胆囊收缩素及其受体的研究进展*

李秋菊 综述，王 丰 审校

(1.天津医科大学研究生学院 300070；2.天津市急腹症器官损伤与中西医结合修复重点实验室 300100)

胆囊收缩素(cholecystokinin，CCK)是由IVY等[1]命名的一种胃肠道激素。CCK受体(cholecystokinin receptor，CCKR)介导CCK的分子效应，CCKR属于G蛋白偶联受体的A类视紫红质样受体。CCK和CCKR不仅在消化系统占有重要地位，在心血管系统和神经系统等也发挥着重要作用。它们既参与调节胆囊收缩、胰酶分泌、胰腺生长和胃肠蠕动等，又参与调节心率、血压、进食、疼痛、体温及情绪等。本综述的创新点是：(1)同类综述多是从CCK对某种器官的生理作用分类后的角度讨论，重点在糖尿病等方面，而本综述从生物体CCK相关系统分类后的角度讨论，全面而详细地总结最新基础研究成果，更多可能地为临床应用提供更坚实的基础；(2)本综述详细总结了近年来已解决的基础问题，例如CCK的释放途径、CCKR分布的物种差异性、CCKR的激活途径等以及还有待研究的问题，例如CCK对基因工程鼠胰腺是否有直接营养作用、CCK在中枢神经系统中如何调节体温和CCK在相关疾病如肿瘤中的作用机制等，同时也提出了未来可能的研究方向：寻找CCK相关肿瘤合适的治疗靶点和治疗药物等；(3)近年来越来越多的研究发现CCK和CCKR不仅参与消化系统疾病，例如急性和慢性胰腺炎、胃肠道功能性消化不良、肠易激综合征、慢性便秘、胃食管反流、肥胖等，而且CCK及CCKR也参与胃肠道和神经内分泌等肿瘤的生长。这引起消化病肿瘤学临床方面的极大关注，因此有必要对CCK的生理和病理作用进行深入研究。目前仍缺乏足够特异度和敏感度的诊断CCK相关肿瘤的方法，且应用于CCK相关肿瘤的靶点药物也有限，因此对CCK和CCKR深入研究将有助于上述问题的解决，进而为相关肿瘤的治疗开辟道路。

1 CCK

1.1 CCK的分布

1902年英国科学家BAYLISS等[2]发现了1种从狗身上获得的物质能刺激胰腺分泌，当时这种提取物被怀疑是促胰酶素。1919年SAYEGH[3]发现，用BAYLISS等的同样的方法获得的提取物也能使胆囊收缩。1928年IVY等[1]证实了收缩胆囊的物质也能从刺激胰腺分泌的物质中分离出来，他们称这种物质为现名即CCK。1943年，HARPER等[4]发现静脉注射上段小肠黏膜提取物能刺激胰腺分泌，他们命名该提取物为促胰液素。最后，1944年，GREENGARD等[5]证实了该提取物与促胰酶素不同。1967年，MUTT等[6]发现促胰酶素和CCK为同一物质。因为该激素的第一个名字是IVY等[1]取的CCK,故此名代替了促胰酶素这个名字，沿用至今。

CCK作为一种脑肠肽，广泛存在于消化系统和中枢神经系统，具有种属和组织特异性。在消化系统中，常见CCK大分子形式，主要存在于肠道的黏膜层，以CCK-33为主要形式。而在中枢神经系统，CCK以小分子形式为主，含量最高的是大脑皮层等部位[7]。除此以外，CCK也存在于几个内分泌腺(垂体细胞、甲状腺C细胞、胰岛、肾上腺和睾丸)、外周神经、皮质和髓质肾细胞、心肌细胞、免疫细胞及相关的肿瘤中。

CCK是一类长短不同的分子的总称，长短不同的CCK是由含115个氨基酸残基的CCK剪切成的多肽。MUTT等[8]首先报道了CCK-33。后来又相继发现了CCK-39、CCK-58、CCK-83和CCK-8。目前已知的CCK形式还有CCK-25、CCK-22、CCK-18、CCK-12、CCK-7、CCK-6、CCK-5、CCK-4[9]。CCK-8是具有全部生物学活性的最小单位[10]。所有已知的CCK的生物学效应都存在于保守的酰胺化的C端的四肽中，而N端不同长度的延伸能提高受体结合的生物学效能和特异性[11]，CCK C端第7位上的酪氨酸均以硫酸化形式存在，是保持CCK的生物活性必不可少的。

1.2 CCK的释放

循环中CCK主要源于小肠内分泌I细胞[12]。饮食中蛋白质和L-氨基酸及油脂会显著刺激CCK的释放，而碳水化合物仅刺激释放少量的CCK。此外，盐酸也能刺激释放CCK。其中蛋白质分解产物和脂肪诱导CCK释放的能力最强[13]。在基础状态下，血浆CCK浓度是1 pmol/L或者更少。在最大刺激强度下，其浓度能在20 min内增加到3～5 pmol/L，然后在无刺激情况下逐渐降低到基础水平。在神经元中，CCK的表达受生长因子、环磷酸腺苷、多巴胺、雌激素和损伤情况的影响。而神经元的释放能直接在大脑切片中检测出来[14]。钾诱导的去极化可导致钙依赖性CCK的释放，从而影响下游信号的传导[15]。在大鼠大脑皮质突触中增加钾离子和钙离子后，可以使CCK-8的释放增加到200%。

