尿的储存与排泄的神经调控机制研究进展

章庆伟，陈　相，江　颖(综述)，苏苗赏，徐漫欢※(审校)

(1.温州医科大学第一临床学院，浙江 温州 325000； 2.温州医科大学附属第二医院儿科，浙江 温州 325000)



尿的储存与排泄的神经调控机制研究进展

章庆伟1，陈相1，江颖1(综述)，苏苗赏2，徐漫欢1※(审校)

(1.温州医科大学第一临床学院，浙江 温州 325000； 2.温州医科大学附属第二医院儿科，浙江 温州 325000)

摘要：膀胱尿路上皮可感受外界信息变化并释放激素及神经递质，同时M受体可能与膀胱的收缩、舒张以及尿意的产生有关，β受体介导膀胱舒张，而P2X受体介导膀胱收缩与感觉传递，这三种受体均对传入神经信号和尿路上皮发挥调节作用。未来的研究将更多将着眼于膀胱黏膜在储尿与排尿过程中的变化与作用，以及交感和副交感神经作为整体研究其相互作用与对传入神经信号的调节。

关键词：排尿；尿路上皮；M受体；β受体；P2X受体

在尿液的储存与排泄的神经调控机制中，尿路上皮可作为一个整体感觉网络的一部分，接收、放大和传送外部环境的信息，泌尿道上皮细胞可感受到细胞外环境的改变,并通过释放各种因素,如腺苷三磷酸(adenosine three phosphate，ATP)、一氧化氮和乙酰胆碱(acetylcholine，Ach)对化学、机械和热刺激作出反应。ATP、去甲肾上腺素(noradrenaline，NA)、Ach及其受体以及膀胱尿路上皮在膀胱储尿和排尿过程的生理和病理生理过程中起一定的作用。因此，该文总结了近年来ATP、NA、Ach及其膀胱受体以及膀胱尿路上皮作用的研究进展，以更深入地了解膀胱储尿和排尿的生理和病理生理过程。

1Ach-M受体途径对膀胱的影响

Ach对膀胱起胆碱能作用，主要由副交感神经与尿路上皮中的非神经细胞分泌。Ach对膀胱的作用取决于M受体在膀胱的分布。Ach作用于膀胱神经突触前膜M1引起Ach和NA释放增加；Ach作用于膀胱平滑肌的M2与M3受体引起膀胱收缩；作用于M4引起释放减少；作用于感觉神经使传入神经活动性发生改变；作用于尿路上皮的伞细胞刺激ATP和一氧化氮的释放。

尿路上皮和固有层由神经、间质细胞、成纤维细胞、血管等组成，总称为Cajal间质细胞(interstitial cells of Cajal,ICC)，对膀胱功能起重要作用。尿路上皮对化学、机械和热刺激敏感，可表达M、肾上腺和缓激肽受体和瞬时电位受体等[1]。膀胱间质细胞的作用尚不明确，现有证据表明固有层间质细胞可能在泌尿道上皮细胞和感觉神经间和(或)尿路上皮细胞和逼尿肌平滑肌细胞间构成结构和功能联系[2-3]。

人类尿道上皮有不同M亚型的表达：M1受体在基底细胞，M2受体在伞细胞，M3、M4受体均匀分布，M5受体从尿路腔侧细胞到基底细胞呈梯度减少[4]，且M3受体在膀胱上皮的密度与在逼尿肌的密度相似[5]。研究发现，尿路上皮的拉伸反应可刺激自身Ach的释放，并在膀胱充盈期间对下尿路上皮层的感觉神经和ICC起到旁分泌作用，同时起到释放舒张因子抑制膀胱收缩作用[6]，参与感觉形成的作用[7]。但尿路上皮胆碱能信号系统的生理意义仍不清楚。Ikeda等[8-9]认为，黏膜内M受体参与尿路上皮基因信号,增强逼尿肌收缩。而ICC的胆碱能信号系统可能与未知的舒张因子释放有关。Yoshida等[5]发现，内源性Ach释放并作用于M3受体可使固有层的尿路上皮产生自发性收缩活动。在膀胱炎小鼠模型中，Andersson等[10]发现M受体的刺激可导致尿路上皮一氧化氮的释放从而拮抗逼尿肌收缩。

