曹乃龍,倪劍書 綜述，谷寶軍 審校

(上海交通大學(xué)附屬上海市第六人民醫(yī)院泌尿外科，上海 200233)

·綜 述·

A型肉毒毒素作用于尿道上皮治療膀胱過度活動癥

曹乃龍,倪劍書 綜述，谷寶軍 審校

(上海交通大學(xué)附屬上海市第六人民醫(yī)院泌尿外科，上海 200233)

大量實驗研究證實下尿路的黏膜層在參與調(diào)節(jié)膀胱收縮的機械感覺和尿道感覺中都起著非常重要的作用。黏膜的改變也和許多膀胱病理過程息息相關(guān)。尿路上皮及其下方固有層分子和結(jié)構(gòu)水平的改變在人和動物相關(guān)的疾病中都有報道，如膀胱過度活動癥。A型肉毒毒素已經(jīng)被報道在治療膀胱過度活動癥中有效，對于其作用機制的研究一直以來是我們研究的重點。這篇文章綜述了尿道上皮的組成、尿道感覺、A型肉毒毒素治療膀胱過度活動癥可能的作用機制等方面內(nèi)容，進一步闡明了A型肉毒毒素在治療膀胱過度活動癥中的作用。

A型肉毒毒素；膀胱過度活動癥；尿道上皮；尿道感覺

膀胱過度活動癥(overactive bladder, OAB)是以尿頻、尿急等癥狀為特點，伴或者不伴有尿失禁的一種臨床常見的泌尿系統(tǒng)疾病，嚴重影響了患者的生活質(zhì)量。對于OAB的研究一直是學(xué)者關(guān)注的熱點，最近大量的實驗研究集中體現(xiàn)在關(guān)于下尿路傳入通路的研究，特別是關(guān)于尿道上皮及其下方固有層的研究越來越被廣泛關(guān)注。

A型肉毒毒素是一種神經(jīng)毒素，在臨床上對于治療下尿路功能紊亂(如OAB)有明顯療效。不過，A型肉毒毒素治療OAB的確切機制目前還存在爭議。本文從尿道上皮的組成及A型肉毒毒素治療OAB的作用等方面論述，試圖闡明A型肉毒毒素在治療OAB中可能的作用機制。

1 膀胱和尿道上皮

膀胱受意識控制的首要條件是大量的感覺沖動傳到中樞神經(jīng)系統(tǒng)。傳入機制的改變可以導(dǎo)致膀胱功能的紊亂，這一點已被人們熟知；另外，還有一些組織結(jié)構(gòu)(如尿道上皮、血管、平滑肌)對于尿控特別是尿道的關(guān)閉起著非常重要的作用；尿路上皮或尿道上皮形成的尿道空間和下方的固有層之間包含大量的血管、以及與之相聯(lián)系的神經(jīng)及肌肉細胞[1-3]。

與膀胱相比，關(guān)于尿道上皮的描述很少。目前知道，尿道上皮至少由三層上皮細胞組成。膀胱三角區(qū)和逼尿肌的尿道上皮看起來似乎沒有明顯差異。和近端尿道上皮相比，這里的尿道上皮移行為缺乏尿路上皮特有分化標記的橫紋肌上皮或者柱狀上皮[4-5]。和膀胱體相似，其下方結(jié)構(gòu)可能在功能發(fā)揮中起一定作用。例如，上皮細胞很有可能是參與神經(jīng)內(nèi)分泌細胞、間質(zhì)細胞以及感覺神經(jīng)末梢投射信號傳遞的一部分。有些猜想認為這些神經(jīng)內(nèi)分泌細胞是通過釋放血清素等介質(zhì)，刺激鄰近神經(jīng)元的激活進而激活尿道反射。這種類型的上皮和其他類型的上皮相似，如氣管刷狀細胞的上皮，即它也可能是通過一種化學(xué)性質(zhì)的受體和鄰近的神經(jīng)相聯(lián)系[6]。有些證據(jù)表明這個區(qū)域的尿道上皮對于尿道感覺和尿液控制十分重要。在近端尿道內(nèi)的膜通路(通常特指是感覺網(wǎng))包括一系列的興奮性和抑制性傳遞因子，這些因子的釋放可能對于參與潛在激活膀胱傳入神經(jīng)復(fù)雜轉(zhuǎn)導(dǎo)方式和對于膀胱感覺是至關(guān)重要的[3,7]。另外，已被認可的是發(fā)生在下尿路的疼痛癥狀可能起源于膀胱頸或近端尿道[8]。膀胱頸或近端尿道包含大量的神經(jīng)纖維，位于表面的上皮細胞表現(xiàn)和神經(jīng)細胞相似的特性，即對于敏感的化學(xué)和物理刺激能表達出相應(yīng)的蛋白質(zhì)[8]。尿路上皮和傳入神經(jīng)相近的特性表明上皮細胞可能作為神經(jīng)遞質(zhì)釋放的一個靶點，或者說上皮細胞釋放化學(xué)物質(zhì)影響傳入神經(jīng)的興奮性。因此，尿道通過釋放遞質(zhì)的上皮—神經(jīng)聯(lián)系可能會導(dǎo)致尿道功能的不穩(wěn)定，從而通過影響儲尿和排尿反射產(chǎn)生尿急和尿痛等癥狀。

