N-甲基-D-天冬氨酸受體與支氣管哮喘的關系摘要】N-甲基-D-天冬氨酸受體（NMDA受體）是谷氨酸受體中重要的離子型受體。NMDA受體參與了神經系統的多種重要生理功能，而NMDA受體過度激活引起的神經毒性可導致中樞神經系統的功能紊亂而引起疾病的發生。近年來研究表明NMDA受體不僅存在中樞神經系統也存在外周組織中比如肺組織，NMDA受體過度激活可能與多種肺部疾病的發生存在密切聯系。【關鍵詞】谷氨酸NMDA受體支氣管哮喘谷氨酸是哺乳動物及人類中樞神經系統重要的興奮性神經遞質。CNS內存在著與谷氨酸結合并發揮生理效應的兩類受體，即離子型谷氨酸受體及代謝型谷氨酸受體。N-甲基-D-天冬氨酸受體（NMDA受體）是谷氨酸受體中重要的離子型受體。NMDAR過度激活可引起神經細胞內Ca2+超載和Na+蓄積，從而導致神經細胞的急性腫脹、遲發性壞死和凋亡引起多種疾病的發生。在外周組織、器官及細胞中發現NMDA受體的表達，近年來研究表明NMDAR的過度激活與多種肺部疾病的發生及發展存在相關聯系。NMDA受體的概述谷氨酸受體根據其不同的生理效應分為兩種：離子型谷氨酸受體（ionotropicglutamatereceptors,iGluRs）及代謝型谷氨酸受體。其中iGluRs是直接的離子通道，分為主要的3個主要類型乎別以其激動劑命名）：NMDA甲基-4-異嗯唑）受體和KA（kainate，紅藻酸）受體，后兩種合體常合稱為非NMDA（N-methyl-D-aspartateN-甲基-D-天冬氨酸）受體、AMPA（a-amino-3-hydroxy-5-methyi-4-isoxazolepropionicacid，a-氨基-3-羥基-5-受體。這四種受體的激動與拮抗特性不同，激動后細胞膜離子通透性和細胞內生化反應也各異。其NMDA受體與中樞神經系統的發育，學習和記憶有密切關系。NMDA受體是谷氨酸受體的重要受體亞型，是發揮興奮性毒性作用的主要受體。在生物體內已經發現了3種NMDA受體亞基：NR1、NR2、NR3［1-2］。NR2有4種不同亞單位，即NR2A、NR2B、NR2C、NR2D；NR3有兩種亞單位：NR3A和NR3B。NMDA受體的亞單位常以受體復合物的形式存在。其中NR1是受體復合物的功能亞單位，構成離子通道，是必需組分;NR2是受體復合物的調節亞單元，起修飾作用；少數NR3亞單元也參與通道的構成，起抑制性調節作用，NR3是NMDA受體電流的負調控子，可以改變對Ca2+的通透性和對鎂離子的敏感性，NR3A基因敲除后，Ca2+大量內流［3］，導致谷氨酸受體（GluR1）過度興奮，促進中風和神經退行性疾病的發生。在哺乳類動物的神經組織內，功能性NMDA受體至少含有一個NR1亞基和一個NR2亞基。NMDA受體有多種亞型，由不同亞單位組成的受體亞型具有不同的生物物理和生物化學特性［4］。NMDA受體的特點：①.控制陽離子通道，對單價陽離子NA+、K+有通透性，對Ca2+有高度通透性；②.需同時結合谷氨酸和甘氨酸才能激活；③.具有電壓依賴的Mg2+離子阻斷作用［5］，在靜息電位下，該通道被細胞外的Mg2+關閉，只有在細胞去極化和激動劑共同作用時方能開放。NMDA受體的分布及其作用谷氨酸作為重要的興奮性神經遞質，其受體主要分布在中樞神經系統。但谷氨酸受體在外周組織的分布越來越受到重視，不少研究者開始尋找其分布部位及組織并探討其相關性作用。谷氨酸受體在大多數外周組織均存在，包括腎上腺、周圍神經（包括有髓和無髓神經）、骨、骨髓、支氣管平滑肌、胰腺、腸、食道、肝、心臟、味蕾、角化細胞、肺、回腸縱行平滑肌、自主及感覺神經節、腎、脾、卵巢、迷走神經、膽堿能神經、巨噬細胞和中性粒細胞等［6-7］。生理狀態下,谷氨酸是神經細胞間信息傳導的重要媒介，但在病理條件下，谷氨酸通過興奮其受體介導的興奮性毒性是神經系統缺血、外傷及其他原因引起的神經紊亂、神經退行性變的主要原因［8］。現已公認內源性谷氨酸過量和NMDARs的過度興奮與許多急慢性神經變性疾病有關。