摘 要:心脏的神经支配以交感神经为主,而交感神经功能改变与心脏功能异常关系密切,而去甲肾上腺素转运蛋白(NET)作为交感神经突触前膜上的一种微量膜蛋白,心脏交感神经去甲肾上腺素转运蛋白的改变在心血管疾病的发生发展及恶化中发挥了重要作用。
关键词:去甲肾上腺素 NET 心脏
doi:10.3969/j.issn.1007-614x.2010.18.166
Abstractsympathetic nerve is the most important innervation in heart,which is correlation with cardiac function.Norepinephrine transporter(NET) is a species of microdosis membrane protein in sympathetic nerve neurapophysis frontal membrane which play a key role to reuptake Noerpinephrine,controlling signal intensity.Impaired function of cardiacsympathetic nerve NET in cases of cardiovascular disease may contribute to nosogenesis、development and worsening of disease.
Key wordsnorepinephrine;norepinephrine transporter;heart
心脏的神经支配以交感神经为主,而交感神经功能改变与心脏功能异常关系密切,而去甲肾上腺素转运蛋白(norepinephrine transporter,NET)作为交感神经突触前膜上的一种微量膜蛋白,其功能是将神经元释放的去甲肾上腺素(NE)再摄取回突触前膜中,调控突触间隙中的NE浓度,终止神经冲动信号,维持受体对神经递质的敏感性。
不同组织交感神经末梢摄取、合成NE的速度差异很大,外周血管存在解剖屏障,释放的NE几乎不被再摄取,而心脏NE再摄取速度最快,这与NET的作用密不可分。年龄增加心脏功能发生变化、心血管病发生率增高,特别是老年人群,均与NE及NET改变相关[1,2]。
NET在心脏中分布、分子生物学特征及功能
心脏交感神经NETmRNA在心脏交感神经节,颈中-星状神经节复合体(MC-SGC)表达,两侧神经节中NETmRNA水平不同,可能说明两侧心室NET摄取功能不同[3],而心肌组织中未检测到mRNA表达,推测NET蛋白在神经节中翻译后通过神经轴突转运到突触前膜上[4]。
NET是Na+、Cl-依赖性转运蛋白家族成员,家族中其他成员还有多巴胺转运蛋白、5-羟色胺转运蛋白、γ-氨基丁酸转运蛋白等。分子量约60～85kDa,由617个氨基酸组成,人类NET基因位于16q12.2染色体上。NET氨基酸序列有12个疏水性跨膜区(TMD),前5个TMD与转运作用和离子依赖性有关,TMD4到TMD8与底物转移有关,TMD6到TMD8影响NET对可卡因及三环类NET拮抗剂离体选择性和亲和性,TMD1到TMD3区域与NET底物有很强的结合力,TMD5和TMD9是参与转运的主要部位。TMD3和TMD4有一大的胞内环,环中有3个标准N-糖基化位点;底物转运主要由TMD3到TMD9区决定,后者的羧基尾端与转运底物立体选择性、亲和性有关[5,6]。
NET转运NE依赖于胞外Na+、Cl-共同参与,NET结合1分子Na+、Cl-与NE完成共同转运,并受胞内K+调节。转运的直接动力来源于膜内外的Na+浓度梯度,Na+/K+-ATP酶提供维系这种浓度梯度的能量。
目前普遍认可的转运机理为:首先胞外Na+﹑和离子化的NE与NET结合形成一个四聚体,然后NET构象发生变化,结合位点向内,将NE+与Na+﹑Cl-转移到胞内,接下来胞内K+作用于NET上的某一调节位点,使NET构象发生变化,结合位点再转向外侧,继续下一次转运循环[7]NET的主要功能是将从神经突触前膜释放的NE再摄取回突触,神经元的这种对神经递质的重新摄取称为再摄取-1,NET重新摄取交感神经释放的NE可达其释放量的92%。
实验观察到,与野生小鼠比较,敲除NET基因小鼠脑组织中NE含量减少55%～70%,NE释放量下降60%,NE清除率下降6倍[8]。当交感神经释放递质NE信号传导完成后,突触间隙中神经递质的必须快速清除,以保证神经冲动的时效性,并通过这种方式控制神经冲动的强度。NET对调控突触间隙和肾上腺素能受体(AR)周围的NE浓度、终止NE神经冲动信号、维持AR对NE的敏感性及正常心功能有重要意义[9,10]。
老龄时心脏的交感神经调配及NET改变