2 尿道感覺

在尿液流動時產(chǎn)生尿道的感覺信號，由此延伸出一個基本問題，即是否由尿液流動產(chǎn)生的張力或者是剪切力產(chǎn)生感覺信號。和膀胱相比，橫向拉緊尿道上皮釋放的遞質(zhì)(如ATP)和松弛時是等量的[9]。因此表明伸展的動力學(xué)組件在尿道上皮中存在，而且還發(fā)現(xiàn)這些動力學(xué)組件是隨著尿流的改變而改變。

以往的研究發(fā)現(xiàn)來自于尿道的感覺傳入信號能起始排尿，并且通過進入尿道的尿液持續(xù)性的流動所產(chǎn)生的正反饋效益保持逼尿肌收縮，如果利用麻痹尿道的方法來消除尿道-膀胱反射，逼尿肌就停止收縮，需要過度緊張才能達到膀胱排泄的目的[10-11]。感覺傳入信號的慢速和快速調(diào)節(jié)能使尿流穩(wěn)定的證據(jù)表明尿流的速率和持續(xù)時間都能被感應(yīng)到[12]。這進一步說明尿液排泄可能既依賴于尿流本身也依賴于尿流速率的改變。

傳入活動的機制仍然不清楚，但是和膀胱自身相比，一種可能是尿道上皮的剪切力誘導(dǎo)遞質(zhì)分子的釋放進而產(chǎn)生作用。在其他管狀結(jié)構(gòu)中，例如血管，剪切力誘導(dǎo)釋放的遞質(zhì)如ATP是來源于內(nèi)皮細胞的[13]，尿道上皮釋放遞質(zhì)的證據(jù)比膀胱要少得多。組織學(xué)證據(jù)表明尿道上皮和其他帶有微絨毛和小顆粒的細胞相似，能分泌黏液，這一點可以被看成是血清素釋放的證據(jù)。內(nèi)源性一氧化氮合酶存在于尿道上皮[14]，當(dāng)有壓力作用于尿道上皮時，來源于固有層的神經(jīng)或尿道上皮本身可以釋放NO[15-16]。然而發(fā)生在膀胱尿道上皮的來自于尿道上皮壓力誘導(dǎo)的ATP或乙酰膽堿(ACH)釋放的證據(jù)是缺乏的。值得引起注意的是在膀胱功能活動低下的患者尿道中注射A型肉毒毒素，對于治療尿道或膀胱頸的松弛功能障礙是有效的，這是否歸因于尿道釋放遞質(zhì)的抑制作用還有待進一步的研究[17]。

3 A型肉毒毒素治療OAB在尿道上皮中可能的作用機制

OAB是以尿頻、尿急等癥狀為特點，伴有或者不伴有尿失禁的一種臨床常見的泌尿系統(tǒng)疾病。它嚴重影響了人類的生活質(zhì)量。目前的觀點和傳統(tǒng)的觀點相比認為：OAB以及與之相聯(lián)系的逼尿肌過度活躍是由下尿路外周神經(jīng)的刺激增多或是由傳入沖動的中央閾值的改變而導(dǎo)致的[18]。所以，下尿路的傳入通路的研究在治療OAB中非常重要。

