Received
2000-10-03 Accepted 2000-11-16
*Corresponding
author. Tel: 086-311-6062490. Fax:
086-311-606-2490. E-mail: syho@hebmu.edu.cn
生理学报, Apr. 2001,
53 (2): 137~141
Acta
Physiologica Sinica
胍丁胺抑制大鼠颈动脉窦压力感受器活动
秦晓梅, 范振中, 何瑞荣*
(河北医科大学基础医学研究所生理室, 石家庄 050017)
摘要: 在麻醉大鼠隔离灌流颈动脉窦区条件下, 记录窦神经传入放电,
观察胍丁胺(agmatine, Agm)对动脉压力感受器活动的影响。结果如下: (1) 以1 mmol/L Agm隔离灌流大鼠颈动脉窦区时, 窦内压-窦神经传入放电积分(ISP-ISNA)关系曲线向右下方移位,
曲线的最大斜率(PS)降低, 窦神经传入放电最大积分值(PIV)减小。再分别以5、10 mmol/L Agm灌流时, 机能曲线向右下方移位更为明显, PS及PIV降低更加明显,
从而表明Agm抑制压力感受器活动且呈剂量依赖性。(2) α2-肾上腺素受体(α2-adrenoceptor, α2-AR)和咪唑啉受体(IR)的阻断剂咪唑克生(0.1 mmol/L)可阻断Agm的上述效应。(3) 预先灌流α2-AR阻断剂育亨宾(15
μmol/L)可部分阻断Agm的抑制效应。(4) 预先灌流Ca2+通道激动剂Bay K 8644 (500 nmol/L)亦可取消Agm对窦神经传入放电的影响。以上结果表明,
Agm对颈动脉窦压力感受器活动有抑制作用, 此作用由IR和α2-AR介导, 并与颈动脉窦压力感受器活动时Ca2+内流减少有关。
关键词: 胍丁胺; 压力感受器活动; 窦神经传入放电;
咪唑啉受体; α2肾上腺素受体
学科分类号: Q463
Agmatine inhibits the afferent activity of carotid
baroreceptor in rats
QIN Xiao-Mei,
FAN Zhen-Zhong, HE Rui-Rong*
(Department of
Physiology, Institute of Basic Medicine, Hebei Medical University, Shijiazhuang 050017)
Abstract: The effect of agmatine (Agm) on the
carotid baroreceptor activity was examined in 24 anesthetized rats with
perfused isolated carotid sinus by recording sinus nerve afferent discharges.
The results are as follows. (1) By perfusing with 1 mmol/L Agm, the functional
curve for the intrasinus pressure (ISP)integral of sinus nerve activiy (ISNA)
relation was shifted to the right and downward with decreases in peak slope
(PS) and peak integral value of carotid sinus afferent discharge (PIV). By
perfusing with high concentrations of Agm (5 and 10 mmol/L), the curves were shifted to the right and downward
further with marked decreases of
PS and PIV. These results showed that Agm exerted an inhibitory action on the
baroreceptor activity in a dose-dependent manner. (2) The Agm-induced decrease in sinus nerve afferent
activity was eliminated by pretreatment with IR and α2-AR blocker idazoxan (0.1 mmol/L). (3)
Selective α2-AR blocker yohimbine (15 μmol/L)
partly abolished the inhibitory effect of Agm on baroreceptor.
(4) Preperfusing with Bay K 8644 (500 nmol/L), an agonist of calcium
channels, also eliminated the effect of Agm on carotid baroreceptor activity.
These results indicate that Agm exerts an inhibitory action on carotid
baroreceptor and such an action may be attributed to the reduction in calcium
influx in carotid baroreceptor,
which is mediated by IR and α2-AR.
