胍基丁胺对大鼠血流动力学
的影响及其细胞机制

李晓滔　何瑞荣?*

摘　要　　在麻醉大鼠研究静注胍基丁胺(AGM)对血流动力学的影响, 并初步探讨其机制。 结果如下：(1)静注AGM(10 mg/kg)后, HR, MAP, LVP, ±LV dp/dtmax, CI和TPRI均明显下降; (2)预先静注NOS抑制剂L-NNA(15 mg/kg)或腹腔内注射鸟苷酸环化酶抑制剂亚甲基蓝(50 mg/kg), 均不能阻断AGM的降压作用; (3)预先静注咪唑啉受体和α2-肾上腺素能受体阻断剂idazoxan (2 mg/kg) 则可明显阻抑AGM的降压效应。 以上结果表明, AGM对麻醉大鼠的降压机制, 在于显著抑制心肌收缩性而使心输出量降低, 以及舒张外周血管致使总外周阻力下降; 此效应似主要由IR和/或α2-AR所介导。
关键词: 胍基丁胺; 血流动力学; 咪唑啉受体; α2受体
学科分类号: Q463

HEMODYNAMIC EFFECTS OF AGMATINE AND
ITS CELLULAR MECHANISM IN ANESTHETIZED RATS

LI　XIAO-TAO，　HE　RUI-RONG?
(Department of Physiology, Institute of Basic Medicine, Hebei Medical University, Shijiazhuang 050017)

ABSTRACT

　　The hemodynamic effects of intravenous injection of agmatine and their cellular mechanism were investigated in anesthetized rats. The results obtained are as follows. (1) Following intravenous injection of agmatine (10 mg/kg), HR, MAP, LVP, ±LV dp/dtmax, CI and TPRI were significantly decreased. (2) Pretreatment with N-nitro-L-arginine (15 mg/kg) or methylene blue (50 mg/kg), did not affect the hypotensive effect of agmatine. (3) The hemodynamic effects induced by agmatine could be inhibited by prior intravenous injection of idazoxan (2 mg/kg), an α2-adrenoceptor (α2-AR) and imidazoline receptor antagonist. The results indicate that the hypotensive effect induced by iv agmatine may be attributed to the decrease in cardiac output resulting from depression of myocardial contractility, as well as to the reduction in total peripheral resistance resulting from vasodilatation. These effects of agmatine may be mediated by imidazoline receptor and/or α2-AR.
Key words: agmatine; hemodynamics; imidazoline receptor; α2-adrenoceptor

　　早在1984年, Atlas和Burstein从小牛脑组织分离和部分纯化了一种物质, 分子量为 588 Da, 它能完全置换脑组织膜制备结合位点的[～3H]可乐定, 因而被命名为可乐定置换物质(clonidine displacing substance, CDS)[1]。 Li等[2]首先从牛脑中分离纯化了此物质, 鉴定为胍基丁胺(agmatine, AGM), 它像可乐定一样, 是咪唑啉受体(imidazoline recepter, IR)的激动剂和α2-肾上腺素能受体(α2-AR)的非儿茶酚胺配基。 AGM是精氨酸的代谢产物, 在哺乳动物体内有精氨酸脱羧酶, 可将精氨酸脱羧生成AGM。 现已知脑和血管中均能合成和贮存AGM, 从而提示其可能对神经中枢及心血管系统有作用。 Regunathan等[3,4]研究证实, 血管平滑肌细胞不仅有α2-AR, 而且有IR。 AGM对血压等的影响因不同给药途径而异。 在麻醉大鼠和清醒兔小脑延髓池内注射AGM时, 血压和交感神经活动呈剂量依赖性地增高[5,6]。 在麻醉大鼠静注AGM则引起血管扩张, 血压下降[7]。 关于AGM对血压影响的作用机制, 目前尚无定论。 本研究旨在观察静注AGM的血流动力学效应, 进而探讨其降压作用的可能机制。
　　动物为雄性Sprague-Dawley大鼠 (300～350 g bw), 氨基甲酸乙酯(0.5 g/kg)和氯醛糖 (50 mg/kg) 腹腔内麻醉。 经麻醉后, 颈部正中切口, 右颈总动脉插管, 连于压力换能器 (MUP-0.5), 输入载波放大器 (AP-620) 监测血压。 左股静脉插管以备注射药物。 气管插管, 连于人工通气机 (680A型, Harvard; 1.5 ml/100 g, 50 breaths/min)。 沿胸骨中线纵行开胸, 暴露心脏, 剪开心包, 于心尖部行左心室插管, 通过压力换能器监测左心室内压(LVP)。 将LVP信号输入微分器(ED-600G), 测定LVP的一阶导数(LV dp/dt)。 用LV dp/dt 信号触发心率计(AT-600G), 计数心率。仔细游离升主动脉, 将大小合适的电磁流量计探头垂直套于升主动脉, 再连至电磁流量计 (MFV-1200, Nihon Kohden) 测量主动脉流量, 以此作为心输出量(CO)。 用RM-6000型生理多道仪记录上述各项血流动力学参数。 由CO计算心指数(CI=CO/100 g bw)。 再根据平均动脉压(MAP)和CI计算总外周阻力指数(TPRI=MAP/CI)。 手术操作于1 h内完成, 待各项指标稳定后进行实验观察。 实验分3组: (1)静注AGM(10 mg/kg, 0.2 ml)(n=6), 分别记录上述参数; (2) 先缓慢静注N-硝基-L-精氨酸(L-NNA)(15 mg/kg, 0.2 ml)或腹腔内注射亚甲基蓝(methylene blue, MB)(15 mg/kg, 0.2 ml) (n=6), 15～20 min后再静注AGM, 记录上述参数变化; (3)先缓慢静注idazoxan (2 mg/kg, 0.2 ml) (n=6), 5 min后再静注AGM, 记录上述参数的变化。 每组实验均给予等容积生理盐水作对照。 由血气分析仪(ABL-1, Radiometer)测得的动脉血PO2, PCO2和pH值分别为13.3±0.3 kPa, 4.9±0.2 kPa和7.39±0.02。 氨基甲酸乙酯, 氯醛糖, AGM和idazoxan均为Sigma产品。 所有药品溶于生理盐水, 于实验当时配制。 实验数据输入微型计算机进行统计学处理, 全部数据用均数±标准误(xx1.gif (881 bytes)±sxx1.gif (881 bytes))表示。 给药前后行配对t检验。

