胍基丁胺在离体豚鼠乳头肌的电生理效应

李晓滔　何瑞荣*

摘　要　　应用细胞内微电极技术, 观察了胍基丁胺(agmatine, AGM)对豚鼠乳头肌细胞的电生理效应。 结果表明: (1) AGM浓度依赖地缩短正常乳头肌动作电位的时程; (2)对部分去极化的乳头肌, AGM (1mmol/L)除缩短动作电位时程外, 还抑制动作电位零相最大上升速度, 并降低其幅值和超射值; (3)预先应用一氧化氮合酶抑制剂L-NAME (0.5mmol/L), 不能影响AGM (1mmol/L) 的电生理效应; (4)预先应用咪唑啉受体 (imidazoline receptor, IR) 和α2-肾上腺素能受体 (alpha 2-adrenergic receptor, α2-AR) 拮抗剂idazoxan (0.1mmol/L), 则可完全阻断AGM (1mmol/L) 的电生理效应。 以上结果提示, AGM对乳头肌的电生理效应似由α2-AR和IR介导, 并与胞浆内Ca2+减少有关。
关键词: 胍基丁胺; 动作电位; 乳头肌; 电生理; idazoxan
学科分类号: Q463

ELECTROPHYSIOLOGICAL EFFECTS OF AGMATINE ON
GUINEA PIG PAPILLARY MUSCLES IN VITRO

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

ABSTRACT　　The cardiac electrophysiological effects of agmatine (AGM) were examined in guinea pig papillary muscle using intracellular microelectrode technique. The results obtained are as follows. (1) Duration of action potential(APD) in normal papillary muscles were decreased by AGM in a concentration-dependent manner. (2) In partially depolarized papillary muscles, amplitute of action potential, overshoot, maximal velocity of phase 0 depolarization and APD were depressed by AGM. (3) Pretreatment with NG-nitro-L-arginine methyl ester (L-NAME, 0.5mmol/L) did not affect the above effects of AGM (1mmol/L) on papillary muscles. (4) The effects of AGM (1mmol/L) could be blocked completely by pretreatment with idazoxan (0.1mmol/L), an α2-adrenoceptor (α2-AR) and imidazoline receptor (IR) antagonist. All these results indicate that the effects of AGM on papillary muscles are likely due to a decrease of intracellular calcium mediated by α2-AR and IR.
Key words: agmatine; action potential; papillary muscle; electrophysiology; idazoxan

　　胍基丁胺(agmatine, AGM)是1994年Li等首先从牛脑中分离纯化的, 它像可乐定一样是咪唑啉受体(imidazoline receptor, IR)的激动剂和α2-肾上腺素能受体(alpha 2-adrenergic receptor, α2-AR)的非儿茶酚胺配基［1］。 已知心血管和脑等器官均能合成和贮存AGM［2］, 因而提示其可能对心血管系统和神经中枢有作用。 最近, 我们实验室［3］和Gao等［4］通过对麻醉大鼠静注AGM研究证实, AGM使心室内压降低, 心输出量减少, 心肌收缩力减弱。 但AGM对心肌直接作用的电生理机制至今尚未阐明。 本研究旨在观察AGM对豚鼠乳头肌电生理效应的影响, 并探讨其作用机制。