迄今为止，已发现了细胞释放CCK的5种途径[16]：第一，内分泌途径。内分泌细胞释放CCK进入毛细血管中。第二，神经分泌途径。神经元将CCK释放到突触间隙。第三，旁分泌途径。研究发现在小肠黏膜上存在旁分泌细胞，可向邻近的靶细胞伸出胞质突触。第四，自分泌途径。自分泌细胞能刺激自身生长。CCK被释放到该细胞受体上，而这些受体也在该细胞上表达，自分泌被认为对癌生长有很大影响。例如，研究表明，人甲状腺髓样癌细胞能被内源性非硫酸化CCK-8自我刺激。第五，精子分泌途径。CCK经顶体释放后与卵细胞膜上的受体紧密结合。

2 CCKR

2.1 CCKR的分布

CCK与CCKR结合发挥相应的生理效应,CCKR分为CCK1受体(cholecystokinin 1 receptor,CCK1R)和CCK2受体(cholecystokinin 2 receptor,CCK2R)。1980年在胰腺腺泡中最先发现了CCK1R，1980年又在脑中检测到了CCK2R。CCK1R基因位于人4号染色体，位于小鼠5号染色体上，而CCK2R基因位于人类11号染色体位于小鼠7号染色体上，每个基因都含有5个外显子和4个内含子，CCK1R与 CCK2R大约有48%的同源性序列[17]。两者均属G蛋白偶联受体的A类视紫红质样受体，它包括了N-端胞外域、C-端胞浆域及连接胞内外的7次跨膜结构域3个部分。

CCK1R主要分布在胆囊、胰腺、胃等外周组织中，主要参与消化系统功能的调节，CCK1R也在垂体肌间神经丛和中脑区域表达，硫酸化CCK与CCK1R高亲和力结合[18]。CCK2R主要分布在大脑中枢神经系统[19]，特别是大脑皮层和边缘区，如海马、嗅结节、杏仁核和伏隔核，同时也在胃肠道、卵巢、胰腺等外周组织中表达。与CCK1R相比，CCK2R选择性较低，因为它能与非硫酸化CCK高亲和力结合。值得注意的是，胰腺上CCKR的表达具有物种特异性[20]。在人、猪与啮齿动物、狗之间存在较大差异，人、猪胰岛细胞表达大量的CCK2R，而啮齿动物、狗的胰岛细胞表达大量的CCK1R。

2.2 CCKR的激活途径

CCKR的激活涉及多个途径。两种CCKR都可通过异源三聚体G蛋白激活磷脂酶亚型[21]，生成肌醇三磷酸和动员细胞内钙离子并激活蛋白激酶C，此外还可激活丝裂原活化蛋白激酶级联反应，从而通过CCK1R增加胰腺的分泌和通过CCK2R促进细胞增殖；这两个受体也激活磷脂酰肌醇3激酶通路，从而通过CCK1R增加胰腺分泌和通过CCK2R促进细胞增殖；两个受体也能激活腺苷酸环化酶，导致环磷酸腺苷增加，也激活一氧化氮/环鸟苷酸通路，促进细胞增殖、胰腺分泌和胃保护；而CCK2R能激活JAK2/STAT3通路，从而介导生长效应[22]。

3 CCK和CCKR对消化、心血管和中枢神经系统的主要生理作用

3.1 CCK和CCKR对消化系统的主要生理作用

3.1.1CCK和CCKR对胃肠组织

CCK对胃动力的影响存在物种差异性。对豚鼠而言，CCK对胃动力有促进作用；而对人和狗而言，CCK能抑制胃排空[23]。CCK对胃酸分泌的影响因受体类型而异。CCK/胃泌素与CCK2R结合时，在一定程度上可以刺激胃酸分泌；当CCK与CCK1R结合可以抑制胃酸分泌。在CCK/胃泌素双敲除的小鼠模型中，CCK与CCK2R结合刺激基底D细胞释放生长抑素，而生长抑素又抑制壁细胞的胃酸分泌[24]。CCK也可通过迷走神经途径抑制胃酸分泌，但CCK的抑制胃酸分泌作用比刺激胃酸分泌功能强大。

CCK与CCKR结合后，对肠运动有兴奋性作用[25]。研究发现CCK-8可引起有神经支配的回肠纵行肌收缩，认为CCK-8可能作为一种神经递质兴奋肠道神经元，从而导致肌肉收缩。肠道有大量的CCK神经元分布，CCK可能直接作用于肌细胞起作用。CCK也可刺激肠道血流。这一观察结果与肠道血管周围CCK神经末梢的分布一致。

