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【中图分类号】 R394 【文献标识码】 A 【文章编号】1185-1672(2007)-04-0333-03 乙酰胆碱（ACh）是气道副交感神经递质，同时作为旁分泌介质由各种不同非神经细胞合成释放。气道几乎所有的细胞都表达烟碱型（N）和毒蕈碱型（M）受体。本文综述乙酰胆碱在神经细胞和非神经细胞的合成、释放的调控机制。详细讨论气道烟碱型和毒蕈碱型受体亚型以及它们的信号系统。非神经ACh的释放是通过有机阳离子转运体（OCT）。烟碱受体是配体门控性离子通道，它的激活可以引起阳离子的正内流，从而引起膜的去极化。毒蕈碱受体属于G蛋白配对受体家族。毒蕈碱受体和细胞的效应偶联是通过异源三聚体G蛋白来调节的。G蛋白不同的α亚基调节特定的细胞信号，不同的毒蕈碱受体和不同的G蛋白偶联。病毒感染可以引起毒蕈碱M�2受体的功能受损可以引起引起ACh的释放增加。支气管哮喘、慢性阻塞性肺病者的气道可能存在毒蕈碱受体的过度表达。毒蕈碱拮抗剂，特别是新的长效拮抗剂噻托溴铵噻托溴铵(tiotropium)对其有明显改善的效果。糖皮质激素可以引起OCT抑制效应、调节ACh的转运和合成，从而对治疗有利。通过信号途径的调节可能会找到治疗气道疾病的新靶标。
关键词 乙酰胆碱；气道；毒蕈碱受体；烟碱受体；气道平滑肌
1 序言
气道胆碱能系统（Cholinergic system）在调节气道平滑肌的张力方面发挥重要作用，且与一系列的生理病理反应有关。乙酰胆碱（ACh）的合成，在神经和非神经系统可能是不同的。在神经节的传递和效应器的连接处，ACh是经典的神经递质［1］。有充分的证据表明，ACh可以从许多非神经细胞合成和释放，在这些细胞上有烟碱型（N）和毒蕈碱型（M）两种胆碱受体［2］，这些细胞可以作为ACh的靶目标。本文将综述气道胆碱能系统的释放和功能，描述胆碱受体及它们的信号系统。
2 ACh-神经递质和旁分泌介质
2.1 神经性ACh的合成和释放 在自主神经节前和副交感神经节后的胆碱能神经末端，通过特定的高亲和力胆碱转运体（ChT1）在细胞外转运吸收胆碱到细胞内，乙酰辅酶A和胆碱（choline）在胆碱乙酰转移酶（ChAT）的作用下合成ACh［3］。然后通过囊胞ACh转运体(VAChT)，在跨囊胞质子梯度作用下在突触囊胞中聚集［4］。最后，去极化导致的钙离子内流引起ACh的释放。释放的ACh可以和靶细胞上的受体结合（结后受体），同时和胆碱能神经末端的自身受体结合（结前的自身受体）。ACh被胆碱酯酶（AChE）分解，作用中止。在胆碱能神经附近不论是在结前还是在结后，都有胆碱酯酶的高度表达。
副交感神经节后末端存在释放ACh抑制性和兴奋性的自身受体。其中有抑制性的M�2毒蕈碱自身受体、α�2肾上腺素受体、前列腺素类EP�3受体、内皮素1受体、μ阿片受体和大麻素受体。兴奋性的有β�2肾上腺素受体和速激肽NK�2受体。β�2肾上腺素受体介导的兴奋可能是通过激活腺苷酸环化酶（AC），另外磷酸二酯酶抑制剂（ADEI）也能够促进气道副交感神经的ACh的释放。一氧化氮（NO）在气道副交感神经纤维ACh的释放表现出双重作用，小量的直接抑制作用被间接的神经激肽兴奋效果所掩盖［1］。
2.1.1 ACh释放障碍 证据表明抑制性毒蕈碱M�2自身受体功能异常导致了ACh的释放增加，使迷走神经介导支气管收缩反射加强，常见于过敏原接触后。活化的嗜酸性粒细胞释放阳离子蛋白，特别是主要的碱性蛋白（MBP），可以导致毒蕈碱M�2受体功能异常。哮喘患者的嗜酸性粒细胞阳离子蛋白增加。
