤學(xué)臨床方面的極大關(guān)注，因此有必要對CCK的生理和病理作用進行深入研究。目前仍缺乏足夠特異度和敏感度的診斷CCK相關(guān)腫瘤的方法，且應(yīng)用于CCK相關(guān)腫瘤的靶點藥物也有限，因此對CCK和CCKR深入研究將有助于上述問題的解決，進而為相關(guān)腫瘤的治療開辟道路。

1 CCK

1.1 CCK的分布

1902年英國科學(xué)家BAYLISS等[2]發(fā)現(xiàn)了1種從狗身上獲得的物質(zhì)能刺激胰腺分泌，當時這種提取物被懷疑是促胰酶素。1919年SAYEGH[3]發(fā)現(xiàn)，用BAYLISS等的同樣的方法獲得的提取物也能使膽囊收縮。1928年IVY等[1]證實了收縮膽囊的物質(zhì)也能從刺激胰腺分泌的物質(zhì)中分離出來，他們稱這種物質(zhì)為現(xiàn)名即CCK。1943年，HARPER等[4]發(fā)現(xiàn)靜脈注射上段小腸黏膜提取物能刺激胰腺分泌，他們命名該提取物為促胰液素。最后，1944年，GREENGARD等[5]證實了該提取物與促胰酶素不同。1967年，MUTT等[6]發(fā)現(xiàn)促胰酶素和CCK為同一物質(zhì)。因為該激素的第一個名字是IVY等[1]取的CCK,故此名代替了促胰酶素這個名字，沿用至今。

CCK作為一種腦腸肽，廣泛存在于消化系統(tǒng)和中樞神經(jīng)系統(tǒng)，具有種屬和組織特異性。在消化系統(tǒng)中，常見CCK大分子形式，主要存在于腸道的黏膜層，以CCK-33為主要形式。而在中樞神經(jīng)系統(tǒng)，CCK以小分子形式為主，含量最高的是大腦皮層等部位[7]。除此以外，CCK也存在于幾個內(nèi)分泌腺(垂體細胞、甲狀腺C細胞、胰島、腎上腺和睪丸)、外周神經(jīng)、皮質(zhì)和髓質(zhì)腎細胞、心肌細胞、免疫細胞及相關(guān)的腫瘤中。

CCK是一類長短不同的分子的總稱，長短不同的CCK是由含115個氨基酸殘基的CCK剪切成的多肽。MUTT等[8]首先報道了CCK-33。后來又相繼發(fā)現(xiàn)了CCK-39、CCK-58、CCK-83和CCK-8。目前已知的CCK形式還有CCK-25、CCK-22、CCK-18、CCK-12、CCK-7、CCK-6、CCK-5、CCK-4[9]。CCK-8是具有全部生物學(xué)活性的最小單位[10]。所有已知的CCK的生物學(xué)效應(yīng)都存在于保守的酰胺化的C端的四肽中，而N端不同長度的延伸能提高受體結(jié)合的生物學(xué)效能和特異性[11]，CCK C端第7位上的酪氨酸均以硫酸化形式存在，是保持CCK的生物活性必不可少的。

1.2 CCK的釋放

循環(huán)中CCK主要源于小腸內(nèi)分泌I細胞[12]。飲食中蛋白質(zhì)和L-氨基酸及油脂會顯著刺激CCK的釋放，而碳水化合物僅刺激釋放少量的CCK。此外，鹽酸也能刺激釋放CCK。其中蛋白質(zhì)分解產(chǎn)物和脂肪誘導(dǎo)CCK釋放的能力最強[13]。在基礎(chǔ)狀態(tài)下，血漿CCK濃度是1 pmol/L或者更少。在最大刺激強度下，其濃度能在20 min內(nèi)增加到3～5 pmol/L，然后在無刺激情況下逐漸降低到基礎(chǔ)水平。在神經(jīng)元中，CCK的表達受生長因子、環(huán)磷酸腺苷、多巴胺、雌激素和損傷情況的影響。而神經(jīng)元的釋放能直接在大腦切片中檢測出來[14]。鉀誘導(dǎo)的去極化可導(dǎo)致鈣依賴性CCK的釋放，從而影響下游信號的傳導(dǎo)[15]。在大鼠大腦皮質(zhì)突觸中增加鉀離子和鈣離子后，可以使CCK-8的釋放增加到200%。

