鉀通道參與牛磺酸對肺動脈環的舒張作用1)

郭 晶,趙 卉,劉 宇,張明升,李建強

牛磺酸具有調節細胞鈣穩態、清除氧自由基、抑制脂質過氧化、維持細胞滲透壓、穩定細胞膜和調節血管活性物質合成釋放的紊亂狀態等多種作用[1]。長期應用牛磺酸可降低慢性缺氧大鼠肺動脈壓和肺動脈阻力,防止右心肥大,也可調節急慢性缺氧大鼠的低氧性肺血管收縮(hypoxic pulmonary vasoconstriction,HPV)[2]。牛磺酸劑量依賴性舒張大鼠的離體胸主動脈、腸系膜動脈和腎動脈,該血管舒張作用可能與其激活K+通道有關[3-5]。但有關牛磺酸對于肺動脈環的研究,尚未見報道。本實驗旨在觀察牛磺酸對肺微動脈環的作用,并通過鉀通道阻滯劑對其作用的影響探討其可能的作用機制。

1 材料與方法

1.1 藥品試劑儀器 牛磺酸由南京制藥廠提供(批號980923)。乙酰膽堿(acetylcholine,ACh)、四乙胺(tetraethtylamine,TEA)、4-氨基吡啶(4-aminopyridine,4-AP)、格列苯脲(glibenclamide,Gli)、氯化鋇(barium chloride,BaCl2)均購自Sigma公司。其余試劑均為市售優級純。Powerlab生物信號采集分析系統(澳大利亞埃德公司)、Multi Myograph System-610M Danish Myo Technology A/S(DM T,丹麥)。

1.2 大鼠離體肺動脈環標本的制備及血管活性檢測 SD大鼠,雄性,體重240 g～260 g,由山西醫科大學實驗動物中心提供。斷頭處死后,打開胸腔,取出肺臟,于氧飽和的4℃HEPES液中剝離肺動脈的三級分支,剪取長約2 mm的血管環,固定在DM T浴槽內傳感器上,持續通以100%氧,張力變化通過DM T的換能系統采集,并通過Powerlab Chart 5.5記錄在計算機上。浴槽溫度恒定在 37℃,平衡60 min～90 min后開始實驗,平衡期間每隔15 min～20 min用37℃的HEPES液更換浴槽內液體一次。用30 mmol/L的KCl反復收縮血管,當收縮穩定且可重復時開始正式實驗。

1.3 離體血管實驗

1.3.1 牛磺酸對KCl預收縮的肺動脈環張力的影響 實驗組和對照組一次性加入KCl(30 mmol/L),達到坪值后,實驗組累積加入20 mmol/L、40 mmol/L和80 mmol/L的牛磺酸;對照組累積加入相同濃度的NaCl。

1.3.2 鉀通道阻滯劑對牛磺酸舒張肺動脈環作用的影響 肺動脈環用KCl(30mmol/L)預收縮,待收縮達坪值后,分別向

各浴槽內累積加入牛磺酸,濃度依次遞增為20 mmol/L,40 mmol/L和80 mmol/L,建立其累積對數濃度-效應曲線。每次加入牛磺酸前,要等血管張力達到坪值,最后用正常HEPES液連續沖洗3次,恢復到基礎狀態穩定30 min后,再開始下一輪實驗。標本反應穩定后,肺動脈環再次用KCl(30 mmol/L)收縮,待收縮達坪值后分別向各浴槽內加入K+通道阻滯劑Gli(10 μ mol/L)、TEA(10 mmol/L)、4-AP(1 mmol/L)、BaCl2(1 mmol/L)孵育達坪值后,累積加入牛磺酸,濃度同上。

1.4 統計學處理 以 30 mmol/L KCl引起的穩定收縮為100%,血管舒張反應以其張力減少的百分比表示。用SPSS17.0統計軟件,以均數±標準差(±s)表示,采用 t檢驗。

2 結 果

2.1 牛磺酸對KCl引起的肺動脈環預收縮的影響 KCl(30 mmol/L)引起的大鼠肺動脈環最大收縮幅度為6.56mN±3.14 mN,牛磺酸(20～80)mmol/L對血管環有濃度依賴性舒張作用,在KCl預收縮血管環上,牛磺酸的最大舒張率為(20.77±2.71)%。相關系數為r=0.776,與對照組比較有統計學意義(P＜0.05)。詳見圖1。

