膀胱Cajal间质细胞（ICC）在膀胱起搏中的作用研究

摘要

膀胱肌组织能够产生不受神经系统控制的自发性动作电位(如离体膀胱组织在多种神经阻滞剂混合物作用下仍可发生自发收缩，在体膀胱可以发生不受抑制的兴奋收缩等)，这提示我们特定情况下，膀胱可能被某种“潜在起搏点”所调控。 以往的观点认为这种自发性兴奋起搏来源于逼尿肌细胞，但更多的实验数据表明，逼尿肌细胞没有自发性兴奋的特点，无法担当膀胱起搏的任务。所以，寻找和确认膀胱的起搏细胞成了亟待解决的问题。 对胃肠道的研究发现，胃肠道肌肉的蠕动是由分布于其间的ICC细胞所发动的。胃肠道的ICC细胞成群分布，常常交织成网状，与神经末梢，平滑肌有很多的结构联系，它们已被认为是胃肠道蠕动的起搏细胞。近年来，形态与胃肠道起搏细胞相似的ICC细胞在膀胱被发现，它被认为有类似的起搏功能。 目前对膀胱的ICC细胞所做的研究工作尚处于起步阶段，从取得的结果看，形态学研究较多，功能学研究较少，尤其对其是否是膀胱的起搏细胞阐释不清，对它在膀胱运动中的地位缺乏系统论证。 本实验目的在于考察膀胱的ICC细胞在膀胱运动中是否起到起搏作用。分为三个环节予以证明： 1.ICC细胞具有成为起搏细胞的结构基础，利用形态学方法研究ICC细胞的分布特点以及ICC细胞与逼尿肌细胞之间的结构关系； 2.ICC细胞具有成为起搏细胞的功能特征，利用对ICC细胞上起搏通道HCN和ICC细胞与逼尿肌细胞信号通讯的研究，说明ICC细胞具有产生起搏电流和将兴奋传递给逼尿肌的能力； 3.ICC细胞的正常功能受到抑制后，膀胱逼尿肌功能下降。应用ICC细胞特异性阻断剂Glivec，分别在细胞、组织、在体三个水平研究逼尿肌的功能的改变。另外，在完成对ICC细胞在膀胱运动中的起搏作用进行论证后，我们进一步对不稳定膀胱中ICC细胞的结构和功能改变做了初步探索，研究逼尿肌不稳定与ICC细胞改变间的关系。 主要的结果、结论如下： 1.建立了能有效观察膀胱ICC样细胞的免疫组织化学实验方法：采用改良的国外学者制备膀胱铺片方法，通过c-KIT免疫组织化学染色技术，证实在膀胱的粘膜下层和逼尿肌肌束边缘存在有ICC细胞。 2.发现了ICC细胞的结构分布特点：对ICC细胞的免疫荧光观察发现ICC细胞呈现明显的网络状分布，与胃肠道ICC网络相似。 3.ICC细胞与逼尿肌细胞之间结构上存在密切联系：免疫荧光双标发现，ICC细胞与逼尿肌细胞相邻，且有相互交错分布现象。透射电镜发现，ICC细胞与逼尿肌细胞之间具有细胞间电信号传递的结构基础--缝隙连接。这样，ICC细胞具有了成为膀胱起搏的结构特征。 4.发现了ICC细胞上有可产生起搏电流的HCN阳离子通道：采用c-Kit和HCN抗原的免疫荧光双标法，证明了c-Kit阳性的ICC细胞上具有HCN离子通道抗原的表达，这样ICC细胞上就具有可产生起搏电流的功能单位的存在。 5.ICC细胞与逼尿肌细胞之间可以发生信号传递：荧光漂白实验发现，ICC细胞可将荧光染料有效传递给相邻的被漂白的逼尿肌细胞，这说明ICC细胞与逼尿肌细胞之间可以存在信号通讯。这也是ICC细胞可以将兴奋信号传递给逼尿肌细胞的功能基础。 6.建立了特异性阻断ICC细胞功能的实验模式：利用对细胞游离钙的检测发现，c-Kit阻断剂Glivec主要影响ICC细胞的游离钙波动而对逼尿肌细胞没有明显影响，即Glivec作用靶点在ICC细胞上。这给我们提供了一个阻断实验的模式，即选择性阻断ICC功能，观察在ICC功能缺失的情况下，逼尿肌细胞功能的变化，从而考察ICC细胞在膀胱起搏中的作用。 7.在细胞、组织、在体水平特异阻断ICC细胞后逼尿肌发生功能改变：细胞水平阻断使ICC细胞游离钙波动、ICC细胞与逼尿肌细胞之间的通讯受到明显抑制；而在组织和在体水平的实验均发现，肌收缩的振幅(收缩力)明显缩窄。这说明ICC细胞在膀胱起搏中发挥着重要的作用。 8.不稳定膀胱中的ICC细胞网络结构和HCN阳离子通道的表达发生了明显改变：不稳定膀胱中的ICC细胞网络结构形态得到强化，而HCN阳离子通道的表达是明显增加的，这说明ICC的改变有可能是膀胱功能改变的原因。给我们提供了逼尿肌不稳定机制的一种全新解释方式。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：英文名词缩写一览表

声明

前 言

第一部分 膀胱ICC细胞结构特征的研究

材料与方法

结 果

讨 论

结 论

第二部分 ICC细胞上的起搏通道(HCN 阳离子通道)的表达及ICC细胞与逼尿肌细胞信号通讯的研究

材料与方法

结 果

讨 论

结 论

第三部分 阻断ICC细胞功能对膀胱逼尿肌功能影响的研究

材料与方法

结 果

讨 论

结 论

第四部分 不稳定膀胱中ICC细胞的结构和功能改变初探

材料与方法

结 果

讨 论

结 论

全文结论

致 谢

照 片

参考文献

文献综述一 泌尿系统ICC细胞的电生理学特征在神经肌肉信号传递中作用

文献综述二 超极化激活环核苷酸门控阳离子通道的研究进展

研究生期间发表的主要论文

Experimental study on the relationship between the excitability of interstitial cells of Cajal and the HCN channel in bladder