3.1.2CCK和CCKR对胆胰组织

CCK与CCKR结合后能收缩胆囊，促进胆囊排空和胆汁释放[26]。在正常进餐过程中，CCK血浆浓度与胆囊容积呈负相关；CCK介导的有节律的胆道收缩和Oddi括约肌舒张，使胆汁从胆囊释放入十二指肠，参与食物消化。有研究发现脂肪链长短影响CCK调节胆汁释放和胆囊收缩。CCK与CCKR结合后也能调节胰腺的分泌[26]。(1)CCK能增加胰腺分泌，例如分泌碱性磷酸酶、双糖酶和肠激酶；(2)CCK能刺激酶的合成，例如胰淀粉酶、胰蛋白酶原和凝乳蛋白酶原；(3)CCK除了对酶的作用外，也能刺激液体和碳酸氢盐的分泌。此外，CCK特别是CCK-8和CCK-33在狗和大鼠中能增加胰岛素和胰高血糖素的分泌，但对人和猪没有类似作用。与此一致的是，小鼠CCK基因的丢失会导致胰岛体积缩小、β细胞体积下降和β细胞凋亡增加，从而导致高血糖；而过表达CCK的转基因小鼠会表现出β细胞功能的改变、β细胞凋亡减少[27]。

研究发现CCK可促进胰腺质量[26]，增大腺泡体积，同时发现CCK还可以使DAN、RNA和蛋白质的含量增加。除了CCK在调节新生动物和成年动物胰腺生长方面的作用外，CCK已被证实在胰腺炎和手术切除后的胰腺再生中也占据着重要作用；但是在基因工程小鼠模型中，CCK是否对正常胰腺有直接营养作用仍有待深入研究，因为也有研究发现，在CCK缺陷转基因小鼠模型中，胰腺体重是正常的[28]。

3.2 CCK和CCKR对心血管系统的主要生理作用

食物摄入会诱导肠内I细胞分泌CCK，与CCKR结合后会导致局部肠道充血，从而通过促进肠道蠕动和分泌来促进消化吸收。为排除神经系统的影响，GAW等[29]给去髓和切断迷走神经的大鼠颈静脉注射CCK-8，观察到大鼠的动脉压升高并伴有心动过缓；MARKER等[30]对大鼠离体心脏灌注CCK-8，观察到剂量依赖性的心动过缓，证实CCK-8可直接作用于心脏。在大脑中，CCK主要作为神经递质参与心血管系统的调节。研究发现给大鼠脊髓蛛网膜下腔注射大剂量CCK-8(50 μg)可引起明显降血压和短期降心率作用，小剂量CCK-8(0.05 μg)则出现明显的降心率作用。应用CCK1R受体拮抗剂proglumide可以延迟CCK-8减慢心率的作用。

3.3 CCK和CCKR对神经系统的主要生理作用

3.3.1摄食

CCK对摄食的调节除了胃肠道的参与外，还涉及神经系统。研究证实，CCK激活迷走神经传入纤维上的CCK1R来减少进餐量及激活内脏传入纤维上的CCK1R来延长每餐进餐间隔时间。也有研究表明CCK1R的激活能刺激脂肪细胞分泌瘦素，从而控制食物的摄入[31]。此外也提出了其他CCK诱导食欲抑制的作用机制，例如条件性味觉厌恶及分泌催产素的刺激作用[32]。CCK调节饱腹感的作用在OLETF(CCK1R缺陷)大鼠中得到了明确的证明[33]。这些大鼠由于反馈饱腹感信号的丢失和下丘脑神经肽Y过表达的增加而大量进食，从而导致肥胖，在OLETF大鼠中，给予CCK-8不能减少食物摄入，且对CCK1R拮抗剂的反应也较弱。

3.3.2痛觉和温觉

CCK在神经系统内广泛表达，与疼痛生理过程密切相关。研究发现在大鼠脑室或髓鞘内注射极微量的CCK-8(1～4 pmol)能剂量依赖性地对抗吗啡镇痛,CCK激动剂ceruletide能减轻癌症疼痛[34]、偏头痛和绞痛等。CCK2R拮抗剂既能增强阿片类药物的镇痛作用[35]，也能降低耐受性。

CCK在调节体温方面也起着重要的作用。在暴露于寒冷环境的啮齿动物中，外周注射CCK-8可观察到剂量依赖性低体温，CCK1R的拮抗剂可以抑制这种反应。但在脑内注射微量的CCK-8，不同研究者的观察结果却具争议性，这仍需深入研究[36]。

CCK在神经系统中除了调节下丘脑激素和神经递质的释放，从而影响摄食、痛觉和体温外还在情绪状态、学习记忆、幸福感、依赖感及传递内感受器的敏感性等方面发挥重要作用。

4 总结和展望

综上所述，CCK作为一种重要的脑肠肽，在机体发挥着不可替代的作用。目前经过大量的研究让CCK类似物及CCKR拮抗剂逐步应用于临床诊疗中。由于CCK和CCKR本身的复杂性及缺乏足够特异度和敏感度的CCK相关疾病诊断方法，对CCK产生疾病的认识仍受到阻碍。但对CCK及CCKR的深入研究，将有助于解决有关问题，例如寻找肿瘤的治疗靶点，并设计出针对独特靶点的药物，进而为相关肿瘤的治疗开辟道路。