交感神经组胺的突触效应及其在急性缺血性心律失常中的病理生理功能的研究

【摘要】： 我们实验室前期研究发现,在交感神经元内存在有合成组胺的关键酶---组氨酸脱羧酶;组胺与去甲肾上腺素广泛共存于不同种属的交感神经元胞体、轴突以及末梢内;且亚细胞定位也显示,交感神经突触囊泡之中含有大量组胺。同时,适当的神经刺激条件下还能引发组胺自交感神经末梢释放,而释放的组胺则受到交感神经突触前组胺H3受体和α2肾上腺素受体的共同调控。基于这一系列研究发现,我们实验室率先提出了组胺是交感神经递质,且交感神经末梢组胺H3受体是一种自身受体的学术观点。但是,我们的前期研究所主要关注的是组胺在交感神经中的存在、定位以及其释放调控,而对其释放后的突触效应和生理或病理生理功能则知之甚少:交感神经组胺究竟有着怎样的突触前、后效应?其效应与交感神经的兴奋性有着怎样的关系?外源性的组胺是否能够模拟交感组胺的这些效应?此外,交感组胺又介导了怎样的病理生理作用呢?这些问题的回答将能够更为全面的定义组胺的交感神经递质身份。 1豚鼠输精管交感神经源性组胺的释放及突触效应的研究 为探讨交感神经源性组胺的突触前、后作用以及与交感神经兴奋性的关系,本研究运用电场刺激豚鼠离体输精管模型观察了不同频率电场刺激交感神经末梢所引发释放的组胺对标本收缩功能的影响。发现交感神经刺激能够诱发组胺释放,这种释放不受肥大细胞脱颗粒剂化合物48/80以及肥大细胞稳定剂色甘酸钠的影响,但对钠通道阻断剂河豚毒素以及交感神经化学损毁剂6-羟多巴胺高度敏感。当刺激频率为12.5 Hz时,释放的神经源性组胺只能够激活交感神经突触前H3受体而起到突触前抑制作用;而当刺激频率增至25或50 Hz条件时,组胺则可同时激活交感神经突触前H3受体以及突触后H1受体。但是,只有刺激频率高于50 Hz时才能观察到组胺的直接突触后收缩效应。组氨酸脱羧酶抑制剂α-fluoromethylhistidine能够显著抑制交感神经刺激所导致的组胺释放以及组胺介导的效应。提示经由组氨酸脱羧酶合成的交感神经源性组胺具有特定的突触效应,并与交感神经兴奋性密切相关。随着电场刺激频率的不同,其效应分别表现为突触前抑制、突触后易化以及直接的突触后收缩效应。 2外源性组胺对交感神经源性组胺突触效应模拟的研究 为进一步研究交感神经源性组胺的功能,本研究使用了不同浓度的外源性组胺,以观察其对内源性组胺突触作用的模拟效应。我们发现只有在浓度高于10μM时,外源性施加的组胺才能够引发直接的标本收缩效应。而尽管浓度为10 nM–1μM的外源性组胺不能够引发豚鼠输精管的直接收缩效应,但在12.5 Hz电场刺激时,浓度为10 nM和1μM的外源性组胺对于标本收缩效应分别具有抑制或者易化的作用。10 nM外源性组胺的抑制作用可被组胺H3受体阻断剂thioperamide所阻断,而1μM的外源性组胺的易化作用则可被组胺H1受体阻断剂氯苯那敏取消。这进一步提示,外源性组胺能够模拟不同神经兴奋状态下交感神经源性组胺的突触前、后作用。 3交感神经源性组胺在小鼠急性缺血性心律失常中的病理生理作用的研究 基于上述发现,为探讨交感神经源性组胺在急性缺血时交感神经过度兴奋所致的心律失常中的病理生理作用,本研究观察了其在肥大细胞缺失小鼠、组氨酸脱羧酶敲除小鼠以及野生型对照小鼠离体心脏中的分布和释放情况,并分析了对于室性心动过速和室颤等严重室性心律失常发生的影响。 结果发现组胺在肥大细胞缺失小鼠的颈上神经节神经元中仍有分布;而在组氨酸脱羧酶敲除小鼠颈上神经节中则没有。电场刺激心脏交感神经或短时程停灌模拟急性缺血刺激均可促发野生型和肥大细胞缺失小鼠离体灌流心脏标本中释放对6-羟多巴胺预处理敏感的组胺,同时短时程停灌还能诱发明显的室性心动过速和室颤。但上述刺激因素对组氨酸脱羧酶缺失小鼠心脏标本组胺释放以及室性心律失常的发生却没有显著影响。小鼠离体灌流心脏标本复灌后室性心动过速和室颤的持续时间与其释放的组胺呈正相关。此外,α-fluoromethylhistidine预处理可以抑制肥大细胞缺失小鼠离体心脏标本短时程停灌后室性心动过速和室颤的发生率和持续时间;而组胺H2受体阻断剂法莫替丁和β1肾上腺素受体阻断剂阿替洛尔预处理同样可以显著减轻野生型和肥大细胞缺失小鼠离体心脏室性心律失常的持续时间,且二者具有协同作用。法莫替丁还能够显著抑制野生型和肥大细胞缺失小鼠心脏标本停灌复灌所致的心肌cAMP含量的上升,但对于组氨酸脱羧酶缺失小鼠心脏标本则无显著影响。提示交感神经源性组胺对于急性缺血性心律失常的发生有着显著的促进作用,其通过激动突触后组胺H2受体一方面产生直接的正性变时作用,另一方面易化β1肾上腺素受体从而增强去甲肾上腺素的致心律失常效应。 综上,本研究得出以下结论:(1)交感神经源性组胺释放后可通过激活交感神经突触前组胺H3受体产生突触前抑制,并通过激活突触后H1或H2受体产生相应的突触后作用;(2)交感神经源性组胺的突触后作用与交感神经兴奋程度密切相关;(3)外源性组胺可以模拟交感神经源性组胺在不同神经兴奋状态下的突触作用;(4)交感神经源性组胺在急性缺血性心律失常的发生发展中具有重要的病理生理作用,组胺及其H2受体可能是今后治疗急性缺血性心律失常的新靶点。