A型肉毒毒素是一種有效的神經(jīng)毒素，在橫紋肌中通過阻止神經(jīng)末梢釋放遞質(zhì)的靠近和融合進而阻止類膽堿樣神經(jīng)遞質(zhì)從突觸囊泡中釋放。并且還發(fā)現(xiàn)這種活動是通過一種突觸蛋白SNAP-25介導(dǎo)，最終的結(jié)果是抑制橫紋肌的收縮[19]。A 型肉毒毒素對于治療下尿路功能紊亂非常有用，如OAB。 不過，A型肉毒毒素治療OAB的確切機制目前還存在爭議，盡管有證據(jù)表明它能抑制膀胱副交感神經(jīng)突觸前神經(jīng)元乙酰膽堿的釋放，這也可能是因為它能作用于尿道感覺傳入通路的結(jié)果，后者也許能部分解釋A型肉毒毒素為什么可以改善OAB患者的特征性癥狀，如尿急。另外，最新的研究還發(fā)現(xiàn)A型肉毒毒素具有以下幾個作用：①調(diào)節(jié)尿道上皮ATP的釋放;②抑制傳入神經(jīng)P物質(zhì)、降鈣素基因相關(guān)肽的釋放;③降低神經(jīng)生長因子的水平。這些發(fā)現(xiàn)也許能更進一步解釋臨床上為什么常用A型肉毒毒素作為OAB患者保守治療的一個重要措施，而且對于抗膽堿藥治療無效的患者也作為一個常規(guī)選擇的治療方案[20]。

來自于膀胱的傳入神經(jīng)信息可能是由來自于腰骶部和胸腰部的背根神經(jīng)節(jié)的盆神經(jīng)和下腹部神經(jīng)所傳遞。這些神經(jīng)是由參與正常排尿的有髓鞘的Aδ纖維和負責(zé)疼痛感覺的無髓鞘C纖維組成。除了感覺神經(jīng)，現(xiàn)在很清楚的是尿路上皮和上皮下血管、神經(jīng)、肌肉對于膀胱感覺都起著非常重要的作用。調(diào)節(jié)尿液流動時的傳入神經(jīng)活動很有可能是影響到了非神經(jīng)元的神經(jīng)遞質(zhì)(如三磷酸腺苷、一氧化氮、乙酰膽堿)的釋放[21-22]。COLLINS[23]在實驗中發(fā)現(xiàn)，A型肉毒毒素能抑制膀胱的傳入活動而不影響膀胱的順應(yīng)性，能引起機械敏感性神經(jīng)元活動的減少，同時導(dǎo)致來自于尿道上皮的ATP釋放減少和NO的釋放增多,和以前的研究結(jié)果不太一致，他們發(fā)現(xiàn)A型肉毒毒素對于乙酰膽堿的釋放沒有顯著作用，這也許是和尿道上皮的三磷酸腺苷是通過囊泡釋放，而乙酰膽堿不是通過囊泡釋放有關(guān)。之前假想的是上皮細胞釋放的調(diào)節(jié)膀胱傳入活動的興奮性和抑制性遞質(zhì)是平衡的。應(yīng)用A型肉毒毒素能夠改變這個平衡，即增加了尿道上皮抑制性遞質(zhì)一氧化氮和興奮性遞質(zhì)三磷酸腺苷的釋放，平衡的改變似乎是驅(qū)使神經(jīng)元功能的改變以及引起膀胱機械敏感性降低的重要因素之一。也有文獻報道傳入神經(jīng)是位于尿道上皮附近，刺激尿道上皮毒蕈堿受體的表達可能是通過非神經(jīng)元性的ATP釋放引起傳入神經(jīng)的激活，從而減少尿急的癥狀[24]。

LUCIONI等[25]在大鼠膀胱中用鹽酸誘導(dǎo)急性炎癥和用環(huán)磷酰胺誘導(dǎo)慢性炎癥的研究中得出，神經(jīng)肽類物質(zhì)(如降鈣素基因相關(guān)肽、P物質(zhì)等)的釋放是增多的，而且實驗還得出A型肉毒毒素能顯著減少急性和慢性炎癥誘導(dǎo)的神經(jīng)肽類物質(zhì)的釋放。這些發(fā)現(xiàn)表明，A型肉毒毒素可以作為一種以異常感覺功能和神經(jīng)肽過度釋放為特征的泌尿系統(tǒng)疾病(如間質(zhì)性膀胱炎和逼尿肌過度活躍)有意義的潛在治療藥物。 關(guān)于膀胱疾病(如間質(zhì)性膀胱炎、OAB)中神經(jīng)生長因子的研究報道很多，例如：在貓科動物的間質(zhì)性膀胱炎模型研究中發(fā)現(xiàn)，神經(jīng)生長因子和尿道上皮中P物質(zhì)的水平是上調(diào)的，同時伴隨著背根神經(jīng)節(jié)細胞體積的增大。這些發(fā)現(xiàn)表明尿道上皮的炎癥可能是引起神經(jīng)生長因子水平上調(diào)的一個至關(guān)重要的因素[26]。在大鼠脊髓損傷導(dǎo)致的神經(jīng)源性逼尿肌過度活躍，環(huán)磷酸銨誘導(dǎo)的膀胱炎以及OAB模型中，膀胱、背根神經(jīng)節(jié)以及腰骶髓的神經(jīng)生長因子水平也是上調(diào)的[27]，并且還發(fā)現(xiàn)用神經(jīng)生長因子隔絕分子系統(tǒng)治療膀胱炎的大鼠模型，能減少膀胱過度活躍癥狀的發(fā)生[28]。另外一個重要研究發(fā)現(xiàn)，在伴有神經(jīng)源性逼尿肌過度活躍的患者逼尿肌中注射A型肉毒素治療1至3個月后，分別取患者的膀胱組織活檢，通過運用酶聯(lián)免疫吸附試驗測定神經(jīng)生長因子的水平，實驗研究發(fā)現(xiàn)隨著患者尿動力參數(shù)的改善，膀胱組織中的神經(jīng)生長因子水平也是顯著下調(diào)的。這也許是因為A型肉毒毒素可以降低神經(jīng)沖動傳遞物質(zhì)的水平，從而導(dǎo)致神經(jīng)生長因子的生成和釋放減少[29]。