膀胱传入神经是排尿反射的起始点。传入神经分为两种：一种为Aδ纤维，在正常的排尿期间因膀胱壁张力改变而发出冲动；一种为C纤维，在膀胱疾病中起重要作用。Nandigama等[11]用反转录-聚合酶链反应发现膀胱传入神经上存在M2、M3、M4受体，不存在M1与M5受体。膀胱内灌注和血管内注射奥昔布宁(M阻断剂)发现C纤维活动性减弱。Yokoyama等[12]发现，低剂量托特罗定(M阻断剂)抑制C纤维活动性。Iijima等[13]发现，达非那新(M3阻断剂)使小鼠膀胱Aδ和C纤维活动性都减弱。但Hedlund等[14]研究发现，达非那新使正常和树脂毒素处理的小鼠排尿间隔和排尿容量都增加，表明树脂毒素敏感的C纤维可能不参与此过程。Matsumoto等[15]用氧化震颤素(M2阻断剂)进行小鼠体内膀胱注射发现，其抑制膀胱过度活动，但不改变排尿频率。而Daly等[16]在刺激膀胱M受体时检测到传入神经活动性受抑制。Boy等[17]也曾报道，口服托特罗定使健康女性膀胱内电刺激感觉阈值升高，但在膀胱测压对主观膀胱感觉无影响。因此，传入神经的抗胆碱作用需要更深入的研究，而M受体途径可能只参与病理状态。

2NA-β受体途径对膀胱的影响

β受体激动剂可使膀胱舒张，但由于β受体配体的选择性差，尤其是β3和β2之间的选择性[18]使膀胱舒张β受体亚型难以确定。目前的研究认为，异丙肾上腺素介导的膀胱舒张是通过作用于人的β3受体和鼠的β2、β3受体发挥作用[19]。Yoshida等[5]发现，β受体介导的抑制膀胱自主收缩主要由β2受体介导，β1与β2可能都参与膀胱张力的感应。

利用特异性抗体发现β受体所有亚型在人和鼠的尿路上皮、肌成纤维细胞样间质细胞和外周神经都有分布[20-21]。Otsuka等[22]研究发现，移除尿路上皮后使异丙肾上腺素介导的舒张减弱，表明尿路上皮的β受体激动后可释放舒张因子。研究表明，固有层肌成纤维细胞样间质细胞有起搏功能并最终传导传入神经信号[23]。Gillespie等[24]发现，米拉贝隆(mirabegron)可能干扰膀胱充盈期间产生非排空收缩活性的起搏机制。因此间质细胞上β受体的功能有待进一步研究。

鼠的尿动力学测试[25]表明，β2、β3受体激动剂降低收缩幅度与膀胱内压力以及与平滑肌收缩力改变的参数，并伴有非收缩间期的延长和非排空收缩的频率，表明传入神经也受到影响。临床试验表明，膀胱过度活动症的尿频、尿急症状与传入神经信号的改变有关，且用β受体激动剂能改善症状，也表明β受体激动剂可调节膀胱传入神经的功能。Aizawa等[25]行β3受体激动剂CL-316243全身用药发现，Aδ纤维活性降低，且同时灌注前列腺E2以减少膀胱过度活动时CL-316243也可影响C纤维。Kullmann等[26]用β3受体激动剂BRL 37344行全身用药和膀胱内用药均发现排尿频率和排尿收缩幅度增加。同时发现，传入神经活动性增加与排尿收缩频率的增加有相关性，说明β3受体激动剂可影响传入神经[25-26]。