1　材料和方法

1.1　动作电位的记录　　实验用300～400g 豚鼠, 雌雄不拘, 击昏后迅速打开胸腔, 取出心脏, 浸泡于氧合的冷 (0～4℃) Krebs-Henseleit (K-H) 液中。 打开右心室, 剪下乳头肌, 用不锈钢针固定于浴槽底部的硅胶上。 用35±0.5℃的K-H液 (pH 7.39±0.03) 恒速灌流, 流速为4 ml/min。 用双极起搏电极以场刺激驱动标本, 由刺激器(SEN-3201, Nihon Kohden) 经隔离器提供方波信号, 波宽1ms, 频率1Hz, 强度为1.5倍的阈刺激。 籍助于微推进器将尖端电阻10～30 MΩ的玻璃微电极缓慢推入乳头肌细胞内, 记录细胞内动作电位。 生物电信号经微电极放大器(MEZ-8201, Nihon Kohden)放大后,一路输入监听器, 另一路经高速模数转换器输入计算机, 自动显示并分析动作电位的各种参数,包括静息电位(RP), 超射值(OS), 动作电位幅值(APA), 0相最大上升速度(Vmax), 复极化50%, 90%和100%的时间(APD50, APD90和APD); 对复极化2期和3期进行回归分析, 自动测算动作电位平台期时间(plateau period duration, PPD)［5］。 贮存各参数于计算机软盘中, 由微机控制的绘图仪绘制动作电位。
1.2　实验程序
1.2.1 不同浓度的AGM对乳头肌的电生理效应　　标本在灌流液中平衡1 h后, 记录三个动作电位作为对照, 用含AGM (0.5～2mmol/L) 的K-H液灌流30min, 分别记录灌流后1, 5, 10, 15, 20, 30min时上述动作电位各参数的变化, 然后用新鲜K-H液冲洗标本, 观察动作电位的恢复。
1.2.2　AGM对部分去极化乳头肌的电生理效应　　标本在正常K-H液中平衡1 h后, 改用含1.5 μmol/L异丙肾上腺素的高K+ (KCl 18mmol/L)的K-H液灌流, 即可引出慢反应动作电位。 记录三个对照后再加入AGM (1mmol/L), 记录上述动作电位各参数的变化。
1.2.3　NOS抑制剂L-NAME对AGM效应的影响　　记录对照后, 用含NG-nitro-L-arginine methyl ester (L-NAME, 0.5mmol/L)的K-H液预先灌流标本10min, 然后以含有AGM (1mmol/L) 的K-H液灌流, 记录上述各参数变化。
1.2.4　Idazoxan对AGM效应的阻断作用　　预先用含idazoxan (0.1mmol/L)的K-H液灌流标本, 10 min后再用含AGM (1mmol/L)的K-H液灌流并记录各参数的变化。
1.3　统计学处理　　实验数据输入微机进行统计学处理, 以g-08.gif (166 bytes)表示, 自身前后对比用配对t 检验, 组间各参数变化用单因素方差分析和F检验。 以P<0.05为差异有显著性。

2　结果

2.1　AGM对乳头肌动作电位的影响
　　AGM浓度依赖地缩短PPD, APD50, APD90和APD, 于灌流后5～10min达最大效应。 用0.5mmol/L AGM灌流时, 仅有PPD和APD50轻度缩短 (P<0.05), 其余各参数无显著差异 (P>0.05); 用1 mmol/L AGM灌流时, PPD, APD50, APD90和APD均明显缩短 (P<0.001), 而RP, OS, APA和Vmax未受影响 (P>0.05); 当AGM的浓度增至2mmol/L时, 除PPD, APD50, APD90和APD 进一步缩短外, 动作电位的RP, OS, APA和Vmax也有所降低 (P<0.05) (表1和图1)。

表 1　胍基丁胺对豚鼠乳头肌动作电位各参数的影响
Table 1　Effects of AGM on the parameters of action potential in guinea pig papillary muscles

 

　

　RP
　/mV

OS
/mV

APA
/mV

Vmax
/V.s－1

　PPD
　 /ms

APD50
/ms

APD90
/ms

APD
/ms

Control

-87.0±
　　1.4

29.8±
　1.6

116.9±
　2.9

173.3±
　15.9

100.6±　7.5

133.0±　　9.0

164.3±　11.3

176.7±　11.6

AGM (mmol/L)

0.5

-86.8±
　　1.1

29.4±
　1.4

116.2±
　2.4

169.0±
　17.0

96.6±　7.2*

128.2±　8.6*

160.7±　10.8

171.8±　10.2

1.0

－85.4±
　　1.6

28.4±
　1.7

113.8±
　3.1

165.4±
　13.3

86.5±6.5***++

116.0±7.8***++

147.7±12.4***+

160.8±11.9***++

2.0

－82.2±
　　1.9*　+

27.9±
　1.5*　+

110.1±
　3.1*　+

161.8±
　15.1*

76.6±5.7***++#

104.0±6.9***++#

136.5±12.1***++##

147.7±
　　9.9***+++#

 


n=6. *P<0.05, **P<0.01, ***P<0.001 vs Control. +P<0.05, ++P<0.01, +++P<0.001 vs AGM (0.5mmol/L). #P<0.05, ##P<0.01, ###P<0.001 vs AGM(1.0mmol/L).