M�2受体介导的自身抑制作用障碍引起ACh的释放增加，可以在病毒感染后引起的气道高反应性中见到。证据表明多种机制可以引起病毒感染后毒蕈碱M�2受体的功能受损:Ⅰ降低激动剂的亲和力。粘液病毒属中的流感和副流感病毒，表达神经氨酸酶(neuramidinase)作为外壳蛋白，能够诱导受感染的细胞合成神经氨酸酶。毒蕈碱M�2受体是N末端糖基化的，在神经氨酸酶的作用下被分裂为唾液酸导致了激动剂亲和力的下降。Ⅱ抑制毒蕈碱M�2自身受体的重新合成。副流感病毒感染后的原代培养的气道副交感神经元，引起了明显的编码M�2受体的mRNA表达下调，并且与M�2受体介导的自身抑制导致的ACh释放减少有关。应用γ-IFN有相同的效果，γ-IFN因子的释放可能和病毒感染引起的M�2受体表达减少有关。肺泡巨噬细胞作为γ-IFN的重要的来源，可能在病毒感染引起的M�2受体功能异常过程中起到重要作用。但是也可能是因为高水平的NO，它也可以引起M�2受体功能的抑制［5］。
另外，观察到在培养的气道副交感神经神经元，地塞米松能够引起M�2受体的表达增加，ACh释放减少［6］。
2.2 非神经ACh的合成和释放 自从1997年Klapproth等报道以来，大量的证据表明，在肺和气道的很多非神经细胞中发现CHAT、CHT1、Choline和ACh。Wessler等陆续在非神经细胞包括上皮细胞、内皮细胞、平滑肌细胞和免疫细胞，如淋巴细胞、巨噬细胞、嗜酸性粒细胞和中性粒细胞发现以上成分。与神经组织ACh储存在特定的囊胞相比，在非神经细胞中没有特定的存储结构，ACh似乎是合成后马上释放。
应用人胎盘作为研究体外非神经ACh释放的模型，已经证明非神经ACh的释放是通过有机阳离子转运体（OCT）家族［2］。目前知道有三个OCT亚型［7］，应用siRNA技术证明OCT�1和OCT�3调节胎盘ACh的释放［2］。另外，在非洲爪蛙研究中有三种OCT亚型表达显示，OCT�1和OCT�2运输ACh，而不被OCT�3转运［8］。在老鼠和人的气道上皮的刮擦上皮细胞和人的支气管编码转录物检测到所有的三种OCT亚型［8］。亚型特异抗体的免疫染色显示在顶膜纤毛细胞有所有的三种OCT亚型的表达。在刷状细胞和蓝状细胞也检测到OCT�3表达［8］。
皮质类固醇可以抑制三种亚型的OCT，对OCT�3半数有效浓度（EC50）是290nM，而对OCT�1和OCT�2是22uM和34uM［9］，吸入糖皮质激素治疗哮喘的病人是可以看到这种抑制效应��［8］。而且糖皮质激素不仅调节ACh的转运，而且调节它的合成。应用地塞米松治疗老鼠一个星期，可以见到气管和肠道表面上皮ACh浓度降低，而且伴随着CHAT活性的下降��［10］。糖皮质激素对非神经胆碱能系统的调节作用对人来说是有重要意义的。在吸入皮质激素治疗的病人支气管的气道上皮ACh的浓度比没有皮质激素治疗的病人明显降低［10］。
3 烟碱受体
烟碱受体是配体门控性离子通道，它的激活通常可以引起阳离子的正内流，从而引起膜的去极化。它们有五个同源的或者相同的亚基组成，排列组成一个中央离子通道。存在有多种的烟碱型受体亚型。肌肉型烟碱受体，存在于在神经肌肉的接头处，有两个α，一个β，一个γ或者一个ε和一个δ亚基组成。而神经型烟碱受体仅有两个不同的亚基（α或β）或者有五个α亚基组成。目前有十个不同的α亚基和四个β亚基已经被确认。依赖不同的亚基组成，烟碱受体表现不同的激活和失活的性质和不同的药理学特性［11］。神经型烟碱受体的名称让人产生误解，因为烟碱型受体在不同的非神经细胞（如肺和气道的几乎所有细胞）存在高度表达。
4 毒蕈碱受体
毒蕈碱受体属于G蛋白配对受体的大家族。已经发现有五种亚型（M�1-M�5）［12］。在包括人在内哺乳动物的气道和肺组织表达M�1、M�2和M�3受体，应用亚基特异性配体结合技术、分子生物和免疫生物技术结果证明，毒蕈碱M�1受体主要分布在外周肺组织和肺胞壁，但是不能在大的气道中检测到。大气道主要表达M�2和M�3受体［1］。