3ATP-P2X受体途径对膀胱的影响

ATP可由副交感神经分泌，同时扩张尿路上皮也可诱发ATP释放。P2X1受体表达于平滑肌，介导非肾上腺能非胆碱能膀胱收缩,在不稳定性膀胱模型中表达显著升高；P2X2和P2X3受体在人膀胱尿路上皮和传入神经末端均有表达，并且在间质性膀胱炎时表达升高。

ATP与Ach是副交感神经的共同神经递质，低频率刺激可引起嘌呤能神经传递，高频率刺激主要引起胆碱能刺激，并且P2X1受体激活后抑制随后发生的M受体介导的兴奋性升高和收缩力的产生，表明P2X1可能参与逼尿肌过度活动和活动减弱[27]。此外，排尿反射也由下尿路上皮层的Aδ神经发出冲动引起，而Aδ神经在膀胱扩张期由尿路上皮的ATP释放而激活，且在间质性膀胱炎时ATP释放增加。Sugaya等[28]研究表明，ATP可作为男性良性前列腺增生和女性膀胱过度活动的检测指标。P2X3受体拮抗剂特别为AF353也用于临床治疗膀胱过度活动的试验[29]。

在女性膀胱逼尿肌过度活动患者中，ATP在膀胱充盈期间释放通过刺激传入神经产生尿急症状[30]。且Young等[31]记录到ATP从副交感神经自发释放。而大幅度自主性膀胱收缩可引起传入神经活性增高而导致膀胱逼尿肌不稳定性升高[32]。如果自发释放的ATP能引起膀胱收缩，那么ATP引起感觉神经活动性增加可能是逼尿肌过度活动的原因。

在特发性逼尿肌不稳定患者中，其膀胱嘌呤能途径发生异常，这可以解释膀胱过度活动症状。Kaan等[33]用AF-792行膀胱内注射发现其抑制排尿反射活性说明脊柱突触前P2X3和P2X2/3受体也可能是治疗膀胱过度活动和慢性疼痛等泌尿系统症状的靶点。慢性脊柱损伤小鼠排尿障碍涉及P2X3受体表明P2X3受体拮抗剂对治疗神经源膀胱功能障碍可能有效。排尿反射活性受感觉神经末端的P2X3受体介导，在P2X3受体基因敲除小鼠中膀胱过度活动。

4结语

近年来对膀胱黏膜功能研究越来越多，目前对膀胱黏膜的基本特性和功能已日趋清晰，而其明确的功能和信号转导机制研究尚未清楚。膀胱黏膜已知存在M受体、β受体、P2X受体，这些受体的作用以及膀胱黏膜在膀胱储尿与排尿释放激素及神经递质的变化受到越来越多的研究。同时，Ach和NA对传入神经信号调节也发挥重要作用。交感和副交感神经对膀胱的作用也逐渐被认识，而对交感和副交感相互作用与对传入神经信号的调节过程的认识也对膀胱疾病的治疗具有指导意义。

参考文献

[1]Birder L,Andersson KE.Urothelial signaling[J].Physiol Rev,2013,93(2):653-680.

[2]McCloskey KD.Interstitial cells in the urinary bladder—localization and function[J].Neurourol Urodyn,2010,29(1):82-87.

[3]Fry CH,Sui GP,Kanai AJ，etal.The function of suburothelial myofibroblasts in the bladder[J].Neurourol Urodyn,2007,26(6 Suppl):914-919.

[4]Bschleipfer T,Schukowski K,Weidner W,etal.Expression and distribution of cholinergic receptors in the human urothelium[J].Life Sci,2007,80(24/25):2303-2307.

[5]Yoshida A,Seki M,Nasrin S,etal.Characterization of muscarinic receptors in the human bladder mucosa:direct quantification of subtypes using 4-DAMP mustard[J].Urology,2011,78(3):721.e7-721.e12.