1．　静注AGM的血流动力学效应
　　动物各项参数稳定后, 静注生理盐水0.2 ml, 各项血流动力学参数无明显变化。 静注AGM(10 mg/kg, 0.2 ml)后, HR, MAP, LVP, LV dp/dtmax, LV dp/dtmin, CI和TPRI均明显下降(图1, 表1)。 各项指标均在5 s内开始变化, 约在50 s时作用达高峰, 持续5 min左右。

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图　1　静注胍基丁胺所致血流动力学参数的变化

Fig.1　Changes in hemodynamic paremeters following intravenous injection of agmatine
↓: AGM.

表 1　静注胍基丁胺(10 mg/kg)对大鼠血流动力学效应的影响

Table 1　Hemodynamic effects induced by intravenous injection of agmatine (10 mg/kg) in rats (n=6)

 

　

　Control

　　AGM

HR/bpm

　380±10

　358±12***

MAP /kPa

10.9±0.3

　8.1±0.4***

LVP /kPa

15.1±0.6

12.1±0.5**

LV dp /dtmax (kPa.s)－1

　606±20

　398±29***

LV dp/dtmin (kPa.s)－1

471±22

　323±22**

CI /ml.min－1.100 g－1

21.8±0.7

17.2±0.8***

TPRI /U.100 g－1

3.74±0.16

3.54±0.16*

 


*P<0.05, *　*P<0.01, *　*　*P<0.001 vs control.

2.　L-NNA和MB对AGM血流动力学效应的影响
　　静注L-NNA或腹腔内注射MB后, MAP, LVP, LV dp/dtmax, LV dp/dtmin和TPRI均升高, 而CI降低。 然后分别在L-NNA或MB后 15～20 min 静注AGM, 除TPRI无明显变化外, 其它血流动力学参数依然显著下降 (P<0.01), 与单独应用AGM时引起的参数变化相比无显著性差异。
3.　Idazoxan对AGM血流动力学效应的影响
　　静注idazoxan后, 各项血流动力学参数无明显变化。 5 min 后再静注AGM时, HR, MAP, TPRI与静注AGM前相比无差异 (P>0.05) (表2), 其中HR和MAP的下降值与单用AGM组HR和MAP的下降值 (表1)分别进行组间比较, 差异十分显著(P<0.001)。

表 2　Idazoxan (2 mg/kg) 对胍基丁胺(10 mg/kg)血流动力学效应的影响

Table 2　Effect of iv idazoxan (2 mg/kg) on agmatine (10 mg/kg)-induced hemodynamic changes (n=6)

 

　

　Control

　Idazoxan

Idazoxan+AGM

HR/bpm

　381±11

　382±10

　378±11

MAP/kPa

10.6±0.2

10.3±0.2

10.0±0.2

LVP/kPa

13.8±0.6

13.1±0.3

11.2±0.5*

LV dp/dtmax (kPa.s)－1

　587±50

　560±46

　482±34**

LV dp/dtmin (kPa.s)－1

　493±44

　488±40

　432±37*

CI/ml.min－1.100 g－1

20.4±1.2

20.4±1.3

18.9±1.1*

TPRI/U.100 g－1

3.97±0.15

3.88±0.23

3.96±0.20

 


*　P<0.05, *　*　P<0.01 vs idazoxan.