迄今為止，已發(fā)現(xiàn)了細胞釋放CCK的5種途徑[16]：第一，內(nèi)分泌途徑。內(nèi)分泌細胞釋放CCK進入毛細血管中。第二，神經(jīng)分泌途徑。神經(jīng)元將CCK釋放到突觸間隙。第三，旁分泌途徑。研究發(fā)現(xiàn)在小腸黏膜上存在旁分泌細胞，可向鄰近的靶細胞伸出胞質(zhì)突觸。第四，自分泌途徑。自分泌細胞能刺激自身生長。CCK被釋放到該細胞受體上，而這些受體也在該細胞上表達，自分泌被認為對癌生長有很大影響。例如，研究表明，人甲狀腺髓樣癌細胞能被內(nèi)源性非硫酸化CCK-8自我刺激。第五，精子分泌途徑。CCK經(jīng)頂體釋放后與卵細胞膜上的受體緊密結(jié)合。

2 CCKR

2.1 CCKR的分布

CCK與CCKR結(jié)合發(fā)揮相應(yīng)的生理效應(yīng),CCKR分為CCK1受體(cholecystokinin 1 receptor,CCK1R)和CCK2受體(cholecystokinin 2 receptor,CCK2R)。1980年在胰腺腺泡中最先發(fā)現(xiàn)了CCK1R，1980年又在腦中檢測到了CCK2R。CCK1R基因位于人4號染色體，位于小鼠5號染色體上，而CCK2R基因位于人類11號染色體位于小鼠7號染色體上，每個基因都含有5個外顯子和4個內(nèi)含子，CCK1R與 CCK2R大約有48%的同源性序列[17]。兩者均屬G蛋白偶聯(lián)受體的A類視紫紅質(zhì)樣受體，它包括了N-端胞外域、C-端胞漿域及連接胞內(nèi)外的7次跨膜結(jié)構(gòu)域3個部分。

CCK1R主要分布在膽囊、胰腺、胃等外周組織中，主要參與消化系統(tǒng)功能的調(diào)節(jié)，CCK1R也在垂體肌間神經(jīng)叢和中腦區(qū)域表達，硫酸化CCK與CCK1R高親和力結(jié)合[18]。CCK2R主要分布在大腦中樞神經(jīng)系統(tǒng)[19]，特別是大腦皮層和邊緣區(qū)，如海馬、嗅結(jié)節(jié)、杏仁核和伏隔核，同時也在胃腸道、卵巢、胰腺等外周組織中表達。與CCK1R相比，CCK2R選擇性較低，因為它能與非硫酸化CCK高親和力結(jié)合。值得注意的是，胰腺上CCKR的表達具有物種特異性[20]。在人、豬與嚙齒動物、狗之間存在較大差異，人、豬胰島細胞表達大量的CCK2R，而嚙齒動物、狗的胰島細胞表達大量的CCK1R。

2.2 CCKR的激活途徑

CCKR的激活涉及多個途徑。兩種CCKR都可通過異源三聚體G蛋白激活磷脂酶亞型[21]，生成肌醇三磷酸和動員細胞內(nèi)鈣離子并激活蛋白激酶C，此外還可激活絲裂原活化蛋白激酶級聯(lián)反應(yīng)，從而通過CCK1R增加胰腺的分泌和通過CCK2R促進細胞增殖；這兩個受體也激活磷脂酰肌醇3激酶通路，從而通過CCK1R增加胰腺分泌和通過CCK2R促進細胞增殖；兩個受體也能激活腺苷酸環(huán)化酶，導(dǎo)致環(huán)磷酸腺苷增加，也激活一氧化氮/環(huán)鳥苷酸通路，促進細胞增殖、胰腺分泌和胃保護；而CCK2R能激活JAK2/STAT3通路，從而介導(dǎo)生長效應(yīng)[22]。