圖1 牛磺酸對KCl預收縮肺動脈環的舒張作用

2.2 鉀通道阻滯劑對牛磺酸舒張肺動脈環作用的影響 在KCl預收縮的血管環上,K+通道阻滯劑 Gli(10 μ mol/L)和TEA(10 mmol/L)對牛磺酸的血管舒張作用有顯著性抑制作用(P＜0.05);而BaCl2(1 mmol/L)和4-AP對牛磺酸的舒血管作用無顯著抑制作用(P＞0.05)。詳見圖2。

圖2 鉀通道阻滯劑對牛磺酸舒張作用的影響

3 討 論

肺動脈平滑肌存在電壓依賴性鉀通道(KV)、鈣激活鉀通道(KCa)和ATP敏感性鉀通道(KATP),它們對肺動脈平滑肌收縮和舒張反應有及其重要的調節作用[6]。激活KATP通道可以使處于收縮狀態的肺血管發生舒張作用。KCa拮抗劑TEA能使HPV增強,KCa開放劑DHEA能抑制HPV。已證實特發性肺動脈高壓患者與繼發性肺動脈高壓患者相比,其肺動脈平滑肌細胞KV明顯受到抑制,這可能與此類患者的肺動脈阻力增高,血管平滑肌細胞過度增殖有關[7]。

4-AP、Gli、TEA 、BaCl2分別為 KV、KATP、KCa、KIR通道選擇性抑制劑。本實驗結果顯示,在KCl預收縮的肺動脈血管環上,Gli和TEA顯著抑制牛磺酸的舒張作用;而4-AP和BaCl2無顯著性影響,提示牛磺酸的舒張肺動脈作用可能與激活KATP和KCa有關。牛磺酸可通過影響KV和KCa通道而維持細胞的鈣穩態[8]。牛磺酸對大鼠胸主動脈的舒張作用可能有KCa通道和KATP通道的參與[4]。牛磺酸對豬冠狀動脈環的舒張作用可能與激活 KCa、KIR、KATP通道有關,而與 KV通道無關[9]。這些結果的不一致可能與在不同部位血管上鉀通道的種類及數量不同有關。

本實驗結果提示,牛磺酸對大鼠離體肺微動脈環有濃度依賴性血管舒張作用,其舒張作用可能與激活KATP通道和KCa通道有關,而與KV通道和KIR通道無關。

[1]Seiichiro Ni,Hiroyasu S.Vascular modulation of rat aorta by taurine.Taurine 7[M].Springer New York,2008:37-46.

[2]何芳,金咸瑢.牛磺酸調節缺氧性肺、腦血管反應的機理研究[J].中國應用生理學雜志,1996,12(2):183-186.

[3]李志東,張明升,梁月琴.牛磺酸的非內皮依賴性舒血管作用機制[J].中國中藥雜志,2009,34(3):332.

[4]薛文鑫,張明升,牛龍剛,等.牛磺酸對大鼠胸主動脈的舒張作用及其機制的研究[J].中國藥理學與毒理學雜志,2007,21(1):23-27.

[5]Niu LG,Zhang MS,Liu Y,et al.Vasorelaxant effect of taurine is diminished by tetraethylammonium in rat isolated arteries[J].Eur J Pharmacol,2008,580(1-2):169-174.

[6]陸慰萱,王辰.肺循環病學[M].北京:人民衛生出版社,2007:89-90.

[7]Mandegar M,Yuan JX.Role of K+channels in pulmonary hypertension[J].Vascul Pharmacol,2002,38(1):25-33.

[8]李潔.KV和BK通道在大鼠小動脈平滑肌細胞的分布及牛磺酸對鉀通道電流的影響[D].太原:山西醫科大學(博士學位論文),2009.

[9]張文靜,崔麗娟,牛龍剛,等.鉀通道參與牛磺酸對豬冠狀動脈的舒張作用的影響[J].中西醫結合心腦血管病雜志,2009,7(6):690-692.