数种激素可调节唾液腺导管系统电解质转运过程,它们包括盐皮质激素、血管紧张素、胃肠道神经肽等。
盐皮质激素
一般认为,人及动物的唾液电解质组成可反映体内盐皮质激素的状态。已知促肾上腺皮质激素或盐皮质激素可使唾液Na+减低,K+增加。这种情况也可在高醛固酮血症及妊娠时见到。相反,肾上腺皮质功能低下时则出现相反的变化。研究表明,大鼠腮腺、家兔下颌下腺及羊腮腺的导管系统是醛固酮的靶器官,但唾液腺的分泌终端不受其调节。切除大鼠肾上腺皮质或给予大鼠螺内酯使唾液中Na+减低,HCO3-分泌增加。Knauf认为,醛固酮主要作用于导管细胞Na+转运机制,并使Na+-H+交换活性增加,也使基底膜上Na+/K+泵活性增强。后来许多研究均证明,醛固酮直接作用于Na+通道、K+通道、Na+-H+交换器、Cl--HCO3-交换器、Na+/K+泵和H+泵。
醛固酮的调节机制主要为:
①改变细胞的基因表达,引起Na+转运蛋白合成的增加。
②通过其两种受体刺激Na+转运;Ⅰ型受体为高亲和力受体,Kd为1nmol/L醛固酮;Ⅱ型受体为低亲和力受体,Kd为20~60nmol/L。Ⅰ型受体是特异性盐皮质激素受体,而Ⅱ型则为非特异性糖皮质激素受体。醛固酮的作用是通过三种途径实现的,即激活或诱导顶膜Na+通道、激活或诱导基侧膜Na+/K+泵,以及诱导线粒体合成ATP的酶类。
醛固酮的作用可分为四个阶段。
①无反应期:大约为给药后的0. 5~1小时,蛋白质合成已经开始,但Na+转运尚未改变;
②早期反应期:大约为处理后的1. 5~3小时,主要作用是使已经存在的Na+通道和Na+/K+泵激活;
③后期反应期:大约为给药后的6~24小时,诱导Na+/K+泵和ENaC已经完成,Na+转运保持在增高水平;
④慢性反应期:大约为处理后的数日,Na+转运持续增加,组织形态学也有改变。
醛固酮增加Na+转运的细胞内信号是什么,仍然不完全清楚。至少已经有三种假设被提出,但均需进一步研究证实。
依赖GTP的羧甲基化:醛固酮可能引起Na+通道蛋白质羧甲基化。80年代中期的研究证明,用醛固酮处理细胞可使顶膜的蛋白质甲基化增加。有的研究已分离出一种90kDa的膜蛋白质在醛固酮处理后羧甲基化,该过程依赖GTP。有的研究则发现,醛固酮使分离纯化的Na+通道的一个90~95kDa的亚单位甲基化,这种作用是由羧甲基转移酶催化的,需要GTPγS。将重组在脂质双层中通道羧甲基化可使其开放概率从0. 01增加到0. 98。醛固酮亦可使细胞膜上的流动性通道从14%增加到32%,用甲基化抑制剂处理可阻断这种作用。已经证明,羧甲基化过程需要GTP,因为必须有41kDa的Gα1~3蛋白参与。
胞质内碱化:醛固酮引起的Na+通道和Na+-H+交换的增加可能是由胞质内pH改变激活的。蟾蜍膀胱、青蛙皮肤及大鼠肾皮质集合管细胞顶膜Na+的通透性在胞质内碱化时增高,但也有研究未能证实这种作用。
胞质Ca2+:有人观察到,醛固酮可使胞质内Ca2+浓度增高,因而提出Ca2+可能是Na+转运增加的信号,但这种假设可能有错误,因为Ca2+抑制Na+转运已为众多的研究证实。显然,Ca2+是抑制性信号。
血管紧张素
已知许多唾液腺(大鼠下颌下腺除外)含有大量肾素,但尚无证据表明它影响全身性血管紧张素水平。然而,其局部作用却仍不能排除。而且,唾液腺血管紧张素对分泌终端亦无作用。虽然唾液腺合成分泌的血管紧张素对唾液腺细胞未必有重要影响,但血管紧张素对吸收性上皮细胞Na+/K+泵确有调节作用。血管紧张素及其异构体如催产素和加压催产素均可使Na+通道的活性增加2~5倍,并与醛固酮有协同作用。这种作用是通过增加顶膜Na+通道的密度实现的,单通道电导并无改变。作用机制是血管紧张素与基侧膜上的V2受体相结合,从而激活腺苷酸环化酶。许多研究证明,抗利尿激素可激活Na+通道,其作用以cAMP为信号。用8-溴cAMP或二丁基cAMP处理细胞,可引起Na+通道活性增加;与之相符,用茶碱抑制磷酸二酯酶或用毛喉素或霍乱毒素激活腺苷酸环化酶均可引起Na+通道的激活。因而,毫无疑问,抗利尿激素和血管紧张素的活化作用是通过增加细胞内cAMP。cAMP的作用机制可能是激活PKA,进而使Na+通道蛋白磷酸化。另一种可能性是PKA使其他蛋白质如细胞骨架蛋白磷酸化,进而使新的Na+通道融合到了顶膜上。
Na+通道磷酸化:PKA催化亚单位在ATP存在时可使一种730kDa的蛋白质(Na+通道)活化,使其开放概率明显增加,从而认为对Na+通道的控制是通过直接磷酸化。然而,这种作用在蟾蜍卵细胞中未能得到证实。有趣的是,ENaC转染的细胞对cAMP有明显反应。这些结果提示,Na+通道的调节还需要另一种蛋白质的参与。事实上,这也与ENaC的蛋白质结构相吻合。ENaC亚单位的氨基酸序列中并没有PKA的磷酸化位点。
肌动蛋白磷酸化:另一种可能机制是PKA使细胞骨架的肌动蛋白微丝磷酸化,后者改变Na+通道的密度和开放概率。已知抗利尿激素可使顶膜Na+通道密度增加、Na+通透性增大。与之类似,血管紧张素处理可使顶膜Na+通道数目增加。用膜片钳术测定发现,未处理的细胞,每个膜片仅含有2个Na+通道,但用血管紧张素处理后,Na+通道数目可达9个,增加2~3倍。这种作用可能是通过细胞骨架实现的。黏附膜片前应用血管紧张素或cAMP可使Na+通道增多,而黏附膜片后再应用这些物质则没有作用,因为细胞骨架在黏附之后已经破坏。Na+通道增加的机制是从细胞内通道储存位点转移Na+通道到膜上。用布雷非德菌素A(brefeldin A)干扰细胞内运输过程可阻断血管紧张素所引起的Na+转运增加,同时也阻滞顶膜上Na+通道的增加。
胃肠道调节肽
体内自然发生的调节肽,如VIP和泡蛙肽(physalaemin)可激活唾液腺分泌。在大鼠和家兔下颌下腺主要导管系统的基侧膜应用4×10-8mol/L泡蛙肽可刺激Na+转运。相反10-11mol/L VIP却使Na+转运抑制。已知人下颌下腺导管细胞株HSG-PA含有VIP及神经降压肽(neurotensin)受体。
胰岛素
已有报道,胰岛素可激活包括青蛙皮肤、蟾蜍膀胱、大鼠肺细胞等几种细胞的Na+通道,其机制可能与酪氨酸激酶有关。然而,唾液腺导管细胞对胰岛素有何反应,尚未见到报道。