血红素氧合酶/一氧化碳体系在胃肠道的作用
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姜柳琴, 林 琳
一氧化碳;血红素氧合酶,姜柳琴,林琳,通讯作者:,电话:,收稿日期:,接受日期:,摘要,2.1HO,在胃肠道的表达,2.2HO,的调节及相关作用,3C
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姜柳琴, 林琳, 南京医科大学第一附属医院消化科 江苏省南京市 210029
通讯作者: 林琳, 210029, 江苏省南京市, 南京医科大学第一附属医院消化科. linlin9100@hotmail.com
电话: 025-83781836-6920
收稿日期: 2006-03-27 接受日期: 2006-04-20
摘要
内源性一氧化碳在人体是一种重要的化学信号物质, 调节神经递质传导、平滑肌的紧张性及其对细胞损伤的反应, 并在细胞功能和通讯方面发挥重要的信号转导作用. 现就一氧化碳及血红素氧合酶的合成、分布及在消化道的作用作一综述.
关键词: 一氧化碳; 血红素氧合酶
姜柳琴, 林琳. 血红素氧合酶/一氧化碳体系在胃肠道的作用. 世界华人消化杂志 2006;14(16):1612-1616
0 引言
内源性一氧化碳(carbon monoxide, CO)在人体的生物学功能已受到医学界广为重视, 其在胃肠道的作用日益受到关注. 现已明确CO和一氧化氮(nitric oxide, NO)在人体某些功能中的作用较相似, 也是一种重要的化学信号物质[1-2], 调节神经递质传导、平滑肌的紧张性及其对细胞损伤的反应, 并在细胞功能和通讯方面发挥重要的信号转导作用. 现对CO在胃肠道的病理生理学作用进行初步探讨.
1 CO的合成和平滑肌细胞
外源性CO主要由呼吸带入体内. 内源性CO至少有两条合成途径: 一是在氧化偶连基础上依赖NADPH的微粒体脂质过氧化产生; 二是由血红素氧合酶(heme oxygenase, HO)催化分解血红素而产生. 自1968年Tenhunen首次发现在细胞微粒体中存在HO以来, HO的研究日益受到重视. 直到1980年代末HO仍被简单地认为是清除多余血红素的反应体系. 目前已证实HO能产生CO、胆绿素、Fe2+和H2O2, 其代谢产物具有重要生物功能, 在胃肠道的作用尚不完全清楚[3-4].
HO有3种形式的同工酶: 诱生型HO(HO-1),原生型HO(HO-2)及HO-3, 前两者位于细胞内质网中[4-6], HO-3已被证实不产生CO, 其功能还不清楚[7]. HO-1主要分布于单核-巨噬细胞系统(脾、肝和骨髓)及网状内皮细胞内; HO-2则主要分布于脑和睾丸, 胃肠道平滑肌中亦有分布[8]. HO-1和HO-2是不同的基因产物, 两者的编码基因分别位于染色体22q12和16p13.3. 这两种酶结构虽不同, 但其反应底物相同, 同样依靠NADPH辅酶的氧化, 利用氧自由基清除血红素, 而且其反应生成物也相同.
CO在机体内通过活化环鸟苷酸(cyclic guanosin monophosphate, cGMP)来完成其作用. CO在有机溶剂中溶解度大, 能迅速通过细胞膜. 当CO进入平滑肌后, 与可溶性鸟苷酸环化酶(soluble guanylate cyclase, sGC)中血红素的亚铁离子结合, 使sGC构象发生变化, 酶的活化中心暴露, 三磷酸鸟苷(guanosin tirphosphate, GPT)转变成cGMP, 通过胞内肌浆网钙离子的释放, 使平滑肌细胞舒张, 肌肉松弛[9-10]. CO的产生在许多组织中提高了cGMP的水平, 活化了Ⅰ型cGMP依赖的蛋白激酶和松弛平滑肌细胞[11-12], 这些提示CO确实能调节cGMP的水平. 在敲除HO-2基因的小鼠回肠较野生型小鼠cGMP的基础水平明显低.
CO对于保持胃肠道肌层细胞膜电势梯度是不可缺的. 大多数学者认为CO在胃肠道肌层是个超极化因子[13-14]. 在小鼠和狗, CO浓度和血红素氧合酶活性反应了平滑肌膜电势的水平[14]: 从胃底至幽门膜电位存在较大的电势梯度, 在远端胃和小肠靠近纵形肌的环形肌区域的膜电位较靠近黏膜的低10 mV; 在胃、小肠和结肠等超极化区域CO产物和血红素氧合酶活性较高, 在较为去极化的区域则较低. 如果没有电势差的存在, 环形肌对于电活动将只会存在全或无形式的收缩. 胃肠平滑肌具有相同的机械性阈值, 不同的刺激强度可引起不同强度的收缩: 较弱的刺激只能引起部分平滑肌细胞收缩, 而一个较强的刺激则能引起更多的平滑肌细胞收缩, 这也提示了CO在控制胃肠收缩方面的作用 ......
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