Key
words: agmatine; baroreceptor
activity; carotid sinus nerve discharge; imidazoline receptor; α2-adrenoceptor
胍丁胺(agmatine, Agm)是精氨酸的代谢产物[1], 广泛存在于脑、心脏和血管中[2]。Agm自1994年由Li等首先从牛脑中分离纯化至今, 关于其在心血管系统中的作用,
已有不少报道[3, 4]。我们2期秦晓梅等: 胍丁胺抑制大鼠颈动脉窦压力感受器活动生理学报 Acta Physiol. Sin. 53卷实验室在麻醉大鼠静注Agm时,
观察到心率、血压和心输出量的下降[5]。最近, 我们在麻醉大鼠应用颈动脉窦隔离灌流法, 研究了Agm对大鼠颈动脉窦压力感受器反射的影响, 发现Agm可引起窦内压-平均动脉压(ISP-MAP)关系曲线向右上方移位,
曲线的最大斜率减小, 表明其对大鼠颈动脉窦压力感受器反射有抑制作用[6]。本实验旨在应用隔离灌流大鼠颈动脉窦条件下记录窦神经传入放电技术, 进一步验证Agm对动脉压力感受器活动的影响,
并探讨其可能的作用机制。
１材料和方法
1.1 颈动脉窦隔离灌流实验用Sprague-Dawley雄性大鼠(300~350 g)。氨基甲酸乙酯(1.0 g/kg)腹腔麻醉, 颈部正中切口,
气管插管, 自主呼吸。充分暴露双侧颈动脉窦区, 切断双侧减压神经和右侧窦神经, 结扎枕动脉和甲状腺上动脉。结扎颈总动脉近心端, 向其远心端插管作为流入道, 结扎颈外动脉远心端,
向其近心端插管作为流出道。藉蠕动泵以37℃氧合的Krebs-Henseleit (K-H)液隔离灌流左侧颈动脉窦区[7]。
1.2 窦神经传入放电的引导在完成大鼠颈动脉窦隔离灌流之后,
沿舌咽神经找到窦神经, 将其从周围组织中游离0.4 cm, 浸于37℃石蜡油中, 在其汇入舌咽神经处切断, 置于双极铂电极上。窦神经传入电信号经生物物理放大器(AVB-10,
带通范围30~3?000 Hz)放大后输入积分器(EI-610G), 积分时间为5 s。由四道生理记录仪(RM-6200)同步记录窦内压(intrasinus
pressure, ISP)和窦神经传入放电积分(integral of sinus nerve activity, ISNA)。同时由示波器监测ISP和窦神经传入放电。实验结束时钳夹神经末梢段,
以此时的积分值作为窦神经传入放电的噪声水平[8]。
1.3 实验程序及分组
1.3.1 对照组(n=6)以(K-H)液灌流颈动脉窦, 按我们实验室自行设计的微机程序[9], 将ISP保持在13.3 kPa灌流10 min。 在实验时ISP先降至0 kPa, 后以阶梯方式自动逐级升至32.0 kPa, 再逐级降至0
kPa (每一阶梯4.0 kPa, 保持 15 s), 再保持于13.3 kPa, 此过程历时225 s。以ISP为横坐标, ISNA为纵坐标, 绘出ISP-ISNA关系曲线,
进而确定最大斜率(peak slope, PS)和最大积分值 (peak integrated value, PIV)。以ISP由0 kPa升高至32.0
kPa 过程中刚能引起ISN增加至15%时的ISP作为阈压(threshold pressure, TP); ISNA升高至不再变化时的ISP作为饱和压(saturation
pressure, SP); SP与TP之差作为压力感受器工作范围(operating range, OR)。再以ISP 13.3 kPa持续灌流10 min后重复上述过程,
以观察窦神经放电的可重复性。
1.3.2 Agm组此组分成三个小组: (1) Agm
1 mmol/L组 (n=6), 在以K-H液灌流颈动脉窦, 绘制出ISP-ISNA关系曲线并确定TP、 SP、 OR、 PS和PIV作为对照。向灌流液中加入Agm,
分别在应用Agm后的不同时间重复升降ISP, 确定上述各指标与对照进行比较。冲洗掉Agm后, 重复上述过程。(2) Agm 5 mmol/L组(n=6),
(3) Agm 10 mmol/L组(n=6)操作过程均同(1)。
1.3.3 Agm和咪唑克生组(n=6)按前述方法进行对照观察后,
用含Agm (5 mmol/L)的K-H液灌流颈动脉窦, 升降ISP,
绘出机能曲线并确定压力感受器的各种指标。冲洗后向灌流液中加入α2-肾上腺素能受体(α2-adrenoceptor, α2-AR)和咪唑啉受体阻断剂咪唑克生(idazoxan,
Ida, 0.1 mmol/L), 灌流15 min, 观察阻断剂本身对窦神经传入放电有无影响。在此基础上加入Agm (5 mmol/L), 以观察α2-AR和IR阻断后Agm对窦神经传入放电的影响, 确定各项指标后,
与对照比较, 以K-H液冲洗后, 重复上述过程。
1.3.4 Agm和育亨宾组(n=6)用同上组步骤观察对照和Agm的效应,
冲洗后向灌流液中加入α2-AR阻断剂育亨宾(yohimbine, Yoh, 15 μmol/L), 观察其对窦神经传入放电有无影响。15 min后再加入Agm
(5 mmol/L), 其余过程同前组。
1.3.5 Agm和Bay K 8644组(n=6)以同上组步骤观察对照和Agm的效应后,
向灌流液中加入Ca2+通道激动剂Bay K 8644 (500 nmol/L), 灌流15 min, 在此基础上再用Agm (5 mmol/L)灌流。其余过程同前组。
1.4
数据处理全部数据用mean±SE表示。对给药前后的数据行配对t检验, 组间差异行t检验。
2结果
2．1 Agm对大鼠窦神经传入放电的影响
在用K-H液隔离灌流大鼠颈动脉窦条件下, ISP保持在13.3 kPa, 灌流10 min, ISP从0 kPa阶梯升至32.0 kPa。 在此过程中,
TP、PS和PIV分别为(8.36±0.17) kPa, (19.57±0.66)%/kPa和(212.56±4.48)%/kPa。SP保持在13.3 kPa时,
以含Agm (1
图1.胍丁胺(5 mmol/L)对颈动脉窦压力感受器活动的抑制作用
Fig.
