背景及目的:输尿管的基本功能是将尿液从肾脏输送到膀胱,生理情况下,输尿管存在自发性蠕动,频率约7-8次/分,尿液以尿小球的方式自肾脏流入膀胱,在离体去除神经因素后,这种自发性蠕动并不消失,这一现象提示输尿管可能存在类似于心脏的不依赖于神经的自发性电活动起源,即起搏点。临床上部分肾盂或肾盏受损的肾移植病人,术后出现无尿症状,表现为输尿管蠕动减弱或消失造成的梗阻,进一步导致感染和尿毒症,而连同肾盂肾盏的输尿管一起行肾移植的患者大多输尿管蠕动恢复较快。因此,深入研究输尿管自发性收缩的兴奋起源及其调控机制将为阐明上尿路尿液输送障碍性疾病的发病机制及其治疗提供理论依据。有关上尿路自发性兴奋的起源人们最先想到的便是平滑肌细胞,近四十年来人们所做的努力也是围绕平滑肌细胞,从超微结构、受体表达、细胞间通讯以及细胞表型改变等方面做了大量细致的工作,尤其是当发现一类非典型平滑肌细胞,因其形态及电生理类似窦房结细胞,主要分布在肾盂处与生理环境下输尿管的功能有一定关系,被一度认为是输尿管的起搏细胞,遗憾的是非典型平滑肌细胞的起搏部位及起搏原理,尤其是利用同步的细胞外电生理技术发现,无论何时起搏部位只有一处,无法解释阈下刺激汇聚后引起的动作电位,因此该细胞不能说明其就是自发性兴奋来源。近来的一些研究表明,许多平滑肌器官中都存在与平滑肌细胞在形态及功能上均不相同的细胞--Cajal间质细胞( Interstitial cells of cajal , ICC),而这类细胞恰恰是自发性电活动的起源,与所在器官的自发性收缩活动有关,有的已经被证明为所在器官的起搏细胞,例如胃肠道。那输尿管的情况呢?是否也存在这类既古老又未知的细胞呢?在国家基金委的资助下(项目号:30670776),我们对此假设进行了研究,结果表明,正常豚鼠上尿路也存在c-kit阳性的ICC样细胞,Solari等对比研究19例先天性肾盂输尿管梗阻(UPJ)的患儿与正常儿童肾盂和输尿管处ICC样细胞的分布密度发现,前者ICC样细胞在肾盂和输尿管均有较多分布,后者则呈散在分布,分布密度两者对比有显著差异,该结果提示ICC样细胞与输尿管兴奋起源和调控有密切关系,推测ICC样细胞在UPJ的发病机制中起着重要作用。而且David SG利用c-kit抗体养育小鼠后发现,该类小鼠的输尿管蠕动能力减弱,因此我们认为肾盂输尿管交界处有可能是输尿管的起搏点,而ICC样细胞极有能是输尿管的起搏细胞。本课题首先观察上尿路不同部位的肌条收缩幅度及频率的差异,从功能学的角度探讨上尿路起搏点存在的可能性及部位。在此基础上进一步观察正常豚鼠上尿路不同部位ICC样细胞的分布情况及其与肌条收缩功能的相关性,对输尿管起搏点及ICC样细胞在输尿管起搏中的作用进行初步研究。方法:以8-10周龄正常豚鼠为研究对象,不分雌雄,重量在400-450g。实验均采用新鲜的输尿管组织。首先将豚鼠上尿路的组织分段,依次为肾盂输尿管交界,上、中、下段输尿管(输尿管上段为距肾盂输尿管交界处0.5 cm,下段为距膀胱0.5 cm,中段为2者正中),把上述部位平滑肌组织利用肌条收缩实验来观察收缩特性是否存在差异。然后应用同样的取材方法,在上述各部位免疫荧光检测其组织中ICC样细胞的分布密度,从而得到大致的ICC样细胞分布图,对照组为未加入c-kit抗体组织。在初步确定局部肌条收缩存在差异后,结合后面观察到ICC样细胞在上尿路分布同样存在差异,从功能学角度探讨输尿管起搏点存在的可能位置及是否与ICC样细胞有关。结果:1.在一定前负荷下(0.3g),离体的豚鼠输尿管肌条具有自发性收缩能力,收缩幅度自上而下呈递减趋势,肾盂输尿管交界处(0.14±0.008)mN、输尿管上段(0.08±0.011) mN与输尿管中段(0.026±0.005)mN、输尿管下段(0.024±0.015)mN之间差异显著(P < 0.05);2.在一定前负荷下(0.3g),不同部位离体的豚鼠输尿管肌条收缩频率自上而下呈递减趋势,肾盂输尿管交界处(6.8±0.84)次/min及输尿管上段(4.0±0.71)次/min与输尿管中段(1.6±0.54)次/min、输尿管下段(2.0±0.71)次/min之间差异显著(P < 0.05);3. c-kit免疫荧光染色结果显示,在豚鼠上尿路粘膜下、肌束边缘、肌束间以及脉管周围可见散在或呈网络状分布c-kit阳性的ICC样细胞;4.从数量上看,上尿路ICC样细胞以肾盂输尿管交界部最多,沿输尿管自上而下呈递减趋势,在输尿管壁内段反向增高,各部位存在明显差异;结论:1.豚鼠输尿管不同部位兴奋性不同,肾盂输尿管交界处收缩频率及收缩幅度最高,提示其可能为输尿管起搏点;2.豚鼠上尿路存在ICC样细胞,其分布密度与肌条兴奋性呈正相关性,提示ICC样细胞极有可能为输尿管的起搏细胞。