胃酸分泌的调节

胃酸分泌的调节吴静【摘要】Background:Bilerefluxisacommonphenomenonanditseffectonthegrowthofgastricepitheliumcellsisstillunknown.Aims:ToassesstheeffectofbileacidsonthegrowthofgastriccancercelllineMKN-28invitro.Methods:ThegrowthofgastriccancercelllineMKN-28undertheinterventionofvariousconcentrationsoftaurolithocholate（TLC）andglycochenodeoxycholate（GCDC）wasassessedbyMTTmethod.Results:Fromday1today6,60-300pmol/LTLCexhibitedsignificantinhibitoryeffectonthegrowthofMKN-28cellinadose-dependentmanner.GCDC300pmol/LexhibitedsignificantinhibitoryeffectonthegrowthofMKN-28cellafter24hoursofintervention.Conclusions:Eitherthefat-solubleTLCorthewater-solubleGCDCcandirectlyinhibitthegrowthofgastriccancercellinvitro.%胃酸分泌是一个动态且复杂的过程，壁细胞H+-K+-ATP酶是泌酸的最终和最关键环节.刺激胃酸分泌的主要途径包括旁分泌（肠嗜铬细胞分泌的组胺）、内分泌（G细胞分泌的胃泌素）、神经内分泌（肠神经节后神经纤维分泌的胆碱能），上述因子结合壁细胞膜上相应受体,通过细胞内第二信使（钙离子、cAMP等）激活蛋白激酶，使壁细胞胞浆管状囊泡运载H+-K+-ATP酶向壁细胞顶膜移行并最终使酶嵌入壁细胞顶膜，在H+-K+-ATP酶的作用下与胞外K+交换，泵出H+.本文就壁细胞胃酸分泌相关受体及其信号通路作一概述.【期刊名称】《胃肠病学》【年（卷），期】2012（017）003【总页数】4页(P179-182)【关键词】胃酸;组胺;胃泌素;胆碱;生长抑素【作者】吴静【作者单位】南京医科大学第一附属人民医院消化科,210029【正文语种】中文一、胃酸分泌胃酸是消化、吸收不可或缺的因子，生物体可根据自身需要分泌胃酸。基础胃酸分泌是生长抑素长期抑制壁细胞、肠嗜铬细胞(enterochromaffincell,ECL)和G细胞的结果。胃酸分泌包括三个阶段，即脑期、胃期和肠期。脑期即进食准备(食物刺激嗅觉、味觉、视觉)刺激中枢神经，通过迷走神经传出支节前神经元与肠神经节后神经元形成突触联系，以此刺激肠神经元释放神经递质，通过将信号传递至胃黏膜，刺激相关细胞，以此调节胃酸分泌；胃期，即受食物膨胀和胃腔内营养物质的刺激，经以下途径分泌胃酸：①胃体和胃窦部扩张感受器刺激迷走神经；②胃腔内氨基酸、钙离子等刺激钙离子敏感受体(calcium-sensingreceptor,CaR)[1]；③食物对胃酸起缓冲作用，升高胃内pH，以此刺激胃酸分泌。肠期，当胃内容物到达十二指肠时，即为肠期的开始，可在肠腔脂肪的刺激下，通过释放胆囊收缩素(cholecystokinin,CCK)、促胰液素(secretin)、胰高血糖素样肽1(glucogonlikepeptide-1,GLP-1)等肠抑胃素，刺激胃窦部D细胞分泌生长抑素，从而抑制胃酸分泌。人体可通过上述三个重要的生理过程调节胃酸分泌，每个时期又可通过不同的受体和信号通路促进或抑制胃酸分泌。二、组胺激活途径组胺（histamine）由L-组氨酸在组氨脱羧酶（histidinedecarboxylase,HDC）的作用下形成，由ECL细胞分泌，可促进胃酸分泌。胃泌素或垂体腺苷酸环化酶激活肽（pituitaryadenylatecyclaseactivatingpeptide,PACAP）可刺激ECL细胞分泌组胺。组胺可经旁分泌途径与壁细胞底膜H2受体结合；亦有研究［2］发现，ECL细胞可通过神经纤维样延伸结构与壁细胞直接接触，由前者分泌的组胺可经神经内分泌机制参与壁细胞的泌酸过程。H2受体通过与Gs/Gq蛋白耦联，激活腺苷酸环化酶（adenylatecyclase,AC），致壁细胞内第二信使cAMP浓度升高（见图1），激活蛋白激酶A（PKA），活化的PKA可致下游效应器磷酸化反应［3］，最终使壁细胞膜、骨架重新排列，为胃酸分泌作好准备。