[6]Hawthorn MH,Chapple CR,Cock M,etal.Urothelium-derived inhibitory factor(s) influences on detrusor muscle contractility in vitro[J].Br J Pharmacol,2000,129(3):416-419.

[7]Yu Y,de Groat WC.Effects of stimulation of muscarinic receptors on bladder afferent nerves in the in vitro bladder-pelvic afferent nerve preparation of the rat[J].Brain Res,2010,1361:43-53.

[8]Ikeda Y,Kanai A.Urotheliogenic modulation of intrinsic activity in spinal cord- transected rat bladders:role of mucosal muscarinic receptors[J].Am J Physiol Renal Physiol,2008,295(2):F454-461.

[9]Ikeda Y,Birder L,Buffington C,etal.Mucosal muscarinic receptors enhance bladder activity in cats with feline interstitial cystitis[J].J Urol,2009,181(3):1415-1422.

[10]Andersson M,Aronsson P,Doufish D,etal.Muscarinic receptor subtypes involved in urothelium-derived relaxatory effects in the inflamed rat urinary bladder[J].Auton Neurosci,2012,170(1/2):5-11.

[11]Nandigama R,Bonitz M,Papadakis T,etal.Muscarinic acetylcholine receptor subtypes expressed by mouse bladder afferent neurons[J].Neuroscience,2010,168(3):842-850.

[12]Yokoyama O,Yusup A,Miwa Y,etal.Effects of tolterodine on an overactive bladder depend on suppression of C-fiber bladder afferent activity in rats[J].J Urol,2005,174(5):2032-2036.

[13]Iijima K,De Wachter S,Wyndaele JJ.Effects of the M3 receptor selective muscarinic antagonist darifenacin on bladder afferent activity of the rat pelvic nerve[J].Eur Urol,2007,52(3):842-847.

[14]Hedlund P,Streng T,Lee T,etal.Effects of tolterodine on afferent neurotransmission in normal and resiniferatoxin treated conscious rats[J].J Urol,2007,178(1):326-331.

[15]Matsumoto Y,Miyazato M,Furuta A,etal.Differential roles of M2 and M3 muscarinic receptor subtypes in modulation of bladder afferent activity in rats[J].Urology,2010,75(4):862-867.

[16]Daly DM,Chess-Williams R,Chapple C,etal.The inhibitory role of acetylcholine and muscarinic receptors in bladder afferent acti-vity[J].Eur Urol,2010,58(1):22-28.

[17]Boy S,Schurch B,Mehnert U,etal.The effects of tolterodine on bladder-filling sensations and perception thresholds to intravesical electrical stimulation:method and initial results[J].BJU Int,2007,100(3):574-578.

[18]Michel MC,Cernecka H,Ochodnicky P.Desirable properties of β3-adrenoceptor agonists:implications for the selection of drug development candidates[J].Eur J Pharmacol,2011,657(1):1-3.

[19]Michel MC,Ochodnicky P,Homma Y,etal.β-adrenoceptor agonist effects in experimental models of bladder dysfunction[J].Pharmacol Ther,2011,131(1):40-49.

[20]Limberg BJ,Andersson KE,Aura Kullmann F,etal.β-Adrenergic receptor subtype expression in myocyte and non-myocyte cells in human female bladder[J].Cell Tissue Res,2010,342(2):295-306.

[21]Kullmann FA,Downs TR,Artim DE,etal.Urothelial beta-3 adrenergic receptors in the rat bladder[J].Neurourol Urodyn,2011,30(1):144-150.

[22]Otsuka A,Shinbo H,Matsumoto R,etal.Expression and functional role of beta-adrenoceptors in the human urinary bladder urothelium[J].Naunyn Schmiedebergs Arch Pharmacol,2008,377(4/6):473-481.

[23]McCloskey KD.Interstitial cells of Cajal in the urinary tract[J].Handb Exp Pharmacol,2011(202):233-254.