3 CCK和CCKR對消化、心血管和中樞神經(jīng)系統(tǒng)的主要生理作用

3.1 CCK和CCKR對消化系統(tǒng)的主要生理作用

3.1.1CCK和CCKR對胃腸組織

CCK對胃動力的影響存在物種差異性。對豚鼠而言，CCK對胃動力有促進作用；而對人和狗而言，CCK能抑制胃排空[23]。CCK對胃酸分泌的影響因受體類型而異。CCK/胃泌素與CCK2R結(jié)合時，在一定程度上可以刺激胃酸分泌；當CCK與CCK1R結(jié)合可以抑制胃酸分泌。在CCK/胃泌素雙敲除的小鼠模型中，CCK與CCK2R結(jié)合刺激基底D細胞釋放生長抑素，而生長抑素又抑制壁細胞的胃酸分泌[24]。CCK也可通過迷走神經(jīng)途徑抑制胃酸分泌，但CCK的抑制胃酸分泌作用比刺激胃酸分泌功能強大。

CCK與CCKR結(jié)合后，對腸運動有興奮性作用[25]。研究發(fā)現(xiàn)CCK-8可引起有神經(jīng)支配的回腸縱行肌收縮，認為CCK-8可能作為一種神經(jīng)遞質(zhì)興奮腸道神經(jīng)元，從而導(dǎo)致肌肉收縮。腸道有大量的CCK神經(jīng)元分布，CCK可能直接作用于肌細胞起作用。CCK也可刺激腸道血流。這一觀察結(jié)果與腸道血管周圍CCK神經(jīng)末梢的分布一致。

3.1.2CCK和CCKR對膽胰組織

CCK與CCKR結(jié)合后能收縮膽囊，促進膽囊排空和膽汁釋放[26]。在正常進餐過程中，CCK血漿濃度與膽囊容積呈負相關(guān)；CCK介導(dǎo)的有節(jié)律的膽道收縮和Oddi括約肌舒張，使膽汁從膽囊釋放入十二指腸，參與食物消化。有研究發(fā)現(xiàn)脂肪鏈長短影響CCK調(diào)節(jié)膽汁釋放和膽囊收縮。CCK與CCKR結(jié)合后也能調(diào)節(jié)胰腺的分泌[26]。(1)CCK能增加胰腺分泌，例如分泌堿性磷酸酶、雙糖酶和腸激酶；(2)CCK能刺激酶的合成，例如胰淀粉酶、胰蛋白酶原和凝乳蛋白酶原；(3)CCK除了對酶的作用外，也能刺激液體和碳酸氫鹽的分泌。此外，CCK特別是CCK-8和CCK-33在狗和大鼠中能增加胰島素和胰高血糖素的分泌，但對人和豬沒有類似作用。與此一致的是，小鼠CCK基因的丟失會導(dǎo)致胰島體積縮小、β細胞體積下降和β細胞凋亡增加，從而導(dǎo)致高血糖；而過表達CCK的轉(zhuǎn)基因小鼠會表現(xiàn)出β細胞功能的改變、β細胞凋亡減少[27]。

研究發(fā)現(xiàn)CCK可促進胰腺質(zhì)量[26]，增大腺泡體積，同時發(fā)現(xiàn)CCK還可以使DAN、RNA和蛋白質(zhì)的含量增加。除了CCK在調(diào)節(jié)新生動物和成年動物胰腺生長方面的作用外，CCK已被證實在胰腺炎和手術(shù)切除后的胰腺再生中也占據(jù)著重要作用；但是在基因工程小鼠模型中，CCK是否對正常胰腺有直接營養(yǎng)作用仍有待深入研究，因為也有研究發(fā)現(xiàn)，在CCK缺陷轉(zhuǎn)基因小鼠模型中，胰腺體重是正常的[28]。

