膀胱起搏点部位及起搏细胞初探

论文摘要

背景及目的:膀胱是一个具有自发性收缩特点的空腔器官,其功能是储存及排空尿液,维持人体的正常功能。目前,关于膀胱自发性收缩的兴奋起源还不清楚。逼尿肌兴奋性异常是临床上膀胱功能障碍性疾病的主要内在原因之一,但逼尿肌是否存在自发兴奋性以及兴奋性的调控目前尚是个未知领域,也是我们科研工作的主线。在前期研究中我们发现:①离体逼尿肌肌条在一定张力负荷下均可出现自发性收缩,不稳定逼尿肌肌条在较小的张力负荷下即可出现自发性收缩;②同等张力负荷下不稳定逼尿肌肌条的自发性收缩频率明显增加;③采用多种神经因素干预后,自发性收缩依然存在。此研究结果表明:逼尿肌自发性收缩是非神经源性的,逼尿肌组织具有自主产生兴奋的能力。由此我们会产生个问题,即逼尿肌自发性收缩的兴奋来源即起搏细胞是什么?对于上述疑问我们首先想到的是逼尿肌细胞,我们的前期工作也主要是围绕逼尿肌细胞与兴奋性的关系展开的。我们的研究结果表明,逼尿肌细胞的超微结构、受体表达、细胞间通讯以及细胞表型改变与逼尿肌组织的兴奋性有密切关系,但遗憾的是,所有结果均不能说明其就是自发性兴奋来源。2001年,Sui GP则发现从逼尿肌组织急性分离的混合细胞中只有很少部分能够记录到自发性电位,其余的大多数细胞则记录不到,如果我们认为这种自发性电位来源于逼尿肌细胞,那么这与逼尿肌细胞在逼尿肌组织中所占的数目比例明显不符,提示我们逼尿肌细胞不应该是自发性兴奋的来源,逼尿肌组织可能存在着逼尿肌细胞之外能够产生自发性兴奋的起搏细胞,而逼尿肌细胞则受其控制而产生自发性收缩。自发性收缩可以见于很多平滑肌器官,和膀胱一样,长久以来人们都认为这种自发性兴奋来源于平滑肌细胞,但近来的一些研究表明,许多平滑肌器官中都存在与平滑肌细胞在形态及功能上均不相同的细胞--Cajal间质细胞（ Interstitial cells of cajal , ICC）,而这类细胞恰恰是自发性电活动的起源,均与所在器官的自发性收缩活动有关,有的已经被证明为所在器官的起搏细胞,例如胃肠道、输尿管等等。膀胱也属于平滑肌器官的范畴,也具有非神经源性的自发性收缩活动,据此我们提出膀胱中可能也存在ICC样细胞,并且可能是逼尿肌自发性收缩的兴奋起源。在国家基金委的资助下（项目号:30471704）,我们对此假设进行了一系列研究,结果表明,正常豚鼠膀胱中存在c-kit阳性的ICC样细胞,具有自发性电位,与逼尿肌的自发性收缩关系密切。这一结果表明膀胱中存在ICC样细胞并且具有起搏细胞的电生理学特点,极有可能就是膀胱的起搏细胞。目前,心脏、胃肠道以及输尿管都被证明是具有起搏活动的器官。起搏活动需要具备两个基本条件,即起搏细胞和起搏电位的传导。无论心脏、胃肠道还是输尿管,其肌细胞的数目都远远多于起搏细胞的数目,肌细胞间必须具有某种兴奋传递途径才能使得起搏电位在肌细胞间传播,进而引起肌肉组织的协调收缩。组织学研究显示:在心脏,传递兴奋的主要结构是闰盘（内有缝隙连接）;在胃肠道和输尿管,传递兴奋的主要结构是缝隙连接。