　　本研究表明, 静注AGM可引起HR, MAP, LVP, ±LV dp/dtmax, CI和TPRI均显著下降。 由此提示, 静注AGM可通过某种机制对心脏发挥负性频率和负性肌力作用, 以及舒血管效应, 其明显的降压效应在于心输出量减少和外周阻力降低。 据报道[2], AGM可特异性地与α2-AR和IR结合而发挥作用。 中枢神经系统特别是对心血管活动有重要调节作用的脑干区, 以及外周血管上, 均存在α2-AR和IR。 至于心肌上是否存在IR, 除有个别学者报道外, 目前尚无定论[8]。 Morrissey和Klahr[9]提出, AGM可与血管内皮细胞表面的IR结合, 引起细胞内Ca2+增加, 进而激活NOS而使NO生成, 再通过cGMP系统引起血管舒张。 Gonzalez等[10]则认为, AGM可与血管上的α2-AR结合而激活NOS使NO合成增加, 进而产生舒血管作用。 上述诸学者的实验结果似表明, AGM的舒血管作用是间接通过NO而起作用。 我们在实验中分别应用NOS抑制剂L-NNA和鸟苷酸环化酶抑制剂MB, 阻断了AGM所致的TPRI降低, 但未影响其降压作用。 应指出的是, 我们实验中所检测的TPRI是根据MAP和CI计算所得, 未直接测定AGM对外周血管张力的影响; 鉴于AGM引起心肌活动的明显抑制招致心输出量减少, 即使外周血管阻力不变, 仍将导致血压降低。
　　我们在应用IR和α2-AR阻断剂idazoxan后[10], AGM对HR, MAP和TPRI的抑制作用即被阻断。 由此表明, 静注AGM的降压效应是由IR和/或α2-AR机制介导的。 问题是：静注AGM的心血管效应是作用于哪些部位的受体机制或通过何种方式而起作用, 值得加以探讨。 我们认为有下列可能性: (1)阻断外周交感神经节的活动, 使突触后末梢释放去甲肾上腺素减少, 心血管活动因而受到抑制[10]; (2)直接作用于心脏和血管的IR和/或α2-AR对心血管活动起抑制作用[8]。 静注的AGM是否有可能通过血脑屏障, 作用于脑干中枢的IR和/或α2-AR, 进而影响交感中枢活动, 值得进一步研究。

*联系作者. Phn: 86-311-604-4121, ext. 5566. Fax: 86-311-604-8177. E-Mail: syho@sjz.col.com.cn
*Correspondence to Prof. HE Rui-Rong. Phn: 86-311-604-4121, ext. 5566. Fax: 86-311-604-8177. E-Mail: syho@sjz.col.com.cn

作者单位:?李晓滔　何瑞荣?*?河北医科大学基础医学研究所生理室, 石家庄　050017

参考文献

　[1]　Atlas D, Burstein Y. Isolation and partial purification of a clonidine-displacing endogenous brain substance. Eur J Biochem, 1984, 144: 287～293.
　[2]　Li G, Regunathan S, Barrow CJ, et al. Agmatine: an endogenous clonidine-displacing substance in the brain. Science, 1994, 263: 966～969.
　[3]　Regunathan S, Youngson C, Raasch W, et al. Imidazoline receptors and agmatine in blood vessels: a novel system inhibiting vascular smooth muscle proliferation. J Pharmacol Exp Ther, 1996, 276: 1272～1287.
　[4]　Regunathan S, Reis D. Imidazoline receptors and their endogenous ligands. Ann Rev Pharmacol Toxicol, 1996, 36: 511～544.
　[5]　Sun MK, Regunathan S, Reis DJ. Cardiovascular responses to agmatine, a clonidine-displacing substance, in anesthetized rats. Clin Exp Hypertens, 1995, 17: 115～128.
　[6]　Szabo B, Urban R, Limberger N, et al. Cardiovascular effects of agmatine, a “clonidine-displacing substance”, in conscious rabbits. Naunyn-Schmiedeberg′s Arch Pharmacol, 1995, 351:268～273.
　[7]　Gao Y, Gumusel B, Koves G, et al. Agmatine: a novel endogenous vasodilator substance. Life Sci, 1995, 57: 83～86.
　[8]　Fuder H, Schwarz P. Desensitization of inhibitory prejunctional alpha-2-adrenoceptors and putative imidazoline receptors on rabbits heart sympathetic nerves. Naunyn-Schmiedeberg′s Arch Pharmacol, 1993, 348: 127～133.
　[9]　　Morrissey JJ, 　Klahr S.　 Agmatine 　activation of nitric oxide synthase in 　endothelial　 cells. Proc Assoc Am Physicians, 1997, 109: 51～57.
　[10]　Gonzalez C, Regunathan S, Reis DJ, et al. Agmatine, an endogenous modulator of noradrenergic neuro～trans～mis～sion in the rat tail artery. Br J Pharmacol, 1996, 119: 677～684.

1998-03-25收稿　　1998-05-11修回