外周谷氨酸脱羧酶65和67在分娩中的作用及研究进展

杨 慧,司红卫

(1.泰山医学院，山东 泰安 271000；2.泰山医学院附属泰山医院妇产科，山东 泰安 271000)

人类分娩的生理机制目前尚未明确，其中分娩发动机制是被关注的焦点，目前临床中因过期妊娠改行剖宫产或引产失败导致剖宫产术的比例愈来愈大，致使手术产率、住院费用及远期并发症发病率逐渐增加。随着分子生物学技术的飞速发展，人们对子宫平滑机在分娩发动中基因机制进一步做了深入研究，结果表明[1-5]，分娩发动是由多因素作用﹑多途径调节﹑多基因改变﹑多分子参与﹑多阶段变化的过程。多因素中包含了内分泌﹑旁分泌因素﹑机械因素﹑免疫因素及感染因素等，多途径涉及多种细胞内﹑外信息传导通路，其中多种分子参与协同作用，最终诱发子宫平滑肌收缩发动分娩。由此可见分娩发动时各种因素交互作用的靶器官是子宫平滑肌。研究表明,γ-氨基丁酸(γ-aminobutyricacid，GABA)可通过其受体调节子宫的收缩，提示该信号系统可能与妊娠分娩有一定关系。

1 GABA的合成

谷氨酸脱羧酶(glutamatedecarboxylaseGAD)是合成GABA的主要限速酶。

1991年Erlander等克隆和鉴定了大鼠脑内两种类型谷氨酸脱羧酶(glutamatedecarboxylaseGAD)及其基因—GAD65和GAD67。GAD是合成γ-氨基丁酸(γ-aminobutyricacid，GABA)的主要限速酶，其催化谷氨酸脱羧反应生成GABA，因而GAD对于调节脑部兴奋性和抑制性神经递质功能平衡起着重要作用。它有两种异构体(即GAD65,GAD67)。GABA是哺乳动物大脑中主要的抑制性神经递质,但也存在于全身多个组织器官中,并具有广泛的生物活性作用。GABA通过其相应的受体发挥作用，其受体有两类，一类是亲离子受体GABAA和GABAC；另一类是G蛋白耦联的代谢性受体GABAB。

1. 1 GAD分类及功能

根据编码基因、相对分子质量及对辅因子 52磷酸吡哆醛PLP敏感性的不同,GAD有二种分子形式，即GAD67 和GAD65。

GAD65编码基因位于人染色体 2q31,GAD67 编码基因位于人染色体 10p11.23。GAD65 的相对分子质量为 6500,GAD67的相对分子质量为 6700。GAD65 在加入辅因子PLP后，活性升高,是一种脱辅基酶。GAD67 对PLP无反应,是一种全酶。GAD65 在突触发生时首次出现,在轴突末端含量丰富。GAD67 在胚胎的神经上皮细胞中即可检测到,贯穿神经系统的发育过程,构成成人神经核周体GAD的主要组分[6-8]。试验证实GAD65和GAD67的染色体序列在不同的哺乳动物存在高度保守性(氨基序列65%相同，主要结构区别在第三氨基末端100个氨基酸序列，脑组织中和胰岛组织中与GAD65和GAD67相应的cDNA完全相同)。GAD65和GAD67均在胞浆内合成，为水溶性分子。GAD67主要分布在神经元胞体和树突，尤其皮层神经元含量丰富，GAD65主要分布在神经元轴突末梢。GAD67的主要作用可能是合成GABA,因为研究证实缺乏GAD67的小鼠脑组织内GABA的含量大约只有正常组的10%，然而在缺少GAD65的小鼠脑组织GABA的含量只有轻微和不稳定的变化。

除了以上两种常见的同工酶，GAD还有其他形式，神经元内存在一种异二聚体GAD形式(GAD65-GAD67),它的功能尚不清楚。近年来在人胰岛素和其他非神经组织内(睾丸)又新发现一种无酶活性的GAD形式：GAD25,该同工酶是由于GAD67基因转录后剪切修饰部位的不同所致。它包括一段来自GAD67而与GAD65不完全同源的1—213位的氨基酸序列，和一条由11个氨基酸组成的特异型“尾巴”。

1.2 GABA 受体

GABA通过其相应的受体发挥作用，其受体有两类，一类是亲离子受体GABAA和GABAC[9]；另一类是G蛋白藕联的代谢性受体GABAB。

1．2.1GABAA受体 是离子通道受体, 由许多亚单位(六种α、四种β、三种γ、δ、ε和一种π) 形成一个氯离子通道,GABA与A受体结合,引起突触后膜氯离子通道开放,氯离子从胞外内流, 产生快速的抑制性突触后电位IPSP, 抑制神经元放电,保证人体活动中快速信息处理的需要。荷包牡丹碱是GABAA受体的拮抗剂。蝇蕈醇是GABAA受体的强激动剂。