3.2 CCK和CCKR對心血管系統(tǒng)的主要生理作用

食物攝入會誘導(dǎo)腸內(nèi)I細胞分泌CCK，與CCKR結(jié)合后會導(dǎo)致局部腸道充血，從而通過促進腸道蠕動和分泌來促進消化吸收。為排除神經(jīng)系統(tǒng)的影響，GAW等[29]給去髓和切斷迷走神經(jīng)的大鼠頸靜脈注射CCK-8，觀察到大鼠的動脈壓升高并伴有心動過緩；MARKER等[30]對大鼠離體心臟灌注CCK-8，觀察到劑量依賴性的心動過緩，證實CCK-8可直接作用于心臟。在大腦中，CCK主要作為神經(jīng)遞質(zhì)參與心血管系統(tǒng)的調(diào)節(jié)。研究發(fā)現(xiàn)給大鼠脊髓蛛網(wǎng)膜下腔注射大劑量CCK-8(50 μg)可引起明顯降血壓和短期降心率作用，小劑量CCK-8(0.05 μg)則出現(xiàn)明顯的降心率作用。應(yīng)用CCK1R受體拮抗劑proglumide可以延遲CCK-8減慢心率的作用。

3.3 CCK和CCKR對神經(jīng)系統(tǒng)的主要生理作用

3.3.1攝食

CCK對攝食的調(diào)節(jié)除了胃腸道的參與外，還涉及神經(jīng)系統(tǒng)。研究證實，CCK激活迷走神經(jīng)傳入纖維上的CCK1R來減少進餐量及激活內(nèi)臟傳入纖維上的CCK1R來延長每餐進餐間隔時間。也有研究表明CCK1R的激活能刺激脂肪細胞分泌瘦素，從而控制食物的攝入[31]。此外也提出了其他CCK誘導(dǎo)食欲抑制的作用機制，例如條件性味覺厭惡及分泌催產(chǎn)素的刺激作用[32]。CCK調(diào)節(jié)飽腹感的作用在OLETF(CCK1R缺陷)大鼠中得到了明確的證明[33]。這些大鼠由于反饋飽腹感信號的丟失和下丘腦神經(jīng)肽Y過表達的增加而大量進食，從而導(dǎo)致肥胖，在OLETF大鼠中，給予CCK-8不能減少食物攝入，且對CCK1R拮抗劑的反應(yīng)也較弱。

3.3.2痛覺和溫覺

CCK在神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)廣泛表達，與疼痛生理過程密切相關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)在大鼠腦室或髓鞘內(nèi)注射極微量的CCK-8(1～4 pmol)能劑量依賴性地對抗嗎啡鎮(zhèn)痛,CCK激動劑ceruletide能減輕癌癥疼痛[34]、偏頭痛和絞痛等。CCK2R拮抗劑既能增強阿片類藥物的鎮(zhèn)痛作用[35]，也能降低耐受性。

CCK在調(diào)節(jié)體溫方面也起著重要的作用。在暴露于寒冷環(huán)境的嚙齒動物中，外周注射CCK-8可觀察到劑量依賴性低體溫，CCK1R的拮抗劑可以抑制這種反應(yīng)。但在腦內(nèi)注射微量的CCK-8，不同研究者的觀察結(jié)果卻具爭議性，這仍需深入研究[36]。

CCK在神經(jīng)系統(tǒng)中除了調(diào)節(jié)下丘腦激素和神經(jīng)遞質(zhì)的釋放，從而影響攝食、痛覺和體溫外還在情緒狀態(tài)、學(xué)習記憶、幸福感、依賴感及傳遞內(nèi)感受器的敏感性等方面發(fā)揮重要作用。

4 總結(jié)和展望

綜上所述，CCK作為一種重要的腦腸肽，在機體發(fā)揮著不可替代的作用。目前經(jīng)過大量的研究讓CCK類似物及CCKR拮抗劑逐步應(yīng)用于臨床診療中。由于CCK和CCKR本身的復(fù)雜性及缺乏足夠特異度和敏感度的CCK相關(guān)疾病診斷方法，對CCK產(chǎn)生疾病的認識仍受到阻礙。但對CCK及CCKR的深入研究，將有助于解決有關(guān)問題，例如尋找腫瘤的治療靶點，并設(shè)計出針對獨特靶點的藥物，進而為相關(guān)腫瘤的治療開辟道路。