1.Inhibitory effect of Agm (5 mmol/L) on carotid sinus baroreceptor activity.
表 1.Agm对大鼠颈动脉窦压力感受器机能参数的影响
Table 1.Effect
of Agm on the functional parameters of carotid baroreceptor in rats
[] TP
(kPa)[]SP (kPa) []OR (kPa) []PS (%/kPa) []PIV (%)Control[]8.36±0.17[]22.55±0.26[]14.19±0.54[]19.57±0.66[]212.56±4.48Agm
(mmol/L)1[]9.12±0.23*[]22.17±0.28[]13.05±0.57[]18.04±0.35*[]198.33±6.14*5[]10.37±0.34**[]23.65±0.30[]13.28±0.24[]17.12±0.18**[]180.12±2.27**10[]11.69±0.11**△[]23.28±0.14[]11.59±0.15*△[]16.51±0.33**[]164.40±6.65***△n=6. TP, threshold pressure; SP,
saturation pressure; OR, operating range; PS, peak slope; PIV, peak integral
value of sinus nerve afferent activity. ~*P<0.05, ~**P<0.01,
~***P<0.001 vs control; ~P<0.05, ~P<0.01 vs 1 mmol/L; ~△P<0.05 vs 5 mmol/L.
mmol/L)的K-H液灌流, 20 min时升降ISP, ISNA减小, TP增加(P<0.05), 而PS和PIV则减小(P<0.05); ISP-ISNA关系曲线向右下方移位。再分别以5和10 mmol/L的Agm灌流时, 上述各项指标和机能曲线的变化更为明显(图1,
2; 表1)。三种Agm 的剂量对压力感受器活动的影响, 在用K-H液冲洗30 min后, 恢复至对照水平。
2.2 Ida对Agm作用的影响
在用K-H液隔离灌流大鼠颈动脉窦条件下加入Agm (5 mmol/L)灌流大鼠颈动脉窦时, 其作用与前述结果无差异。单纯加入Ida (0.1
mmol/L)预处理15 min, 对窦神经传入放电无影响。 在Ida (0.1 mmol/L)预处理基础上再加入Agm (5 mmol/L) 时, Agm的效应完全被阻断, 各项机能参数与K-H液对照灌流时相比无明显差异(表2),
关系曲线无明显移位。用K-H液冲洗后, 各项机能参数及ISP-ISNA关系曲线恢复至对照水平。
2.3 Yoh对Agm 作用的影响
以含5 mmol/L Agm的K-H液灌流时, PS及PIV
图2.不同浓度胍丁胺作用下大鼠ISP-ISNA关系的机能曲线变化
Fig. 2.Changes
in functional curves for ISP-ISNA relationship during intrasinus perfusion with
different doses of Agm in rats.
表２.α2-肾上腺素受体和咪唑啉受体阻断剂Ida (0.1 mmol/L)、α2-肾上腺素受体阻断剂Yoh (15 μmol/L)及Ca2+通道激动剂Bay
K 8644 (0.5 μmol/L)对Agm (5 mmol/L) 所致压力感受器活动抑制的阻断作用
Table ２.Inhibitory
effects of Ida (0.1 mmol/L), Yoh (15 μmol/L)
and Bay K 8644 (0.5 μmol/L) on the
responses of carotid baroreceptors to Agm (5 mmol/L)
[] TP
(kPa)[]SP (kPa) []OR (kPa) []PS (%/kPa) []PIV (%)Control[]8.17±0.43[]23.27±0.56[]15.10±0.26[]19.26±1.19[]224.83±4.24Agm[]10.05±0.26**[]23.36±0.24[]14.31±0.11[]17.48±2.14**[]185.26±5.56**Ida[]8.38±0.14[]22.83±0.40[]14.45±0.34[]19.32±0.16[]219.07±4.41Ida+Agm[]8.24±0.27[]22.76±0.42[]14.52±0.36[]19.39±1.76[]223.35±6.02Control
[]8.36±0.32[]23.09±0.16[]14.73±0.27[]19.53±2.07[]218.56±6.48Agm[]10.11±0.45**[]23.24±0.38[]14.13±0.42[]17.56±1.64**[]181.74±5.23**Yoh[]8.20±0.57[]22.97±0.44[]14.77±0.46[]19.20±0.85[]220.37±6.39Yoh+Agm[]9.27±0.29[]13.13±0.18[]14.26±0.25[]18.27±2.28*[]201.52±7.61*Control[]8.27±0.30[]23.15±0.46[]14.88±0.35[]19.56±0.97[]214.47±5.22Agm[]10.19±0.43**[]23.56±0.51[]13.37±0.28[]17.26±3.10**[]184.54±4.49**Bay
K 8644[]8.31±0.72[]23.28±0.23[]14.97±0.52[]19.21±1.48[]220.15±3.36Bay K
8644+Agm[]8.33±0.19[]23.22±0.50[]14.89±0.46[]19.34±1.53[]217.64±5.41~*P<0.05,~**P<0.01
vs control; ~P<0.05, ~P<0.01
vs Agm 5 mmol/L.