我们的前期研究及文献报道显示,逼尿肌细胞间也存在着缝隙连接,而且我们的另一项已结题国家自然科学基金课题（逼尿肌不稳定（DI）兴奋传递与细胞间连接关系的研究,项目号:30271304）的研究显示:存在于逼尿肌细胞间的缝隙连接是传递逼尿肌细胞间兴奋的主要通道,且在逼尿肌不稳定时该通道的功能异常增强,提示缝隙连接的存在使得逼尿肌细胞间具有了起搏电位兴奋传递的结构基础。以上讨论表明,膀胱逼尿肌具有自发性兴奋,膀胱中具有兴奋产生的细胞基础以及兴奋传播的结构基础,那么膀胱是否具有起搏点控制下的起搏活动?起搏点部位可能在哪里?ICC样细胞与起搏点的关系如何?对这些问题进行深入的探索具有重要意义:①将进一步证实膀胱逼尿肌具有自发兴奋性并对其起源有一个本质的认识;②从生理学上讲,对膀胱生理学的理论基础是一个有益的补充;③从病理学上讲,将对DI等膀胱功能障碍性疾病的发生机制有一个本质的认识,促进其疗法的进步;④从科学研究上讲,将为关于逼尿肌兴奋性的系列研究开创一个全新的领域,为DI等膀胱功能障碍性疾病的发病机制研究提供一个全新的切入点。本课题主要从以下几个方面对膀胱起搏细胞及起搏点部位进行初步研究:第一:观察比较正常及不稳定膀胱不同部位局部肌条的收缩特性及肌电位差异,探讨膀胱局部兴奋性的差异及起搏点存在的可能性;第二:在第一部分研究的基础上,观察膀胱不同部位的功能阻断对膀胱功能的影响,从功能学的角度探讨膀胱起搏点存在的可能性及其可能部位;第三:观察大鼠膀胱中ICC样细胞的存在情况、形态、分布以及与膀胱内在神经纤维的关系;第四:观察比较正常及不稳定膀胱不同部位ICC样细胞及膀胱内在神经纤维的分布密度差异,探讨其与逼尿肌兴奋性及膀胱潜在起搏点的关系。方法:本研究采用2-3月龄SD大鼠为研究对象。采用尿道近端结扎法制作大鼠膀胱出口部分梗阻模型,6周后行膀胱充盈性测压,根据测压结果筛选出不稳定膀胱组,另设正常组为对照。肌条收缩实验及肌条电位记录实验用来探讨膀胱局部兴奋性差异。实验均采用新鲜的膀胱逼尿肌组织,电位记录采用改良AgCl电极。在初步确定膀胱局部兴奋性差异的基础上,通过局部功能阻断从功能学角度进一步探讨膀胱起搏点存在的可能位置。ICC样细胞及神经纤维形态学研究采用免疫荧光组织化学法,观察局部ICC样细胞分布密度差异以及局部ICC样细胞神经支配比例差异与局部逼尿肌兴奋性的相关性。C-kit受体特异性阻断剂Glevic用来阻断ICC样细胞的功能,观察阻断前后逼尿肌收缩及肌电位的改变,进一步探讨ICC样细胞与逼尿肌功能改变的关系。结果:1.同等张力情况下不同部位的离体逼尿肌肌条收缩频率及幅度不同,顶部和三角区肌条收缩频率及幅度较体部和基底部显著为大;不稳定膀胱各部位离体逼尿肌肌条收缩频率较正常膀胱显著增加,以顶部增加最为显著;2.不同部位离体逼尿肌肌条静息电位幅度不同,顶部和三角区肌电位幅度较体部和基底部显著为大;不稳定膀胱各部位离体逼尿肌肌条静息电位幅度均较正常膀胱显著增大,以顶部肌条电位幅度最大;3.选择性封闭膀胱顶部后,正常膀胱和不稳定膀胱的排尿收缩压力波幅度显著降低,自发性收缩压力波亦有所降低;4.选择性封闭膀胱三角区后,正常膀胱和不稳定膀胱的排尿收缩均消失,但自发性收缩依然存在,其压力波幅度在正常膀胱有所增大;5.选择性封闭正常膀胱的侧部或者基底部后,排尿收缩压力波幅度显著降低,自发性收缩压力波没有明显改变;6.