磷酸化反应相关下游效应器包括：①Ezrin（分子质量为80kDa，1Da=0.9921u），属细胞骨架蛋白，可对壁细胞顶膜起重塑作用。Ezrin磷酸化位点突变（Thr567）可影响壁细胞的极化和含H+-K+-ATP酶的管状囊泡的重新生成［4］；Ezrin减少可致管状囊泡向壁细胞顶膜融合受阻，胃酸分泌减少［5］:②Lasp-1（分子质量为40kDa），是一种F-actin结合蛋白，组胺升高壁细胞内cAMP可致Lasp-1磷酸化，此过程与胃酸分泌相关。Lasp-1基因敲除小鼠基础胃酸分泌不受影响，但由组胺刺激的胃酸分泌明显增加，提示其具有负性调节胃酸分泌的作用［6］。其中，细胞内cAMP水平受以下因素调节：①磷酸二酯酶，可水解cAMP为非活性状态［7］；②三磷酸肌醇激酶（PI3K），可激活PKB/Akt，抑制cAMP形成［8］。胃泌素、PACAP、血管活性肠肽（vasoactiveintestinalpeptide,VIP）、ghrelin等均可刺激组胺分泌；生长抑素、降钙素基因相关肽（CGRP）、前列腺素、PYY、甘丙肽（galanin）等可抑制组胺分泌［9］。三、胆碱能物质途径乙酰胆碱（acetylcholine,Ach）可直接作用于肠神经（entericnervoussystem,ENS）节后纤维，刺激壁细胞分泌胃酸。Ach受体分为烟碱型受体（nicotinicacetylcholinereceptor,nAChRs）和毒蕈碱型受体（muscarinicacetylcholinereceptors,mAChRs），Ach主要通过结合mAChRs，调控胃酸分泌。目前认为mAChRs包括五种亚型（M1~M5）,上述受体亚型存在于包括胃肠道在内的多种夕卜周脏器中，参与调节相关脏器的自主功能。其中M3受体位于壁细胞，由其介导的信号通路在调控胃酸分泌方面具有重要作用。研究［10］发现，M3受体基因敲除小鼠的胃酸分泌减少，有活性的壁细胞比例下降，可致高胃泌素血症;卡巴胆碱、组胺、胃泌素刺激所致小鼠胃酸分泌受抑，但卡巴胆碱刺激下约30%的胃酸分泌作用仍保留，但可被哌仑西平（M1受体阻断剂）或法莫替丁（H2受体阻滞剂）所阻断，由此提示M3受体在调节基础胃酸分泌中发挥重要作用，而M1受体亦可能参与其此过程。但Aihara等［11］的另一项研究发现，卡巴胆碱可能通过M3和M5受体而非M1受体调节胃酸分泌。Ach的作用包括：①结合壁细胞M3受体，直接刺激胃酸分泌，此效应与胞内Ca2+浓度升高有关；②刺激G细胞分泌胃泌素，后者通过刺激ECL细胞释放组胺，直接或间接刺激胃酸分泌；③结合D细胞M2、M4受体，抑制生长抑素的分泌，间接增加胃酸分泌。其中，Ach可结合壁细胞M3受体，通过Gq蛋白升高胞内Ca2+浓度（见图1）,此过程与三磷酸肌醇（IP3）相关［12］。Ochi等［13］发现，胆碱能物质、胃泌素可分别结合壁细胞M3受体和CCK2受体，通过cAMP介导的信号通路调节胃酸分泌，此过程依赖胞外Ca2+浓度。四、胃泌素途径胃泌素是进食刺激胃酸分泌的主要物质之一，主要由胃窦部G细胞分泌。胃泌素和CCK含相同的羧基末端五肽序列，其受体包括CCK1受体和CCK2受体。其中CCK1受体特异性结合CCK,CCK2受体与CCK和胃泌素的亲和力均较高。CCK2受体位于壁细胞和ECL细胞。胃泌素在结合壁细胞CCK2受体后，其信号通路亦与胆碱能物质类似，可通过增加壁细胞内Ca2+浓度，由此调节胃酸分泌（见图1）［14］；胃泌素基因敲除小鼠中的研究［15］发现，胃酸分泌减少，壁细胞内Ezrin蛋白含量减少、分布异常，组胺、胃泌素和胆碱能物质不能刺激此类小鼠分泌胃酸。但Ezrin蛋白异常是否足以减少胃酸分泌，还有待进一步实验证实。胃泌素与ECL细胞CCK2受体结合，可促进其分泌组胺，由此促进胃酸分泌，是胃泌素刺激胃酸分泌的主要方式［14］。Ach、胃泌素释放肽（GRP）、secretin、2/3-肾上腺素能激动剂、Ca2+、芳香族氨基酸、酒精性饮料等均可刺激胃泌素释放；生长抑素、galanin、腺嘌呤等可抑制胃泌素释放。五、生长抑素途径D细胞分泌的生长抑素是抑制胃酸分泌的主要物质，可作用于壁细胞2型生长抑素受体（somatostatinreceptor-2,SSTR-2）［9］。CCK或血管活性肠肽（VIP）可激活D细胞，释放生长抑素。