牛磺酸對大鼠離體氣管平滑肌舒張作用及機制的研究

[摘要] 目的 研究牛磺酸（Tau）對大鼠離體氣管平滑肌的作用及可能機制。 方法 觀察牛磺酸對高鉀預收縮大鼠離體氣管環的作用，通過工具藥觀察牛磺酸對氣管環作用的可能機制。經Powerlab生物信號測定系統記錄氣管環張力。 結果 ①牛磺酸[（10~80） mmol/L] 對高鉀（30 mmol/L）誘發的大鼠離體氣管環收縮有舒張作用，且呈濃度依賴性，最大舒張率為（50.22±18.30）%。②牛磺酸舒張大鼠氣管平滑肌的作用可被K、Ca通道抑制劑四乙胺（10 mmol/L）和KATP通道抑制劑格列苯脲(10μmol/L)顯著減弱，而KIR通道抑制劑氯化鋇（1 mmol/L）和KV通道抑制劑4-氨基吡啶（1 mmol/L）對此則無顯著影響。③ L-NAME（1 mmol/L）、Pino（10 μmol/L）、Indo（10 μmol/L）對牛磺酸舒張大鼠離體氣管環無明顯影響。 結論 牛磺酸可舒張大鼠離體氣管平滑肌，且舒張作用呈濃度依賴性。其舒張作用與一氧化氮、前列環素和β受體無關，可能與激活KATP通道和K、Ca通道有關。

[關鍵詞] 牛磺酸；氣管環；舒張作用；鉀通道；鉀通道阻滯劑

[中圖分類號] 285.5[文獻標識碼] A[文章編號] 1673-9701（2012）10-0011-03

Effects and its mechanisms of taurine on isolated tracheal in rats

WANG Haijing1△ ZHAO Hui1▲ LIU Yu2 LI Jianqiang1 ZHANG Mingsheng2

1.Department of Respiratory Medicine， Second Hospital of Shanxi Medical University， Taiyuan 030001， China; 2.Teaching and Research Room of Phormacology， Shanxi Medical University， Taiyuan 030001， China

[Abstract] Objective To investigate the effects and the underlying relaxation mechanisms of taurine on tracheal smooth muscles. Methods The tracheal of rats were carefully dissected and the tension of rat isolated tracheal was recorded with Powerlab systerm. The underlying mechanisms on it were observed in the rings. Results Administration of taurine (10-80 mmol/L) caused relaxation of the isolated tracheal smooth muscle precontracted by KCl in rats. The relaxation of taurine on rat isolated tracheal precontracted by KCl was significantly inhibited by Tetraethtylamine (10 mmol/L) (KCa) and Glibenclamide (10μmol/L) (KATP). Barium chloride (1 mmol/L) and 4-aminopyridine (1 mmol/L) had little effect on taurine induced relaxation;the results showed that pre-incubated with L-NAME(1 mmol/L)， Indo(I0μmol/L) and Pino (10μmol/L)，which had little effect on taurine induced tracheal relaxation. Conclusion Taurine at different concentrations caused a significant relaxation on the isolated tracheal smooth muscle. It is suggested that the relaxation had little effect on stimulating βadrenergic receptors or generating NO or prostacycline. KCa and KATP may be taken part in the relaxtion.

[Key words] Taurine; Tracheal smooth muscle; Relaxation; Potassium channels; Potassium channels blockers

牛磺酸（Taurine，Tau）具有調節細胞內鈣濃度、膜穩定作用、滲透調節、神經調質等多種生理功能，廣泛參與神經、心血管、視覺、免疫和生殖系統等功能調節，對維持人與動物的正常生理功能具有重要意義[1]。近年來，其對人體各個系統的作用已有大量研究，但對氣管平滑肌的作用鮮有報道。本文觀察牛磺酸（Tau）對大鼠離體氣管環作用，通過工具藥了解其舒張氣管平滑肌的可能機制。

1 材料與方法

1.1 儀器、藥品、試劑

Powerlab生物信號采集分析系統（澳大利亞埃德公司），MS-4000生物信號采集分析系（廣州龍飛達科技有限公司）、張力換能器（ADInstruments）等。牛磺酸由南京制藥廠提供（批號980923）。四乙胺（tetraethtylamine，TEA）、格列苯脲（glibenclamide，Gli）、氯化鋇（barium chloride，BaCl2）、4-氨基吡啶（4-aminopyridine，4-AP）、左旋硝基精氨酸甲酯（NG-nitro-L-arginine methyl ester，L-NAME）、普萘洛爾（Propranolol）、吲哚美辛（Indomethacin）均購自Sigma公司。余試劑均為市售優級純。

