膀胱ICC细胞HCN源性兴奋异常致膀胱过度活动症的作用机制研究

Overactive bladder （OAB）is a common urinary disease with high incidence. Detrusor instability with variated bladder excitation occupied its main mechanism. Many researches of us and others have confirmed that there is an excitation regulation system relies in bladder, bridging the innervation and detrusor myocytes. With bladder ICC as its central, this excitation system can integrate the impulses from the innervation and stretchs, and transfer its integrated impulses to the target cells through the cell-cell communication. HCN channel of bladder ICC initiate the excitation. T-type calcium channel-Ryanodine receptor-BK channel might be the main mechanism in the regulation of the HCN pathway. Many researches, including ours, have also confirmed that significantly changed bladder excition can induce DI, with unsatisfactory clarified mechanism. We assume that the variated HCN originated excitation in bladder ICC might be the main reason for DI, with variated calclium axis as its main mechanism. In this study, based on our previous results, we will establish the rat DI model, and firstly investigate the express and function of HCN in OAB, the regulation of innervation and stretch, and the following transmission as well. Progressively, mechanisms of calcium axis in OAB will be rolly detected. The performation of this study might optically bring us new stratiges and targets for basic research and clinical treatment for OAB.

膀胱过度活动症(OAB)是泌尿系高发病。逼尿肌兴奋性异常所致逼尿肌不稳定（DI）是其重要发生机制。我们和他人的大量研究证实：膀胱中存在桥接神经和逼尿肌细胞的自发性兴奋系统，这一系统以膀胱ICC细胞为枢纽，整合来自神经和牵张的调控信号，并通过细胞间通讯传导至效应细胞。ICC细胞中HCN通路是兴奋的主要起源，T型钙通道-Ryanodine受体-BK通道钙离子轴则是HCN通路兴奋调控的重要机制。包括我们的大量研究还证实：DI时膀胱自发性兴奋调控系统发生显著改变，但机制尚待阐明。我们推测膀胱ICC细胞中HCN源性兴奋异常是致DI主要原因，而钙离子轴异常是其重要机制。本研究拟在前期系统研究的基础上，构建DI大鼠模型，探讨其HCN通道表达及功能的变化，以及神经和牵张对此通道的调控作用和细胞间通讯在其下游传递作用中的改变，并进一步探讨钙离子轴在DI发病中的作用机制，为研究和治疗OAB提供新的策略和靶点。

膀胱过度活动症在18 岁以上人群中发病率高达16.5% (男性16%，女性16.9%)，且发病率随年龄的增长而增加，严重影响着患者的生活质量，因此研究和阐明这类疾病的发生机制具有重大的基础、临床和社会意义。本项目拟在前期发现的间质源性ICC样细胞兴奋调控核心作用的基础上，围绕其起搏样HCN通道，构建梗阻后的DI 模型，研究该通道的表达变化以及参与膀胱过度活动的潜在机制。结果显示，HCN通道是膀胱间质源性ICC样细胞兴奋的最关键起搏样离子通道之一，参与不同膀胱兴奋异常疾病（间质性膀胱炎，膀胱梗阻性疾病和神经源性膀胱等）的发生和发展，其中的机制涉及钙电流的改变和小窝蛋白3的相互作用；其次，间质性膀胱炎小鼠中 HCN通道电流密度在各个钳制电压下（-60mV- -120mV）均增加，而同时ICC细胞内钙浓度信号变化同HCN电流密度变化趋势一致，这证明HCN通道活性与 膀胱兴奋性显著相关。最后，研究团队从尿液中成功自主分离和培养出了一类具有特殊增殖和分化特性的尿源性干细胞(hUSC)，前期研究显示这类细胞通过修饰改构以后可以朝着ICC样细胞方向分化和发育，并且hUSC在膀胱兴奋异常动物模型（间质性膀胱炎，神经源性膀胱和糖尿病膀胱）的治疗中取得了显著的疗效，为临床上这类患者的诊治提供了可行的思路。本项目研究成果共发表SCI论文24篇，其中10分以上1篇，5分以上9篇；共获得了四项专利，参编专著一部，培养研究生22人；获得了重庆市科技进步一等奖一项，以及第24届全国泌尿外科学术会议大禹奖和优秀论文奖，主办了第15届CUA泌尿外科尿控组学专题会议。本课题基于临床上治疗逼尿肌兴奋性异常疗效不甚满意，对膀胱源性的逼尿肌自发兴奋的基础研究尚待深入，故以膀胱ICC 细胞中HCN 通路为枢纽的膀胱源性自发兴奋的起源、传导和调控机制则多种膀胱兴奋性异常疾病的发病机理和治疗策略提供了全新的思路。系统地阐明这一调控通路在膀胱过度活动中的作用及机制，可以为临床诊治大量膀胱过度活动症患者提供新的途径和靶点。