SSTR-2可与壁细胞、ECL细胞的Gi蛋白偶联，由此抑制与CCK2受体或M3受体偶联的Gq蛋白，抑制磷脂酶C活化，抑制胞内Ca2+释放，由此减少胃酸分泌［16］（见图1）。D细胞可通过紧密接触长期抑制壁细胞分泌胃酸、抑制ECL细胞分泌组胺、抑制6细胞分泌胃泌素［17］。但胆碱能神经元亦可通过D细胞M2、M3受体消除这种抑制作用，这是刺激胃酸分泌的重要生理机制。研究发现，ECL细胞膜甘丙肽1型受体（galaninreceptortype1,GalR1）可通过与其偶联的Gi蛋白抑制CCK2受体（见图1）。SSTR-2基因敲除小鼠的ECL细胞膜GalR1含量上升，夕卜源性甘丙肽可明显抑制胃酸分泌，提示甘丙肽是抑制胃酸分泌的代偿机制之一［9］。另有研究［18］发现，腺苷酸及其类似物可通过减少胃酸分泌，抑制应激诱导的胃溃疡的形成。特定腺苷酸受体基因敲除小鼠的研究发现，腺苷酸可通过浓度依赖性方式双相调节生长抑素的释放。高浓度腺苷酸可刺激D细胞分泌生长抑素，低浓度腺苷酸则抑制生长抑素的释放。胃泌素、GRP、VIP、PACAP、2/3-肾上腺素能激动剂、促胰液素、心房钠尿肽(artrialnatriureticpolypeptide,ANP)、肾上腺髓质激素、amylin、腺嘌呤、CGRP、Ach、干扰素等可抑制生长抑素分泌。胃酸分泌增多可刺激生长抑素的分泌。六、钙离子敏感受体(CaR)CaR是G蛋白耦联受体家族C(CfamilyofGproteincoupledreceptors,GPCR)成员之一，可维持细胞外Ca2+稳定。目前认为CaR是一种多通道感受器，多价阳离子、多胺类物质、L-氨基酸、pH值、Ca2+、Mg2+等可调节其活性［1］。胃黏膜CaR主要表达于壁细胞基底膜、黏液细胞、G细胞和D细胞［19］。Feng等［20］认为，胃幽门腺G细胞CaR可感受胃腔各种营养物质的变化，进而作为一种生理性多通道感受器刺激胃泌素分泌、维持G细胞数量的恒定，由此提示CaR在胃期胃酸分泌的调控中发挥重要作用。七、迷走神经-肠神经节后神经纤维胃组织神经系统包括肠神经系统(ENS)、迷走神经传入和传出神经元。迷走传出神经纤维为节前神经元，不直接分布于壁细胞或神经内分泌细胞，而是与ENS节后神经元形成突触连接。ENS节后神经元可分泌多种神经递质，包括Ach、GRP、VIP、PACAP、一氧化氮(NO)和P物质［21］，以此刺激G细胞分泌胃泌素、ECL细胞分泌组胺、D细胞分泌生长抑素、EC细胞分泌ANP，直接或间接调节胃酸分泌。八、局部释放的细胞因子1.表皮生长因子(epidermalgrowthfactor,EGF)/转化生长因子：EGF可维持胃黏膜完整，抑制壁细胞分泌胃酸，促进黏膜细胞DNA、RNA和蛋白合成等，亦可通过结合胃肠黏膜细胞特异性表皮生长因子受体(epidermalgrowthfactorreceptor,EGFR)发挥作用。EGFR是一种单跨膜受体酪氨酸激酶，可与配体结合诱导受体二聚化，进而磷酸化激活EGFR上多个羧基末端酪氨酸激酶，由此激活下游信号通路［22］。研究［23］示，大鼠活体实验中抑制EFGR可增强由组胺刺激的胃酸分泌，推测EGF可通过多种信号转导通路调节胃酸分泌，但其具体机制尚待进—步研究。转化生长因子(transforminggrowthfactor,TGF)-a是EGF的同源多肽，存在于多种生物体壁细胞和上皮细胞内，其与EGFR结合可通过旁分泌或近分泌调节胃酸分泌［24］。短期予TGF-a、EGF可抑制组胺刺激的胃酸分泌。但长期EGF刺激可增强组胺刺激的胃酸分泌，推测与ERKs信号通路有关［24］。此外，Bastaki等［25］发现，TGF-a非肠道给药方式可抑制dimaprit(H2受体激动剂)和五肽胃泌素刺激的胃酸分泌，提示TGF-a可能通过影响cAMP和PKC调控的胞内第二信使系统，以此抑制胃酸分泌。而EGF可能仅通过影响cAMP信号通路，抑制胃酸分泌。2.前列腺素类(prostaglandins,PGs):胃的诸多生理过程需PGs的参与，包括胃酸分泌、黏液产生和胃黏膜血流量的调节，因此是保护胃黏膜的重要物质。花生四烯酸可在磷脂酶A2和环氧合酶同工酶的作用下生成PGs。环氧合酶是合成PGs的关键酶，包括环氧合酶1(cycloxygenase1,COX1)和COX2两种同工酶。COX1可在正常胃黏膜组织中持续表达，由此生成的PGs可维持重要的生理功能。COX2由各种前炎症因子诱导产生，可在炎症部位促进病理性PGs的生成［26］。前列腺素(PG)E2对胃酸分泌具有双重调节作用，其可通过EP3受体抑制胃酸分泌，通过EP4受体促进胃酸分泌。