 

38.gif (1855 bytes)

39.gif (1428 bytes)

40.gif (1413 bytes)

41.gif (1170 bytes)

 

图　1　不同条件下AGM对豚鼠乳头肌动作电位参数的影响
Fig.1　Effects of AGM on the parameters of action potential of guinea pig papillary muscles under different conditions

A. Effects of AGM on the parameters of action potential　in normal papillary muscles. 1: control; 2: 0.5mmol/L; 3: 1.0mmol/L; 4: 2.0mmol/L AGM. B. Effects of AGM on the paramerters of action potential in partially depolarized papillary muscles. 1: control; 2: 1mmol/L AGM. C. Failure of L-NAME to affect the AGM-induced changes in action potential of guinea pig papillary muscles. 1: control; 2: 0.5mmol/L L-NAME; 3: L-NAME+1mmol/L AGM. D. Blocking effects of idazoxan on the AGM-induced changes in action potential of guinea pig papillary muscles. 1: control; 2: 0.1mmol/L idazoxan; 3: idazoxan+1 mmol/L AGM.

2.2　AGM对部分去极化乳头肌动作电位的影响
　　对高K+所致部分去极化的乳头肌, 1mmol/L AGM使动作电位的PPD, APD50, APD90和APD缩短 (P<0.001); APA, OS和Vmax 降低 (P<0.05) (表2和图1B)。
2.3　L-NAME对AGM 所致乳头肌动作电位变化的影响
　　预先应用 0.5mmol/L L-NAME进行灌流后, 动作电位各参数与对照组相比, 无显著差异(P>0.05)。 10min后再于灌流液中加入1mmol/L AGM, PPD, APD50, APD90和APD仍缩短 (P<0.001) (表3和图1C)。

表 2　胍基丁胺对部分去极化乳头肌动作电位各参数的影响
Table 2　Effects of AGM (1 mmol/L) on the parameters of action potential of partially depolarized papillary muscles

 

　

RP
/mV

OS
/mV

APA
/mV

Vmax
/V.s－1

PPD
/ms

APD50
/ms

APD90
/ms

APD
/ms

Control

－57.7±
　　1.9

23.6±
　1.3

81.4±
　2.2

18.1±
　1.6

123.3±
　12.3

160.3±
　14.8

180.0±
　14.3

193.0±
　14.8

AGM

-56.4±
　　2.1

21.7±
　1.4*

78.0±
　2.7*

15.7±
　1.7*

107.1±
　13.9***

140.8±
　16.7***

161.2±
　16.3***

171.8±
　17.4***

 


n=6. *P<0.05, **P<0.01, ***P<0.001 vs control.

表　3　L-NAME (0.5mmol/L) 和idazoxan (0.1mmol/L) 对胍基丁胺 (1mmol/L) 所致豚鼠乳头肌动作电位变化的影响
Table 3　Effects of L-NAME (0.5mmol/L) and idazoxan (0.1mmol/L) on the AGM (1mmol/L)-induced changes in action potential of guinea pig papillary muscles

 

　