交感神经系统(SNS)功能变化与心血管病间的关系一直受到关注,而其功能减退对老龄心功能、心血管疾病的发生及病理生理机制有特殊意义[11,12]。二尖瓣脱垂和主动脉反流发生率随年龄增高而增加,β-肾上腺素能受体阻滞剂治疗二尖瓣脱垂有效,说明交感神经功能与老龄心瓣膜功能变化有关[13]。
2004年,Williams[14]等研究青年及老龄Fischer344大鼠二尖瓣交感神经支配密度及特异性神经递质变化时发现,随年龄增加,二尖瓣组织中儿茶酚胺浓度、瓣膜中酪氨酸羟化酶(TH)、一氧化氮合酶(NOS)密度明显降低,这些变化提示老龄心脏交感神经调节心瓣膜功能作用减弱。随老龄化程度加剧,鼠二尖瓣胆碱能神经标志乙酰胆碱脂酶(AchE)神经密度降低,不同部位密度降低程度有所不同,瓣膜远端神经密度下降常最为显著[15]。
研究表明,这种交感神经活性增高与皮质下中枢神经系统(CNS)交感神经冲动增加变化一致[16]。与青年人比较,老年人总血浆NE释放率增加,健康老年人心脏交感神经PAN释放率约为青年人的2倍,说明心脏SNS活性增加,并提示心脏交感神经再摄取NE能力下降,血浆NE水平增高,并伴心肌β-AR表达下降。这些变化的原因是由于交感神经NE再摄取功能降低-即NET再摄取功能降低[17,18]。
心血管疾病时交感神经调配及NET改变
心力衰竭(HF)时,心肌NET再摄取位点减少,心肌间质NE浓度增高,进而β2肾上腺素能受体下调,心功能进一步恶化。Himura等报道[19],分别用快速心室起搏和三尖瓣前叶撕脱/肺动脉气囊缩窄建立狗左、右心衰模型,8周后观察左、右心室摄取NE活性,确定是否NE摄取活性下降与心脏交感神经密度变化有关。经皮下置入的微量泵输入NE(0.5μg/kg•分钟)8周,观察NE水平增高对上述观察指标的影响。
结果与对照组比较显示:①左、右心衰血浆NE水平增高、心脏NE含量均减少;②在右心衰的右心室、左心衰的二侧心室心脏交感神经密度与NE摄取活性、多巴胺-β-羟化酶(TBH)免疫阳性点密度密切相关;③心脏交感神经密度与NE摄取活性、TBH免疫阳性点密度与心室充盈压高低显著相关;④长期输入NE无论对正常还是HF狗均导致心脏交感神经密度、NE摄取活性、TBH免疫阳性点密度降低Munch等报告用表达牛NET基因和绿荧光蛋白标记的重组腺病毒作为载体感染兔心脏快速起搏HF模型,与对照组比较,HF心肌过表达NET基因后NE摄取能力提高,心肌NE含量增加、血浆NE、心肌SERCA-2、β1-AR蛋白表达水平与对照组无差异,超声心动图检测左心室舒张末内径较HF组显著缩小、左心室收缩期缩短分数(FS)提高,心室收缩、舒张功能明显改善、舒张末压降低[20]。
缺血性心脏病时,存在HF者NET改变较无心功能改变的心绞痛者更为显著,这与HF时交感神经活性异常增高的发病机制相符。
Rundqvist等对缺血性心脏病心力衰竭患者与心功能正常的心绞痛病人作以比较,轻-中度CHF病人(NYHA IIIA级)心脏NE释放(spillover)增加3倍,重度CHF(NYHA IIIB、IV级的待心脏移植病人)增加4倍,而CHF不同心功能分组间无显著差异,健康人和心绞痛病人心脏[3H]-NE摄取分数分别是87±4%、76±13%,轻-中度CHF病人63±11%,重度CHF病人57±14%均较对照组明显降低。
扩张性心肌病(-DCM)的相关性研究中,Ungerer等报道用[11C]标记HED作为显像剂的正电子发射断层扫描(PET)检查8例心功能IV级(NYHA)的晚期扩张型心肌病病人心脏交感神经功能,心尖部及左心室下壁HED摄取明显降低,而在前间隔则不明显。Merlet等连续报道用[123I]-MIBG作为显像剂对特发性扩张型心肌病患者进行预后评估,长期随访结果表明,心脏MIBG摄取下降对HF病人生存及决策心脏移植时间评估有重要意义。这些显像剂可为NET摄取,表明了DCM时 NET位点减少,进而揭示DCM的疾病进展机制。
高血压病时,NET再摄取功能下降,交感神经活性增加。Schlaich等研究高血压患者的NE水平,结果显示与健康人比较高血压患者交感神经电活动增高,应用NET抑制剂后全身和心脏NE释放增加。penesova等对比了17例原发性高血压及16名健康对照组的NE水平,取得了类似的结果。
讨 论
NET是交感神经神经递质信号传导的重要环节,在维持正常心血管系统正常功能发挥重要作用,并在老龄过程中发生变化,提示我们交感神经NET再摄取功能减退可能参与了心脏交感神经功能异常机制,但其机制尚不明确,进一步深入NET的功能的研究将对阐明心血管疾病的的发生、进展机制、治疗策略有重要意义。
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