1.2 大鼠離體氣管環的制備

SD大鼠，雄性，體重220～300g，由山西醫科大學實驗動物中心提供。大鼠離體氣管環張力實驗參照文獻方法[2]擊昏大鼠，頸椎脫臼致死，迅速從頸部腹面正中切開皮膚，從甲狀軟骨下部至氣管下部分叉處剪取全部氣管(主支氣管)，放入4℃通有氧氣的HEPES(mmol/L:NaCl144， KCl5.8，MgCl21.2，CaCl2，HEPES 5，葡萄糖11.1，pH7.38)營養液中分離，剪成長3～5 mm左右的氣管環，懸掛于5 mL浴管內(該浴管被預先注入37℃ HEPES液，并持續通入100% O2)。大鼠氣管環的張力信號經PowerLab生物信號采集分析系統記錄。給予調節1g靜息張力，15~20 min換液一次，穩定90 min后進行如下實驗。

1.3 離體氣管環實驗

1.3.1 牛磺酸對KCl預收縮氣管環作用的影響標本穩定后，加入KCl（30 mmol/L）待氣管環達坪值后，實驗組累積加入10、20、40和80 mmol/L Tau；對照組累積加入相同摩爾濃度的NaCl。以KCl引起氣管環的最大收縮值為100%，計算Tau各濃度的舒張百分比。

舒張率（%）=氣管環張力（g）/ KCl預收縮氣管環張力（g）×100%

1.3.2 鉀通道阻滯劑對牛磺酸舒張氣管平滑肌作用的影響標本穩定后，由KCl（30 mmol/L）誘發氣管環收縮，達坪值后，實驗組分別加入TEA（10 mmol/L），Gli（10μmol/L），4-AP（1 mmol/L），和BaCl2（1 mmol/L），對照組加入等摩爾濃度的NaCl，當氣管環收縮再次達坪值后，累積加入Tau10、20、40、80 mmol/L。

1.3.3 L-NAME、Pino、Indo對牛磺酸舒張氣管環作用的影響KCl（30 mmol/L）預收縮氣管平滑肌達坪值，實驗組分別加入L-NAME（1 mmol/L），Pino（10 μmol/L）和Indo（10 μmol/L），對照組加入等摩爾濃度的NaCl，余步驟同上。

1.4 統計學處理

實驗數據用（x±s）表示，應用SPSS17.0軟件作統計學分析。行兩樣本t檢驗進行差異顯著性分析，P ＜ 0.05具顯著性差異。

2 結果

2.1 牛磺酸對KCl預收縮的氣管平滑肌的舒張作用

KCl致大鼠氣管環持續收縮，其最大收縮幅度為（1.93±0.51）mN。Tau對 KCl致大鼠氣管環持續收縮有濃度依賴性舒張作用，最大舒張率分別為（50.22±18.30）%，與對照組比較有統計學意義。

2.2 鉀通道阻滯劑對牛磺酸舒張氣管環作用的影響

牛磺酸對KCl誘發收縮的大鼠氣管平滑肌的舒張作用可被K+通道阻滯劑TEA（10 mmol/L）、Gli（10 μmol/L）顯著阻斷（P < 0.05，P< 0.01， 圖2）；而BaCl2（1 mmol/L）和4-AP （1 mmol/L）則對此無顯著抑制作用（P ＞ 0.05）。

2.3 L-NAME、 Indomethacin和Pino對牛磺酸舒張氣管環的影響

在KCl預收縮的氣管環上，一氧化氮合酶（eNOS）抑制劑L-NAME（1 mmol/L）和環氧酶抑制劑Indo（10 μmol/L）和β受體阻滯劑Pino（10 μmol/L）對牛磺酸舒張氣管的作用與對照組相比無明顯影響（P ＞ 0.05）。見表3、圖3。