减小, ISP-ISNA 关系曲线向右下方移位。冲洗 30 min 后恢复至对照水平。 在
K-H 液中加入 Yoh (15 μmol/L)对窦神经传入放电无影响。随后在此基础上加入Agm (5 mmol/L) 灌流时, PS和
PIV与对照相比均减小(P<0.05); 而与Agm (5
mmol/L)相比则PS和PIV增大(P<0.05) (表2)。用K-H液冲洗30 min后, 各项机能参数与ISP-ISNA 关系曲线恢复至对照水平。
2.4 Bay K 8644 对Agm 引起的窦神经传入放电抑制效应的影响
以5 mmol/L的Agm灌流时, PS和PIV减小,
TP 增大( P<0.01), ISP和ISNA 关系曲线向右下方移位。单纯灌流Bay
K 8644 (500 nmol/L) 15 min, 对窦神经传入放电无影响, 在此基础上加入Agm (5 mmol/L)时, Agm的上述效应被阻断(表2)。用K-H 液灌洗后, 各项机能参数及ISP-ISNA关系曲线与对照无差异。
3讨论
本实验中, 我们采用了自己建立的在体隔离灌流大鼠颈动脉窦并同时记录窦神经放电的方法, 研究了Agm对大鼠颈动脉窦传入神经活动的影响。我们的结果表明,
Agm可使ISP-ISNA关系曲线向右下方移位, PS减小, TP升高, 提示Agm对大鼠颈动脉窦压力感受器活动有抑制作用。在给予高、中、低三个不同浓度Agm灌流时,
随着浓度增大, 上述各项变化更趋明显, 说明 Agm对大鼠颈动脉窦压力感受器活动的抑制作用有剂量依赖性。这与我们以前的实验结果是一致的[6]。
Agm可特异性地与IR和α2-AR结合而发挥作用[1]。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,
以及在外周血管上, 均存在IR和α2-AR。Agm是通过与受体结合而发挥效应的。为进一步阐明何种受体介导Agm对压力感受器的抑制作用, 我们在实验中预先向灌流液内加入IR和α2-AR的阻断剂idazoxan后,
Agm不再引起ISNA减小和压力感受器功能曲线向右下方移位, 即idazoxan完全拮抗了Agm对颈动脉窦神经传入放电的抑制作用, 而我们在实验中应用α2-AR特异性阻断剂yohimbine后,
Agm对压力感受器活动影响被部分阻断, 从而说明IR 和α2-AR同时参与Agm的作用机制。
Grigg等[10]曾提出, 动脉压力感受器神经元细胞膜上存在机械敏感性通道,
当动脉壁变形时, 感觉神经末梢对阳离子通透性增高, 非选择性地激活神经元细胞膜上的阳离子电流, 引发一个发生器电位, 在此基础上产生传入神经放电。据报道, 机械敏感性离子通道阻断剂氯化钆(GdCl3)对压力感受器活动的抑制可能是由于阻断了机械性刺激引起的细胞内Ca2+
增加所致, 而Ca2+内流是由机械敏感性离子通道激活的结果[11]。基于Agm
可减少兔心脏窦房结细胞、豚鼠心室乳头肌细胞和人心房纤维的Ca2+内流[12~14], 本研究应用Ca2+ 通道激动剂Bay K 8644作预处理后,
完全阻抑了Agm的上述作用。由此表明, Agm对大鼠颈动脉窦神经传入放电活动的抑制效应可能是压力感受器末梢的Ca2+内流减少所致。
综上所述, Agm对颈动脉窦压力感受器有明显的抑制作用, 而这种作用由IR和α2-AR介导, 并与Ca2+内流减少有关。
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