正常膀胱和不稳定膀胱充盈过程中均出现自发性收缩,不稳定膀胱的自发性收缩压力波的幅度明显大于正常膀胱,但这种自发性收缩不伴有或仅伴有微弱的盆神经放电;切断盆神经后,膀胱排尿收缩消失,但自发性收缩依然存在,提示膀胱充盈过程中的自发性收缩可能是肌源性的;7.大鼠膀胱中存在ICC样细胞,主要集中于粘膜下、肌束边缘、肌束间以及脉管周围;主要呈现散在及网络状分布两种分布形式,并且与逼尿肌内在神经纤维接触密切;不稳定膀胱情况下ICC样细胞显著增加,细胞网络化更加明显;8.膀胱不同部位ICC样细胞分布不均匀,正常膀胱顶部和三角区ICC样细胞分布密度较体部和基底部为大;不稳定膀胱以顶部最大,其次是三角区,体部和基底部没有显著差别;9.膀胱不同部位神经纤维分布密度相似,但不稳定膀胱中神经纤维的密度较正常膀胱显著降低;10.膀胱不同部位神经纤维与ICC样细胞的比例不同,顶部和三角区神经纤维与ICC样细胞的比例低于体部和基底部;不稳定膀胱各部位神经纤维与ICC样细胞的比例均显著降低,以顶部神经纤维与ICC样细胞的比例最低;11.离体情况下,c-kit受体特异性阻断剂Glevic能显著降低逼尿肌肌条的收缩幅度和肌电位幅度。结论:1.膀胱不同部位兴奋性不同,提示膀胱中可能存在兴奋的最高控制点,即起搏点;2.根据膀胱局部兴奋性差异特点、不稳定膀胱局部兴奋性的改变特点以及局部功能阻断对膀胱功能的影响,提示膀胱三角区可能是神经源性起搏点,其主要功能可能是参与并维持正常膀胱及不稳定膀胱的排尿收缩活动;膀胱顶部可能是肌源性起搏点,正常情况下协助排尿收缩的产生,异常情况下可以产生异常的自发性收缩,导致不稳定膀胱的发生;3.大鼠膀胱中存在ICC样细胞,主要集中分布于粘膜下层、肌束边缘、肌束之间以及脉管周围,不同部位的ICC样细胞可能具有不同的功能;4.大鼠膀胱中ICC样细胞呈分散及网络状两种存在形式;正常膀胱中以分散形式为主,不稳定膀胱中以网络状形式为主,其分布形式可能与其功能有密切联系;5.膀胱不同部位ICC样细胞数目不同,其局部细胞密度与膀胱局部逼尿肌兴奋性呈强正相关性,且Glevic能显著影响离体肌条的收缩的幅度和肌电位幅度,提示ICC样细胞与膀胱局部逼尿肌功能密切相关,可能是膀胱潜在的起搏细胞;6.不稳定膀胱神经纤维密度显著降低,且膀胱不同部位神经纤维与ICC样细胞的比例不同,其局部比例与膀胱局部兴奋性呈强负相关性,提示离体逼尿肌的兴奋性可能与肌源性因素有关,从另一方面提示膀胱可能存在肌源性起搏点。。

论文目录

• 英文缩写一览表
• 英文摘要
• 中文摘要
• 论文正文 膀胱起搏点部位及起搏细胞初探
• 前言
• 第一部分 膀胱起搏点存在的可能性及其部位初探
• 前言
• 材料与方法
• 结果
• 讨论
• 小结
• 第二部分 膀胱潜在起搏点对膀胱收缩功能的调控作用研究
• 前言
• 材料与方法
• 结果
• 讨论
• 小结
• 第三部分 ICC样细胞及其与膀胱潜在起搏点的关系探讨
• 前言
• 材料与方法
• 结果
• 讨论
• 小结
• 全文结论
• 致谢
• 照片
• 参考文献
• 文献综述一 ICC样细胞基础研究进展
• 参考文献
• 文献综述二 ICC样细胞与泌尿系统疾病的关系研究进展
• 参考文献
• 攻读博士研究生期间以第一作者发表论文情况
• 英文论著