綜上所述，尿道上皮在OAB的發(fā)生中起著非常重要作用，現(xiàn)在已經(jīng)被廣泛認可的是OAB的發(fā)生主要是影響到膀胱的傳入神經(jīng)通路，作為感覺產(chǎn)生最重要的部位之一，即尿道上皮也越來越受到重視，特別是關(guān)于尿道上皮所釋放的各種神經(jīng)遞質(zhì)(如三磷酸腺苷、一氧化氮、乙酰膽堿、神經(jīng)肽類及神經(jīng)生長因子)的研究。A型肉毒毒素治療OAB的具體機制雖然還存在爭議，但A型肉毒毒素對于尿道上皮釋放遞質(zhì)的影響似乎已成為我們研究OAB的共同出發(fā)點，越來越多的證據(jù)也證實尿道上皮所釋放的遞質(zhì)在OAB的發(fā)生過程中起重要作用。所以，A型肉毒毒素不僅是一種臨床常用治療OAB的藥物，也給我們研究OAB的發(fā)生、發(fā)展提供一個研究的焦點，這也為臨床上最大限度地緩解OAB患者的癥狀或者從根本上治愈OAB提供可能。

[1] KHANDERWAL P, ABRAHAM SN, APODACA G. Cell biology and physiology of the uroepithelium[J]. Am J Physiol Renal Physiol,2009, 297(6): F1477- 1501.

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

[3] ANDERSSON KE, MCCLOSKEY KD. Lamina propria: the functional center of the bladder[J] .Neurourol Urodyn,2014, 33(1): 9-16.

[4] SUN TT. Altered phenotype of cultured urothelial and other stratified epithelial cells: implications for wound healing[J]. Am J Physiol Renal Physiol, 2006, 291(1): F9 -21.

[5] THOMAS JC, DEMARCO RT, POPE JC. Molecular biology of ureteral bud and trigonal development[J]. Curr Urol Rep, 2005, 6(2):146-151.

[6] SAUNDERS CJ, REYNOLDS SD, FINGER TE. Chemosensory brush cells of the trachea. A stable population in a dynamic epithelium[J]. Am J Respir Cell Mol Biol,2013, 49(2):190-196.

[7] ANDERSSON KE. Bladder activation: afferent mechanisms[J]. Urology, 2002,59(5 Suppl 1):43-50.

[8] KAUR H, ARUNKALAIVANAN AS. Urethral pain syndrome and its management[J].Obstet Gynecol Surv,2007, 62(5): 348-351.

[9] YOUNG JS, MATHARU R, CAREW MA, et al. Inhibition of stretching-evoked ATP release from bladder mucosa by anticholinergic agents[J]. BJU Int,2012,110(8):397-401.

[10] YOO PB, HORVATH EE, AMUNDSEN CL, et al. Multiple pudendal sensory pathways reflexly modulate bladder and urethral activity in patients with spinal cord injury[J]. J Urol,2011,185(2): 737-743.

[11] SHAFIK A, SHAFIK AA, EL-SIBAI O, et al.Role of positive urethrovesical feedback in vesical evacuation. The concept of a second micturition reflex: the urethrovesical reflex[J].World J Urol，2003, 21(3):167-170.

[12] SNELLINGS AE, PAUL B, YOO PB, et al. Urethral flow-responsive afferents in the cat sacral dorsal root ganglia[J]. Neurosci Lett,2012, 516(1): 34-38.