1．2.2GABAB受体 是代谢类G蛋白耦联受体,G蛋白位于细胞膜内侧面,B受体主要分布在突触前膜,GABA与突触前膜B受体结合后, 先激活膜上的G蛋 白,GTP取代GDP与G蛋白结合, 通过抑制钙离子内流, 产生抑制效应。 突触后膜的B受体则通过G蛋白介导，开启钾离子通道, 使钾离子外流, 产生抑制效应。B受体分B1 和B2 两种形式, 初步研究表明,B2 受体在抑制钙离子内流方面起主要作用。巴氯芬是主要的B受体激动剂，CGP262349 和CGP235348 是B受体拮抗剂。

GABAC受体 是离子通道受体, 与GABAA受体相似, 由5 个ρ亚单位( 包括1 个或多个ρ1、ρ2、ρ3 亚单位) 形成一个氯离子通道。与GABAA受体不同,GABAC受体介导的是持续、不易失活的氯离子流,GABAA受体介导的是短暂、迅速失活的氯离子流。GABAC受体对GABA的敏感性比GABAA受体高 40 倍。顺式-4-氨基巴豆酸 (CA-CA)是受体激动剂, 1256-四氢嘧啶甲基膦酸(TPMPA)和3-氨基丙基(甲基)膦酸 (3-APMPA)是受体阻滞剂。

1．3 外周GAD65/67合成酶的分布及表达

GABA和GABA受体在中枢系统广泛存在。近几年研究发现在外周非神经组织如胰岛内分泌细胞、肾上腺、肾小管上皮细胞、膀胱平滑肌细胞、肺上皮细胞以及支气管平滑肌细胞中也存在GAD65/67及GABA受体系统[10-15]，脑部和外周组织所表达的GAD在基因序列上无差异，但其生理作用不是很清楚。

另外在生殖系统也发现GAD65/67合成酶及GABA受体系统[16]。ErdoSL等发现在大鼠及人输卵管粘膜中GABA的含量比在中枢高2倍。而且输卵管和卵巢中也发现GAD65/67的表达[17]。GABA可直接分泌进入输卵管壶腹部, 该处是精子体内的受精部位。GABA可促进人精子B型和AR型(两者之和)精子数量明显增加, 而且也能显著提高豚鼠精子HAM和AR率，对人及豚鼠精子具有明显的获能作用。这种作用可被GABAA激动剂muscimol所替代, 亦可被它的拮抗剂(-bicuculline和picrotoxin)所阻断, 提示GABAA受体或GABAA受体/Cl-通道参与精子获能作用[18]。许多研究已证明人精子表面存在着GABAA受体理由是: (1)用Western印迹和免疫荧光法检测到GABAA受体亚单位[19];(2)精子表面存在GABA结合位点[20]。子宫平滑肌也表达GABA-A受体[21]。SizovPI研究发现GABA可直接调节子宫的收缩, 以促进精子转运甚至起一种免疫调节功能。

2 GABA和分娩发动

分娩发动的主要特征性表现是子宫平滑肌协调规律的收缩，其中信号传导途径起了不可忽视的作用。它包括(1)细胞内受体介导的信号途径(2)离子通道受体及其信号传导(3)G蛋白耦联受体通道(4) 跨膜受体介导的信号传导。

子宫平滑肌中的GABAA受体是离子通道受体, 由许多亚单位形成一个氯离子通道,GABA与A受体结合,引起平滑肌突触后膜氯离子通道开放,氯离子从胞外内流, 产生快速的抑制性突触后电位IPSP, 抑制神经元放电,引起收缩。

离体实验证实GABA可通过GABAA受体抑制子宫平滑肌的收缩。而GABAA受体的拮抗剂荷包牡丹碱可兴奋子宫平滑肌。由此推测GABA及其激动剂可能在子宫的高反应性和流产中发挥保护作用。

现在越来越多的证据表明GABA可作为调节子宫收缩的调节子发挥重要的生理作用，特别是在怀孕和分娩时[22,23]。2006年苏克炳等发现GABAA受体拮抗剂环丙沙星，虽然对肠炎型沙门氏菌引起的弥猴肠炎的治疗效果较好, 但用药不当可造成怀孕母猴的死胎或流产[24]。

3 展 望

GABA及其受体存在于子宫，证据表明GABA可作为调节子宫收缩的调节子发挥重要的生理作用。那么该信号系统表达水平是否与分娩机制有关是否与子宫的高反应性及流产有关？有待进一步的研究证明。

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