3 討論

本實驗采用離體大鼠氣管環，排除神經體液因素影響，可直接觀察藥物對氣管平滑肌的作用。一般情況下，氣管平滑肌處于相對靜止狀態，僅保持輕微的靜息張力，此源于氣管平滑機上分布的神經所釋放的乙酰膽堿所致。當細胞外的生物信號與細胞膜表面偶聯的各自特異性受體相結合時，啟動特定的信號轉導通路完成信息傳遞，引起平滑肌的收縮或舒張。離體氣管平滑肌實驗中常用高鉀作為激動劑誘發氣管平滑肌收縮。高鉀引起氣管平滑肌收縮主要是使細胞膜去極化誘發其上的電壓依賴性鈣通道（VOCC）開放，致外鈣內流。實驗結果示，牛磺酸對高鉀誘發的大鼠離體氣管平滑肌收縮有明顯的舒張作用，并且呈濃度依賴性。

影響氣管平滑肌張力的因素主要有神經反射、信號傳遞通路、氣管平滑肌上的受體狀態[3]及鉀通道的開放狀態[4]等。鉀通道在平滑肌細胞的膜電位、興奮性和張力的調節中起著重要作用。研究發現氣管平滑肌表面存在多種鉀通道，目前已知至少存在電壓依賴性延遲整流鉀通道（KV）、鈣激活鉀通道（KCa）、ATP敏感性鉀通道（KATP）[5]。KV通道主要影響大鼠支氣管平滑肌靜息張力，這已在人食道平滑肌和雪貂氣管平滑肌中得到證實[6]。KCa通道在氣管平滑肌分布較密集，在大小氣道均能檢測到，是最占優勢的K+通道[7]，對氣管平滑肌的舒張起很大作用。KATP通道廣泛存在多種組織細胞，有細胞膜KATP和線粒體KATP兩種，氣管平滑肌上的KATP通道在調節其張力上起到較為重要的作用[5]，已有許多證據表明KATP通道參與調節氣管平滑肌的舒張[4]。KIR通道，內向整流性鉀離子通道，是一類在多種組織中廣泛分布的鉀離子通道。特點是它們的內向整流特性，即鉀離子內流較外流容易得多。這一特點使其在維持細胞正常興奮性、保持血鉀平衡等方面起發揮重要的生理作用。TEA、Gli、4-AP、BaCl2分別為KCa、KATP、KV、KIR通道選擇性抑制劑。本實驗結果顯示，在KCl預收縮的氣管環上，針對牛磺酸對其的舒張作用，TEA和Gli有顯著抑制作用；而4-AP和BaCl2對舒張作用無顯著性影響，提示其舒張氣管平滑肌的作用可能與激活KCa和KATP有關。

本實驗用一氧化氮合成酶的抑制劑L-NAME，環氧酶抑制劑吲哚美辛，β受體抑制劑普萘洛爾，作為工具藥觀察其對牛磺酸舒張氣管平滑肌的影響。實驗結果表明各濃度的牛磺酸在有或無L-NAME、Indo、Pino情況下對KCl預收縮的氣管環張力的影響無顯著差異，說明牛磺酸對氣管平滑肌的舒張作用與一氧化氮、前列環素和β受體無關。是否牛磺酸舒張氣管平滑肌還有其他機制參與，尚需進一步研究。

[參考文獻]

[1]Thomas Bouckenooghe. Claude remacle and brigitte reusens. Is taurine a functional nutrient[J]. Curr Opin Clin Nutr Metab Care， 2006，(9):728-733. [2]滕贊，李智. 濱篙內醋對氣管平滑肌的舒張作用及其細胞內鈣的影響[J]. 中國醫科大學碩士論文， 2005∶13.

[3]王春愛. 丙泊酚對離體和在體氣管平滑肌收縮活動的抑制作用[J]. 蘭州大學碩士論文，2006:26.

[4]陳崗，李利生，張俊民，等. 格列苯脲對丙泊酚、氯胺酮、依托咪酯及咪唑安定致兔離體氣管平滑肌舒張作用的影響[J]. 臨床麻醉醫學雜志，2003，19（3）：158-160.

[5]馬楠，魏繼承，周述芝. 氣管平滑肌細胞鉀通道與麻醉藥[J]. 西南軍醫，2011，13（1）：111-112.

[6]Jones TR，Charette L，Garcia ML，et al. Interaction of iberiotoxin with beta adrencceptor agonists and sodium nitroprusside on guinea pig tracheal[J]. Appl Physiol，1993，74（2）：1879-1880.

（收稿日期：2011-12-27）