抑制胃酸分泌的作用可能通过直接抑制壁细胞和ECL细胞实现，而促进胃酸分泌可能通过促进ECL细胞释放组胺实现［27］。九、其他胃酸分泌需要消耗大量能量，因此壁细胞内含大量线粒体，用以保证胃酸分泌的能量供应。研究[28]发现，AMPK可下调关键酶的活性，降低能量消耗，致AMP/ATP比值升高，以此激活AMPK，降低H+-K+-ATPase活性，以此减少胃酸分泌。此外，AMPK亦可通过抑制壁细胞顶膜氯离子通道，即囊性纤维化跨膜转导调节因子(cysticfibrosistransmembranceregulator,CFTR)，抑制胃酸分泌。但AMPK调节细胞H+-K+-ATPase活性的确切机制尚不清楚。综上所述，胃酸是胃内消化吸收过程中的重要因子，亦是部分上消化道疾病的重要病因，对胃酸分泌调节过程的深入了解，可有助于预防和治疗上消化道酸相关性疾病。参考文献ConigraveAD,BrownEM.Tastereceptorsinthegastrointestinaltract.H.L-aminoacidsensingbycalcium-sensingreceptors:implicationsforGIphysiology[J].AmJPhysiolGastrointestLiverPhysiol,2006,291(5):G753-G761.GustafssonBI,BakkeI,Hauso0,etal.ParietalcellactivationbyarborizationofECLcellcytoplasmicprojectionsislikelythemechanismforhistamineinducedsecretionofhydrochloricacid[J].ScandJGastroenterol,2011,46(5):531-537.ChewCS.Parietalcellproteinkinases.SelectiveactivationoftypelcAMP-dependentproteinkinasebyhistamine[J].JBiolChem,1985,260(12):7540-7550.ZhouR,ZhuL,KodaniA,etal.Phosphorylationofezrinonthreonine567producesachangeinsecretoryphenotypeandrepolarizesthegastricparietalcell[J].JCellSci,2005,118(Pt19):4381-4391.TamuraA,KikuchiS,HataM,etal.Achlorhydriabyezrinknockdown:defectsintheformation/expansionofapicalcanaliculiingastricparietalcells[J].JCellBiol,2005,169(1):21-28.ChewCS,ChenX,BollagRJ,etal.TargeteddisruptionoftheLasp-1geneislinkedtoincreasesinhistaminestimulatedgastricHClsecretion[J].AmJPhysiolGastrointestLiverPhysiol,2008,295(1):G37-G44.OkudaS,HondaM,ItoY,etal.Phosphodiesteraseisozymesinvolvedinregulatingacidsecretionintheisolatedmousestomach[J].JPhysiolPharmacol,2009,60Suppl7:183-190.RotteA,PashamV,BhandaruM,etal.RegulationofgastricacidsecretionbyPKB/Akt2[J].CellPhysiolBiochem,2010,25(6):695-704.ZhaoCM,MartinezV,PiquerasL,etal.Controlofgastricacidsecretioninsomatostatinreceptor2deficientmice:shiftfromendocrine/paracrinetoneurocrinepathways[J].Endocrinology,2008,149(2):498-505.AiharaT,FujishitaT,KanataniK,etal.ImpairedgastricsecretionandlackoftrophicresponsestohypergastrinemiainM3muscarinicreceptorknockoutmice[J].Gastroenterology,2003,125(6):1774-1784.AiharaT,NakamuraY,TaketoMM,etal.CholinergicallystimulatedgastricacidsecretionismediatedbyM(3)andM(5)butnotM(1)muscarinicacetylcholinereceptorsinmice[J].AmJPhysiolGastrointestLiverPhysiol,2005,288(6):G1199-G1207.KajimuraM,ReubenMA,SachsG.Themuscarinicreceptorgeneexpressedinrabbitparietalcellsisthem3subtype[J].Gastroenterology,1992,103(3):870-875.OchiY,HorieS,MaruyamaT,etal.NecessityofintracellularcyclicAMPininducinggastricacidsecretionviamuscarinicM3andcholecystokinin2receptorsonparietalcellsinisolatedmousestomach[J].LifeSci,2005,77(16):2040-2050.SchmitzF,GokeMN,OtteJM,etal.CellularexpressionofCCK-AandCCK-B/gastrinreceptorsinhumangastricmucosa[J].RegulPept,2001,102(2-3):101-110.PaglioccaA,HegyiP,VengloveczV,etal.Identificationofezrinasatargetofgastrininimmaturemousegastricparietalcells[J].ExpPhysiol,2008,93(11):1174-1189.ChenD,ZhaoCM.Complexityofgastricacidsecretionrevealedbytargetedgenedisruptioninmice[J].CurrPharmDes,2010,16(10):1235-1240.HouW,SchubertML.Treatmentofgastriccarcinoids[J].CurrTreatOptionsGastroenterol,2007,10(2):123-133.YangGK,ChenJF,KiefferTJ,etal.Regulationofsomatostatinreleasebyadenosineinthemousestomach[J].JPharmacolExpTher,2009,329(2):729-737.NakamuraE,HasumuraM,GabrielAS,etal.Functionalroleofcalcium-sensingreceptoronsomatostatinreleasefromratgastricmucosa[J].Gastroenterology,2010,138:S404.FengJ,PetersenCD,CoyDH,etal.Calcium-sensingreceptorisaphysiologicmultimodalchemosensorregulatinggastricG-cellgrowthandgastrinsecretion[J].ProcNatlAcadSciUSA,2010,107(41):17791-17796.SmithVC,DhattN,BuchanAM.Theinnervationofthehumanantro-pyloricregion:organizationandcomposition[J].CanJPhysiolPharmacol,2001,79(11):905-918.PodolskyDK.Peptidegrowthfactorsinthegastrointestinaltract.In:LRJohnson,KEBarret,FKGishan,eds.PhysiologyoftheGastrointestinalTract[M].4thed.NewYork:RavenPress,2006: