老龄心脏交感神经去甲肾上腺素转运蛋白变化的意义

李贺（综述）李秀玲（审校）

收稿日期：2004－11－19

作者单位：300162，天津市，武警医学院附属医院心内科(李贺)；110001，沈阳市，中国医科大学第一附属医院(李秀玲)

作者简介：李贺，男，1957年3月生，山东省寿光市人，医学博士，主任医师。Tel：02260578664，Email:hlitianjin@yahoo.com.cn

无论是正常还是疾病状态，交感神经与心脏功能变化关系密切。老化过程（aging）改变交感神经系统（sympathetic nerve system，SNS）功能，并且心血管病发生率增高。SNS功能变化与心血管病间的关系一直是倍受关注的研究领域。心脏交感神经对心脏功能的调控作用——心脏的变时/变力调节是通过释放神经递质——去甲肾上腺素（norepinephrine，NE），NE与心脏β肾上腺素能受体（βadrenergicreceptor，βAR）结合，并激活受体三个环节实现的。心脏交感神经突触前膜上的NE转运蛋白（norepinephrinetransporter，NET）调控神经元释放到βAR周围的NE浓度，对βAR的表达和功能有重要影响［1～3］，因此近年来逐渐受到关注。本文主要对老化过程心脏NET变化的有关研究结果作一简要综述。

1心脏交感神经去甲肾上腺素转运蛋白的作用

1.1正常交感神经递质的合成、释放及再摄取（图1）神 经元与其支配的靶组织器官间的信息传递是通过调控释放的神经递质实现的。交感神经通过释放神经递质，并与相应受体结合对其支配的靶器官发挥调控作用。NE是哺乳动物交感神经系统的主要神经递质。神经组织中NE合成主要通过细胞体中一系列生物化学步骤。多巴胺是NE的直接前体，通过多巴胺β羟化酶（dopamineβhydroxylase，DBH）使多巴胺侧链羟化成为NE。合成NE的酶在神经元胞体中合成，再用数天时间从胞体转运到远端树突。NE一旦合成完毕，就被运送至神经元远端的膨体（neuronalvaricosity）中，分别贮存于大贮存颗粒（50～70nm）和小贮存颗粒中（45～55nm）以备释放。交感神经末梢释放NE受多种因素调控。当突触前膜的电压依赖性Ca2+通道开放，Ca2+进入细胞并弥散入胞浆时，神经末梢就开始释放NE。神经末梢胞浆中结合的Ca2+是刺激NE释放的主要机制。一次神经冲动仅排空少量颗粒，每一膨体约可释放300～400分子NE，而每个神经元具有高达25000个膨体，因此交感神经的这种递质释放形式实际上起了信号放大作用。释放后细胞外神经递质浓度由细胞膜上的Na+/协同转运蛋白，即NET调控，这种载体蛋白能迅速将神经递质（和Na+）转运回突触前神经末梢或周围的神经节中，称为再摄取1（uptake1）。神经元通过这种再摄取方式调控释放到受体周围的NE浓度，维持受体的敏感性。交感神经膨体释放神经递质是血浆中NE的主要来源，肾上腺髓质分泌的NE仅占很小比例。全身交感神经释放的NE有10%～20%进入循环，而其余绝大部分通过神经元再摄取回到神经末梢中；有的器官进入间质中的NE可顺浓度梯度弥散入循环。在外周组织，神经元外对NE摄取称为再摄取2（uptake2）。这种外周摄取NE的作用较弱［4～6］。

1.2NET的结构和分子生物学特征（图2）约40年前开始陆续发现交感神经末梢转运胺类神经递质的证据。但对神经递质转运蛋白的分子生物学研究从20世纪90年代初开始，并在较短的2～3年时间内就先后克隆了如γ氨基丁酸(γaminobutyricacid、GABA、GAT)、去甲肾上腺素(NET)、多巴胺(dopaminetransporter，DAT)和5羟色胺(serotonintransporter，SERT)转运蛋白cDNA。现已证明，这些转运蛋白大小约为600个氨基酸，按不同的糖基化程度转运蛋白Mr为60000～97000。这些转运蛋白具有很高的氨基酸序列同源性，NET和DAT，DAT和SERT间同源性分别为80%和69%，构成一个新的胺类神经递质转运蛋白基因家族。亲水性分析提示这些载体蛋白分子有12个疏水的跨膜区(TMs)，TMs3和4间有一个大的胞外环，偶数TMsN端无信号肽说明氨基端(N)、羧基端(C)均在胞内，所有家族成员的胞外大环中均有2个半胱氨酸残基，形成2个二硫键，有维持载体蛋白功能构象的作用；TMs2和9中有与亮氨酸拉链相似的结构，可能具有介导蛋白间相互作用功能；转运蛋白序列中具有糖基化和磷酸化位点，糖基化可影响载体蛋白表面表达和稳定性；磷酸化位点的存在为胞浆内的蛋白激酶C、cAMP依赖性蛋白激酶、Ca2+钙调素依赖性蛋白激酶等提供了调控作用的靶点［5,7］。

中枢神经中NETmRNA主要在神经元胞体，而不是神经末梢中，并通常与NE生物合成酶，酪氨酸羟化酶（tyrosinehydroxylase，TH）和DBH的存在部位一致。心脏交感神经NETcDNA序列与中枢神经NET一致，NETmRNA在心脏交感神经节中表达，并且两侧交感神经节NETmRNA水平明显不同。NET基因调控异常可导致不能大量表达神经递质再摄取所需要的NET，使NE水平长期增高、肾上腺素受体去敏感［5,7,8］。

2老龄心脏交感神经及功能变化

心脏包括心瓣膜有广泛的交感神经分布、支配，是交感神经丰富支配的器官之一，交感神经对心功能调节发挥重要作用。心脏交感神经系统主要由心脏交感神经节（人支配心脏的交感神经主要来自颈部和上胸部神经节（thecervicalandupperthoracicganglia，T1到T4或T5），心脏交感神经（节后纤维），交感神经递质转运蛋白（transporter），肾上腺素受体组成。心脏交感神经功能随老龄过程减退。临床研究还发现二尖瓣脱垂发生率随年龄增高而增加，说明可能自主神经与老年人心瓣膜功能变化有关［4,9～12］。

交感神经活性随年龄增高而变化，采用同位素稀释技术检测老年人和青年人总血浆NE释放率（totalplasmanoradrenalinespilloverrates，PNAspilloverrates）观察到，与青年人比较老年人总血浆NE释放率增加，健康老年人心脏交感神经PNA释放率约为青年人的2倍，说明心脏SNS活性增加，并提示心脏交感神经再摄取NE能力下降，血浆NE水平增高。目前认为，随老龄化人心脏交感神经张力增加的主要原因为心脏交感神经释放增加和神经元NE再摄取能力下降，并伴随βAR表达降低［10］。

Jew等［11］用共聚焦显微镜和免疫组化方法儿茶酚胺标志物——TH及一氧化氮合酶（nitricoxidesynthase，NOS）观察不同年龄组（2.5～4个月的青年鼠，19～21及24～27个月老龄鼠）Fischer344大鼠二尖瓣交感神经支配及特异性神经递质变化情况。实验观察到与青年鼠比较随年龄增加，二尖瓣TH、NOS免疫反应阳性神经支配明显降低，提示自主神经调节心瓣膜功能的作用减弱，TH变化可能与交感运动神经功能有关，NO与感觉和(或)结后副交感运动神经功能有关。这些变化可能与老年人心瓣膜功能变化有关。瓣膜组织中儿茶酚胺浓度降低的原因可能有交感神经结神经元数量减少、轴索退化、神经元儿茶酚胺合成降低、TH含量减少等。

3老年心脏NET变化及其影响

单光子发射计算机断层扫描（single photon emission computerized tomography，SPECT）和正电子发射断层扫描（positron emission tomography，PET）核素显像技术是目前研究活体交感神经功能，特别是心脏肾上腺素能神经元突触前膜再摄取和贮存功能的一个常用方法，目前常用的交感神经显像剂有123I标记间变甲代苄胍（iodine abeled metaiodobenzylguanidine，123IMIBG）、6－18F－氟多巴胺（fluoro-dopamine）、11C标记的11C肾上腺素（epinephrine，EPI）和11C羟基麻黄素（hydroxyephedrine，HED）等，这些显像剂可为NET摄取，因此用于评价活体心脏交感神经功能［13,14］。随老龄人和动物均出现心脏交感神经摄取NE功能逐渐减退，PET检测显示老年人心脏对618F氟多巴胺、123IMIBG摄取降低［14］。Kiyono等［15］用核素显像检测青年（7～18周）、中年（42～47周）及老龄（65周）鼠左心室心肌123IMIBG摄取量，研究局部血流变化与NET再摄取功能对心脏123IMIBG摄取量的影响，用血流校正下壁/前壁摄取123IMIBG量比值。核素显像检测显示，随年龄增加，下壁心肌摄取［99mTc］甲氧基异丁基异腈（MIBI）下降，同时还观察到，老龄鼠下壁123IMIBG摄取下降与局部血流以外因素有关，［3H］地西帕明（desipramine）结合实验显示不同年龄组和不同部位心肌NET功能变化不同，中年鼠下壁Bmax明显低于青年鼠，下壁和前壁平衡解离亲和常数KD（theequilibriumdissociationaffinityconstant，KD）中年鼠明显高于年轻鼠。已知老龄鼠肾上腺素能神经元数量下降，目前认为老龄过程的NET变化与此有关。另外，下壁交感神经支配距离较远，远端神经元容易出现功能异常和结构变化也可能是下壁123IMIBG摄取下降的原因。研究结果说明局部冠脉血流和NET均与随年龄增加的心脏123IMIBG摄取能力下降有关［15］。

Li等［16］给健康志愿者注射618F氟多巴胺后PET检查正常老龄过程心脏交感神经功能，放射性时间曲线（derivedradioactivitytotime，timeactivitycurves）变化特征，计算经冠脉血流校正的放射性。研究对象按年龄分为青年组（40岁以下，22～38，30±1岁）17例、老年组（50岁以上，52～86，65±3岁）16例（2组血压、身高、体重无差异），结果显示，青年、老年组心脏摄取618F氟多巴胺分别为74%和48%（P=0.02），提示心脏交感神经NE再摄取能力随年龄增加下降。Leineweber等［17］用［3H］尼索西汀（nisoxetine）结合实验检测3个月至76岁无明显心力衰竭的心脏手术病人右心房心肌NET密度、反映NET活性的心房组织切片中NE浓度，同时检测电刺激离体的右房梳状肌地西帕明（1μmol/L）对NE介导对正性肌力作用影响。结果表明，导致随年龄增加右心房心肌NET密度下降可能是老年患者NET活性显著下降原因；老年患者心脏NET活性较儿童下降约50％。这种变化可能是老年人心肌NE含量降低的原因。另外，老年人心肌βAR密度下降、去敏感也可能与NET再摄取能力下降有关［17］。

4结语

心脏交感神经NET是交感神经发挥正常心脏功能调节作用的重要环节之一。老年人交感神经对心脏，包括心瓣膜功能调控作用下降，心脏交感神经张力增加，与随老龄过程中的NET功能下降关系密切。NET功能或活性下降可导致突触间隙NE水平增高，可能对老年人心肌βAR去敏感有重要意义。随着研究的深入进展，将对老龄过程、不同病理状态下NET变化及作用有更加明确的认识，恢复或维持NET正常功能可能对老年人心功能有重要意义。