[24]Gillespie JI,Palea S,Guilloteau V,etal.Modulation of non-voiding activity by the muscarinergic antagonist tolterodine and the beta(3)-adrenoceptor agonist mirabegron in conscious rats with partial outflow obstruction[J].BJU Int,2012,110(2 Pt 2):E132-142.

[25]Aizawa N,Igawa Y,Nishizawa O,etal.Effects of CL316,243,a beta 3-adrenoceptor agonist,and intravesical prostaglandin E2 on the primary bladder afferent activity of the rat[J].Neurourol Urodyn,2010,29(5):771-776.

[26]Kullmann FA,Limberg BJ,Artim DE,etal.Effects of beta3-adrenergic receptor activation on rat urinary bladder hyperactivity induced by ovariectomy[J].J Pharmacol Exp Ther,2009,330(3):704-717.

[27]Heppner TJ,Werner ME,Nausch B,etal.Nerve-evoked purinergic signalling suppresses action potentials,Ca2+flashes and contractility evoked by muscarinic receptor activation in mouse urinary bladder smooth muscle[J].J Physiol,2009,587(Pt 21):5275-5288.

[28]Sugaya K,Nishijima S,Kadekawa K,etal.Relationship between lower urinary tract symptoms and urinary ATP in patients with benign prostatic hyperplasia or overactive bladder[J].Biomed Res,2009,30(5):287-294.

[29]Gever JR,Soto R,Henningsen RA,etal.AF-353,a novel,potent and orally bioavailable P2X3/P2X2/3 receptor antagonist[J].Br J Pharmacol,2010,160(6):1387-1398.

[30]Cheng Y,Mansfield KJ,Allen W,etal.Does adenosine triphosphate released into voided urodynamic fluid contribute to urgency signaling in women with bladder dysfunction?[J].J Urol,2010,183(3):1082-1086.

[31]Young JS,Meng E,Cunnane TC,etal.Spontaneous purinergic neurotransmission in the mouse urinary bladder[J].J Physiol,2008,586(Pt 23):5743-5755.

[32]McCarthy CJ,Zabbarova IV,Brumovsky PR,etal.Spontaneous contractions evoke afferent nerve firing in mouse bladders with detrusor overactivity[J].J Urol,2009,181(3):1459-1466.

[33]Kaan TK,Yip PK,Grist J,etal.Endogenous purinergic control of bladder activity via presynaptic P2X3 and P2X2/3 receptors in the spinal cord[J].J Neurosci,2010,30(12):4503-4507.

Advances on the Neuroregulation of the Storage and Excretion of Urine

ZHANGQing-wei1，CHENXiang1，JIANGYing1，SUMiao-shang2,XUMan-huan1.

(1.TheFirstClinicalCollege,WenzhouMedicalUniversity,Wenzhou325000,China; 2.DepartmentofPediatrics,theSecondAffiliatedHospitalofWenzhouMedicalUniversity,Wenzhou325000,China)

Abstract:M receptor,β receptor and P2X receptor are expressed on the bladder,whose activations lead to constraction,relaxation and micturition desire.Recently, studies have shown that urothelium can sense the change and then release hormone and neurotransmitters.M receptor is associated with bladder contraction, relaxation and micturition desire.β receptor leads to bladder relaxation.P2X receptor causes relaxation and sense transmittion.Besides,these types of receptors can also regulate afferent nerve and urothelium.The research in the future will focus on the function of bladder mucosa in the storage and excretion of urine,and interaction between sympathetic nerve and parasympathetic nerve and regulation in afferent signal.

Key words：Micturition; Urothelium; M receptor; β receptor; P2X receptor

收稿日期：2014-04-24修回日期：2014-08-25编辑：相丹峰

基金项目：浙江省大学生科技创新活动计划(新苗人才计划)(2013R413001)；温州医科大学校级课题项目(wyx201201014)

doi：10.3969/j.issn.1006-2084.2015.08.011

中图分类号：R334.3

文献标识码：A

文章编号：1006-2084(2015)08-1372-03