在細胞凋亡通路中，NMDA受體介導的興奮性氨基酸毒性至關重要，起到啟動者和執行者的作用［9］。NMDA受體過度激活可引起神經細胞內Ca2+超載和Na+蓄積，從而導致神經細胞急性腫脹、遲發性壞死和凋亡。其主要細胞毒性因為過多的鈣離子激活了許多鈣敏感酶，如：核酸內切酶、蛋白酶、一氧化氮合酶等。大量的鈣離子內流能在線粒體內減少三磷酸腺苷的合成，造成氧代謝中間產物的增加。一氧化氮及氧的中間代謝產物均具有損害性，二者結合導致DNA碎裂。另外，在鈣離子內流介導的一系列反應中，這些反應通過耗盡細胞內盼能量而間接導致細胞的死亡［10］。近年來關于NMDA受體對中樞神經系統疾病發揮著重要作用，其在外周組織的作用亦不可忽視：周嵐等發現Glu是葡萄糖誘導胰島素釋放的加強劑，KA、AMPA和NMDA可降低8胰島細胞內Ca2+濃度使胰島細胞去分化從而調節胰島素的釋放；NMDAR可以調節回腸的縱行平滑肌的收縮；NMDAR在成骨細胞中表達豐富，可調節成骨細胞的增生和分化；NMDA受體在腎上腺上表達可調節腎上腺皮質和髓質激素的分泌從而對機體代謝及功能發揮調控作用；GluR與排卵、受精、受精卵著床以及子宮的活動密切相關；不少動物實驗表明NMDA受體在心臟傳導系統的興奮傳導區也有分布，說明了NMDA受體在控制心臟節律方面起到重要作用；此外Glu作為感覺神經遞質，在皮膚、關節、內臟等外周組織的感覺傳入，特別是傷害性初級傳入過程中有"外周敏感化〃用［6］；因此人們開始關注NMDA受體在對麻醉減輕疼痛的影響。實驗證明，GluRs無論在中樞神經系統還是在周圍組織都具有相同的特性［11］。3NMDA受體與肺的關系近年來隨著對NMDAR的深入研究，發現其在外周組織中亦發揮著重要的作用，在肺的中表達有不少研究，發現NMDAR與急性肺損傷有密切聯系。有實驗證明肺泡H型上皮細胞有NMDA受體的NR1亞單位表達，并發現在整體條件下，NMDA可引起急性肺損傷，其機制與中性粒細胞的募集和肺泡H型上皮細胞的功能障礙有關［12］。Said在1996年首次發現應用高濃度的NMDA（1mM）對肺組織進行離體灌注可引起急性高滲透性肺水腫，這種損傷可被NMDAR拮抗劑MK-801阻斷［13］。進一步的研究顯示NMDA灌注引起的肺NO釋放增多，用NOS阻斷劑可減輕這種大劑量NMDA所致的肺損傷，提示NO的過量產生參與介導NMDA受體激活的肺損傷進程［14］。在肺中，運用RT-PCR方法顯示NMDARlmRNA在氣管和大氣道有中度的表達，而在外周和中段肺的表達較弱。用Westernblot同樣可以在肺和氣道中檢測到NMDAR1的表達［15］。Dickman等發現在氣管、主支氣管、周圍及中肺以及肺泡巨噬細胞中有NMDAR不同亞型的分布［16］。實驗證明在成年大鼠及新生大鼠肺泡、RAW264.7細胞上有各NMDAR亞型分布，高氧暴露可以上調新生大鼠肺泡巨噬細胞NMDA受體各亞型的表達，NMDA受體激活可促進肺巨噬細胞NO及促炎性細胞因子TNF-a、IL-邛/IL-6和MIP-2的產生和分泌［17］。肺巨噬細胞是常駐在肺內的組織巨噬細胞，具有粘附、變形、游走、吞噬、分泌等生理特性，參與機體的防衛、保護，以及肺內細胞間通訊［18-19］。肺泡巨噬細胞是機體抵御外來微生物侵襲肺臟的第一道防線，也參與提呈抗原和免疫調節。肺巨噬細胞表面也表達NMDA受體，且當受到刺激后這些表達在巨噬細胞上的NMDA受體可在自身釋放的谷氨酸作用下表達上調，提示其可能在肺部損傷時發揮重要作用。4支氣管哮喘哮喘是由多種細胞包括氣道的炎性細胞和結構細胞（如嗜酸性細胞、肥大細胞、T淋巴細胞、中性粒細胞、平滑肌細胞、氣道上皮細胞等）和細胞組分參與的氣道慢性炎癥性疾病［20］。目前哮喘的病因還不十分清楚，其發病機制亦不十分清楚，可能與遺傳、免疫、環境等有關，發病機制可概括為免疫-炎癥反應、神經機制和氣道高反應性及其相互作用。現在普遍認為支氣管哮喘發作是氣道綜合性的病理生理改變的結果，氣道高反應性是支氣管哮喘患者共同的病理生理特征，而氣道炎癥是導致氣道高反應性的重要機制之一。哮喘氣道炎癥反應是由多種炎癥細胞、炎癥介質和細胞因子參與的相互作用結果。有研究發現哮喘患者痰中嗜酸性粒細胞、中性粒細胞、T細胞、肥大細胞、巨噬細胞比例可明顯升高，且不同種類的細胞比例升高，其對治療反應也不同［21-26］。其中嗜酸性粒細胞（EOS）侵潤是其基本特征，嗜酸性粒細胞的氣道炎癥反應與嚴重哮喘的發病機制有關，嗜酸性粒細胞亦在氣道重建中發揮著重要作用［27-28］。5NMDA受體與支氣管哮喘Allen早在1981年認為谷氨酸鈉引起患者支氣管痙攣從而首次提出了谷氨酸鈉誘發哮喘的觀點。有實驗表明NMDA能提高豚鼠氣道平滑肌的張力，并增強乙酰膽堿或乙酰甲膽堿引起的平滑肌收縮，而氣道對乙酰膽堿的反應性與哮喘患者的病情嚴重程度是平行的［29］。研究者用NMDA（10-8-10-4）灌注豚鼠支氣管符段，發現可以增強靜息肌肉張力，并增強對乙酰膽堿和乙酰甲膽堿的收縮效應。在整體豚鼠肺灌注中，NMDA（1-2mM）可提高肺灌注壓，而MK-801可以完全阻斷這種效應［30］。亦有研究提示NMDA受體激動劑（AP-5）及拮抗劑（MK-801）影響氣道高反應性，并證明NMDAR參與實驗的氣道高反應的可能性［31］。辣椒素是一種香草酸受體，它作用于C類感覺傳入纖維，使其釋放致炎因子速激肽，引發氣道平滑肌收縮、血管通透性增高、血漿滲出等病理表現，而佐環平的阻斷效應提示NMDA受體的激活部分參與了辣椒素引起的氣道高反應性［32］。中性粒細胞亦是參與氣道炎癥的重要炎癥細胞，并與哮喘的嚴重程度密切相關；劉永等大鼠實驗首次證明了中性粒細胞表面存在NMDA受體的表達；NMDA受體的激活可通過上調中性粒細胞表面黏附分子CD1lb表達增加，促進中性粒細胞與內皮細胞間黏附［33］。中性粒細胞是重要的炎癥細胞，NMDAR可能介導中性粒細胞而影響炎癥的發生及炎癥程度。T淋巴細胞及其有關的細胞因子（IL-4、IL-8、IL-10、FN-y和TGF-81等）在哮喘發生過程中亦扮演著重要角色。目前有研究表明淋巴細胞中有NMDA受體的表達［34］。IL-8是由單核/巨噬細胞、中性粒細胞、嗜酸性粒細胞和上皮細胞等分泌，是重要的中性粒細胞趨化因子，且能趨化嗜酸性粒細胞和T細胞在氣道粘膜聚集，并激活嗜酸性粒細胞合成與釋放陽離子蛋白，促使中性粒細胞和嗜堿細胞脫顆粒，引發遲發型哮喘；L-10是細胞因子的合成抑制因子，可抑制多種細胞因子如TNF-a、IL-邛、IL-6、IL-8等的產生。IL-8誘導嗜堿性粒細胞釋放組胺、白三烯（LTC），導致氣道收縮和高反應性，其中LTC可與IL-8產生協同作用刺激中性粒細胞的移行及浸潤，而組胺也可誘導氣道上皮細胞IL-8的產生，加重哮喘癥狀［35］。有人發現，哮喘患者痰液、鼻腔灌洗液和肺泡灌洗液中的IL-8明顯高于正常人［36］。亦有實驗表明IL-10水平在支氣管哮喘患者中較正常組明顯減少，提示IL-10分泌減少是導致或加重氣道炎癥的原因之一[37]。有研究者發現NMDA可以增加IL-8和減少IL-10的分泌[38]。由此可推斷NMRAR通過調節細胞因子IL-8和IL-10參與哮喘發作的可能性大并可能影響哮喘的嚴重程度。有實驗用不同濃度氯胺酮腹腔注射均可抑制哮喘模型大鼠肺組織NMDA-R1、iNOS的mRNA和蛋白的過度表達，減少NO的產生，從而減輕哮喘大鼠的氣道炎癥性損傷，并初步證實NMDA受體介導的興奮性肺毒性涉及哮喘炎癥反應和氧化應激性細胞損傷的病理機制[39]。綜上所述，NMDA受體的過度激活是在炎癥發生及發展上發揮著重要作用，并在肺組織損傷上的作用不可忽視，因而其可能參與了多種肺部疾病的發生及發展。支氣管哮喘作為肺部疾病的常見疾病特別是在兒童肺部疾病中發病率高，NMDA通過不同調節路徑可能參與了支氣管及肺組織在哮喘發生及發展中的病理生理改變，這將為支氣管哮喘的治療提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