在气道和肺组织几乎所有的细胞表达毒蕈碱受体，包括气道和血管平滑肌细胞，不同的腺体和表面上皮细胞，内皮细胞和不同的炎症细胞。
毒蕈碱受体和细胞的效应偶联是通过异源三聚体G蛋白来调节的。这些G蛋白是由各一个α-，β-，γ-亚基组成，并且根据其α亚基的特点来分类。目前已经有超过20个不同的α亚基，5个β亚基和10个γ亚基被确定，根据α亚基基本序列同源性，G蛋白被分类为4个家系：Gαs、 Gαi/o、Gαq和Gα��12� 。受体的激活导致异源三聚体G蛋白分解成它的α-和β/γ-亚基，然后紧密结合表现为一个功能的整体。α亚基和β/γ亚基都分别参与毒蕈碱信号的传导。
已经知道G蛋白不同的α亚基调节特定的细胞信号，并且不同的毒蕈碱受体和不同的G蛋白偶联。这样，奇数毒蕈碱受体（M�1、M�3和M�5）和G蛋白的Gq家族偶联。偶数的受体（M�2和M�4）和G蛋白的Gi/o家族相偶联。Gq激活表现为磷脂酶C（PLC）水解磷脂酰肌醇4，5二磷酸盐产生1，4，5三磷酸肌醇（IP�3）和二酰基甘油（DAG），通过Cai升高，最后引起气道平滑肌的收缩。Gi/o蛋白抑制腺苷环化酶（adenylylCyclase AC），或者直接抑制钾离子和非选择性离子通［12］。另外，毒蕈碱受体通过Gi和Ras依赖的方式能够引起有丝分裂原激活蛋白激酶（MAP kinase)活化级联反应。
支气管哮喘者的气道对乙酰甲胆碱有高反应性反应，毒蕈碱拮抗剂，特别是新的长效拮抗剂噻托溴铵（tiotropium）对慢性阻塞性肺病（COPD）有明显改善的效果［13］。在这些疾病的气道可能存在毒蕈碱受体的过度表达，但是在结合研究（binding study）显示没有明显的改变，也没有毒蕈碱受体的数量降低［14］。越来越多的证据表明信号途径的改变可能和气道平滑肌的高反应性有关。这样，在致敏动物的气道平滑肌RhoA表达增加�［15］，并且观察到CPI��17�（一种肌球蛋白磷酸酶抑制蛋白）［16］，二者参与调节抑制肌球蛋白轻链磷酸酯酶的级联系统，最后引起气道平滑肌的收缩。
毒蕈碱受体是否存在的遗传多态性，造成偶联的效率改变，对气道高反应机制作用。研究发现在二者的编码区，毒蕈碱M�2和M�3受体高度保守，在哮喘组和对照组没有检测到明显的不同［17］。Yamamoto等在M�2受体发现一个普遍的单核苷酸多态现象（A1050G），但是这些碱基的改变对氨基酸序列没有影响，并且在哮喘的病人和正常对照组没有区别。
糖皮质激素调节毒蕈碱受体的表达以细胞特殊的方式。在用狗做试验中，应用糖皮质激素治疗后，引起气道平滑肌M2和M3的浓度的下降，这种下调似乎不是直接通过受体基因的启动因子，因为M�2和M�3受体启动因子缺乏糖皮质激素反应元件［18］。
总之，气道存在神经型和非神经型胆碱能系统。非神经ACh的释放是通过有机阳离子转运体（OCT）家族。烟碱受体是配体门控性离子通道，它的激活通常可以引起阳离子的正内流，从而引起膜的去极化。毒蕈碱受体属于G蛋白配对受体的大家族。毒蕈碱受体和细胞的效应偶联是通过异源三聚体G蛋白来调节的。G蛋白不同的α亚基调节特定的细胞信号，并且不同的毒蕈碱受体和不同的G蛋白偶联。病毒感染可以引起毒蕈碱M�2受体的功能受损可以引起引起ACh的释放增加。支气管哮喘、慢性阻塞性肺病者的气道可能存在毒蕈碱受体的过度表达，毒蕈碱拮抗剂，特别是新的长效拮抗剂噻托溴铵(tiotropium)对其有明显改善的效果。糖皮质激素可以引起OCT抑制效应、调节ACh的转运和合成从而对治疗有利。信号途径的调节可能会找到治疗的新靶标。
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