γ-氨基丁酸与哮喘的关系

孙月雯 祝晋芳 冯 源

越来越多的研究表明，γ-氨基丁酸（gamma-amlnobutyricacid，GABA）系统与哮喘有密切关系。它能影响气道平滑肌的收缩、哮喘发作时气道黏液的过度分泌，还与参加哮喘炎性反应的速激肽的释放、气道上皮的舒张因子的释放相关。

GABA是哺乳动物中枢神经系统重要的抑制性神经递质之一，也存在于外周组织中。GABA是由谷氨酸脱羧酶（GAD）从谷氨酸合成而来。GAD有两种形式：GAD65和GAD67。在神经元中，GAD65被神经终端的突触小泡吐出，GAD67大多存在于细胞体的胞质中。GABA分子贮存在小囊泡中，通过胞吐作用释放到细胞外隙，胞质中GABA的释放机制目前仍不清楚。GABA除起递质作用外，还可作为调节剂调节自主神经系统功能，在非神经组织中，可发挥激素或营养因子的作用。

1 GABA受体

根据受体对激动剂及拮抗剂的敏感性，GABA受体主要分为A型和B型、C型，有关C型受体报道较少。

1.1 GABAA 受体

GABAA受体是一个由GABA识别位点、苯二氮（Benzodiazepine，BD）识别位点及氯离子通道3个部分组成的复合体，可表达于气道平滑肌细胞及气道上皮细胞。GABAA受体根据对配体的不同的亲和力、通道动力学及亚细胞定位，其又被分为19个亚单位（α1～6、β1～3、γ1～3、P1～3、δ、θ、ε和π）[1]。GABA与GABAA受体结合，引起突触后膜氯离子通道启开，产生抑制性突触后电位，抑制神经元放电，从而产生中枢神经抑制作用。这一突触后抑制效应可被竞争性受体拮抗剂荷包牡丹碱及非竞争性通道阻滞剂印防己毒素有效阻滞。GABAA识别位点的激动剂除GABA外还有蝇草醇（Muscimole）及其衍生物二氢蝇蕈醇（Dihydromuscimole）及硫蝇草醇（Thiomuseimole），它们的抑制作用较GABA 强10倍，但毒性较大，其他激动剂有异四氢烟酸（Isoguvacine）、六氢吡啶-4-磺酸（Piperidine-4-sulfonic acid，P4S）、转氨巴豆酸（Transaminocrotonic acid）及四氢恶唑吡啶[4，5，6，7-tetrahydroisoxazolo（5，4c）pyridin-3-o，THIP]。

GABAA受体的运输及细胞表面靶作用由PI3K调节。其可被不同的信号活化，包括胰岛素[2]、生长因子[3]及白细胞介素（interleukin，IL）[4]。IL-13在过敏性哮喘的动物模型中是一个重要的调节因子。实验研究表明，在变应原导致的气道反应中，气道上皮细胞的GABA系统被IL-13初始的信号活化。IL-13可活化上皮细胞的PI3K/Akt通路[5]，PI3K/Akt的活化可引起神经元细胞后突触区的GABAA受体的靶作用。此结果提示：IL-13通过PI3K/Akt通路活化上调了在变应原导致的气道反应中气道上皮细胞的GABAA通路[6]。

1.2 GABAB受体

GABAB受体广泛存在于中枢神经系统和外周组织，在多种生理过程中发挥重要作用，也表达于气道平滑肌细胞及气道上皮细胞[7,8]。GABAB受体可与GABA和苯氯丁氨酸发生高亲和性地结合，通过激动位于膜上的G蛋白，抑制Ca2+内流，在突触前抑制其他兴奋性神经递质的释放而产生抑制效应，或启开钾通道产生迟发抑制性突触后电位及较弱的突触后抑制效应。GABAB受体可与GABA和苯氯丁氨酸结合，但一般都认为苯氯丁氨酸是GABAB受体的激动剂。GABAB受体竞争性拮抗剂有2-氢沙克罗芬（2-Hydrosaclofen，2HS），甲氧苯并呋晡丁酸（5-Methoxy benzo（b）furan-2-yIbutanoic acid），非竞争性拮抗剂有δ-氨基戊酸（δ-amino valeric acid，δ-AVA），此外，相比较于GABAA受体，GABAB受体对荷包牡丹碱不敏感。GABABR分为GABABR1和GABABR2两型。

近期研究表明，GABAB受体在黏蛋白分泌型及纤毛柱状气道上皮细胞[7]和气道平滑肌细胞中[8]也有表达。在这些细胞中，GABAB受体的活化是通过细胞的G耦联蛋白抑制腺苷酸环化酶的活性[7,8]。在支气管哮喘反应中GABAB受体介导的信号通路目前尚不清楚。

2 GABA系统与哮喘的关系

2.1 GABAA受体的激活松弛了气道平滑肌

在气道平滑肌细胞上，膜的超极化引起了平滑肌松弛。有研究发现，在人类、豚鼠气道平滑肌以及培养的人类气道平滑肌细胞中，发现mRNA编码了 GABAAα4、α5、β3、δ、γ1～3、π和θ组。在人类、豚鼠气道平滑肌及培养的人类气道平滑肌细胞上，选择性的免疫印迹法可测定出GABAAα4、α5、β3和γ2组蛋白。而GABAAβ3蛋白通过免疫组织化学发现其定位在豚鼠气管环气道平滑肌细胞上。GABAA受体激动剂蝇蕈醇可直接浓度依赖性的松弛速激肽引起的豚鼠软骨环的收缩，并且其作用可以被GABAA选择性抑制剂gabazine所抑制；蝇蕈醇还可以松弛由收缩激动剂组胺引起的收缩。结果表明，功能性GABAA通道在气道平滑肌上表达，并且GABAA受体激动剂可松弛气道平滑肌[9]。