RP
/mV

OS
/mV

APA
/mV

Vmax
/V.s－1

PPD
/ms

APD50
/ms

APD90
/ms

APD
/ms

Control

-86.3±
　　0.9

27.6±
　2.1

113.6±
　3.0

173.0±
　10.3

99.5±
　7.0

131.7±
　8.5

164.5±
　9.3

179.5±
　8.6

AGM

-85.9±
　　1.1

26.9±
　2.1

112.9±
　2.8

170.4±
　11.6

83.0±
　5.2***

118.3±
　6.3***

148.3±
　9.7***

166.3±
　9.3***

L-NAME

-86.3±
　　1.3

27.8±
　2.5

114.1±
　3.6

174.0±
　11.6

100.8±
　7.4++

133.2±
　8.9++

164.8±
　9.8+++

180.7±
　9.6++

L-NAME
+AGM

-85.3±
　　1.5

26.8±
　2.5

112.1±
　3.8

172.1±
　11.4

83.7±
　5.2***###

112.7±
　6.4***###

147.8±
　9.4***###

168.5±
　8.5***##

Control

-86.7±
　　1.4

28.4±
　1.3

115.0±
　2.5

170.2±
　13.4

97.6±
　8.8

129.3±
　10.6

167.0±
　11.5

180.7±
11.8　

AGM

-86.0±
　　1.2

27.8±
　1.4

113.8±
　2.1

166.2±
　12.5

84.0±
　9.2***

113.0±
　11.0***

151.7±
　12.3***

166.7±
　13.4***

Idazoxan

-85.7±
　　1.3

28.0±
　1.5

113.6±
　2.6

168.5±
　12.6

99.2±
　7.8+++

131.3±
　9.5+++

168.7±
　10.6++

181.2±
　11.5++

Idazoxan
+AGM

-86.0±
　　1.1

27.6±
　1.3

113.2±
　2.3

167.0±
　13.5

99.6±
　8.5+++

131.8±
　10.2+++

169.8±
　11.0++

182.2±
　11.8++

 


n=6. *P<0.05,**P<0.01, ***P<0.001 vs control. +P<0.05,++P<0.01, +++P<0.001 vs AGM. P<0.05, ##P<0.01, ###P<0.001 vs L-NAME.

2.4　Idazoxan对AGM所致乳头肌动作电位变化的阻断作用
　　预先以idazoxan (0.1mmol/L) 灌流标本10min, 动作电位各参数值变化与对照组相比, 无显著差异 (P>0.05)。 随后用含1mmol/L AGM的K-H液灌流, PPD, APD50, APD90和APD未再缩短 (P>0.05), 说明 0.1mmol/L的idazoxan完全可以阻断1mmol/L AGM的上述作用 (表3和图1D)。

3　讨论

　　本研究表明, AGM动作电位时程的缩短呈浓度依赖性。 动作电位时程的缩短主要受平台期内Ca2+内流和K+外流的影响, 任何抑制Ca2+内流和促进K+外流的因素, 都将使PPD缩短［6］。 本研究采用高K+的 K-H液灌流乳头肌标本, 导致心肌细胞膜部分去极化, 呈现慢反应动作电位。 已知慢反应动作电位的上升相及其Vmax几乎完全取决于Ca2+内流［5］。 我们在实验中应用1mmol/L AGM灌流部分去极化的标本时, OS, APA和Vmax降低; 此结果说明AGM有减少Ca2+内流的作用, 同时也提示上述PPD的缩短与Ca2+内流减少有关。 Ca2+内流减少是导致心肌收缩力减弱的基础。 这一结果与我们实验室［3］和Gao等［4］的研究结果相符。 此外, AGM在较低浓度时, 对RP, OS, APA和Vmax无影响, 而在较高浓度时, 上述参数则降低, 提示AGM也可能对快Na＋通道有非特异性作用。
　　Ishikawa等［7］提出, AGM可能是内源性NO的前体, 其生物学效应可被NOS抑制剂所取消。 按照这一观点, 应用AGM将引起NO增加, 可导致细胞内cGMP水平升高, 引起细胞的钙内流减少［8］。 但Galea等［9］的研究则认为AGM是NOS的竞争性抑制剂, 而不是NO的前体。 本研究应用NOS抑制剂L-NAME灌流标本后未能影响AGM的心肌电生理效应, 似表明在AGM的作用中无NO的参与。 但有关此问题, 尚需作进一步研究。
　　据报道［10］, AGM可特异地与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, 除有个别报道外, 目前尚无定论［11］。 Fuder和Schwarz在兔实验中示证, α2-AR和IR激动剂可抑制心交感神经突触前纤维释放去甲肾上腺素［11］。 已知idazoxan为IR和α2-AR阻断剂［12］。 我们在实验中应用idazoxan后, AGM对心肌细胞的电生理效应即被阻断。 由此表明, AGM的心肌电生理效应是由α2-AR和IR机制介导的。
　　综上所述, AGM可能与心肌α2-AR和IR结合, 减少Ca2+内流, 从而影响心肌电生理效应。

*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：河北医科大学基础医学研究所生理室, 石家庄 050017

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1998-08-14收稿　　1998-09-11修回