[13] YAMAMOTO K, FURUYA K, NAKAMURA M, et al, Visualization of flow-induced ATP release and triggering of Ca2+waves at caveolae in vascular endothelial cells[J]. J Cell Sci, 2011,124(20): 3477-3483.

[14] PINNA C, EBERINI I, PUGLISI L, et al.Presence of constitutive endothelial nitric oxide synthase immunoreactivity in urothelial cells of hamster proximal urethra[J]. Eur J Pharmacol, 1999,367(1): 85-89.

[15] ZYGMUNT PK, ZYGMUNT PM, H?GESTTT ED, et al.NANC neurotransmission in lamina propria of the rabbit urethra:regulation by different subsets of calcium channels[J].Br J Pharmacol,1995, 115(6): 1020-1026.

[16] PINNA C, VENTURA S, PUGLISI L, et al.A pharmacological and histochemical study of hamster urethra and the role of urothelium[J]. Br J Pharmacol,1996,119(4): 655-662.

[17] KUO HC.Recovery of detrusor function after urethral botulinum A toxin injection in patients with idiopathic low detrusor contractilityand voiding dysfunction[J]. Urology,2007,69(1): 57-61.

[18] MICHEL MC, CHAPPLE CR. Basic mechanisms of urgency: preclinical and clinical evidence[J]. Eur Urol，2009，56(2): 298-307.

[19] BALDWIN MR, BARBIERI JT. Association of botulinum neurotoxins with synaptic vesicle protein complexes[J]. Toxicon,2009,54(5): 570-574.

[20] LAWRENCE GW, AOKI KR, DOLLY JO. Excitatory cholinergic and purinergic signaling in bladder are equally susceptible to botulinum neurotoxin A consistent with co-release of transmitters from efferent fibers[J]. J Pharmacol Exp Ther，2010,334(3): 1080-1086.

[21] FERGUSON DR, KENNEDY I, BURTON TJ. ATP is released from rabbit urinary bladder epithelial cells by hydrostatic pressure changes-a possible sensory mechanism[J].J Physiol, 1997,505(2): 503-511.

[22] YOSHIDA M, INADOME A, MAEDA Y,et al. Non-neuronal cholinergic system in human bladder urothelium[J]. Urology,2006,67(2): 425-430.

[23] COLLINS, VM, DALY DM, LIASKOS M,et al.“Onabotulinumtoxin A significantly attenuates bladder afferent nerve firing and inhibits ATP release from the urothelium” [J]. BJU Int,2013，112(7): 1018-1026.

[24] OHTAKE A, SATO S, SASAMATA M,et al. The forefront for novel therapeutic agents based on the pathophysiology of lower urinary tract dysfunction: ameliorative effect of solifenacin succinate (Vesicare), a bladder-selective antimuscarinic agent, on overactive bladder symptoms, especially urgency episodes[J]. Pharmacol Sci,2010, 112(2): 135-141.

[25] LUCIONI A, BALES GT, LOTAN TL,et al. Botulinum toxin type A inhibits sensory neuropeptide release in rat bladder models of acute injury and chronic inflammation[J]. BJU Int,2008,101(3): 366-370.

[26] BIRDER LA, WOLF-JOHNSTON AS, CHIB MK,et al. Beyond neurons: Involvement of urothelial and glial cells in bladder function[J]. Neurourol Urodyn, 2010, 29(1): 88-96.

[27] VIZZARD MA. Changes in urinary bladder neurotrophic factor mRNA and NGF protein following urinary bladder dysfunction[J]. Exp Neurol,2000,161(1): 273-284.

[28] HU VY, ZVARA P, DATTILIO A,et al. Decrease in bladder overactivity with REN1820 in rats with cyclophosphamide induced cystitis[J]. J Urol,2005, 173(3): 1016-1021.

[29] GIANNANTONI A, DI STASI SM, NARDICCHI V, et al. Botulinum-A toxin injections into the detrusor muscle decrease nerve growth factor bladder tissue levels in patients with neurogenic detrusor overactivity[J]. J Urol,2006, 175(6): 2341-2344

(編輯 王 瑋)

2014-08-08

2014-11-21

國家自然基金(No.81370862)

谷寶軍，研究員，主任醫(yī)師，博士研究生導(dǎo)師. E-mail: baojun70@sohu.com.

曹乃龍(1989-)，男(漢族)，在讀碩士研究生，研究方向：神經(jīng)尿動力學(xué). E-mail:cnlyx2012@126.com.

R695

A

10.3969/j.issn.1009-8291.2015-03-020