又有研究者对选择性的GABAA受体激动剂蝇蕈醇作用于气道平滑肌内源性的GABAA通道，是否可减弱在体豚鼠的气道压力进行了研究。为了对气道平滑肌GABAA通道上蝇覃醇的作用进行定位，实验在蝇覃醇作用之前，对豚鼠进行了预处理：使用了选择性的GABAA受体拮抗剂gabazine，或去除中枢副交感神经、交感神经、非胆碱能非肾上腺素能神经（NANC）对肺的神经控制。结果发现，静脉注射蝇覃醇减弱了静脉内组胺、乙酰胆碱或迷走神经刺激引起的肺通气压力增高的峰值。GABAA受体拮抗剂gabazine可阻断蝇覃醇的作用。在去除了中枢副交感神经、周围交感神经及非胆碱能非肾上腺素能神经对气道的作用后，静脉注射蝇覃醇仍然阻断了静脉乙酰胆碱引起的肺通气压力增高的峰值。此研究证明，GABAA受体激动剂蝇覃醇通过活化GABAA通道减弱了在体豚鼠气道狭窄，减轻了气道通气压力，且不依赖于神经作用[10]。

这些研究表明，功能性GABAA通道在气道平滑肌上表达，并且GABAA受体激动剂可松弛气道平滑肌，减弱气道狭窄减轻气道通气压力。此研究结果可为哮喘、慢性阻塞性肺病等疾病提供一个松弛气道平滑肌的新的治疗方法。

2.2 GABAA受体的抑制减少了哮喘发作时气道上皮细胞黏液的分泌

黏液过度分泌是重度哮喘发作致死的原因之一，而目前抑制黏液过度分泌的治疗效果有限而且没有特异性。研究表明，GABAA受体和GABA合成酶谷氨酸脱羧酶（GAD）在气道上皮细胞中有表达，GABAA受体和GABA合成机制存在于支气管上皮细胞，组成了一个完善的GABA系统。而气道上皮细胞的GABA系统参与了杯状细胞的增生和黏液的过度分泌。

当小鼠用卵清蛋白致敏诱发过敏性哮喘时，胞质中的GAD和气道上皮细胞顶膜上的GABAA受体会显著增加[11,12]，GAD和GABAA受体上升的表达与杯状增生及黏液过度分泌也相关。同样，当哮喘患者吸入过敏原后，气道上皮的GAD和GABAA受体也会增加。在小鼠中，鼻内给予选择性GABAA受体抑制剂能抑制因卵清蛋白和IL-13引起的杯状细胞增生及黏液过度分泌。所以，GABAA受体的细胞顶膜可作为哮喘治疗的一个简单而可及的目标[13]。

2.3 GABAB受体与哮喘的关系

在离体和在体豚鼠研究中均发现，GABA抑制豚鼠气道神经诱导的胆碱能支气管痉挛，是通过作用于气道副交感神经节前抑制性GABAB受体，抑制了乙酰胆碱的释放而产生的，GABAB受体拮抗剂则可阻滞它的抑制作用。在豚鼠中，GABAB受体激动剂氯苯氨丁酸可以抑制由胆碱能神经介导引起的支气管狭窄，但也有研究者的研究中发现，哮喘患者口服氯苯氨丁酸却反而引起了支气管反应性增高。此现象可能与哮喘患者的GABA受体前连接功能受损有关[14]。

另外，有研究发现在豚鼠中，GABA可抑制气道感觉神经释放的参与哮喘炎性反应的速激肽，GABAB受体拮抗剂可阻滞上述抑制作用；但GABAB激动剂不能抑制静注速激肽诱发的支气管痉挛和微血管渗漏反应；说明GABA不影响这些神经肽的节后作用[15]。此外，GABA可刺激气道上皮释放舒张因子，抑制离体和在体致敏豚鼠肺释放炎性介质，抑制抗原诱导的气管收缩反应，但不能抑制外源性组胺、乙酰胆碱或前列腺素诱导的气管收缩反应，且此作用与GABAB受体有关[16]。

近期研究表明，GABAB受体在黏蛋白分泌及纤毛柱状气道上皮细胞[7]和气道平滑肌细胞[8]也有表达，但其作用效应不清楚。

3 结 语

目前研究发现，GABA系统存在于许多动物肺内，包括气道平滑肌细胞及气道上皮细胞。GABA系统与哮喘有重要关系。IL-13是过敏性哮喘的一个重要的调节因子，研究发现，IL-13通过PI3K/Akt通道活化上调了在变应原导致的气道反应中气道上皮细胞的GABAA通路；而在哮喘反应中GABAB受体介导的信号通路目前尚不清楚。GABAA通道激动剂蝇蕈醇能松弛由气道收缩激动剂引起的气道平滑肌的收缩，并能减轻乙酰胆碱引起的气道通气压力增大，且不依赖于神经作用；而GABAA受体抑制剂能抑制小鼠过敏性哮喘时杯状细胞增生及黏液过度分泌；GABAB受体激动剂可抑制神经诱导的胆碱能和速激肽介导的气道平滑肌收缩，微血管渗漏及过敏反应。

综上所述，GABA系统在支气管哮喘的治疗中有着不可忽视的价值，有可能为支气管哮喘治疗的新靶点，但仍需进行大量研究。

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